SteamPunk Radio: 10 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:52

Проект: SteamPunk Radio

Дата: май 2019 г. - август 2019 г

ПРЕГЛЕД

Този проект без съмнение е най-сложният, който съм предприемал, с шестнадесет IV-11 VFD тръби, две Arduino Mega карти, десет LED неонови светлинни вериги, серво, електромагнит, два MAX6921AWI IC чипа, пет DC захранвания, HV захранване захранване, два DC Volt метра, DC Amp метър, FM стерео радио, 3W усилвател на мощност, LCD екран и клавиатура. Освен горния списък с части, две софтуерни програми трябваше да бъдат разработени от нулата и накрая изграждането на цялото радио изискваше около 200 часа работа.

Реших да включа този проект в сайта на Instructables, като не очаквам членовете да възпроизведат този проект в неговата цялост, а по -скоро да избират елементите, които ги интересуват. Две области от особен интерес за членовете на сайта могат да бъдат контролът на 16-те VDF тръби IV-11, използващи два чипа MAX6921AWI и свързаното с тях окабеляване, както и комуникациите между две карти Mega 2650.

Различните компоненти, включени в този проект, са доставени локално, с изключение на тръбите IV-11 и чиповете MAX6921AWI, получени на EBay. Исках да върна към живот различни предмети, които иначе щяха да купят в кутии с години. Всички ВЧ клапани се снабдяваха с разбирането, че всички са повредени.

Стъпка 1: СПИСЪК НА ЧАСТИ

1. 2 x Arduino Mega 2560 R3

2. FM радио RDA5807M

3. 3W усилвател PAM8403

4. 2 x 20W високоговорители

5. Диполен FM Ариел

6. 16 X IV-11 VDF тръби

7. 2 x MAX6921AWI IC чип

8. 2 x MT3608 2A Max DC-DC Модул за увеличаване на мощността Модул за усилване на усилвателя

9. 2 x XL6009 400KHz Автоматичен Buck модул

10. 1 -канален модул, 5V ниско ниво на задействане за Arduino ARM PIC AVR DSP

11. 2-канален 5V 2-канален модулен щит за Arduino ARM PIC AVR DSP

12. Електрически магнит, повдигащ 2.5KG/25N соленоиден смукателен електромагнит DC 6V

13. 4 -фазов стъпков двигател може да се задвижва от чип ULN2003

14. 20*4 LCD 20X4 5V син екран LCD2004 дисплей LCD модул

15. Модул за сериен интерфейс IIC/I2C

16. 6 x бита 7 X WS2812 5050 RGB LED пръстенна лампа с вградени драйвери Neo Pixel

17. 3 x LED пръстен 12 x WS2812 5050 RGB LED с вградени драйвери Neo Pixel

18. 2 x LED пръстен 16 x WS2812 5050 RGB LED с вградени драйвери Neo Pixel

19. LED лента Гъвкава RGB 5м дължина

20. Клавиатура с 12 ключови мембранни превключватели 4 x 3 матрична матрична клавиатура с матрична превключвателна клавиатура

