SteamPunk radio: 10 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:35

Projekt: SteamPunk Radio

Datum: svibanj 2019. - kolovoz 2019

PREGLED

Ovaj je projekt bez sumnje najsloženiji koji sam poduzeo, sa šesnaest IV-11 VFD cijevi, dvije Arduino Mega kartice, deset LED neonskih svjetlosnih krugova, servo, elektromagnet, dva IC čipa MAX6921AWI, pet istosmjernih napajanja, visokonaponsko napajanje napajanje, dva DC Voltmetra, DC Amp mjerač, FM stereo radio, 3W pojačalo snage, LCD ekran i tipkovnicu. Osim gornjeg popisa dijelova, dva softverska programa morala su se razviti ispočetka, a na kraju je izgradnja cijelog radija zahtijevala oko 200 sati rada.

Odlučio sam uključiti ovaj projekt na web mjesto Instructables ne očekujući da će članovi u cijelosti reproducirati ovaj projekt, već da odaberu elemente koji ih zanimaju. Dva područja od posebnog interesa za članove web stranice mogu biti kontrola 16 IV-11 VDF cijevi pomoću dva čipa MAX6921AWI i povezanih ožičenja te komunikacija između dvije Mega 2650 kartice.

Različite komponente uključene u ovaj projekt nabavljene su lokalno, osim cijevi IV-11 i čipova MAX6921AWI koji su nabavljeni na EBayu. Željela sam oživjeti razne predmete koji bi inače godinama ležali u kutijama. Svi VF ventili su izvor s razumijevanjem da su svi bili neuspješni.

Korak 1: POPIS DIJELOVA

1. 2 x Arduino Mega 2560 R3

2. FM radio RDA5807M

3. PAM8403 3W pojačalo

4. Zvučnici 2 x 20W

5. Dvopolni FM Ariel

6. 16 X IV-11 VDF cijevi

7. 2 x MAX6921AWI IC čip

8. 2 x MT3608 2A Max DC-DC Step Up Modul za pojačavanje Modul za pojačavanje

9. 2 x XL6009 400KHz modul Automatic Buck

10. 1 -kanalni modul, 5V okidač niske razine za Arduino ARM PIC AVR DSP

11. 2-kanalni 5V 2-kanalni modulni štit za Arduino ARM PIC AVR DSP

12. Električni magnet za podizanje 2,5KG/25N solenoida za usisavanje Elektromagnet DC 6V

13. 4 -fazni koračni motor može se pokretati čipom ULN2003

14. 20*4 LCD 20X4 5V Plavi ekran LCD2004 LCD LCD modul

15. Modul serijskog sučelja IIC/I2C

16. 6 x bitova 7 X WS2812 5050 RGB LED svjetlo za prstenasto svjetlo s integriranim upravljačkim programima Neo Pixel

17. 3 x LED prsten 12 x WS2812 5050 RGB LED sa integriranim upravljačkim programima Neo Pixel

18. 2 x LED prsten 16 x WS2812 5050 RGB LED sa integriranim upravljačkim programima Neo Pixel

19. LED traka Fleksibilna RGB 5m duljine

20. 12 tipkovnica Membranska sklopka Tipkovnica 4 x 3 matrična matrica Matrična tipkovnica s tipkovnicom

