SteamPunk Radio: 10 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:23

Prosjekt: SteamPunk Radio

Dato: mai 2019 - august 2019

OVERSIKT

Dette prosjektet er uten tvil det mest komplekse jeg har gjennomført, med seksten IV-11 VFD-rør, to Arduino Mega-kort, ti LED Neon-lyskretser, en servo, en elektromagnet, to MAX6921AWI IC-brikker, fem likestrømforsyninger, en HV-strøm forsyning, to DC Volt -målere, en DC Amp -måler, FM -stereoradio, 3W effektforsterker, LCD -skjerm og tastatur. Bortsett fra ovennevnte deleliste, måtte to programmer utvikles fra bunnen av, og til slutt krevde konstruksjonen av hele radioen omtrent 200 timers arbeid.

Jeg bestemte meg for å inkludere dette prosjektet på Instructables -siden og ikke forvente at medlemmene skulle reprodusere dette prosjektet i sin helhet, men snarere å kirsebærplukke elementene som var av interesse for dem. To områder av spesiell interesse for nettstedets medlemmer kan være kontrollen av de 16 IV-11 VDF-rørene ved hjelp av to MAX6921AWI-brikker og tilhørende ledninger, og kommunikasjonen mellom to Mega 2650-kort.

De forskjellige komponentene som er inkludert i dette prosjektet er hentet lokalt, bortsett fra IV-11-rørene og MAX6921AWI-brikkene som begge er oppnådd på EBay. Jeg ønsket å gjenopplive forskjellige ting som ellers ville forsvinne i esker i årevis. Alle HF -ventiler ble hentet med den forståelsen at alle var mislykkede enheter.

Trinn 1: DELELISTE

1. 2 x Arduino Mega 2560 R3

2. RDA5807M FM -radio

3. PAM8403 3W forsterker

4. 2 x 20W høyttalere

5. Di-pole FM Ariel

6. 16 X IV-11 VDF-rør

7. 2 x MAX6921AWI IC -brikke

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

9. 2 x XL6009 400KHz automatisk Buck -modul

10. 1 kanalmodul, 5V lavnivåutløser for Arduino ARM PIC AVR DSP

11. 2-kanals 5V 2-kanals modulskjerm for Arduino ARM PIC AVR DSP

12. Elektrisk magnetløfting 2.5KG/25N magnetventil Elektromagnet DC 6V

13. 4 -faset trinnmotor kan drives av ULN2003 -brikke

14. 20*4 LCD 20X4 5V Blå skjerm LCD2004 display LCD -modul

15. IIC/I2C serielt grensesnittmodul

16. 6 x Bits 7 X WS2812 5050 RGB LED -ringlampe med integrerte drivere Neo Pixel

17. 3 x LED -ring 12 x WS2812 5050 RGB LED med integrerte drivere Neo Pixel

18. 2 x LED -ring 16 x WS2812 5050 RGB LED med integrerte drivere Neo Pixel

19. LED Strip Fleksibel RGB 5m Lengde

20. 12 Key Membrane Switch Tastatur 4 x 3 Matrix Array Matrix keyboard switch tastatur

