SteamPunk radio: 10 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:55

Projekts: SteamPunk Radio

Datums: 2019. gada maijs - 2019. gada augusts

PĀRSKATS

Šis projekts, bez šaubām, ir vissarežģītākais, ko esmu uzņēmies, ar sešpadsmit IV-11 VFD lampām, divām Arduino Mega kartēm, desmit LED neona gaismas ķēdēm, servo, elektromagnētu, divām MAX6921AWI IC mikroshēmām, pieciem līdzstrāvas barošanas avotiem, HV barošanu barošana, divi līdzstrāvas voltmetri, līdzstrāvas pastiprinātājs, FM stereo radio, 3 W jaudas pastiprinātājs, LCD ekrāns un tastatūra. Neatkarīgi no iepriekš minētā detaļu saraksta divas programmatūras bija jāizstrādā no nulles, un visbeidzot visa radio uzbūve prasīja apmēram 200 stundu darba.

Es nolēmu iekļaut šo projektu vietnē Instructables, negaidot, ka dalībnieki atveidos šo projektu kopumā, bet drīzāk izvēlēsies tos elementus, kas viņus interesē. Divas vietnes dalībniekus īpaši interesējošas jomas var būt 16 IV-11 VDF lampu vadība, izmantojot divas MAX6921AWI mikroshēmas un ar tām saistīto vadu, kā arī sakari starp divām Mega 2650 kartēm.

Dažādi šajā projektā iekļautie komponenti ir iegādāti uz vietas, izņemot IV-11 caurules un MAX6921AWI mikroshēmas, kas iegūtas vietnē EBay. Es gribēju atdzīvināt dažādus priekšmetus, kas citādi gadiem ilgi gulētu kastēs. Visi HF vārsti tika iegūti ar izpratni, ka visi, kur neveiksmīgas vienības.

1. darbība: DAĻU SARAKSTS

1. 2 x Arduino Mega 2560 R3

2. RDA5807M FM radio

3. PAM8403 3W pastiprinātājs

4. 2 x 20W skaļruņi

5. Divpolu FM Ariel

6. 16 X IV-11 VDF caurules

7. 2 x MAX6921AWI IC mikroshēma

8. 2 x MT3608 2A Maksimālais līdzstrāvas līdzstrāvas pastiprināšanas jaudas moduļa pastiprinātāja jaudas modulis

9. 2 x XL6009 400KHz Automatic Buck modulis

10. 1 kanāla modulis, 5 V zema līmeņa aktivizētājs Arduino ARM PIC AVR DSP

11. 2 kanālu 5V 2 kanālu moduļa vairogs Arduino ARM PIC AVR DSP

12. Elektriskā magnēta pacelšana 2.5KG/25N solenoīda sūkšanas elektromagnēts DC 6V

13. 4 fāžu pakāpju motoru var vadīt ar ULN2003 mikroshēmu

14. 20*4 LCD 20X4 5V zils ekrāns LCD2004 displeja LCD modulis

15. IIC/I2C seriālās saskarnes modulis

16. 6 x biti 7 X WS2812 5050 RGB LED gredzenu lampas gaisma ar integrētiem draiveriem Neo Pixel

17. 3 x LED gredzens 12 x WS2812 5050 RGB LED ar integrētiem draiveriem Neo Pixel

18. 2 x LED gredzens 16 x WS2812 5050 RGB LED ar integrētiem draiveriem Neo Pixel

19. LED sloksne Elastīga RGB 5m garums

20. 12 Taustiņu membrānas slēdža tastatūra 4 x 3 Matrix Array Matrix tastatūras slēdža tastatūra