21. BMP280 Digitalni senzor nadmorske visine za barometarski tlak 3.3V ili 5V za Arduino

22. DS3231 AT24C32 IIC modul Precizni RTC modul sata u stvarnom vremenu

23. 2 x Linearni rotacijski potenciometar sa kružnom osovinom 50K

24. 12V adapter od 1 Amp

Korak 2: IV-11 VDF cijevi i MAX6921AWI IC CHIP

Upotreba čipa MAX6921AWI u ovom projektu nadovezuje se na moj prethodni projekt budilice. Svaki set od osam cijevi IV-11 kontrolira se putem jednog čipa MAX6921AWI pomoću Multiplex metode upravljanja. Dva priložena PDF-a prikazuju ožičenje kompleta od osam cijevi i način na koji je čip MAX6921AWI ožičen sa kompletom cijevi, a zatim ožičen na Arduino Mega 2560. Potrebno je strogo kodiranje boja ožičenja kako bi se osiguralo da segment i Mrežni naponski vodovi drže se odvojeno. Vrlo je važno identificirati izlaze cijevi, pogledajte priloženi PDF, to uključuje pinove grijača 1.5V 1 i 11, anodni pin 24v (2) i na kraju osam segmentnih i "dp" pinove, 3 - 10. Na ovom mjestu vrijeme, također je vrijedno testirati svaki segment i "dp" koristeći jednostavnu ispitnu opremu prije nego što počnete povezivati komplet cijevi. Svaki pin cijevi spojen je serijski sa sljedećim nizom cijevi do posljednje cijevi gdje se dodaje dodatno ožičenje kako bi se omogućilo daljinsko povezivanje s čipom MAX6921AWI. Ovaj isti postupak nastavlja se za dva pina 1 i 11. za napajanje grijača. Koristio sam žicu u boji za svaku od 11 linija, kad mi je ponestalo boja, ponovno sam započeo niz boja, ali sam dodao crnu traku oko svakog kraja žice pomoću termoskupljanja. Izuzetak od gornjeg slijeda ožičenja je za pin 2, 24-anodno napajanje koje ima pojedinačnu žicu ožičenu između pina 2 i izlaza anodne energije na čipu MAX6921. Za detalje o čipu i njegovim vezama pogledajte priloženi PDF. Ne može se previše naglasiti da se ni u jednom trenutku tijekom rada čipa čip ne smije zagrijati, zagrijati nakon nekoliko sati, da, ali nikada vruće. Shema ožičenja čipa prikazuje tri veze na Mega, pinove 27, 16 i 15, napajanje 3,5V-5V s Mega pina 27, njegov GND na Mega pin 14 i 24V napajanje pin1. Nikada ne prelazite opskrbu od 5 V i držite raspon snage anode na maksimumu između 24V i 30V. Prije nastavka upotrijebite ispitivač kontinuiteta za ispitivanje svake žice između njezinih najudaljenijih točaka.

Koristio sam AWI verziju ovog čipa jer je to bio najmanji format, s kojim sam bio spreman raditi. Izrada čipa i njegovog nosača započinje s dva seta od 14 PCB igala postavljenih na ploču za kruh, a nosač čipsa postavljen je preko igala s iglom 1 gore lijevo. Koristeći fluks i lemljenje, zalemite igle i "kositar" svaki od 28 jastučića za nožice čipsa. Nakon što dovršite postavljanje čipa nosača čipa, vrlo pažljivo poravnajte noge čipa s jastučićima za noge i pobrinite se da zarez na čipu bude okrenut prema pinu 1. Otkrio sam da je pomoću komada samoljepljive trake preko jedne strane čipa pomoglo mirite čip prije lemljenja. Prilikom lemljenja pobrinite se da je na jastučiće za noge nanesen fluks i da je lemilica čista. Općenito pritisnite dolje na svaku nožicu čipa, tako ćete je lagano saviti na podlogu za noge i trebali biste vidjeti kako lem teče. Ponovite to za svih 28 nogu, tijekom tog procesa ne biste trebali dodavati lemilicu u lemilicu.

Nakon što završite, očistite nosač strugotine od fluksa, a zatim pomoću ispitivača kontinuiteta testirajte svaku nogu stavljajući jednu sondu na nožicu čipa, a drugu na pin PCB -a. Na kraju, uvijek provjerite jesu li sve veze povezane s nosačem čipa prije nego što se uključi bilo kakva stvarna snaga, ako se čip počne zagrijavati, odmah se isključite i provjerite sve veze.

Korak 3: RGB SVJETLO UŽE & NEONSKO SVJETLO Prstenje

Za ovaj projekt bilo je potrebno deset rasvjetnih elemenata, tri RGB svjetlosna užeta i sedam NEON svjetlosnih prstenova različitih veličina. Pet NEON svjetlosnih prstenova ožičeno je u nizu od tri prstena. Ova vrsta rasvjetnih prstenova vrlo je svestrana u kontroli i koje boje mogu prikazati, koristio sam samo tri osnovne boje koje su bile uključene ili isključene. Ožičenje se sastojalo od tri žice, 5V, GND i kontrolne linije koja se upravljala putem slave Mega, za detalje pogledajte priloženi Arduino popis „SteampunkRadioV1Slave“. Linije 14 do 20 važne su, osobito definirani broj svjetlosnih jedinica, one se moraju podudarati s fizičkim brojem inače prsten neće raditi ispravno.

