SteamPunk rádió: 10 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:41

Projekt: SteamPunk Radio

Időpont: 2019. május - 2019. aug

ÁTTEKINTÉS

Ez a projekt kétségkívül a legbonyolultabb, amit vállaltam, tizenhat IV-11 VFD csővel, két Arduino Mega kártyával, tíz LED neon fényáramkörrel, egy szervóval, egy elektromágnessel, két MAX6921AWI IC chipsel, öt egyenáramú tápegységgel, egy nagyteljesítményű árammal. tápegység, két egyenáramú voltmérő, egyenáramú erősítő, FM sztereó rádió, 3 W teljesítményerősítő, LCD képernyő és billentyűzet. A fenti alkatrészlistán kívül két szoftverprogramot kellett a semmiből kifejleszteni, és végül a teljes rádió felépítése mintegy 200 óra munkát igényelt.

Úgy döntöttem, hogy ezt a projektet felveszem az Instructables webhelyére, nem azt várva, hogy a tagok teljes egészében reprodukálják ezt a projektet, hanem inkább azokat az elemeket választom ki, amelyek érdeklik őket. A terület tagjai számára különösen érdekes két terület lehet a 16 IV-11 VDF cső vezérlése két MAX6921AWI chip és a hozzájuk tartozó vezetékek használatával, valamint a két Mega 2650 kártya közötti kommunikáció.

A projektbe bevont különféle komponenseket helyben szerezték be, kivéve az IV-11 csöveket és a MAX6921AWI chipeket, mindkettőt az EBay-n. Szerettem volna életre kelteni azokat a különféle tárgyakat, amelyek egyébként évekig dobozokban buknának. A HF szelepek mindegyikét azzal a megértéssel szerezték be, hogy mindenhol meghibásodott egységek.

1. lépés: RÉSZLISTA

1. 2 x Arduino Mega 2560 R3

2. RDA5807M FM rádió

3. PAM8403 3W erősítő

4. 2 x 20W hangszóró

5. Kétpólusú FM Ariel

6. 16 X IV-11 VDF cső

7. 2 x MAX6921AWI IC chip

8. 2 x MT3608 2A Max DC-DC Step Up Power Module Booster Power Module

9. 2 x XL6009 400KHz Automatic Buck modul

10. 1 csatornás modul, 5 V alacsony szintű trigger az Arduino ARM PIC AVR DSP számára

11. 2 csatornás 5V 2 csatornás modulpajzs Arduino ARM PIC AVR DSP-hez

12. Elektromos mágnes emelés 2.5KG/25N mágnesszívó elektromágnes DC 6V

13. A 4 fázisú léptetőmotort ULN2003 chip hajthatja

14. 20*4 LCD 20X4 5V Kék képernyő LCD2004 kijelző LCD modul

15. IIC/I2C soros interfész modul

16. 6 x bit 7 X WS2812 5050 RGB LED gyűrűs lámpafény beépített illesztőprogramokkal Neo Pixel

17. 3 x LED -gyűrű 12 x WS2812 5050 RGB LED, beépített Neo Pixel illesztőprogramokkal

18. 2 x LED gyűrű 16 x WS2812 5050 RGB LED beépített Neo Pixel illesztőprogramokkal

19. LED szalag Rugalmas RGB 5 m hosszú

20. 12 Kulcsos membránkapcsoló billentyűzet 4 x 3 Mátrix tömb Mátrix billentyűzet kapcsoló billentyűzet

