Radio SteamPunk: 10 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:04

Projekt: SteamPunk Radio

Datum: maj 2019 - avgust 2019

PREGLED

Ta projekt je brez dvoma najkompleksnejši, ki sem ga izvedel, s šestnajstimi cevmi IV-11 VFD, dvema Arduino Mega karticama, desetimi LED neonskimi svetlobnimi vezji, servo, elektromagnetom, dvema čipoma MAX6921AWI, petimi enosmernimi napajalniki, visokonapetostnim napajanjem. napajanje, dva DC Voltmetra, DC Amp meter, FM stereo radio, 3W ojačevalnik moči, LCD zaslon in tipkovnico. Poleg zgornjega seznama delov sta se morala iz nič razviti še dva programska programa, končno pa je gradnja celotnega radia zahtevala približno 200 ur dela.

Odločil sem se, da bom ta projekt vključil na spletno mesto Instructables, ne da bi pričakoval, da bodo člani v celoti reproducirali ta projekt, ampak bodo raje izbrali elemente, ki jih zanimajo. Dve področji, ki sta za člane spletnega mesta še posebej zanimiva, sta lahko nadzor nad 16 VDF cevmi IV-11 z dvema čipoma MAX6921AWI in z njimi povezanimi ožičenji ter komunikacija med dvema karticama Mega 2650.

Različne komponente, vključene v ta projekt, so bile pridobljene lokalno, razen cevi IV-11 in čipov MAX6921AWI, ki so bili pridobljeni na EBayu. Želel sem oživiti različne predmete, ki bi sicer leta ležali v škatlah. Vsi VF ventili so bili pridobljeni z razumevanjem, da so vse napačne enote.

1. korak: SEZNAM DELOV

1. 2 x Arduino Mega 2560 R3

2. FM radio RDA5807M

3. 3W ojačevalnik PAM8403

4. 2 x 20 W zvočniki

5. Di-polni FM Ariel

6. 16 X IV-11 VDF cevi

7. 2 x IC čip MAX6921AWI

8. 2 x MT3608 2A Max DC-DC Step Up Power Module Ojačevalni napajalni modul

9. 2 x XL6009 400KHz avtomatski modul Buck

10. 1 -kanalni modul, 5V nizkopasovni sprožilec za Arduino ARM PIC AVR DSP

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

12. Električni magnet za dviganje 2,5KG/25N magnetnega elektromagnetnega sesalnika DC 6V

13. 4 -fazni koračni motor lahko poganja čip ULN2003

14. 20*4 LCD 20X4 5V modri LCD zaslon LCD2004 z modrim zaslonom LCD2004

15. Modul serijskega vmesnika IIC/I2C

16. 6 x bitov 7 X WS2812 5050 RGB LED obročna svetilka z vgrajenimi gonilniki Neo Pixel

17. 3 x LED obroč 12 x WS2812 5050 RGB LED z vgrajenimi gonilniki Neo Pixel

18. 2 x LED obroč 16 x WS2812 5050 RGB LED z vgrajenimi gonilniki Neo Pixel

19. Prilagodljiv LED trak RGB dolžine 5 m

20. 12 -tipkovna membranska stikalna tipkovnica 4 x 3 matrična matrična matrična tipkovnica