RGB svjetlosna užad zahtijevala je izgradnju upravljačke jedinice koja je preuzela tri upravljačke linije od Mege, svaka kontrolirajući tri osnovne boje, crvenu, plavu i zelenu. Upravljačka jedinica sastojala se od devet TIP122 N-P-N tranzistora, pogledajte priloženi tehnički list TIP122, svaki krug se sastoji od tri TIP122 tranzistora gdje je jedna noga uzemljena, druga noga je priključena na napajanje od 12 V, a srednja noga je spojena na upravljački vod Mega. Opskrba RGB užetom sastoji se od četiri linije, jedne GND linije i tri kontrolne linije, po jedna sa svake od tri srednje noge TIP122. To osigurava tri osnovne boje, intenzitet svjetla kontrolira se pomoću naredbe za analogno pisanje s vrijednošću 0 za isključeno i 255 za maksimalno.

Korak 4: KOMUNIKACIJE ARDUINO MEGA 2560

Ovaj aspekt projekta za mene je bio nov i kao takav je zahtijevao izgradnju IC2 distribucijske ploče i povezivanje svakog od Mega GND -ova. IC2 distribucijska ploča omogućila je spajanje dviju Mega kartica putem pinova 21 i 22, ploča je također korištena za povezivanje LCD zaslona, BME280 senzora, sata u stvarnom vremenu i FM radija. Pogledajte priloženu Arduino datoteku “SteampunkRadioV1Master” za detalje o jednoznakovnoj komunikaciji od Master -a do Slave -a. Kritične linije koda su redak 90, koji drugu Megu definira kao slave jedinicu, redak 291 je tipičan poziv procedure zahtjeva za podređenu radnju, postupak počinje u retku 718, na kraju redak 278 koji ima povratni odgovor iz procedure slave, međutim odlučio je ne u potpunosti implementirati ovu značajku.

Priložena datoteka "SteampunkRadioV1Slave" opisuje podređenu stranu ove komunikacije, kritične linije su redak 57, definira IC2 adresu podređenog, retke 119 i 122 i proceduru "receiveEvent" koja započinje 133.

Postoji vrlo dobar članak na You Tubeu: Arduino IC2 komunikacije od DroneBot radionice koji je bio od velike pomoći u razumijevanju ove teme.

Korak 5: UPRAVLJANJE ELEKTROMAGNETOM

Ponovno, novi element u ovom projektu bila je uporaba elektromagneta. Koristio sam 5V jedinicu, kojom se upravlja putem jednokanalnog releja. Ova jedinica je korištena za pomicanje tipke Morseove abecede i radila je vrlo dobro s kratkim ili dugim impulsima dajući "točku" i "crticu" zvukove koje tipična Morseova tipka pokazuje. Međutim, došlo je do problema prilikom korištenja ove jedinice, ona je uvela stražnji EMF u krug što je imalo za posljedicu resetiranje priključene Mega. Kako bih prevladao ovaj problem, paralelno s elektromagnetom dodao sam diodu koja je riješila problem jer bi uhvatila stražnji EMF prije nego što bi utjecala na strujni krug.

Korak 6: FM RADIO & 3W POJAČALO

Kao što naziv projekta govori, radi se o radiju i odlučio sam koristiti FM modul RDA5807M. Iako je ova jedinica dobro radila, njezin format zahtijeva veliku pažnju pri spajanju žica kako bi se stvorila PCB ploča. Lemilice na ovoj jedinici su vrlo slabe i odlomit će se što otežava lemljenje žice na tu vezu. U priloženom PDF -u prikazano je ožičenje ove jedinice, SDA i SDL upravljačke linije omogućuju upravljanje ovom jedinicom iz Mega -e, VCC vod zahtijeva 3,5 V, nemojte prekoračiti ovaj napon ili će oštetiti jedinicu. Linija GND i ANT očita su, linije Lout i Rout napajaju standardni 3,5 mm ženski priključak za slušalice. Dodao sam mini FM zračnu utičnicu i dipolnu FM antenu i prijem je vrlo dobar. Nisam htio koristiti slušalice za slušanje radija pa sam dodao dva zvučnika od 20 W spojena preko PAM8403 3W pojačala s ulazom u pojačalo koristeći isti 3,5 mm ženski utikač za slušalice i komercijalnu 3,5 mm žicu za konektor. Tada sam naišao na problem s izlazom iz RDA5807M koji je preopteretio pojačalo i uzrokovao značajna izobličenja. Kako bih prevladao ovaj problem, svakoj liniji kanala dodao sam dva otpornika 1M i 470 ohma u nizu i time uklonio izobličenje. S ovim formatom nisam uspio smanjiti glasnoću jedinice na 0, čak ni postavljanjem jedinice na 0 sav zvuk nije bio potpuno uklonjen, pa sam dodao naredbu “radio.setMute (true)” kad je glasnoća postavljena na 0 i to je učinkovito uklonilo sav zvuk. Posljednje tri epruvete IV-11 na donjoj liniji cijevi obično prikazuju temperaturu i vlažnost, no ako se koristi kontrola glasnoće, ovaj se zaslon mijenja kako bi prikazao trenutni volumen s najviše 15 i minimalno 0. Ovaj prikaz volumena je prikazano dok sustav ne ažurira gornje cijevi s prikaza datuma natrag na vrijeme, nakon čega se temperatura ponovno prikazuje.