21. BMP280 digitālais barometriskā spiediena augstuma sensors 3.3V vai 5V Arduino

22. DS3231 AT24C32 IIC moduļa precizitātes RTC reālā laika pulksteņa modulis

23. 2 x rievota vārpstas lineārais rotējošais potenciometrs 50K

24. 12V 1 A strāvas adapteris

2. darbība: IV-11 VDF TUBES UN MAX6921AWI IC CHIP

Šis projekts izmanto MAX6921AWI mikroshēmu, pamatojoties uz manu iepriekšējo modinātāja projektu. Katru astoņu IV-11 cauruļu komplektu kontrolē, izmantojot vienu MAX6921AWI mikroshēmu, izmantojot Multiplex kontroles metodi. Divi pievienotie PDF faili parāda astoņu cauruļu komplekta vadu un to, kā MAX6921AWI mikroshēma ir pievienota cauruļu komplektam un, savukārt, savienota ar Arduino Mega 2560. Lai nodrošinātu segmenta un Tīkla sprieguma līnijas tiek turētas atsevišķi. Ir ļoti svarīgi identificēt caurules izejas, skatiet pievienoto PDF, tas ietver 1,5 V sildītāja tapas 1 un 11, 24 V anoda tapu (2) un, visbeidzot, astoņas segmenta un “dp” tapas, 3–10. laiku, ir arī vērts pārbaudīt katru segmentu un “dp”, izmantojot vienkāršu testa iekārtu, pirms sākat savienot cauruļu komplektu. Katra caurules tapa ir savienota virknē ar nākamo cauruļu līniju līdz pēdējai caurulei, kur ir pievienota papildu elektroinstalācija, lai varētu attālināti pieslēgties MAX6921AWI mikroshēmai. Tas pats process tiek turpināts abām sildītāja padeves līniju tapām 1 un 11. Katrai no 11 līnijām es izmantoju krāsainu vadu, kad beidzās krāsas, es atkal sāku krāsu secību, bet ap katru stieples galu pievienoju melnu joslu izmantojot siltuma saraušanos. Izņēmums no iepriekš minētās elektroinstalācijas secības ir tapai 2, 24 anodu barošanai, kurai ir atsevišķs vads, kas pieslēgts starp tapu 2 un anoda barošanas izejām MAX6921 mikroshēmā. Sīkāku informāciju par mikroshēmu un tās savienojumiem skatiet pievienotajā PDF failā. Nevar pārāk uzsvērt, ka mikroshēmas darbības laikā mikroshēma pēc dažām stundām nedrīkst sakarst, sasilt, bet nekad nav karsta. Mikroshēmas elektroinstalācijas shēmā parādīti trīs savienojumi ar Mega, tapas 27, 16 un 15, 3,5V-5V barošana no Mega tapas 27, tās GND līdz Mega tapai 14 un 24V barošanas tapa1. Nekad nepārsniedziet 5 V barošanas avotu un turiet anoda jaudas diapazonu no maksimālā 24 V līdz 30 V. Pirms turpināt, izmantojiet nepārtrauktības testeri, lai pārbaudītu katru vadu starp tā attāluma punktiem.

Es izmantoju šīs mikroshēmas AWI versiju, jo tas bija mazākais formāts, ar kuru biju gatavs strādāt. Mikroshēmas un tās nesēja izgatavošana sākas ar diviem 14 PCB tapu komplektiem, kas novietoti uz maizes dēļa, mikroshēmas nesēju novietojot virs tapām ar 1. tapu augšējā kreisajā stūrī. Izmantojot plūsmu un lodēt, pielodējiet tapas un “alvas” katru no 28 mikroshēmu kāju spilventiņiem. Kad esat pabeidzis, novietojiet mikroshēmas nesēja mikroshēmu, ļoti uzmanīgi sakārtojot mikroshēmas kājas ar kāju spilventiņiem un nodrošinot, lai mikroshēmas iecirtums būtu vērsts pret 1. tapu. pirms lodēšanas noturiet mikroshēmu. Lodēšanas laikā pārliecinieties, ka uz kāju spilventiņiem ir uzlikta plūsma, un lodāmurs ir tīrs. Nospiediet parasti uz leju uz katras mikroshēmas kājas, tas to nedaudz noliec uz kāju spilventiņa, un jums vajadzētu redzēt lodēšanas gaitu. Atkārtojiet to visām 28 kājām, šī procesa laikā jums nav jāpievieno lodāmurs.