21. BMP280 Цифров барометричен сензор за височина 3.3V или 5V за Arduino

22. DS3231 AT24C32 IIC модул Прецизен RTC часовник в реално време

23. 2 x Линеен ротационен потенциометър с наклонен вал 50K

24. 12V 1 Amp захранващ адаптер

Стъпка 2: IV-11 VDF тръби и MAX6921AWI IC CHIP

Използването на този проект на чипа MAX6921AWI се основава на предишния ми проект за будилник. Всеки набор от осем тръби IV-11 се управлява чрез един чип MAX6921AWI, използвайки мултиплексния метод за управление. Двата приложени PDF файла показват окабеляването на осемтръбния комплект и как чипът MAX6921AWI е свързан към комплекта тръби и на свой ред е свързан към Arduino Mega 2560. Необходимо е стриктно цветово кодиране на окабеляването, за да се гарантира, че сегментът и Линиите за напрежение в мрежата се държат отделно. Много е важно да се идентифицират изходите на тръбите, вижте приложения PDF, това включва щифтовете на нагревателя 1.5V 1 и 11, 24v анодния щифт (2) и накрая осем сегментните и „dp“щифтове, 3 - 10. При това време, също така си струва да тествате всеки сегмент и „dp“, като използвате обикновена тестова платформа, преди да започнете да свързвате тръбния комплект. Всеки щифт на тръбата е свързан последователно със следващата тръба до последната тръба, където е добавено допълнително окабеляване, за да позволи дистанционно свързване към чипа MAX6921AWI. Същият процес продължава за двата щифта за захранване на нагревателя 1 и 11. Използвах цветна тел за всяка от 11 -те линии, когато ми свършиха цветовете, започнах отново цветовата последователност, но добавих черна лента около всеки край на проводника използвайки термосвиване. Изключение от горната последователност на окабеляване е за пин 2, 24-анодното захранване, което има отделен проводник, свързан между щифт 2 и анодните изходи на чипа MAX6921. Вижте приложения PDF за подробности за чипа и неговите връзки. Не може да се надценява, че по време на работа на чипа чипът не трябва да се нагрява, загрява след няколко часа, използвайте „да“, но никога горещо. Схемата за свързване на чипа показва трите връзки към Mega, щифтове 27, 16 и 15, захранването 3.5V-5V от Mega pin 27, GND към Mega pin 14 и 24V захранващия pin1. Никога не надвишавайте захранването от 5V и поддържайте диапазона на мощност на анода между максимум 24V и 30V. Преди да продължите, използвайте тестер за непрекъснатост, за да тествате всеки проводник между най -отдалечените му точки.

Използвах AWI версията на този чип, тъй като беше най -малкият формат, с който бях готов да работя. Изработването на чипа и неговия носител започва с два комплекта от 14 PCB щифта, поставени върху дъска за хляб, като носителят на чипове е поставен върху щифтовете с щифт 1 горе вляво. Използвайки поток и спойка, запоявайте щифтовете и „калай“всяка от 28 -те подложки за крака. След като приключите, поставете чипа на носителя на чип, като внимавате да подравните краката на чипа с подложките за крака и да гарантирате, че прорезът в чипа е обърнат към щифт 1. Открих, че използването на парче село лента върху едната страна на чипа помогна стабилен чип преди запояване. Когато запоявате, уверете се, че върху подложките за крака е нанесен поток и поялникът е чист. Натиснете обикновено надолу върху всеки крак на чипа, това ще го огъне леко върху подложката за крака и трябва да видите как спойката тече. Повторете това за всичките 28 крака, не трябва да добавяте спойка към поялника по време на този процес.

След като приключите, почистете носителя на чипа от поток и след това използвайте тестер за непрекъснатост, всеки крак поставя една сонда върху крака на чипа, а другата върху щифта на печатната платка. И накрая, винаги се уверявайте, че всички връзки са направени към носителя на чипа, преди да бъде приложено действително захранване, ако чипът започне да се нагрява, незабавно изключете и проверете всички връзки.

Стъпка 3: RGB LIGHT ROPE & NEON LIGHT RING

Този проект изискваше десет осветителни елемента, три RGB светлинни въжета и седем NEON светлинни пръстена с различни размери. Пет от пръстените на NEON светлината са свързани в серия от три пръстена. Този тип пръстени за осветление са много гъвкави в контрола си и какви цветове могат да показват, използвах само трите основни цвята, които бяха или включени, или изключени. Окабеляването се състои от три проводника, 5V, GND и контролна линия, която се контролира чрез подчинената Mega, вижте приложената Arduino списък „SteampunkRadioV1Slave“за подробности. Редове 14 до 20 са важни, особено определеният брой светлинни единици, те трябва да съответстват на физическия номер, в противен случай пръстенът няма да работи правилно.