21. BMP280 Digitális barometrikus nyomás magasságérzékelő 3.3V vagy 5V az Arduino számára

22. DS3231 AT24C32 IIC modul Precíziós RTC valós idejű óra modul

23. 2 x recés tengely lineáris forgó potenciométer 50K

24. 12V 1 A -os hálózati adapter

2. lépés: IV-11 VDF CSÖVEK ÉS MAX6921AWI IC CHIP

Ez a projekt a MAX6921AWI chip használatát a korábbi ébresztőóra projektemre építi. A nyolc IV-11 cső mindegyikét egyetlen MAX6921AWI chipen keresztül kell vezérelni a Multiplex vezérlési módszerrel. A két csatolt PDF-fájl bemutatja a nyolccsöves készlet huzalozását, valamint azt, hogy a MAX6921AWI chip hogyan csatlakozik a csőkészlethez, majd pedig az Arduino Mega 2560-hoz. A vezeték szigorú színkódolása szükséges ahhoz, hogy a szegmens és A hálózati feszültségvezetékeket külön kell tartani. Nagyon fontos a csövek kimeneteinek azonosítása, lásd a mellékelt PDF dokumentumot, ez magában foglalja az 1,5 V -os fűtőelem 1 -es és 11 -es tűit, a 24 V -os anódcsapot (2), és végül a nyolc szegmenses és „dp” csapot, 3-10. idővel, érdemes tesztelni az egyes szegmenseket és a „dp” -t is egy egyszerű tesztelő berendezés segítségével, mielőtt elkezdené vezetékezni a csőkészletet. Mindegyik csőcsap sorba van kötve, a következővel lefelé a csövek sorában az utolsó csőig, ahol extra vezetékeket kell hozzáadni, hogy lehetővé tegye a távoli csatlakozást a MAX6921AWI chiphez. Ugyanez a folyamat folytatódik a két fűtőbetápláló vezeték 1. és 11. csapja esetében is. Mind a 11 vezetékhez színes drótot használtam, amikor elfogytak a színek, újra elkezdtem a színsorozatot, de fekete csíkot adtam hozzá a vezeték mindkét végéhez hőzsugorítással. A fenti bekötési sorrend kivétele a 2-es érintkezőre, a 24-anódos tápegységre, amelynek egyedi vezetéke van a 2-es tű és a MAX6921 chip anód-kimenetei között. Tekintse meg a csatolt PDF dokumentumot a chip és a csatlakozások részleteiről. Nem lehet túlhangsúlyozni, hogy a chip működése során soha nem melegedhet fel, nem melegszik fel néhány óra használat után igen, de soha nem forró. A chip kapcsolási rajza a három csatlakozást mutatja a Mega-hoz, a 27-es, 16-os és 15-ös csapokhoz, a 3,5 V-5 V-os tápellátáshoz a 27-es Mega-csapból, annak GND-jéből a 14-es Mega-csaphoz, és a 24 V-os tápegységhez 1. Soha ne lépje túl az 5 V tápfeszültséget, és tartsa az anód teljesítménytartományát 24 V és 30 V között. Mielőtt folytatná, használjon folytonossági tesztelőt, hogy teszteljen minden vezetéket a legtöbb távolságpont között.

Ennek a chipnek az AWI verzióját használtam, mivel ez volt a legkisebb formátum, hajlandó voltam vele dolgozni. A forgács és hordozójának gyártása két 14 db PCB csapból álló készlettel kezdődik, amelyeket egy kenyértáblára helyeznek. Flux és forrasztás segítségével forrasztja a csapokat és az „ónot” a 28 forgácslábas párnából. Ha elkészült, helyezze be a forgácshordozó lapkáját, ügyelve arra, hogy a chip lábait illessze a lábszárvédőhöz, és ügyeljen arra, hogy a forgács bevágása az 1 -es csap felé nézzen. Találtam egy darab szalagot a chip egyik oldalán. szilárdítsa meg a forgácsot a forrasztás előtt. Forrasztáskor ügyeljen arra, hogy fluxus kerüljön a lábpárnákra, és a forrasztópáka tiszta legyen. Általában nyomja le az egyes forgácsszárakat, ez kissé ráhajlik a lábpárnára, és látnia kell a forrasztást. Ismételje meg ezt mind a 28 lábnál, e folyamat során nem kell forrasztót hozzáadnia a forrasztópákahoz.

A befejezés után tisztítsa meg a forgácshordozót a fluxustól, majd folytonossági teszt segítségével tesztelje az egyes lábakat, és helyezze az egyik szondát a forgácslábra, a másikat a NYÁK -csapra. Végül mindig győződjön meg arról, hogy minden csatlakozás létrejött a forgácshordozóhoz, mielőtt bármilyen tényleges tápfeszültséget bekapcsolna, ha a chip kezd forró lenni, azonnal kapcsolja ki, és ellenőrizze az összes csatlakozást.

3. lépés: RGB FÉNYKÖTÉL & NEON FÉNYGYűrű

Ez a projekt tíz világító elemet, három RGB fénykötelet és hét különböző méretű NEON fénygyűrűt igényelt. A NEON fénygyűrűk közül ötöt három gyűrűből álló sorba kötöttek. Az ilyen típusú világítógyűrűk nagyon sokoldalúan szabályozhatók, és milyen színeket tudnak megjeleníteni, csak a három alapszínt használtam, amelyek be vagy ki voltak kapcsolva. A vezetékek három vezetékből, 5V, GND és egy vezérlővezetékből álltak, amelyet a szolga Mega segítségével vezéreltek, lásd a csatolt Arduino „SteampunkRadioV1Slave” listáját. A 14-20 sorok fontosak, különösen a meghatározott fényegységek száma, ezeknek meg kell egyezniük a fizikai számmal, különben a gyűrű nem fog megfelelően működni.