Kad esat pabeidzis, notīriet mikroshēmas nesēju no plūsmas un pēc tam, izmantojot nepārtrauktības testeri, pārbaudiet katru kāju, novietojot vienu zondi uz mikroshēmas kājas un otru uz PCB tapas. Visbeidzot, vienmēr pārliecinieties, ka visi savienojumi ir izveidoti ar mikroshēmas nesēju, pirms tiek pielietota faktiskā jauda, ja mikroshēmai sāk sakarst, nekavējoties izslēdziet un pārbaudiet visus savienojumus.

3. darbība: RGB GAISMAS AUKLA un NEONGAISMAS Gredzens

Šim projektam bija nepieciešami desmit apgaismojuma elementi, trīs RGB gaismas virves un septiņi dažāda izmēra NEON gaismas gredzeni. Pieci no NEON gaismas gredzeniem bija savienoti trīs gredzenu sērijā. Šāda veida apgaismojuma gredzeni ir ļoti daudzpusīgi, un tos var attēlot, es izmantoju tikai trīs galvenās krāsas, kuras bija ieslēgtas vai izslēgtas. Elektroinstalācija sastāvēja no trim vadiem, 5V, GND un vadības līnijas, kuru vadīja, izmantojot vergu Mega, sīkāku informāciju skatiet pievienotajā Arduino sarakstā “SteampunkRadioV1Slave”. 14. līdz 20. līnija ir svarīga, jo īpaši noteikts gaismas vienību skaits, tām jāatbilst fiziskajam skaitlim, pretējā gadījumā gredzens nedarbosies pareizi.

RGB gaismas virvēm bija nepieciešams izveidot vadības bloku, kas no Mega paņēma trīs vadības līnijas, katra kontrolējot trīs pamatkrāsas - sarkano, zilo un zaļo. Vadības bloks sastāvēja no deviņiem TIP122 N-P-N tranzistoriem, skatiet pievienoto TIP122 datu lapu, katra ķēde sastāv no trim TIP122 tranzistoriem, kur viena kāja ir iezemēta, otra kāja ir pievienota 12 V barošanas avotam un vidējā kājiņa ir piestiprināta pie Mega vadības līnijas. RGB virvju padeve sastāv no četrām līnijām, vienas GND līnijas un trim vadības līnijām, pa vienai no katras TIP122 vidējās kājas. Tas nodrošina trīs galvenās krāsas, gaismas intensitāti kontrolē, izmantojot analogo rakstīšanas komandu ar vērtību 0, izslēgšanai un 255 maksimālajai vērtībai.

4. darbība: ARDUINO MEGA 2560 KOMUNIKĀCIJAS

Šis projekta aspekts man bija jauns, un tādēļ bija nepieciešama IC2 sadales paneļa izbūve un katra Mega GND savienošana. IC2 sadales panelis ļāva savienot abas Mega kartes, izmantojot 21. un 22. tapu, tāfele tika izmantota arī LCD ekrāna, BME280 sensora, reāllaika pulksteņa un FM radio savienošanai. Skatiet pievienoto Arduino failu “SteampunkRadioV1Master”, lai iegūtu sīkāku informāciju par vienas rakstzīmes saziņu no meistara uz vergu vienību. Kritiskās koda līnijas ir 90. rinda, kas definē otro Mega kā vergu vienību. 291. rinda ir tipisks vergu darbības pieprasījuma procedūras izsaukums, procedūra sākas no 718. Rindas, visbeidzot, 278. rinda, kurai ir atgriezta atbilde no vergu procedūras, tomēr es nolēma pilnībā neīstenot šo funkciju.

Pievienotajā failā “SteampunkRadioV1Slave” ir sīki aprakstīta šī sakaru verdziskā puse, kritiskās līnijas ir 57. rinda, definēta verga IC2 adrese, 119. un 122. rindiņa, kā arī procedūra “ReceiveEvent”, sākot ar 133.

