18.10.2024 (zuletzt aktualisiert am 21.10.2024)
Für ein paar Euro gibt es einen Audio-Bluetooth-Empfänger auf einer etwa 3 cm x 3 cm großen Platine, die eine 5-Volt-Speisespannung bei etwa 10 mA benötigt und einen Stereo-Ausgang besitzt. Man findet die Bezugsquellen mit den Suchbegriffen „Bluetooth TD5168A“. Mit solchen Modulen können alte Radios nachgerüstet werden, um ein Smartphone als Audioquelle zu nutzen.
Damit lässt sich das breite Angebot des Internets verwenden. Alles, was über den Kopfhörer oder den eingebauten kleinen Lautsprecher des Smartphones zu hören wäre, lässt sich dank der Bluetooth-Verbindung nun auch mit einer viel besseren Klangqualität im Radio hören, wenn die Grammophontaste des Radios eingeschaltet ist.
Die kleine Platine ist wegen der mäanderförmigen Bluetooth-Antenne mit etwas Abstand auf der Lochrasterplatte befestigt. Auf dieser Lochrasterplatte ist auch die kleine Schaltung untergebracht, die aus der 6,3-Volt-Heizspannung die 5 Volt Gleichspannung erzeugt. Eine Einweggleichrichtung ist zu verwenden, da die Heizspannung des Radios mit Masse verbunden ist.
Die Platine ist so klein, dass sich irgendwo noch Platz im Radio findet.
Der Klang ist einwandfrei. Das Bluetooth-Modul speist den Grammophoneingang des Radios. Eine Pegel- und Frequenzganganpassung ist nicht notwendig. Zwei Widerstände mischen den rechten und linken Stereokanal zu einem Monosignal, das zur Sicherheit über einen spannungsfesten Kondensator mit dem Grammophoneingang des Radios verbunden wird. Man sollte dazu ein abgeschirmtes Kabel verwenden. Mein Android-Smartphone konnte sich problemlos mit dem Bluetooth-Empfänger verbinden. Die Reichweite beträgt in meinem Fall bis zu 10 Meter. Bei erfolgreicher Paarung meldet sich eine Stimme. Unser Küchenradio kommt jetzt wieder öfter zum Einsatz.
Empfangsstörungen durch das Modul selbst oder die Spannungsversorgung konnten auf allen Wellenbereichen, von Langwelle bis UKW, nicht festgestellt werden. Um Brummen auf den AM-Bändern zu vermeiden, ist ein 22-nF-Kondensator parallel zur Gleichrichterdiode geschaltet.
Beim Radio handelt es sich um ein Grundig 97, Baujahr 1958 ( https://elektronikbasteln.pl7.de/grundig-97-reparaturbericht ).
Allstromgeräte: Aus Sicherheitsgründen sollten nur Radios mit Netztrafo zum Einsatz kommen. Allstromradios besitzen keinen Netztrafo. Es fehlt ihnen die galvanische Trennung zum Stromnetz, und das Chassis des Radios könnte unter Netzspannung stehen.
Mögliche Temperaturprobleme: Außerdem wird es in einem Allstromgerät sehr warm, was zum Ausfall des Bluetoothmoduls führen könnte.
Bei meinem Radio hat der stundenlange Dauerbetrieb bei einer Zimmertemperatur von 22 °C einwandfrei funktioniert, obwohl das Bluetoothmodul in der der Nähe der Endröhre untergebracht ist, die wie ein Heizstrahler wirkt. Ich schätze die Temperatur im Radio an dieser Stelle bei um die 40 °C. Einen anderen Platz habe ich nicht gefunden.
Die blau blinkende LED: Interessant ist vielleicht, dass die blaue LED des Bluetooth-Moduls blinkt. Ihr blaues Licht strahlt durch die Belüftungslöcher der Rückwand und beleuchtet die weiße Tapete dahinter. Das könnte einige stören. Mich nicht.