Az RGB fénykötelekhez szükség volt egy vezérlőegység felépítésére, amely három vezérlővonalat vett át a Mega -tól, amelyek mindegyike a három elsődleges színt, a piros, a kék és a zöld vezérli. A vezérlőegység kilenc TIP122 N-P-N tranzisztorból állt, lásd a mellékelt TIP122 adatlapot, mindegyik áramkör három TIP122 tranzisztorból áll, ahol az egyik láb földelve van, a második láb 12 V-os tápegységhez van csatlakoztatva, a középső láb pedig a Mega vezérlővezetékhez van csatlakoztatva. Az RGB kötélkészlet négy vonalból, egyetlen GND vezetékből és három vezérlővezetékből áll, mind a három TIP122 középső láb mindegyikéből. Ez biztosítja a három elsődleges színt, a fény intenzitását egy analóg írás paranccsal lehet szabályozni, értéke 0, ki, maximum 255.

4. lépés: ARDUINO MEGA 2560 KOMMUNIKÁCIÓK

A projektnek ez a vonatkozása új volt számomra, és mint ilyen, megkövetelte az IC2 elosztótábla alapos kiépítését és az egyes Mega GND -k csatlakoztatását. Az IC2 elosztótábla lehetővé tette a két Mega kártya csatlakoztatását a 21 -es és 22 -es érintkezőkön keresztül, a táblát az LCD képernyő, a BME280 érzékelő, a valós idejű óra és az FM rádió csatlakoztatására is használták. Tekintse meg a mellékelt Arduino „SteampunkRadioV1Master” fájlt a mester és a szolga egység közötti egykarakteres kommunikáció részleteiért. A kritikus kódsorok a 90 -es sorok, amelyek a második Mega -t szolgaegységként határozzák meg. A 291 -es sor egy tipikus slave -műveletkérési eljáráshívás, az eljárás a 718 -as sorból indul, végül a 278 -as sor, amely visszakapja a választ a slave -eljárásból, azonban úgy döntött, hogy nem hajtja végre teljesen ezt a funkciót.

A mellékelt „SteampunkRadioV1Slave” fájl részletezi ennek a kommunikációnak a slave oldalát, a kritikus vonalak az 57. sor, meghatározzák a slave IC2 címet, a 119. és 122. sorokat, valamint a „ReceiveEvent” eljárás, amely 133 -at indít.

Van egy nagyon jó You Tube cikk: Arduino IC2 Communications by DroneBot Workshop, amely nagyon sokat segített a téma megértésében.

5. lépés: ELEKTROMAGNET VEZÉRLÉS

A projekt új eleme ismét az elektromágnes használata volt. 5V -os egységet használtam, egycsatornás relén keresztül. Ezt az egységet a Morse -kód mozgatására használták, és nagyon jól működött rövid vagy hosszú impulzusokkal, amelyek olyan „pont” és „kötőjel” hangokat adtak, amelyeket egy tipikus Morse -kulcs mutat. Ennek a készüléknek a használatakor azonban probléma lépett fel, és egy visszaáramú EMF -et vezetett be az áramkörbe, ami visszaállította a csatlakoztatott Mega -t. A probléma kiküszöbölése érdekében az elektromágnessel párhuzamosan hozzáadtam egy diódát, amely megoldotta a problémát, mivel elkapja a hátsó EMF -et, mielőtt befolyásolná az áramkört.

6. lépés: FM RÁDIÓ és 3 W -os erősítő

Ahogy a projekt neve is sugallja, ez egy rádió, és úgy döntöttem, hogy egy RDA5807M FM modult használok. Bár ez az egység jól működött, formátuma nagyon nagy körültekintést igényel a vezetékek csatlakoztatásakor a NYÁK -kártya létrehozásához. Az egység forrasztópofái nagyon gyengék, és elszakadnak, ami nagyon megnehezíti a huzal forrasztását a csatlakozóra. A mellékelt PDF bemutatja az egység huzalozását, az SDA és az SDL vezérlővonalak biztosítják az egység vezérlését a Mega -ból, a VCC vezeték 3,5 V -ot igényel, ne lépje túl ezt a feszültséget, különben károsítja az egységet. A GND vonal és az ANT vonal magától értetődő, a Lout és Rout vonalak szabványos 3,5 mm-es női fejhallgató-csatlakozót táplálnak. Hozzáadtam egy mini FM antenna csatlakozópontot és egy kétpólusú FM antennát, és a vétel nagyon jó. Nem akartam a fejhallgatót rádióhallgatásra használni, ezért hozzáadtam két 20 W -os hangszórót, amelyek egy PAM8403 3 W -os erősítőn keresztül vannak csatlakoztatva a bemenettel az erősítőhöz, ugyanazzal a 3,5 mm -es női fejhallgató -dugóval és egy kereskedelmi forgalomban kapható 3,5 mm -es csatlakozó vezetékkel. Ezen a ponton találkoztam egy problémával az RDA5807M kimenetével, ami túlterhelte az erősítőt és jelentős torzulást okozott. Ennek a problémának a kiküszöbölésére két 1M és 470 ohmos soros ellenállást adtam mindegyik csatornavonalhoz, és ez eltávolította a torzulást. Ezzel a formátummal nem tudtam a készülék hangerejét 0 -ra csökkenteni, még akkor sem, ha a készüléket 0 -ra állította, az összes hangot nem távolították el teljesen, ezért hozzáadtam a „radio.setMute (true)” parancsot, amikor a hangerőt 0 -ra állították és ez hatékonyan eltávolított minden hangot. A csövek alsó sorában lévő utolsó három IV-11 cső általában a hőmérsékletet és a páratartalmat mutatja, azonban ha a hangerőszabályzót használja, ez a kijelző úgy változik, hogy az aktuális térfogatot legfeljebb 15 és minimum 0 értékkel jelenítse meg. látható, amíg a rendszer frissíti a felső csöveket a dátum megjelenítésétől az idő megjelenítéséig, ekkor a hőmérséklet ismét megjelenik.

