SteamPunk Radio: 10 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:06

Projekat: SteamPunk Radio

Datum: maj 2019. - avgust 2019

PREGLED

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

Odlučio sam uključiti ovaj projekt na web lokaciju 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. Htjela sam oživjeti razne predmete koji bi inače godinama ležali u kutijama. Svi VF ventili su izvor s razumijevanjem da su svi pokvareni.

Korak 1: POPIS DIJELOVA

1. 2 x Arduino Mega 2560 R3

2. RDA5807M FM radio

3. PAM8403 3W pojačalo

4. 2 x 20 W zvučnici

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 Modul za pojačavanje DC-DC Modul za pojačavanje

9. 2 x XL6009 400KHz modul za automatsko zatvaranje

10. 1 -kanalni modul, 5V niski nivo okidača 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 LCD modul sa LCD ekranom LCD2004 LCD LCD modul

15. Modul serijskog sučelja IIC/I2C

16. 6 x bitova 7 X WS2812 5050 RGB LED prstenasto svjetlo sa 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 integrisanim upravljačkim programima Neo Pixel

19. LED traka fleksibilna RGB dužine 5m

20. Tastatura sa membranskim prekidačem sa 12 tastera 4 x 3 matrična matrica Matrična tastatura sa tastaturom

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 1 Amp

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

Upotreba čipa MAX6921AWI ovog projekta nadovezuje se na moj prethodni projekt budilice. Svaki set od osam IV-11 cijevi kontrolira se putem jednog čipa MAX6921AWI koristeći Multiplex metod kontrole. Dva priložena PDF-a prikazuju ožičenje kompleta od osam cijevi i način na koji je čip MAX6921AWI spojen na komplet cijevi, a sa svoje strane povezan na Arduino Mega 2560. Strogo kodiranje boja ožičenja potrebno je kako bi se osiguralo da segment i Mrežni naponski vodovi se drže 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 osmosegmentne i "dp" pinove, 3 - 10. Na ovom mjestu vremena, takođe je vredno testirati svaki segment i „dp“koristeći jednostavnu ispitnu opremu pre nego što počnete da povezujete set cevi. Svaki pin cijevi je serijski ožičen 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 dovod grijača. Koristio sam žicu u boji za svaku od 11 linija, kada mi je ponestalo boja, ponovo sam započeo niz boja, ali sam dodao crnu traku oko svakog kraja žice upotrebom termoskupljanja. Izuzetak od gornjeg slijeda ožičenja je za pin 2, 24-anodno napajanje koje ima zasebnu žicu ožičenu između pina 2 i anodnih izlaza za napajanje na čipu MAX6921. Za detalje o čipu i njegovim vezama pogledajte priloženi PDF. Ne može se previše naglasiti da se ni u jednom trenutku tokom 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 iz Mega pina 27, njegov GND na Mega pin 14 i 24V napajanje pin1. Nikada ne prelazite napajanje od 5V i držite raspon snage anode na maksimalnom između 24V i 30V. Prije nego nastavite, koristite ispitivač kontinuiteta za testiranje svake žice između njezinih najudaljenijih točaka.

Koristio sam AWI verziju ovog čipa jer je to bio najmanji format, s kojim sam bio voljan raditi. Izrada čipa i njegovog nosača započinje s dva seta od 14 PCB igala postavljenih na ploču za kruh, a nosač čipsa postavljen preko igala s iglom 1 gore lijevo. Koristeći fluks i lemljenje, zalemite igle i „kositrite“svaki od 28 jastučića za noge. Kada se završi, postavite čip nosača čipa pazeći da noge čipa poravnate s jastučićima za noge i pazite 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 na podloge za noge nanesete 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 ovo za svih 28 nogu, ne trebate dodavati lemilicu u lemilicu tokom ovog procesa.

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 čipova prije nego što se uključi bilo kakvo stvarno napajanje, ako se čip počne zagrijavati, odmah se isključite i provjerite sve veze.

Korak 3: RGB SVJETLO UŽE & NEONSKI SVJETLENI PRSTEN

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. Ove vrste prstenova za rasvjetu vrlo su svestrane 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 kontrolirala putem slave Mega, pogledajte Arduino u prilogu s popisom „SteampunkRadioV1Slave“za detalje. Linije 14 do 20 važne su, posebno 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 kontrolne linije od Mege, svaka kontrolirajući tri osnovne boje, crvenu, plavu i zelenu. Upravljačka jedinica se sastojala 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 upravljačku liniju Mega. Napajanje RGB užeta sastoji se od četiri linije, jedne GND linije i tri kontrolne linije, po jedna sa svake od tri srednje noge TIP122. Ovo osigurava tri osnovne boje, intenzitet svjetla se kontrolira 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 povezivanje dvije Mega kartice putem pinova 21 i 22, ploča je također korištena za povezivanje LCD ekrana, BME280 senzora, sata u realnom vremenu i FM radija. Pogledajte priloženu Arduino datoteku “SteampunkRadioV1Master” za detalje o jednoznakovnoj komunikaciji od Master do Slave jedinice. Kritične linije koda su linija 90, koja drugu Megu definira kao podređenu jedinicu, linija 291 je tipičan poziv procedure zahtijevanja podređene akcije, procedura počinje u retku 718, na kraju linija 278 koja ima povratni odgovor iz procedure slave, međutim odlučila je da ovu funkciju ne implementira u potpunosti.