Светлинните въжета RGB изискват изграждането на контролен блок, който отнема три контролни линии от Mega, всяка контролираща трите основни цвята, червено, синьо и зелено. Блокът за управление се състои от девет транзистора TIP122 N-P-N, вижте приложената таблица с данни TIP122, всяка схема се състои от три транзистора TIP122, където единият крак е заземен, вторият крак е прикрепен към 12V захранване, а средният крак е прикрепен към мега контролната линия. Захранването с въже RGB се състои от четири линии, една линия GND и три линии за управление, по една от всяка от трите средни крака TIP122. Това осигурява трите основни цвята, интензитетът на светлината се контролира с помощта на команда за аналогово записване със стойност 0 за изключване и 255 за максимум.

Стъпка 4: КОМУНИКАЦИИ ARDUINO MEGA 2560

Този аспект на проекта беше нов за мен и като такъв изискваше изграждането на нулата на IC2 разпределителна платка и свързването на всяка от Mega GND. Разпределителната платка IC2 позволи на двете Mega карти да бъдат свързани чрез пинове 21 и 22, платката беше използвана и за свързване на LCD екрана, сензора BME280, часовника в реално време и FM радиото. Вижте приложения Arduino файл „SteampunkRadioV1Master“за подробности относно комуникациите с един символ от Master към Slave устройството. Критичните кодови редове са ред 90, дефиниращ втората Mega като подчинено устройство, ред 291 е типично извикване на процедура за искане на подчинено действие, процедурата започваща от ред 718, накрая ред 278, който има върнат отговор от подчинената процедура, но I реши да не прилага напълно тази функция.

Прикаченият файл „SteampunkRadioV1Slave“описва подчинената страна на тази комуникация, критичните редове са ред 57, дефинира IC2 адреса на подчинения, редове 119 и 122 и процедурата „receiveEvent“, започваща 133.

Има една много добра статия в You Tube: Arduino IC2 Communications от DroneBot Workshop, която беше много полезна при разбирането на тази тема.

Стъпка 5: ЕЛЕКТРОМАГНИТЕН КОНТРОЛ

Отново нов елемент в този проект беше използването на електромагнит. Използвах 5V устройство, управлявано чрез едноканално реле. Това устройство беше използвано за преместване на клавиша на азбуката на Морз и работеше много добре с къси или дълги импулси, осигурявайки звуците „точка“и „тире“, които типичният ключ на Морз излага. При използването на това устройство обаче възникна проблем, той въведе обратно ЕМП във веригата, което имаше ефект на нулиране на приложената Mega. За да преодолея този проблем, добавих диод паралелно с електромагнита, който реши проблема, тъй като той ще хване обратната ЕМП, преди да засегне електрическата верига.

Стъпка 6: FM РАДИО И 3W УСИЛИТЕЛ

Както подсказва името на проекта, това е радио и реших да използвам FM модул RDA5807M. Докато това устройство работеше добре, неговият формат изисква много голямо внимание при свързването на проводници, за да се създаде печатна платка. Планките за запояване на това устройство са много слаби и ще се скъсат, което затруднява запояването на проводник към тази връзка. Прикаченият PDF показва окабеляването на това устройство, контролните линии SDA и SDL осигуряват управление на това устройство от Mega, VCC линията изисква 3.5V, не превишавайте това напрежение или ще повреди устройството. Линията GND и ANT са очевидни, линиите Lout и Rout захранват стандартен 3,5 мм женски жак за слушалки. Добавих мини FM антенна жакова точка и диполна FM антена и приемането е много добро. Не исках да използвам слушалките, за да слушам радио, затова добавих два 20W високоговорителя, свързани чрез усилвател PAM8403 3W с входа към усилвателя, използвайки същия 3.5 мм женски щепсел за слушалки и търговски 3.5 мм проводник от мъжки към мъжки конектор. Точно в този момент срещнах проблем с изхода на RDA5807M, който претоварва усилвателя и причинява значителни изкривявания. За да преодолея този проблем, добавих два резистора 1M и 470 ома последователно към всяка от каналните линии и това премахна изкривяването. С този формат не успях да намаля силата на звука на устройството до 0, дори настройването на устройството на 0 целият звук не беше напълно премахнат, затова добавих команда „radio.setMute (true)“, когато силата на звука беше зададена на 0 и това ефективно премахна целия звук. Последните три тръби IV-11 на долната линия на тръбите обикновено показват температурата и влажността, но ако се използва контрол на силата на звука, този дисплей се променя, за да покаже текущия обем с максимум 15 и минимум 0. Този дисплей за обем е се показва, докато системата актуализира горните тръби от показване на датата до показване на часа, след което температурата се показва отново.