21. BMP280 Digital Barometric Pressure Altitude Sensor 3.3V eller 5V for Arduino

22. DS3231 AT24C32 IIC Module Precision RTC Real Time Clock Module

23. 2 x riflet aksel lineært roterende potensiometer 50K

24. 12V 1 Amp strømadapter

Trinn 2: IV-11 VDF-TUBER OG MAX6921AWI IC CHIP

Dette prosjektets bruk av MAX6921AWI -brikken bygger på mitt forrige vekkerklokke -prosjekt. Hvert sett med åtte IV-11-rør styres via en enkelt MAX6921AWI-brikke ved bruk av Multiplex-kontrollmetoden. De to vedlagte PDF-filene viser ledningene til settet med åtte rør og hvordan MAX6921AWI-brikken er koblet til rørsettet og i sin tur til Arduino Mega 2560. Streng fargekoding av ledningene er nødvendig for å sikre at segmentet og Nettspenningslinjer holdes atskilt. Det er veldig viktig å identifisere rørutgangene, se vedlagte PDF, dette inkluderer 1,5V varmeapparatpinnene 1 og 11, anodepinnen 24v (2), og til slutt de åtte segment- og "dp" -pinnene, 3 - 10. På dette tid, er det også verdt å teste hvert segment og “dp” ved hjelp av en enkel testrigg før du begynner å koble til rørsettet. Hver rørpinne er seriekoblet med den neste nedover i rørlinjen til det siste røret der ekstra ledninger legges til for å tillate ekstern tilkobling til MAX6921AWI -brikken. Den samme prosessen fortsetter for de to varmeapparatforsyningslinjene pinne 1 og 11. Jeg brukte farget ledning for hver av de 11 linjene, da jeg gikk tom for farger begynte jeg fargesekvensen igjen, men la til et svart bånd rundt hver ende av ledningen ved hjelp av varmekrymping. Unntaket fra kabelsekvensen ovenfor er for pin 2, 24-anodeforsyningen som har en individuell ledning som er koblet mellom pin 2 og anodeeffektene på MAX6921-brikken. Se vedlagte PDF for detaljer om brikken og dens tilkoblinger. Det kan ikke understrekes for mye at brikken ikke skal bli varm, varm etter noen få timer under bruk av brikken på noen som helst tid, men aldri varm. Koblingsskjemaet for brikken viser de tre tilkoblingene til Mega, pinnene 27, 16 og 15, 3,5V-5V-forsyningen fra Mega-pinnen 27, dens GND til Mega-pinnen 14 og 24V-forsyningspinnen1. Overskrid aldri 5V -forsyningen, og hold anodeeffektområdet på mellom 24V og 30V maks. Før du fortsetter, bruk en kontinuitetstester for å teste hver ledning mellom de fleste avstandspunktene.

Jeg brukte AWI -versjonen av denne brikken siden den var det minste formatet, jeg var villig til å jobbe med. Fremstilling av brikken og bæreren starter med to sett med 14 PCB -pinner plassert på et brødbrett, flisbæreren plassert over pinnene med pinne 1 øverst til venstre. Bruk flus og loddetinn til å lodde pinnene og "tinne" hver av de 28 brikkepinnene. Når du er ferdig, plasser brikken til brikkeholderen, og vær forsiktig med å stille opp brikkens ben med beinputene og sørge for at hakket i brikken vender mot tappen 1. Jeg fant det nyttig å bruke et stykke sellotape over den ene siden av brikken. jevnt brikken før lodding. Ved lodding må du påse at det er påført fluks på beinputene og loddetangen er ren. Trykk generelt ned på hvert flisben, dette vil bøye det litt på beinputen, og du bør se loddetinnet løpe. Gjenta dette for alle 28 ben. Du trenger ikke å legge til loddetinn i loddejernet under denne prosessen.

Når den er fullført, rengjør flisbæreren for fluss og deretter ved hjelp av en kontinuitetstester tester hvert etappe den ene proben på chipbenet og den andre på PCB -pinnen. Til slutt må du alltid sørge for at alle tilkoblinger er gjort til brikkeholderen før noen faktisk strøm påføres, hvis brikken begynner å bli varm, slå den av umiddelbart og sjekk alle tilkoblingene.

Trinn 3: RGB LIGHT ROPE & NEON LIGHT RING

Dette prosjektet krevde ti belysningselementer, tre RGB -lystau og syv NEON -lysringer i forskjellige størrelser. Fem av NEON lysringene var koblet til i en serie på tre ringer. Denne typen belysningsringer er veldig allsidige når det gjelder kontroll, og hvilke farger de kan vise, jeg brukte bare de tre hovedfargene som enten var på eller av. Kabling besto av tre ledninger, 5V, GND og en kontrollinje som ble styrt via slaven Mega, se vedlagte Arduino -oversikt "SteampunkRadioV1Slave" for detaljer. Linjene 14 til 20 er viktige, spesielt det definerte antallet lysenheter. Disse må stemme overens med det fysiske tallet, ellers fungerer ikke ringen som den skal.

