Radio SteamPunk: 10 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:43

Proiect: SteamPunk Radio

Data: mai 2019 - august 2019

PREZENTARE GENERALĂ

Acest proiect este, fără îndoială, cel mai complex pe care l-am întreprins, cu șaisprezece tuburi VFD IV-11, două plăci Arduino Mega, zece circuite cu lumină neon neon, un servo, un electromagnet, două chip-uri MAX6921AWI IC, cinci surse de alimentare DC, o putere HV alimentare, două contoare DC Volt, un contor DC Amp, radio stereo FM, amplificator de putere de 3 W, ecran LCD și tastatură. În afară de lista de piese de mai sus, două programe software au trebuit să se dezvolte de la zero și, în cele din urmă, construirea întregului radio a necesitat aproximativ 200 de ore de lucru.

Am decis să includ acest proiect pe site-ul Instructables, ne așteptând ca membrii să reproducă acest proiect în întregime, ci mai degrabă să aleagă elementele care ar fi de interes pentru ei. Două domenii de interes special pentru membrii site-ului pot fi controlul a 16 tuburi VDF IV-11 folosind două cipuri MAX6921AWI și cablajul său asociat și comunicațiile între două plăci Mega 2650.

Diferitele componente incluse în acest proiect au fost obținute local, cu excepția tuburilor IV-11, și a cipurilor MAX6921AWI obținute pe EBay. Am vrut să readuc la viață diverse obiecte care altfel ar deveni ani de zile în cutii. Toate supapele HF au provenit cu înțelegerea că toate au fost unități defectate.

Pasul 1: LISTA PĂRȚILOR

1. 2 x Arduino Mega 2560 R3

2. Radio FM RDA5807M

3. Amplificator PAM8403 3W

4. 2 difuzoare de 20W

5. Di-pole FM Ariel

6. 16 X IV-11 tuburi VDF

7. 2 x chip MAX6921AWI IC

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

9. 2 x XL6009 400KHz Modul automat Buck

10. Modul 1 canal, declanșator de nivel scăzut de 5V pentru Arduino ARM PIC AVR DSP

11. Ecran modul 2 canale 5V 2 canale pentru Arduino ARM PIC AVR DSP

12. Magnet electric de ridicare 2.5KG / 25N electromagnet ventuză solenoid DC 6V

13. Motorul pas cu 4 faze poate fi acționat de cipul ULN2003

14. 20 * 4 LCD 20X4 5V Ecran albastru LCD2004 Afișaj modul LCD

15. Modulul de interfață serial IIC / I2C

16. 6 x biți 7 X WS2812 5050 RGB LED lampă cu inel cu drivere integrate Neo Pixel