21. BMP280 Digitalni barometrični senzor nadmorske višine 3.3V ali 5V za Arduino

22. Modul DS3231 AT24C32 IIC Precizni modul ure v realnem času RTC

23. 2 x linearni rotacijski potenciometer z gnano gredjo 50K

24. 12V 1 Amp napajalnik

2. korak: IV-11 VDF CEVI IN MAX6921AWI IC CHIP

Uporaba tega čipa MAX6921AWI temelji na mojem prejšnjem projektu budilke. Vsak sklop osmih cevi IV-11 se krmili prek enega samega čipa MAX6921AWI z uporabo Multiplex metode krmiljenja. Dva priložena dokumenta PDF prikazujeta ožičenje kompleta z osmimi cevmi in kako je čip MAX6921AWI priključen na komplet cevi, nato pa priključen na Arduino Mega 2560. Za zagotovitev tega segmenta in ožičenja je potrebno strogo barvno kodiranje ožičenja. Omrežni napetostni vodi so ločeni. Zelo pomembno je identificirati izhode cevi, glejte priloženi PDF, to vključuje 1,5V grelni zatiči 1 in 11, 24 -voltni anodni zatič (2) in na koncu osem segmentnih in zatičev "dp", 3 - 10. Pri tem čas, je vredno preizkusiti vsak segment in "dp" z uporabo preproste preskusne naprave, preden začnete ožičenje kompleta cevi. Vsak zatič cevi je zaporedno povezan z naslednjo cevjo do zadnje cevi, kjer je dodano dodatno ožičenje, ki omogoča oddaljeno povezavo z čipom MAX6921AWI. Isti postopek se nadaljuje za dva zatiča 1 in 11. napajalnih vodov grelca. Za vsako od 11 vrstic sem uporabil barvno žico, ko mi je zmanjkalo barv, sem znova začel barvno zaporedje, vendar sem okoli vsakega konca žice dodal črni pas z uporabo toplotnega krčenja. Izjema od zgornjega zaporedja ožičenja je za pin 2, 24-anodno napajanje, ki ima posamezno žico, ožičeno med zatičem 2 in anodnimi močmi na čipu MAX6921. Za podrobnosti o čipu in njegovih povezavah glejte priloženi PDF. Ni mogoče preveč poudariti, da se čip med delovanjem čipa ne sme segreti, segreti po nekaj urah uporabe da, vendar nikoli vroč. Shema ožičenja čipa prikazuje tri povezave z Mega, zatiči 27, 16 in 15, napajanje 3,5V-5V z Mega pin 27, njegov GND na Mega pin 14 in 24V napajalni pin1. Nikoli ne presegajte napajanja 5 V in vzdržujte območje moči anode na največ 24 V do 30 V. Preden nadaljujete, uporabite preizkuševalnik kontinuitete, da preizkusite vsako žico med njenimi najbolj oddaljenimi točkami.

Uporabil sem različico tega čipa AWI, saj je bil to najmanjši format, s katerim sem bil pripravljen sodelovati. Izdelava čipa in njegovega nosilca se začne z dvema kompletoma 14 zatičev iz PCB -ja, nameščenimi na plošči za kruh, nosilec čipov pa nameščen nad zatiči s čepom 1 zgoraj levo. S fluksom in spajkanjem spajkajte zatiče in “kositrite” vsako od 28 blazinic za čip. Ko končate, namestite čip nosilca čipa, pri čemer zelo pazite, da poravnate noge čipa z blazinicami za noge in zagotovite, da je zareza v čipu obrnjena proti zatiču 1. Ugotovil sem, da je z uporabo selotejpa na eni strani čipa pomagalo pomirite čip pred spajkanjem. Pri spajkanju se prepričajte, da ste na blazinice za noge nanesli fluks in da je spajkalnik čist. Na splošno pritisnite navzdol na vsako nogo čipa, tako da se bo rahlo upognila na blazinico za noge in videli boste, kako spajka teče. To ponovite za vseh 28 nog, med tem postopkom spajkalniku ni treba dodati nobenega spajka.

Ko končate, očistite nosilec čipov iz toka in nato s preizkuševalnikom kontinuitete preskusite, da vsaka noga položi eno sondo na nogo čipa, drugo pa na zatič tiskanega vezja. Nazadnje, pred uporabo dejanskega napajanja vedno zagotovite vse povezave z nosilcem čipa, če se čip začne segrevati, takoj izklopite in preverite vse povezave.

3. korak: RGB SVETLOBNA VRVA & NEONSKA SVETLOBNI OBROČ

Ta projekt je zahteval deset svetlobnih elementov, tri svetlobne vrvi RGB in sedem svetlobnih obročev NEON različnih velikosti. Pet svetlobnih obročev NEON je povezanih v nizu treh obročev. Tovrstni svetlobni obroči so zelo vsestranski pri upravljanju in katere barve lahko prikažejo, uporabil sem samo tri osnovne barve, ki so bile vklopljene ali izključene. Ožičenje je bilo sestavljeno iz treh žic, 5V, GND in krmilne linije, ki je bila nadzorovana prek pomožnega Mega, za podrobnosti glej priloženi Arduino s seznamom "SteampunkRadioV1Slave". Vrstice 14 do 20 so pomembne, zlasti določeno število svetlobnih enot, ki se morajo ujemati s fizičnim številom, sicer obroč ne bo deloval pravilno.