Ir ļoti labs You Tube raksts: DroneBot semināra Arduino IC2 Communications, kas ļoti palīdzēja izprast šo tēmu.

5. darbība: ELEKTROMAGNETA KONTROLE

Atkal jauns elements šajā projektā bija elektromagnēta izmantošana. Es izmantoju 5V bloku, ko kontrolēju, izmantojot viena kanāla releju. Šī vienība tika izmantota, lai pārvietotu Morzes koda taustiņu, un tā ļoti labi darbojās ar īsiem vai gariem impulsiem, nodrošinot “punktu” un “domuzīmju” skaņas, kādas piemīt tipiskai Morzes atslēgai. Tomēr, lietojot šo iekārtu, radās problēma, tā ieviesa ķēdē aizmugurējo EMF, kuras rezultātā tika atiestatīta pievienotā Mega. Lai pārvarētu šo problēmu, paralēli elektromagnētam es pievienoju diode, kas atrisināja problēmu, jo tā aizķer aizmugurējo EMF, pirms tā ietekmē strāvas ķēdi.

6. darbība: FM RADIO & 3W Pastiprinātājs

Kā norāda projekta nosaukums, tas ir radio, un es nolēmu izmantot RDA5807M FM moduli. Lai gan šī iekārta strādāja labi, tās formāts prasa ļoti lielu piesardzību, piestiprinot vadus, lai izveidotu PCB plati. Šīs ierīces lodēšanas cilnes ir ļoti vājas un tās salūzīs, tādēļ ir ļoti grūti pielodēt vadu uz šī savienojuma. Pievienotajā PDF failā ir parādīta šīs ierīces vadu savienojums, SDA un SDL vadības līnijas nodrošina šīs ierīces vadību no Mega, VCC līnijai ir nepieciešams 3,5 V spriegums, nepārsniedziet šo spriegumu, pretējā gadījumā ierīce tiks sabojāta. GND līnija un ANT līnija ir pašsaprotamas, Lout un Rout līnijas baro standarta 3,5 mm sieviešu austiņu ligzdu. Es pievienoju mini FM antenas ligzdas punktu un divpolu FM antenu, un uztveršana ir ļoti laba. Es negribēju izmantot austiņas, lai klausītos radio, tāpēc es pievienoju divus 20 W skaļruņus, kas savienoti, izmantojot PAM8403 3W pastiprinātāju ar ieeju pastiprinātājā, izmantojot to pašu 3,5 mm sieviešu austiņu spraudni un komerciālo 3,5 mm savienotāja vadu no vīrieša līdz vīrietim. Tieši šajā brīdī es saskāros ar problēmu ar RDA5807M izeju, kas pārspēja pastiprinātāju un izraisīja ievērojamus traucējumus. Lai pārvarētu šo problēmu, katrai kanāla līnijai pievienoju divus rezistorus 1M un 470 omus, un tas novērsa izkropļojumus. Izmantojot šo formātu, es nevarēju samazināt ierīces skaļumu līdz 0, pat iestatot vienību uz 0, visa skaņa netika pilnībā noņemta, tāpēc es pievienoju komandu “radio.setMute (true)”, kad skaļums tika iestatīts uz 0 un tas efektīvi noņem visu skaņu. Pēdējās trīs IV-11 caurules cauruļu apakšējā rindā parasti parāda temperatūru un mitrumu, tomēr, ja tiek izmantota skaļuma kontrole, šis displejs tiek mainīts, lai parādītu pašreizējo tilpumu ar maksimumu 15 un vismaz 0. Šis skaļuma displejs ir tiek parādīts, līdz sistēma atjaunina augšējās caurules no datuma parādīšanas līdz laika rādīšanai, pēc tam atkal tiek parādīta temperatūra.