17. 3 x inel LED 12 x WS2812 5050 LED RGB cu drivere integrate Neo Pixel

18. 2 x inel LED 16 x WS2812 5050 LED RGB cu drivere integrate Neo Pixel

19. Benzi LED flexibile RGB 5m lungime

20. Tastatură cu 12 taste cu comutator cu membrană 4 x 3 Matrix Array Matrix tastatură cu comutator

21. Senzor digital de altitudine de presiune barometrică BMP280 3.3V sau 5V pentru Arduino

22. DS3231 AT24C32 IIC Module Precision RTC Modul ceas în timp real

23. 2 x Potențiometru rotativ liniar cu arbore moliat 50K

24. Adaptor de alimentare 12V 1 Amp

Pasul 2: TUBURI VDF IV-11 ȘI CIP MAX6921AWI IC

Utilizarea acestui proiect a cipului MAX6921AWI se bazează pe proiectul meu anterior cu ceas cu alarmă. Fiecare set de opt tuburi IV-11 sunt controlate printr-un singur cip MAX6921AWI folosind metoda de control Multiplex. Cele două fișiere PDF atașate arată cablajul setului de opt tuburi și modul în care cipul MAX6921AWI este conectat la setul de tuburi și, la rândul său, conectat la Arduino Mega 2560. Este necesară o codificare strictă a culorilor pentru a asigura acest segment și Liniile de tensiune ale rețelei sunt menținute separate. Este foarte important să identificați ieșirile tubului, consultați fișierul PDF atașat, acesta include pinii de încălzire de 1,5 V 1 și 11, pinul de anod 24v (2) și, în cele din urmă, pinii de opt segmente și „dp”, 3 - 10. timp, merită, de asemenea, să testați fiecare segment și „dp” folosind un dispozitiv simplu de testare înainte de a începe să conectați setul de tuburi. Fiecare știft de tub este conectat în serie cu următorul în jos pe linia de tuburi până la ultimul tub în care se adaugă cabluri suplimentare pentru a permite conectarea de la distanță la cipul MAX6921AWI. Același proces este continuat pentru cele două linii de alimentare a încălzitorului pinii 1 și 11. Am folosit sârmă colorată pentru fiecare dintre cele 11 linii, când am rămas fără culori, am început din nou secvența de culori, dar am adăugat o bandă neagră în jurul fiecărui capăt al firului. folosind termocontractie. Excepția de la secvența de cablare de mai sus este pentru pinul 2, alimentarea cu 24 de anodi care are un fir individual cablat între pinul 2 și ieșirile de putere ale anodului pe cipul MAX6921. Consultați PDF-ul atașat pentru detalii despre cip și conexiunile sale. Nu se poate sublinia prea mult faptul că, în niciun moment în timpul funcționării cipului, cipul nu ar trebui să se încălzească, să se încălzească după câteva ore, da, dar niciodată fierbinte. Schema de cablare a cipului arată cele trei conexiuni la Mega, pinii 27, 16 și 15, alimentarea de 3,5V-5V de la pinul Mega 27, GND la pinul Mega 14 și pinul de alimentare 24V. Nu depășiți niciodată alimentarea de 5V și mențineți gama de putere a anodului între 24V și 30V maxim. Înainte de a continua, utilizați un tester de continuitate pentru a testa fiecare fir între cele mai multe puncte de distanță.

Am folosit versiunea AWI a acestui cip deoarece era cel mai mic format cu care eram dispus să lucrez. Fabricarea cipului și a suportului său începe cu două seturi de 14 știfturi PCB plasate pe o placă de pâine, suportul pentru așchii plasat deasupra știfturilor cu știftul 1 stânga sus. Folosind fluxul și lipirea, lipiți știfturile și „cosiți” fiecare dintre cele 28 de tampoane pentru picioare. Odată completat, așezați cipul suportului pentru cipuri, având mare grijă să aliniați picioarele cipului cu tampoanele pentru picioare și asigurându-vă că crestătura din cip este orientată spre pinul 1. Am găsit că folosind o bucată de bandă de vânzare peste o parte a cipului a ajutat fixați cipul înainte de lipire. Când lipiți, asigurați-vă că fluxul a fost aplicat pe tampoanele picioarelor și fierul de lipit este curat. Apăsați, în general, în jos pe fiecare picior de așchie, aceasta o va îndoi ușor pe tamponul piciorului și ar trebui să vedeți lipirea rulând. Repetați acest lucru pentru toate cele 28 de picioare, nu ar trebui să adăugați nicio lipire la fierul de lipit în timpul acestui proces.

Odată finalizat, curățați fluxul de suport de cip și apoi utilizați un tester de continuitate, testați fiecare picior plasând o sondă pe piciorul cipului și cealaltă pe știftul PCB. În cele din urmă, asigurați-vă întotdeauna că toate conexiunile au fost făcute la suportul de cipuri înainte de a se alimenta curent, dacă cipul începe să se oprească imediat și verificați toate conexiunile.

Pasul 3: RGB LIGHT ROPE & NEON LIGHT LING

Acest proiect a necesitat zece elemente de iluminat, trei cabluri de lumină RGB și șapte inele de lumină NEON de diferite dimensiuni. Cinci dintre inelele luminoase NEON au fost conectate într-o serie de trei inele. Acest tip de inele de iluminat sunt foarte versatile în controlul lor și ce culori pot afișa, am folosit doar cele trei culori primare care erau fie activate, fie oprite. Cablajul consta din trei fire, 5V, GND și o linie de control care a fost controlată prin intermediul Mega slave, a se vedea lista Arduino atașată „SteampunkRadioV1Slave” pentru detalii. Liniile de la 14 la 20 sunt importante în special numărul definit de unități de lumină, acestea trebuie să se potrivească cu numărul fizic, altfel inelul nu va funcționa corect.