Klangqualität: Ansonsten bin ich sehr zufrieden mit der Lösung. Der Klang erinnert an einen einwandfreien UKW-Empfang. Von dem Modul habe ich mir gleich mehrere zugelegt, um weitere Geräte aufzurüsten. Man könnte auch mit dem Audiosignal aus dem Bluetoothmodul einen kleinen Quarzoszillator in seiner Amplitude modulieren und das Signal dem Antenneneingang zuführen. Bei möglichst schwacher Einspeisung käme noch Rauschen hinzu. Dann wäre der Empfang fast schon wie früher. Ich habe noch jede Menge 10-MHz-Quarze.
Wie koppelt man unter Android ein neues Bluetooth-Gerät? Um ein neues Bluetooth-Gerät unter Android zu koppeln, folge diesen Schritten:
1. **Bluetooth aktivieren**: Gehe zu den „Einstellungen“ deines Android-Geräts. Tippe auf „Verbindungen“ oder „Bluetooth“ und aktiviere Bluetooth.
2. **Gerät in den Pairing-Modus versetzen**: Stelle sicher, dass das Bluetooth-Gerät, das du koppeln möchtest (z. B. Kopfhörer, Lautsprecher), sich im Pairing-Modus befindet. In der Regel gibt es dafür eine spezielle Taste oder eine Kombination von Tasten. Sieh in die Anleitung des Geräts, falls du unsicher bist.
3. **Gerät suchen**: In den Bluetooth-Einstellungen deines Android-Geräts solltest du eine Liste der verfügbaren Geräte sehen. Tippe auf „Gerät suchen“ oder warte, bis dein Gerät automatisch nach verfügbaren Bluetooth-Geräten sucht.
4. **Gerät auswählen**: Wenn das gewünschte Gerät in der Liste erscheint, tippe darauf, um den Kopplungsvorgang zu starten.
5. **Kopplung bestätigen**: Je nach Gerät kann es sein, dass du eine Bestätigung auf deinem Android-Gerät oder auf dem Bluetooth-Gerät selbst sehen musst. Möglicherweise musst du einen Code bestätigen oder eingeben.
6. **Kopplung abschließen**: Nach erfolgreicher Kopplung sollte das Gerät in der Liste „Gekoppelte Geräte“ oder „Verbunden“ angezeigt werden.
Das war’s! Dein Bluetooth-Gerät sollte nun mit deinem Android-Gerät verbunden sein.
Können damit auch alte Stereoanlagen nachgerüstet werden? Im Prinzip ja. In den meisten Stereoanlagen lassen sich problemlos passende Betriebsspannungen finden, um die 5 Volt für das Bluetooth-Modul zu erzeugen. Auch genügend Platz ist oft vorhanden, und das Modul liefert ein Stereosignal. Allerdings gibt es ein großes Problem: Viele Stereoanlagen sind in Metallgehäusen verbaut, die die Funkwellen des Bluetooth-Signals blockieren. Daher muss das kleine Modul in einem separaten Kunststoffgehäuse außerhalb der Anlage untergebracht werden.
Frequenzen und Übertragungsverfahren von Bluetooth: Bluetooth arbeitet typischerweise im 2,4-GHz-ISM-Band (Industrial, Scientific, and Medical Band). Dieses Band reicht von 2,400 GHz bis 2,4835 GHz und wird weltweit für verschiedene drahtlose Kommunikationstechnologien genutzt.
Das Modul nutzt also diese Frequenzen, um die Verbindung zwischen dem Smartphone und der Stereoanlage oder dem Radio herzustellen. In der Regel funktionieren Bluetooth-Signale innerhalb einer Reichweite von 10 bis 100 Metern, abhängig von der Sendeleistung und der Umgebung. Metallgehäuse können jedoch diese Funkwellen blockieren und die Reichweite stark einschränken.
Bluetooth verwendet Frequenz-Hopping als Teil seines Modulationsverfahrens. Das hilft, Störungen zu vermeiden und die Stabilität der Verbindung zu erhöhen.