Korak 7: SERVO UPRAVLJANJE

Servo 5V korišten je za pomicanje satne jedinice. Nakon što ste kupili satni mehanizam "samo za dijelove", a zatim uklonili glavnu oprugu i polovicu mehanizma, ono što je preostalo očistili su, nauljili i zatim napajali pomoću servoa pričvršćivanjem servo kraka na jedan od rezervnih originalnih zupčanika sata. Kritični kôd za rad Servo servera može se pronaći u datoteci “SteampunRadioV1Slave” počevši od retka 294, gdje 2048 impulsa proizvodi rotaciju za 360 stupnjeva.

Korak 8: OPĆA IZGRADNJA

Kutija je došla sa starog radija, stari lak uklonjen, prednja i stražnja strana uklonjene, a zatim ponovno lakirane. Svakom od pet ventila uklonjene su baze, a zatim NEON svjetlosni prstenovi pričvršćeni i na vrh i na dno. Zadnja dva ventila imala su šesnaest malih rupa izbušenih u podnožju, a zatim šesnaest LCD svjetla zapečaćenih za svaku rupu, pri čemu je svako LCD svjetlo povezano sa sljedećim u nizu. Svi cjevovodi koriste 15 mm bakrenu cijev i priključke. Unutarnje pregrade izrađene su od 3 mm sloja obojanog u crnu boju, a prednja strana bila je prozirna Perspex 3 mm. Limeni lim, istisnutih oblika upotrijebljen je za oblaganje prednjeg Perspexa i unutarnje strane svakog od utora za cijevi IV-11. Tri prednje komande za uključivanje/isključivanje, glasnoću i frekvenciju koriste linearne rotacijske potenciometre pričvršćene preko plastične cijevi na stablo zapornog ventila. Antena u obliku bakra izrađena je od 5 mm namotane bakrene žice, dok je spiralna zavojnica oko dva gornja ventila izrađena od žice od nehrđajućeg čelika debljine 3 mm obojene bojom u boji bakra. Tri konstruirane razdjelne ploče, 12V, 5V i 1.5V, a daljnja ploča distribuira IC2 veze. Četiri istosmjerna izvora napajanja isporučuju se s 12V iz adaptera za napajanje od 12V, 1 Amp. Dva napajanja 24V za napajanje IC čipova MAX6921AWI, jedan osigurava napajanje od 5V za podršku svim sustavima rasvjete i kretanja, a jedan osigurava 1.5V za dva kruga grijača IV-11.

Korak 9: SOFTVER

Softver je razvijen u dva dijela, Master i Slave. Master program podržava senzor BME208, sat u stvarnom vremenu, dva IC čipa MAX6921AWI i IC2. Slave program kontrolira sva svjetla, servo, elektromagnet, mjerač pojačala i oba voltmetra. Glavni program podržava šesnaest cijevi IV-11, stražnji LCD zaslon i 12 tipkovnica. Slave program podržava sve funkcije osvjetljenja, servo, elektromagnet, releje, mjerač pojačala i oba voltmetra. Razvijen je niz testnih programa za testiranje svake od funkcija prije nego što je svaka funkcija dodana glavnom ili podređenom programu. Pogledajte priložene Arduino datoteke i pojedinosti o dodatnim datotekama knjižnice potrebne za podršku kodu.

Uključi datoteke: Arduino.h, Wire.h, radio.h, RDA5807M.h, SPI.h, LiquidCrystal_I2C.h, Wire.h, SparkFunBME280.h, DS3231.h, Servo.h, Adafruit_NeoPixel.h, Stepper-28BYJ -48.h.

Korak 10: PREGLED PROJEKTA

Uživao sam u razvoju ovog projekta, s njegovim novim elementima Mega komunikacije, elektromagnetom, servom i podrškom šesnaest IV-11 VFD cijevi. Složenost sklopova ponekad je bila izazovna, a upotreba Dupont konektora s vremena na vrijeme uzrokuje probleme s povezivanjem, upotreba vrućeg ljepila za učvršćivanje ovih veza pomaže u smanjenju slučajnih problema s povezivanjem.