Svetlobne vrvi RGB so zahtevale izdelavo krmilne enote, ki je od Mega prevzela tri krmilne linije, od katerih je vsaka nadzorovala tri osnovne barve, rdečo, modro in zeleno. Krmilno enoto je sestavljalo devet tranzistorjev TIP122 N-P-N, glejte priloženi podatkovni list TIP122, vsako vezje je sestavljeno iz treh tranzistorjev TIP122, pri čemer je ena noga ozemljena, druga noga je priključena na 12-voltno napajanje, srednja noga pa na krmilno linijo Mega. Oskrba z vrvjo RGB je sestavljena iz štirih linij, ene same linije GND in treh krmilnih vodov, po ena iz vsake od treh srednjih nog TIP122. To zagotavlja tri osnovne barve, jakost svetlobe se nadzoruje z ukazom za analogno pisanje z vrednostjo 0 za izklop in 255 za največ.

4. korak: KOMUNIKACIJE ARDUINO MEGA 2560

Ta vidik projekta je bil zame nov in je kot tak zahteval zgradbo razdelilne plošče IC2 in povezavo vsakega od mega meganov. Razdelilna plošča IC2 je omogočila povezavo dveh Mega kartic preko nožic 21 in 22, plošča je bila uporabljena tudi za povezavo LCD zaslona, senzorja BME280, ure v realnem času in FM radia. Oglejte si priloženo datoteko Arduino »SteampunkRadioV1Master« za podrobnosti o enoznakovnih komunikacijah od glavne do podrejene enote. Kritične kodne vrstice so vrstica 90, ki opredeljuje drugo mega kot podrejeno enoto, vrstica 291 je tipičen klic postopka zahteve za podrejeno dejanje, postopek se začne pri vrstici 718, končno vrstica 278, ki ima vrnjen odgovor iz podrejenega postopka, vendar I se je odločil, da te funkcije ne bo v celoti izvedel.

Priložena datoteka »SteampunkRadioV1Slave« opisuje podrejeno stran te komunikacije, kritične vrstice so vrstica 57, definira naslov IC2 podrejenega, vrstice 119 in 122 ter postopek »receiveEvent«, ki zažene 133.

Obstaja zelo dober članek na You Tubeu: Komunikacija Arduino IC2 delavnice DroneBot, ki je bil v veliko pomoč pri razumevanju te teme.

5. korak: NADZOR ELEKTROMAGNETA

Tudi pri tem projektu je bil nov element uporaba elektromagneta. Uporabil sem enoto 5V, krmiljeno preko enokanalnega releja. Ta enota je bila uporabljena za premikanje tipke Morsejeve kode in je zelo dobro delovala s kratkimi ali dolgimi impulzi, ki so zagotavljali zvoke "pike" in "pomišljaja", ki jih kaže tipična Morsejeva tipka. Pri uporabi te enote pa je prišlo do težave, ki je v vezje uvedla povratni EMF, kar je povzročilo ponastavitev priložene Mega. Da bi odpravil to težavo, sem vzporedno z elektromagnetom dodal diodo, ki je rešila težavo, saj bi ujela zadnji EMF, preden bi vplivala na električno vezje.

6. korak: FM RADIO & 3W OJAČALNIK

Kot že ime projekta pove, je to radio, zato sem se odločil za uporabo modula RDA5807M FM. Čeprav je ta enota delovala dobro, njena oblika zahteva zelo previdno pri pritrjevanju žic, da se ustvari PCB plošča. Spajkalni jezički na tej enoti so zelo šibki in se odcepijo, zaradi česar bo zelo težko spajati žico na to povezavo. V priloženem PDF -ju je prikazano ožičenje te enote, krmilne linije SDA in SDL zagotavljajo nadzor te enote iz Mega, linija VCC potrebuje 3,5 V, ne prekoračite te napetosti, sicer bo poškodovala enoto. Linija GND in ANT sta samoumevni, liniji Lout in Rout napajata standardni 3,5 mm ženski priključek za slušalke. Dodal sem mini FM antensko vtičnico in dipolno FM anteno in sprejem je zelo dober. Nisem hotel uporabljati slušalk za poslušanje radia, zato sem dodal dva 20 W zvočnika, povezana prek 3W ojačevalnika PAM8403 z vhodom v ojačevalnik z uporabo istega 3,5 mm vtiča za ženske slušalke in komercialnega 3,5 mm priključka za moške. Takrat sem naletel na težavo z izhodom iz RDA5807M, ki je preobremenil ojačevalnik in povzročil znatno popačenje. Da bi odpravili to težavo, sem vsaki od linijskih kanalov dodal dva upora 1M in 470 ohmov zaporedoma in s tem odpravil popačenje. S to obliko zapisa nisem mogel zmanjšati glasnosti enote na 0, tudi če nastavim enoto na 0, ves zvok ni bil popolnoma odstranjen, zato sem dodal ukaz »radio.setMute (true)«, ko je bila glasnost nastavljena na 0 in to je učinkovito odstranilo ves zvok. Zadnje tri cevi IV-11 na spodnji vrstici cevi običajno prikazujejo temperaturo in vlažnost, če pa uporabite regulator glasnosti, se ta zaslon spremeni tako, da prikazuje trenutno glasnost z največ 15 in najmanj 0. Ta prikaz glasnosti je prikazano, dokler sistem ne posodobi zgornjih cevi od prikaza datuma do prikaza časa, nato pa se temperatura ponovno prikaže.