Im Detail verwendet Bluetooth das Modulationsverfahren GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying). Bei GFSK wird die Frequenz des Trägersignals leicht verändert, um die binären Daten zu übertragen. In neueren Versionen von Bluetooth (ab Bluetooth 2.0 + EDR) kommen zusätzlich die Modulationsverfahren π/4-DQPSK (Differential Quadrature Phase Shift Keying) und 8DPSK (8-level Differential Phase Shift Keying) zum Einsatz, um höhere Datenraten zu ermöglichen.
Das Frequenz-Hopping Spread Spectrum (FHSS) ist ein weiterer wichtiger Bestandteil von Bluetooth. Dabei springt das Bluetooth-Signal schnell zwischen 79 verschiedenen Kanälen im 2,4-GHz-Band, was etwa 1.600 Mal pro Sekunde geschieht. Dieses Verfahren reduziert Interferenzen mit anderen Geräten im gleichen Frequenzbereich und verbessert die Verbindungsqualität.
Bluetooth wurde erstmals im Mai 1998 von der Bluetooth Special Interest Group (SIG) vorgestellt. Die erste Spezifikation, Bluetooth 1.0, wurde im Juli 1999 veröffentlicht. Die Technologie wurde dann in den folgenden Jahren in verschiedenen Geräten implementiert, und die erste kommerzielle Bluetooth-Anwendung war ein Bluetooth-Headset, das im Jahr 2000 auf den Markt kam. Seitdem hat sich Bluetooth kontinuierlich weiterentwickelt, mit zahlreichen neuen Versionen und Verbesserungen in der Datenübertragung, Reichweite und Energieeffizienz.
Die aktuelle Version von Bluetooth ist Bluetooth 5.4, die im Juli 2023 veröffentlicht wurde. Hier sind einige der wichtigsten Neuerungen und Merkmale:
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- Erhöhte Reichweite: Bluetooth 5.4 bietet eine verbesserte Reichweite im Vergleich zu früheren Versionen, die es ermöglicht, Geräte über größere Distanzen miteinander zu verbinden. In offenen Bereichen kann die Reichweite bis zu 240 Meter betragen.
- Höhere Geschwindigkeit: Es unterstützt schnellere Datenübertragungsraten, die bei bis zu 2 Mbps liegen, was die Effizienz beim Datenaustausch erhöht.
- Energieeffizienz: Die Version hat Verbesserungen in der Energieverwaltung, insbesondere für batteriebetriebene Geräte. Dies verlängert die Akkulaufzeit von Geräten wie Sensoren und tragbaren Geräten.
- Unterstützung für Mesh-Netzwerke: Bluetooth 5.4 ermöglicht den Aufbau von Mesh-Netzwerken, die eine größere Anzahl von Geräten in einem Netzwerk verbinden können, was besonders nützlich für Smart-Home-Anwendungen ist.
- Verbesserte Broadcast-Funktionalität: Es bietet verbesserte Broadcast-Funktionen, die es ermöglichen, Daten an mehrere Geräte gleichzeitig zu senden.
- Zusätzliche Features: Bluetooth 5.4 umfasst auch Funktionen wie die Unterstützung für mehr Kanäle und die Möglichkeit, neue Profilstandards für verschiedene Anwendungen zu integrieren.
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Bluetooth 5.4 baut auf den Fortschritten der vorherigen Versionen auf und optimiert die Benutzererfahrung, insbesondere in Umgebungen mit vielen Geräten.
Recherchen zum verwendeten Chip TD5168A:
Der Chip TD5168A ist ein Bluetooth-Audio-Empfänger, der speziell für die Integration in Audioanwendungen entwickelt wurde und einige Rätsel aufgibt.
Alle Angaben sind ohne Gewähr. ChatGPT konnte kein vollständiges Datenblatt für den TD5168A finden. Der Chip stammt offenbar von einem chinesischen Hersteller (vermutlich Zhuhai Jie Li), und es gibt kaum öffentlich zugängliche Informationen oder detaillierte Datenblätter außerhalb Chinas. Mehrere Nutzer auf DIY-Foren haben ähnliche Schwierigkeiten gemeldet, Informationen zu diesem Chip zu finden. Einige Nutzer haben versucht, das IC zu programmieren oder zu messen, aber es scheint, dass detaillierte Spezifikationen eher selten zugänglich sind.