Cablurile ușoare RGB au necesitat construirea unei unități de control care lua trei linii de control de la Mega, fiecare controlând cele trei culori primare, roșu, albastru și verde. Unitatea de control a fost formată din nouă tranzistoare TIP122 N-P-N, a se vedea fișa tehnică atașată TIP122, fiecare circuit este format din trei tranzistoare TIP122 unde un picior este legat la pământ, al doilea picior este atașat la o sursă de alimentare de 12V, iar piciorul mijlociu este atașat la linia de control Mega. Alimentarea cu frânghie RGB constă din patru linii, o singură linie GND și trei linii de control, una din fiecare dintre cele trei picioare medii TIP122. Aceasta oferă cele trei culori primare, intensitatea luminii este controlată folosind o comandă de scriere analogică cu o valoare de 0, pentru oprit și 255 pentru maxim.

Pasul 4: COMUNICAȚII ARDUINO MEGA 2560

Acest aspect al proiectului a fost nou pentru mine și, ca atare, a necesitat construirea zgârieturilor a unei plăci de distribuție IC2 și conectarea fiecăruia dintre Mega GND. Placa de distribuție IC2 a permis conectarea celor două carduri Mega prin pinii 21 și 22, placa a fost folosită și pentru conectarea ecranului LCD, a senzorului BME280, a ceasului în timp real și a radioului FM. Consultați fișierul Arduino atașat „SteampunkRadioV1Master” pentru detalii despre comunicațiile cu un singur caracter de la Master la unitatea Slave. Liniile de cod critice sunt linia 90, definind cel de-al doilea Mega ca unitate sclavă, linia 291 este un apel tipic procedurii de solicitare a acțiunii slave, procedura începând de la linia 718, în cele din urmă linia 278 care are un răspuns returnat din procedura slave, totuși eu a decis să nu implementeze complet această caracteristică.

Fișierul atașat „SteampunkRadioV1Slave” detaliază partea slave a acestei comunicări, liniile critice sunt linia 57, definește adresa IC2 slave, liniile 119 și 122 și procedura „receiveEvent” care începe un 133.

Există un articol foarte bun You Tube: Arduino IC2 Communications de la DroneBot Workshop, care a fost foarte util în înțelegerea acestui subiect.

Pasul 5: CONTROL ELECTROMAGNET

Din nou, un element nou în acest proiect a fost utilizarea unui electromagnet. Am folosit o unitate de 5V, controlată printr-un releu cu un singur canal. Această unitate a fost utilizată pentru a muta tasta cod Morse și a funcționat foarte bine cu impulsuri scurte sau lungi, oferind sunetele „punct” și „liniuță” pe care le prezintă o tastă Morse tipică. Cu toate acestea, a apărut o problemă când a fost utilizată această unitate, aceasta a introdus un circuit EMF înapoi în circuit, care a avut ca efect resetarea Mega atașat. Pentru a depăși această problemă, am adăugat o diodă în paralel cu electromagnetul care a rezolvat problema, deoarece ar prinde EMF din spate înainte de a afecta circuitul de alimentare.

Pasul 6: RADIO FM & AMPLIFICATOR 3W

După cum sugerează și numele proiectului, acesta este un radio și am decis să folosesc un modul FM RDA5807M. În timp ce această unitate a funcționat bine, formatul său necesită o atenție deosebită la atașarea firelor pentru a crea o placă PCB. Filele de lipit de pe această unitate sunt foarte slabe și se vor rupe, ceea ce face foarte dificilă lipirea unui fir pe acea conexiune. PDF-ul atașat arată cablarea acestei unități, liniile de control SDA și SDL asigură controlul acestei unități de la Mega, linia VCC necesită 3,5 V, nu depășește această tensiune sau va deteriora unitatea. Linia GND și linia ANT sunt evidente, liniile Lout și Rout alimentează o mufă standard pentru căști de 3,5 mm. Am adăugat un mini jack de antenă FM și o antenă FM di-pole și recepția este foarte bună. Nu am vrut să folosesc căștile pentru a asculta radioul, așa că am adăugat două difuzoare de 20W conectate printr-un amplificator PAM8403 de 3W cu intrarea în amplificator folosind același conector de 3,5 mm pentru căști și un conector comercial de 3,5 mm de la tată la tată. În acest moment am întâmpinat o problemă cu ieșirea de pe RDA5807M care a copleșit amplificatorul și a provocat distorsiuni semnificative. Pentru a depăși această problemă, am adăugat două rezistențe 1M și 470 ohmi în serie, la fiecare dintre liniile canalului și acest lucru a eliminat distorsiunea. Cu acest format, nu am reușit să reduc volumul unității la 0, nici măcar setarea unității la 0, tot sunetul nu a fost complet eliminat, așa că am adăugat o comandă „radio.setMute (true)” când volumul a fost setat la 0 iar acest lucru a eliminat efectiv tot sunetul. Ultimele trei tuburi IV-11 de pe linia de jos a tuburilor arată în mod normal temperatura și umiditatea, cu toate acestea, dacă se utilizează controlul volumului, acest afișaj este schimbat pentru a afișa volumul curent cu maxim 15 și minim 0. Acest afișaj al volumului este afișat până când sistemul actualizează tuburile superioare de la afișarea datei înapoi la afișarea orei, după care temperatura este afișată din nou.