Стъпка 7: СЕРВО КОНТРОЛ

5V Servo се използва за преместване на часовника. След закупуване на часовников механизъм „само за части“и след това премахване на основната пружина и половината от механизма, останалото се почиства, смазва и след това се захранва с помощта на Servo, като се прикрепи рамото на серво към един от резервните оригинални зъбни колела. Критичният код за работата на Servo може да се намери във файла „SteampunRadioV1Slave“, започвайки от ред 294, където 2048 импулса произвеждат завъртане на 360 градуса.

Стъпка 8: ОБЩО СТРОИТЕЛСТВО

Кутията дойде от старо радио, старият лак се отстранява, предната и задната част се отстраняват и след това се лакират отново. На всеки от петте клапана са били отстранени основите, след което пръстените от NEON светлина са прикрепени както отгоре, така и отдолу. Най -задните два клапана имаха шестнадесет малки дупки, пробити в основата, а след това шестнадесет LCD светлини, запечатани към всяка дупка, всяка LCD светлина беше свързана към следващата поредица. Всички тръбопроводи, използвани 15 мм медна тръба и връзки. Вътрешните прегради са направени от 3 мм слой боядисани в черно, а предната част е 3 мм прозрачна Perspex. Месинговият лист, с пресовани форми, беше използван за облицоване на предната част на Perspex и вътрешната страна на всеки от тръбните отвори IV-11. Трите предни контроли за включване/изключване, сила на звука и честота използват линейни въртящи се потенциометри, прикрепени чрез пластмасова тръба към стеблото на затвор. Антената с медна форма е изградена от 5 мм многожилен меден проводник, докато спиралната спирала около двата най -горни клапана е направена от 3 мм тел от неръждаема стомана, боядисана с медна боя. Три разпределителни табла, където са конструирани, 12V, 5V и 1.5V, и още една платка разпределя IC2 връзките. Четири DC захранвания, когато са снабдени с 12V от 12V, 1 Amp захранващ адаптер. Две захранващи 24V за захранване на IC чипове MAX6921AWI, едната осигурява 5V захранване за поддръжка на всички системи за осветление и движение, а другата осигурява 1.5V за двете вериги нагреватели IV-11.

Стъпка 9: СОФТУЕР

Софтуерът е разработен в две части, Master и Slave. Програмата Master поддържа сензора BME208, часовник в реално време, два IC чипа MAX6921AWI и IC2. Програмата Slave контролира всички светлини, серво, електромагнит, усилвател и двата волтамера. Основната програма поддържа шестнадесетте тръби IV-11, задния LCD дисплей и клавиатурата с 12 клавиша. Програмата Slave поддържа всички функции за осветление, серво, електромагнит, релета, усилвател и двата волтамера. Разработени са поредица от тестови програми за тестване на всяка от функциите преди всяка функция да бъде добавена към главните или подчинените програми. Вижте приложените Arduino файлове и подробности за допълнителните библиотечни файлове, необходими за поддържане на кода.

Включва файлове: 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 ч.

Стъпка 10: ПРЕГЛЕД НА ПРОЕКТА

Хареса ми развитието на този проект, с новите му елементи от Mega комуникации, електромагнит, Servo и поддръжка на шестнадесет IV-11 VFD тръби. Сложността на схемата понякога беше предизвикателна и използването на съединители Dupont причинява проблеми с връзката от време на време, използването на горещо лепило за обезопасяване на тези връзки помага за намаляване на случайните проблеми с връзката.