Typische Werbeaussagen über Module mit dem TD5168A beinhalten: Unterstützung für Bluetooth-Version 4.2 für eine zuverlässige drahtlose Verbindung. Verlustfreie Audioübertragung mit Formaten wie WAV, FLAC und MP3. Eine maximale Reichweite von etwa 20 Metern im Freien. Kompatibilität mit USB-Stromversorgung (5V), was sie praktisch für viele DIY-Audio-Projekte macht.
Auf meinem Modul steht „HW-770 V0.3.2“. Das Modul „HW-770 V0.3.2“ scheint laut der Recherche von ChaGPT ein Bluetooth-MP3-Decoder-Modul zu sein, das für Audio-Anwendungen wie drahtlose Lautsprecher oder DIY-Projekte genutzt wird. Solche Module unterstützen häufig Bluetooth 4.1 oder 5.0 und ermöglichen die Wiedergabe von Audiosignalen über Bluetooth-fähige Geräte.
Zu den typischen Merkmalen zählen:
Bluetooth 4.1/5.0-Unterstützung
Stereo-Audio-Ausgabe
Reichweite von bis zu 15 Metern (sichtfrei)
Signal-Rausch-Verhältnis von mindestens 90 dB
Niedrige Verzerrung und Stereo-Ausgabe über einen 3,5-mm-Audioausgang oder Lötpads
Stromversorgung über USB oder 3,7-5 V DC
Das Modul hat eine kompakte Bauweise (ungefähr 30×30 mm), wird über Bluetooth erkannt und kann nach dem Pairing direkt verwendet werden. Die gleichen Module werden mit Chips angeboten, deren Aufdruck abweichend ist.
In der Praxis werden diese Boards oder Module oft wie fertige Bauteile behandelt, da sie meist für spezifische Anwendungen optimiert sind und bereits viele der grundlegenden Herausforderungen der Integration und des Designs berücksichtigt haben. In vielen Fällen ist es daher sinnvoll, diese Module als „schwarze Kästen“ zu betrachten, die eine bestimmte Funktion erfüllen, während man die detaillierten technischen Aspekte der einzelnen Bauteile abstrahieren kann.
Nachtrag: Das Bluetoothmodul hat einen neuen Platz an einer kühleren Stelle gefunden. Es lässt sich zwischen dem letzten ZF-Filter und dem NF-Ausgangsübertrager festklemmen. Jetzt strahlt die Bluetoothantenne auch nach vorne, was die Reichweite erhöht. Eine mit Heißkleber aufgeklebte Scheibe aus Kunststoff, die aus Verpackungsmaterial stammt, schützt die Verdrahtung vor Kurzschlüssen.
Beim nächsten Mal werde ich mir vor dem Bestücken der Platine überlegen, wo sie sich im Radio unterbringen lässt. Man lernt immer was dazu.
Bei diesem Projekt lief nicht alles so glatt, wie man es sich wünscht. Ursprünglich hatte ich die das Modul mit Kabelbinder am Netztrafo befestigt. Beim Einbau des Chassis stieß das Modul an den Lautsprecher. Also alles wieder umgebaut und Rückwand angeschraubt. Kein Ton aus dem Lautsprecher. Lötstelle am Lautsprecher hatte sich gelöst. Dann wollte ich UKW ausprobieren. Schwacher und verrauschter Empfang. Ursache: Korrodierte Kontakte des Tastensatzes, weil das Radio mehrere Jahre nicht benutzt wurde. Abhilfe: Kontaktspray und mehrfaches Betätigen der Tasten. Das Netzkabel hatte ich auch ausgetauscht. Ich nahm ein schwarzes Kabel. Zum Glück sieht man es nicht, denn das Netzkabel war ursprünglich weiß.