7. korak: SERVO CONTROL

Servo 5V je bil uporabljen za premikanje urne enote. Po nakupu urnega mehanizma "samo za dele" in nato odstranitvi glavne vzmeti in polovice mehanizma je bilo preostalo očiščeno, naoljeno in nato napajano s pomočjo servomotorja, tako da je servo ročico pritrjen na enega od rezervnih originalnih zobnikov. Kritično kodo za delovanje servomotorja lahko najdete v datoteki »SteampunRadioV1Slave«, ki se začne od vrstice 294, kjer se 2048 impulzov vrti za 360 stopinj.

8. korak: SPLOŠNA GRADNJA

Škatla je prišla iz starega radia, stari lak je bil odstranjen, spredaj in zadaj odstranjen in nato ponovno lakiran. Vsakemu od petih ventilov so odstranili podnožje, nato pa NEON svetlobne obroče, pritrjene na zgornji in spodnji del. Zadnja dva ventila sta imela v dnu izvrtanih šestnajst majhnih lukenj in nato šestnajst luči LCD, zapečatenih na vsako luknjo, vsaka lučka LCD je bila priključena na naslednjo v seriji. V vseh cevovodih so uporabljene 15 mm bakrene cevi in priključki. Notranje predelne stene so bile narejene iz 3 mm lakirane črne barve, sprednja stran pa je bila 3 mm prozorna Perspex. Medeninasti list s stisnjenimi oblikami je bil uporabljen za oblogo sprednjega dela Perspexa in notranjosti vsakega od cevi IV-11. Trije sprednji gumbi za vklop/izklop, glasnost in frekvenco uporabljajo linearne rotacijske potenciometre, pritrjene na plastično cev na steblo zapornega ventila. Antena v obliki bakra je bila izdelana iz 5 mm nanizane bakrene žice, spiralna tuljava okoli dveh zgornjih ventilov pa iz 3 mm žice iz nerjavečega jekla, pobarvane z bakreno barvo. Izdelane so tri razdelilne plošče, 12V, 5V in 1.5V, druga plošča pa distribuira priključke IC2. Štirje enosmerni napajalniki, če so opremljeni z 12V iz 12V, 1 Amp napajalnika. Dva napajanja 24V za napajanje čipov MAX6921AWI IC, eden zagotavlja 5V napajanje za podporo vseh sistemov razsvetljave in gibanja, drugi pa 1,5V za dva grelna kroga IV-11.

9. korak: PROGRAMSKA OPREMA

Programska oprema je bila razvita v dveh delih, Master in Slave. Glavni program podpira senzor BME208, uro v realnem času, dva čipa MAX6921AWI IC in IC2. Program Slave nadzoruje vse luči, servo, elektromagnet, ojačevalnik in oba merilnika voltov. Glavni program podpira šestnajst cevi IV-11, zadnji LCD zaslon in 12 tipkovnico. Podrejeni program podpira vse funkcije osvetlitve, servo, elektromagnet, releje, ojačevalnik in oba merilnika voltov. Razvili so vrsto preskusnih programov za testiranje vsake od funkcij, preden so vsako funkcijo dodali v glavne ali podrejene programe. Oglejte si priložene datoteke Arduino in podrobnosti o dodatnih datotekah knjižnice, ki so potrebne za podporo kode.

Vključi 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

10. korak: PREGLED PROJEKTA

Užival sem v razvoju tega projekta z njegovimi novimi elementi komunikacije Mega, elektromagnetom, servo in podporo šestnajstih cevi IV-11 VFD. Kompleksnost vezja je bila včasih zahtevna in uporaba priključkov Dupont občasno povzroča težave pri povezovanju, uporaba vročega lepila za zavarovanje teh povezav pomaga zmanjšati naključne težave s povezavo.