RGB -lysetauene krevde konstruksjon av en kontrollenhet som tok tre kontrollinjer fra Mega som hver kontrollerte de tre hovedfargene, rød, blå og grønn. Kontrollenheten besto av ni TIP122 N-P-N transistorer, se vedlagt TIP122 datablad, hver krets består av tre TIP122 transistorer hvor det ene benet er jordet, det andre benet er koblet til en 12V strømforsyning og det midterste benet er festet til Mega-kontrollinjen. RGB -tauforsyningen består av fire linjer, en enkelt GND -linje og tre kontrollinjer, en fra hver av de tre TIP122 midtbeina. Dette gir de tre hovedfargene, lysstyrken styres ved hjelp av en analog skrivekommando med verdien 0, for av og 255 for maksimum.

Trinn 4: ARDUINO MEGA 2560 KOMMUNIKASJONER

Dette aspektet av prosjektet var nytt for meg og krevde som sådan skrape -bygningen av et IC2 -distribusjonstavle og tilkoblingen til hver av Mega GND -ene. IC2 -fordelerkortet tillot at de to Mega -kortene ble koblet til via pinne 21 og 22, kortet ble også brukt til å koble til LCD -skjermen, BME280 -sensoren, sanntidsklokke og FM -radioen. Se den vedlagte Arduino -filen "SteampunkRadioV1Master" for detaljer om kommunikasjon fra ett tegn fra Master til Slave -enheten. De kritiske kodelinjene er linje 90, som definerer den andre Mega som en slaveenhet, linje 291 er et typisk kall for prosedyre for forespørsel om slavehandling, prosedyren starter på linje 718, til slutt linje 278 som har et returnert svar fra slaveprosedyren, men jeg bestemte seg for ikke å implementere denne funksjonen fullt ut.

Den vedlagte “SteampunkRadioV1Slave” -filen beskriver slavesiden av denne kommunikasjonen, kritiske linjer er linje 57, definerer slave IC2 -adressen, linje 119 og 122, og “ReceiveEvent” -prosedyren som starter en 133.

Det er en veldig god You Tube -artikkel: Arduino IC2 Communications av DroneBot Workshop som var veldig nyttig for å forstå dette emnet.

Trinn 5: ELEKTROMAGNETKONTROLL

Igjen, et nytt element i dette prosjektet var bruk av en elektromagnet. Jeg brukte en 5V -enhet, styrt via et enkelt kanalrelé. Denne enheten ble brukt til å flytte morse -tasten, og den fungerte veldig bra med korte eller lange pulser som ga "prikk" og "dash" -lyden som en typisk morsenøkkel viser. Imidlertid oppstod et problem da denne enheten ble brukt, den introduserte en EMF på baksiden i kretsen som resulterte i å tilbakestille den vedlagte Mega. For å overvinne dette problemet, la jeg til en diode parallelt med elektromagneten som løste problemet da det ville fange tilbake EMF før det påvirket strømkretsen.

Trinn 6: FM RADIO og 3W FORSTERKER

Som prosjektnavnet antyder er dette en radio, og jeg bestemte meg for å bruke en RDA5807M FM -modul. Selv om denne enheten fungerte bra, krever formatet veldig stor forsiktighet ved å feste ledninger for å lage et PCB -kort. Loddetappene på denne enheten er veldig svake og vil bryte av, noe som gjør det svært vanskelig å lodde en ledning på den forbindelsen. Den vedlagte PDF -en viser ledningene til denne enheten, SDA- og SDL -kontrollinjer gir kontroll til denne enheten fra Mega, VCC -linjen krever 3,5V, ikke overstig denne spenningen, eller det vil skade enheten. GND-linjen og ANT-linjen er åpenbare, Lout- og Rout-linjene mater en standard 3,5 mm kvinnelig hodetelefonkontakt. Jeg la til et mini FM antenne jack punkt og en di-pole FM antenne og mottak er veldig bra. Jeg ønsket ikke å bruke hodetelefonene til å lytte til radio, så jeg la til to 20W høyttalere koblet via en PAM8403 3W forsterker med inngangen til forsterkeren ved hjelp av den samme 3,5 mm kvinnelige hodetelefonkontakten og en kommersiell 3,5 mm mann til mannlig kontaktledning. Det var på dette tidspunktet jeg støtte på et problem med utgangen fra RDA5807M som overveldet forsterkeren og forårsaket betydelig forvrengning. For å overvinne dette problemet, la jeg til to motstander 1M og 470 ohm i serie til hver av kanallinjene, og dette fjernet forvrengningen. Med dette formatet klarte jeg ikke å redusere volumet til enheten, selv om enheten ble satt til 0 ble ikke all lyd fjernet helt, så jeg la til en “radio.setMute (true)” -kommando da volumet var satt til 0 og dette fjernet effektivt all lyd. De tre siste IV-11-rørene på bunnlinjen til rørene viser normalt temperatur og fuktighet, men hvis volumkontrollen brukes, endres denne visningen til å vise gjeldende volum med maksimalt 15 og minimum 0. Denne volumvisningen er vist til systemet oppdaterer de øverste rørene fra å vise datoen tilbake til å vise tiden, hvoretter temperaturen vises igjen.