7. lépés: SERVO CONTROL

Az 5V -os szervót használták az óramű egység mozgatására. Miután megvásárolta a „csak alkatrészekhez” óraszerkezetet, majd eltávolította a fő rugót és a mechanizmus felét, a maradékot megtisztították, olajozták, majd a szervó segítségével táplálták, a szervókar rögzítésével az eredeti tartalék órafogakhoz. A szervó működésének kritikus kódja megtalálható a „SteampunRadioV1Slave” fájlban, a 294. sorból kiindulva, ahol a 2048 impulzus 360 fokos elforgatást produkál.

8. lépés: ÁLTALÁNOS ÉPÍTÉS

A doboz egy régi rádióból érkezett, a régi lakkot eltávolították, elöl és hátul eltávolították, majd újra lakkozták. Az öt szelep mindegyikének alapjait eltávolították, majd a NEON fénygyűrűket a felső és az alsó részhez rögzítették. A leghátsó két szelep tizenhat kis lyukat fúrt az alapba, majd tizenhat LCD -lámpát tömítettek minden lyukba, minden LCD -lámpát sorba kötöttek. Minden csővezeték 15 mm -es rézcsövet és csatlakozásokat használt. A belső válaszfalak 3 mm -es rétegből készültek, feketére festve, az elülső rész pedig 3 mm átlátszó Perspex. Sárgaréz lepedőt nyomott formákkal használtak a Perspex elülső részének és az IV-11 csőrekeszek belsejének bélelésére. A Be/Ki, a Hangerő és a Frekvencia három elülső vezérlője lineáris forgó potenciométereket használ, amelyek műanyag csövön keresztül vannak rögzítve a zárószelep szárához. A réz alakú antenna 5 mm -es sodrott rézhuzalból készült, míg a két legfelső szelep körüli spiráltekercs 3 mm -es rozsdamentes acélhuzalból készült, réz színű festékkel festve. Három elosztó tábla, ahol felépítették, 12V, 5V és 1,5V, és egy további tábla osztja el az IC2 csatlakozásokat. Négy egyenáramú tápegység 12 V -os, 12 V -os, 1 A -os hálózati adapterrel. Két tápfeszültség 24 V a MAX6921AWI IC chipek táplálásához, az egyik 5 V-os tápellátást biztosít az összes világítási és mozgási rendszer támogatásához, egy pedig 1,5 V-ot biztosít a két IV-11 fűtőkörhöz.

9. lépés: SZOFTVER

A szoftvert két részből, a Masterből és a Slave -ből fejlesztették ki. A Master program támogatja a BME208 érzékelőt, a valós idejű órát, két MAX6921AWI IC chipet és IC2 -t. A Slave program vezérli az összes lámpát, szervót, elektromágnest, erősítőmérőt és mindkét voltmérőt. A Master program támogatja a tizenhat IV-11 csövet, az LCD hátsó kijelzőt és a 12 billentyűzetet. A Slave program támogatja az összes világítási funkciót, a szervót, az elektromágnest, a reléket, az erősítőmérőt és mindkét voltmérőt. Egy sor tesztprogram, amelyet az egyes funkciók tesztelésére fejlesztettek ki, mielőtt minden funkciót hozzáadtak a Master vagy Slave programokhoz. Tekintse meg a csatolt Arduino fájlokat és a kód támogatásához szükséges további könyvtári fájlok részleteit.

Fájlok tartalma: 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. lépés: A PROJEKT ÁTTEKINTÉSE

Élveztem ennek a projektnek a fejlesztését, a Mega kommunikáció új elemeivel, az elektromágnessel, a szervóval és tizenhat IV-11 VFD cső támogatásával. Az áramkör összetettsége időnként kihívást jelentett, és a Dupont csatlakozók használata időnként csatlakozási problémákat okoz, forró ragasztó használata ezeknek a kapcsolatoknak a biztosítására segít csökkenteni a véletlenszerű csatlakozási problémákat.