Pasul 7: CONTROL SERVO

Servo-ul de 5V a fost folosit pentru a muta unitatea de ceasornic. După achiziționarea unui mecanism de ceas „doar pentru piese” și apoi scoaterea arcului principal și a jumătății mecanismului, ceea ce a rămas a fost curățat, uns cu ulei și apoi alimentat cu ajutorul Servo-ului, atașând brațul Servo-ului la unul dintre roțile dințate originale de ceas. Codul critic pentru funcționarea Servo-ului poate fi găsit în fișierul „SteampunRadioV1Slave” începând de la linia 294, unde impulsurile 2048 produc o rotație de 360 de grade.

Pasul 8: CONSTRUCȚII GENERALE

Cutia provenea de la un aparat de radio vechi, vechiul lac îndepărtat, fața și spatele îndepărtate și apoi vernisate. Fiecare din cele cinci supape au avut bazele îndepărtate, apoi inelele de lumină NEON atașate atât la partea superioară, cât și la cea inferioară. Cele două supape din spate aveau șaisprezece găuri mici găurite în bază și apoi șaisprezece lumini LCD sigilate pe fiecare gaură, fiecare lumină LCD fiind conectată la următoarea în serie. Toate conductele au folosit conducte de cupru de 15 mm și conexiuni. Partițiile interioare erau realizate din straturi de 3 mm vopsite în negru, iar partea din față avea un Perspex clar de 3 mm. Foaia de alamă, cu forme presate, a fost utilizată pentru a căptuși Perspexul frontal și interiorul fiecărui compartiment de tuburi IV-11. Cele trei comenzi frontale pentru pornire / oprire, volum și frecvență utilizează toate potențiometre rotative liniare atașate printr-un tub de plastic la tija unei supape de poartă. Antena în formă de cupru a fost construită din sârmă de cupru torsadată de 5 mm, în timp ce bobina spirală din jurul celor două supape superioare a fost realizată din sârmă de oțel inoxidabil de 3 mm vopsită cu vopsea de culoare cupru. Au fost construite trei plăci de distribuție, 12V, 5V și 1.5V, iar o placă suplimentară distribuie conexiunile IC2. Patru surse de alimentare DC sunt prevăzute cu 12V de la un adaptor de alimentare de 12V, 1 Amp. Două alimentează 24V pentru alimentarea cipurilor IC MAX6921AWI, unul furnizează o alimentare de 5V pentru a sprijini toate sistemele de iluminare și mișcare, iar unul furnizează 1,5V pentru cele două circuite de încălzire IV-11.

Pasul 9: SOFTWARE

Software-ul a fost dezvoltat în două părți, Master și Slave. Programul Master acceptă senzorul BME208, ceasul în timp real, două chip-uri IC MAX6921AWI și IC2. Programul Slave controlează toate luminile, servo, electromagnetul, contorul Amp și ambele contoare Volt. Programul Master acceptă cele șaisprezece tuburi IV-11, afișajul LCD din spate și tastatura cu 12 taste. Programul Slave acceptă toate funcțiile de iluminare, servo, electromagnet, relee, contor Amp și ambele contoare Volt. O serie de programe de testare a fost dezvoltată pentru a testa fiecare dintre funcțiile înainte ca fiecare funcție să fie adăugată la programele Master sau Slave. Vedeți fișierele Arduino atașate și detaliile fișierelor bibliotecii suplimentare necesare pentru a susține codul.

Includeți fișiere: 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.

Pasul 10: REVIZUIREA PROIECTULUI

M-am bucurat de dezvoltarea acestui proiect, cu noile sale elemente de comunicații Mega, electromagnet, servo și suport pentru șaisprezece tuburi VFD IV-11. Complexitatea circuitelor a fost uneori provocatoare, iar utilizarea conectorilor Dupont cauzează probleme de conexiune din când în când, utilizarea lipiciului fierbinte pentru a asigura aceste conexiuni ajută la reducerea problemelor de conexiune aleatorie.