Trinn 7: SERVO -KONTROLL

5V -servoen ble brukt til å flytte urverket. Etter å ha kjøpt en "bare for deler" klokkemekanisme og deretter fjernet hovedfjæren og halvparten av mekanismen, ble det som ble igjen rengjort, oljet og deretter drevet med Servo ved å feste servoarmen til en av de originale originale klokkehjulene. Den kritiske koden for driften av Servoen finner du i filen "SteampunRadioV1Slave" fra linje 294, hvor 2048 pulser gir en 360-graders rotasjon.

Trinn 8: GENEREL KONSTRUKSJON

Boksen kom fra en gammel radio, den gamle lakken fjernet, front og bak fjernet og deretter lakkert på nytt. Hver av fem ventiler hadde sine baser fjernet og deretter NEON lysringer festet til både topp og bunn. De bakerste to ventilene hadde seksten små hull boret i basen og deretter seksten LCD -lys forseglet til hvert hull, hvert LCD -lys ble koblet til det neste i serien. Alle rørene brukte 15 mm kobberrør og tilkoblinger. Innvendige skillevegger var laget av 3 mm lag malt svart og fronten var 3 mm klar Perspex. Messingark, med utpressede former, ble brukt til å forme den fremre Perspex og innsiden av hver av IV-11 rørbuktene. De tre frontkontrollene for På/Av, Volum og Frekvens bruker alle lineære rotasjonspotensiometre festet via plastrør til spindelen på en portventil. Den kobberformede antennen ble konstruert av 5 mm strenget kobbertråd, mens spiralspolen rundt de to øverste ventilene ble laget av 3 mm rustfritt ståltråd malt med kobberfarget maling. Tre fordelerkort der det er konstruert, 12V, 5V og 1.5V, og et ytterligere kort fordeler IC2 -tilkoblingene. Fire DC -strømforsyninger er utstyrt med 12V fra en 12V, 1 Amp strømadapter. To forsyninger 24V for å drive MAX6921AWI IC-brikkene, en gir en 5V-forsyning for å støtte alle belysnings- og bevegelsessystemer, og en gir 1,5V for de to IV-11-varmekretsene.

Trinn 9: PROGRAMVARE

Programvaren ble utviklet i to deler, Master og Slave. Masterprogrammet støtter BME208 -sensoren, sanntidsklokke, to MAX6921AWI IC -brikker og IC2. Slave -programmet styrer alle lys, servo, elektromagnet, forsterkermåler og begge voltmålere. Masterprogrammet støtter de seksten IV-11-rørene, LCD-bakdisplayet og 12 tastaturer. Slave -programmet støtter alle belysningsfunksjonene, servo, elektromagnet, reléer, forsterkermåler og begge voltmålere. En serie testprogrammer ble utviklet for å teste hver av funksjonene før hver funksjon ble lagt til Master- eller Slave -programmene. Se vedlagte Arduino -filer og detaljer om de ekstra bibliotekfilene som trengs for å støtte koden.

Inkluder filer: 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.

Trinn 10: PROJEKTGJENNOMGANG

Jeg likte utviklingen av dette prosjektet, med de nye elementene i megakommunikasjon, elektromagnet, servo og støtte av seksten IV-11 VFD-rør. Kompleksiteten i kretsene var til tider utfordrende, og bruk av Dupont -kontakter forårsaker tilkoblingsproblemer fra tid til annen, bruk av varmt lim for å sikre disse tilkoblingene bidrar til å redusere tilfeldige tilkoblingsproblemer.