7. darbība: SERVO CONTROL

5V Servo tika izmantots pulksteņa mehānisma pārvietošanai. Pēc pulksteņa mehānisma “tikai rezerves daļām” iegādes un pēc tam galvenās atsperes un pusi mehānisma noņemšanas palikušais tika notīrīts, ieeļļots un pēc tam darbināts, izmantojot Servo, piestiprinot Servo sviru vienam no rezerves oriģinālajiem pulksteņa zobratiem. Servo darbības kritiskais kods ir atrodams failā “SteampunRadioV1Slave”, sākot no 294. rindas, kur 2048 impulsi rada 360 grādu rotāciju.

8. solis: VISPĀRĪGĀ KONSTRUKCIJA

Kastīte nāca no veca radio, noņemta vecā laka, noņemta priekšējā un aizmugurējā daļa un pēc tam atkal lakota. Katram no pieciem vārstiem tika noņemtas pamatnes, pēc tam gan augšpusē, gan apakšā tika piestiprināti NEON gaismas gredzeni. Aizmugurējos divos vārstos pamatnē bija izurbti sešpadsmit mazi caurumi, un pēc tam katram caurumam tika aizzīmogoti sešpadsmit LCD lukturi, katrs LCD apgaismojums tika pievienots nākamajai sērijai. Visi cauruļvadi izmantoja 15 mm vara cauruli un savienojumus. Iekšējās starpsienas bija izgatavotas no 3 mm slāņa, krāsotas melnā krāsā, un priekšpuse bija 3 mm skaidra Perspex. Misiņa loksne ar izspiestām formām tika izmantota, lai izklātu Perspex priekšējo daļu un katra IV-11 caurules līča iekšpusi. Trīs priekšējās vadības ierīces ieslēgšanai/izslēgšanai, skaļumam un frekvencei izmanto lineāros rotējošos potenciometrus, kas caur plastmasas cauruli piestiprināti pie vārsta kāta. Vara formas antena tika izgatavota no 5 mm vītņotas vara stieples, savukārt spirālveida spole ap diviem augšējiem vārstiem tika izgatavota no 3 mm nerūsējošā tērauda stieples, kas krāsota ar vara krāsas krāsu. Trīs sadales paneļi, kur tie ir uzbūvēti, 12V, 5V un 1,5V, un vēl viens panelis sadala IC2 savienojumus. Četri līdzstrāvas barošanas avoti ir aprīkoti ar 12 V spriegumu no 12 V, 1 A strāvas adaptera. Divi baro 24V, lai darbinātu MAX6921AWI IC mikroshēmas, viens nodrošina 5V barošanu, lai atbalstītu visas apgaismojuma un kustības sistēmas, un viens nodrošina 1,5V divām IV-11 sildītāja ķēdēm.

9. darbība: PROGRAMMATŪRA

Programmatūra tika izstrādāta divās daļās - Master un Slave. Galvenā programma atbalsta BME208 sensoru, reālā laika pulksteni, divas MAX6921AWI IC mikroshēmas un IC2. Slave programma kontrolē visas gaismas, servo, elektromagnētu, pastiprinātāju un abus voltmetrus. Master programma atbalsta sešpadsmit IV-11 lampas, LCD aizmugurējo displeju un 12 taustiņu tastatūru. Slave programma atbalsta visas apgaismojuma funkcijas, servo, elektromagnētu, relejus, ampērmetru un abus voltmetrus. Testa programmu sērija, kas tika izstrādāta, lai pārbaudītu katru no funkcijām, pirms katra funkcija tika pievienota galvenajām vai palīgprogrammām. Skatiet pievienotos Arduino failus un informāciju par papildu bibliotēkas failiem, kas nepieciešami koda atbalstam.

Iekļaut failus: 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.st.

10. darbība: PROJEKTA PĀRSKATS

Man patika šī projekta attīstība ar jaunajiem Mega komunikāciju elementiem, elektromagnētu, Servo un sešpadsmit IV-11 VFD lampu atbalstu. Ķēdes sarežģītība reizēm bija izaicinoša, un Dupont savienotāju izmantošana laiku pa laikam rada savienojuma problēmas, karstās līmes izmantošana šo savienojumu nodrošināšanai palīdz samazināt nejaušas savienojuma problēmas.