Priložena datoteka „SteampunkRadioV1Slave“detaljno opisuje slave stranu ove komunikacije, kritične linije su red 57, definira IC2 adresu slave, linije 119 i 122 i proceduru „receiveEvent“koja započinje 133.

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

Korak 5: UPRAVLJANJE ELEKTROMAGNETOM

Opet, novi element u ovom projektu bila je upotreba elektromagneta. Koristio sam 5V jedinicu, kojom se upravlja putem jednokanalnog releja. Ova jedinica je korištena za pomicanje tipke Morzeove abecede i radila je vrlo dobro s kratkim ili dugim impulsima dajući "točku" i "crticu" zvukove koje tipičan Morzeov ključ pokazuje. Međutim, došlo je do problema pri korištenju ove jedinice, ona je uvela povratni EMF u krug što je imalo za posljedicu resetiranje priključene Mege. 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 sugerira, ovo je radio i odlučio sam koristiti FM modul RDA5807M. Iako je ova jedinica dobro radila, njen format zahtijeva veliku pažnju pri spajanju žica kako bi se stvorila PCB ploča. Lemilice na ovoj jedinici su vrlo slabe i puknuće što otežava lemljenje žice na tu vezu. U priloženom PDF -u prikazano je ožičenje ove jedinice, SDA i SDL kontrolne linije omogućuju upravljanje ovom jedinicom iz Mega -e, VCC linija zahtijeva 3.5V, nemojte prekoračiti ovaj napon ili će oštetiti jedinicu. Linija GND i ANT očigledne su, linije Lout i Rout napajaju standardni 3,5 mm ženski priključak za slušalice. Dodao sam mini FM antenski priključak i antenu sa dvopolnim FM prijemnikom 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, dodao sam dva otpornika 1M i 470 ohma u nizu, svakoj od linija kanala i to je uklonilo izobličenje. S ovim formatom nisam mogao smanjiti glasnoću jedinice na 0, čak ni postavljanjem jedinice na 0 sav zvuk nije bio potpuno uklonjen, pa sam dodao naredbu “radio.setMute (true)” kada je glasnoća postavljena na 0 i ovo je efikasno uklonilo sav zvuk. Posljednje tri cijevi IV-11 na donjoj liniji cijevi obično prikazuju temperaturu i vlažnost, međutim, ako se koristi kontrola jačine zvuka, ovaj se zaslon mijenja kako bi prikazao trenutnu zapreminu s najviše 15 i minimalno 0. Ovaj prikaz volumena je prikazano dok sistem ne ažurira gornje epruvete od prikaza datuma do prikaza vremena, nakon čega se temperatura ponovo prikazuje.

Korak 7: SERVO KONTROLA

Servo 5V je korišten za pomicanje satne jedinice. Nakon što ste kupili satni mehanizam "samo za dijelove", a zatim uklonili glavnu oprugu i polovicu mehanizma, ono što je ostalo je očišćeno, podmazano i zatim napajano pomoću servo -a 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 stepeni.

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 bakrene cijevi i priključke od 15 mm. Unutrašnje pregrade napravljene su od 3 mm sloja obojanog u crno, a prednja strana je bila prozirna Perspex 3 mm. Mesingani lim istisnutih oblika upotrijebljen je za oblaganje prednjeg Perspexa i unutrašnjosti svakog od utora za cijevi IV-11. Tri prednje komande za uključivanje/isključivanje, jačinu zvuka i frekvenciju koriste linearne rotacione potenciometre pričvršćene preko plastične cijevi na stub zapornog ventila. Antena u obliku bakra izrađena je od 5 mm namotane bakrene žice, dok je spiralna zavojnica oko dva gornja ventila napravljena od žice od nehrđajućeg čelika debljine 3 mm obojene bojom u boji bakra. Tri distribucijske ploče su izgrađene, 12V, 5V i 1.5V, a druga ploča distribuira IC2 veze. Četiri istosmjerna izvora napajanja opremljena su sa 12V iz adaptera za napajanje od 12V, 1 Amp. Dva napajanja 24V za napajanje MAX6921AWI IC čipova, jedan pruža napajanje od 5V za podršku svim sistemima osvjetljenja i kretanja, a jedan daje 1.5V za dva kruga grijača IV-11.

Korak 9: SOFTVER

Softver je razvijen u dva dijela, Master i Slave. Master program podržava BME208 senzor, sat u realnom vremenu, dva IC čipa MAX6921AWI i IC2. Slave program kontrolira sva svjetla, servo, elektromagnet, mjerač pojačala i oba voltmetra. Master program podržava šesnaest IV-11 cijevi, zadnji 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 u Master ili Slave programe. Pogledajte priložene Arduino datoteke i detalje o dodatnim datotekama biblioteke potrebne za podršku kodu.

Uključuje 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 kola bila je ponekad izazovna, a upotreba Dupont konektora s vremena na vrijeme uzrokuje probleme s povezivanjem, upotreba vrućeg ljepila za osiguranje ovih veza pomaže u smanjenju problema sa slučajnim povezivanjem.