SteamPunk Radio: 10 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:27

Projekt: SteamPunk Radio

Dato: maj 2019 - august 2019

OVERSIGT

Dette projekt er uden tvivl det mest komplekse, jeg har foretaget, med seksten IV-11 VFD-rør, to Arduino Mega-kort, ti LED-neonlyskredsløb, en servo, en elektromagnet, to MAX6921AWI IC-chips, fem DC-strømforsyninger, en HV-strøm forsyning, to DC Volt -målere, en DC Amp -måler, FM -stereoradio, 3W effektforstærker, LCD -skærm og tastatur. Bortset fra ovenstående deleliste skulle to softwareprogrammer udvikles fra bunden, og til sidst krævede konstruktionen af hele radioen cirka 200 timers arbejde.

Jeg besluttede at inkludere dette projekt på Instructables -webstedet og forventede ikke, at medlemmerne skulle gengive dette projekt i sin helhed, men snarere at cherry pick de elementer, der var interessante for dem. To områder af særlig interesse for stedets medlemmer kan være kontrol af de 16 IV-11 VDF-rør ved hjælp af to MAX6921AWI-chips og tilhørende ledninger og kommunikationen mellem to Mega 2650-kort.

De forskellige komponenter, der indgår i dette projekt, er hentet lokalt, undtagen IV-11-rørene, og MAX6921AWI-chips begge opnået på EBay. Jeg ønskede at genoplive forskellige ting, der ellers ville forsvinde i kasser i årevis. Alle HF -ventiler blev hentet med den forståelse, at alle var fejlslagne enheder.

Trin 1: DELELISTE

1. 2 x Arduino Mega 2560 R3

2. RDA5807M FM -radio

3. PAM8403 3W forstærker

4. 2 x 20W højttalere

5. Di-pole FM Ariel

6. 16 X IV-11 VDF-rør

7. 2 x MAX6921AWI IC -chip

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

9. 2 x XL6009 400KHz automatisk Buck -modul

10. 1 kanal modul, 5V Low Level Trigger til Arduino ARM PIC AVR DSP

11. 2-kanals 5V 2-kanals modulskærm til Arduino ARM PIC AVR DSP

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

13. 4 -faset stepper motor kan drives af ULN2003 chip

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

15. IIC/I2C serielt grænseflademodul

16. 6 x Bits 7 X WS2812 5050 RGB LED Ringlampe med integrerede drivere Neo Pixel

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

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

19. LED Strip Fleksibel RGB 5m Længde

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

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

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

23. 2 x riflet aksel lineært roterende potentiometer 50K

24. 12V 1 Amp strømadapter

Trin 2: IV-11 VDF-RØR OG MAX6921AWI IC-CHIP

Dette projekts brug af MAX6921AWI -chippen bygger på mit tidligere vækkeurprojekt. Hvert sæt med otte IV-11-rør styres via en enkelt MAX6921AWI-chip ved hjælp af Multiplex-styringsmetoden. De to vedhæftede PDF-filer viser ledningerne til otte-rørssættet, og hvordan MAX6921AWI-chippen er forbundet til rørsættet og til gengæld forbundet til Arduino Mega 2560. Streng farvekodning af ledningerne er påkrævet for at sikre, at segmentet og Gitterspændingsledninger holdes adskilt. Det er meget vigtigt at identificere rørudgange, se vedhæftede PDF, dette inkluderer 1,5V varmestifter 1 og 11, 24v anodestiften (2) og til sidst de otte segment- og “dp” ben, 3 - 10. På dette tidspunkt tid, er det også værd at teste hvert segment og “dp” ved hjælp af en simpel testrig, inden du begynder at tilslutte rørsæt. Hver rørstift er forbundet i serie med den næste ned ad rørrøret indtil det sidste rør, hvor der tilføjes ekstra ledninger for at muliggøre fjernforbindelse til MAX6921AWI -chippen. Den samme proces fortsættes for de to varmelegemeforsyningslinjer, stifter 1 og 11. Jeg brugte farvet tråd til hver af de 11 linjer, da jeg løb tør for farver, startede jeg farvesekvensen igen, men tilføjede et sort bånd omkring hver ende af tråden ved hjælp af varmekrympning. Undtagelsen fra ovenstående ledningsforløb er for pin 2, 24-anodeforsyningen, der har en individuel ledning forbundet mellem pin 2 og anodeeffektudgangene på MAX6921-chippen. Se den vedhæftede PDF for detaljer om chippen og dens forbindelser. Det kan ikke understreges for meget, at chippen på intet tidspunkt under chipens drift skulle blive varm, varm efter et par timers brug ja, men aldrig varm. Chipladningsdiagrammet viser de tre forbindelser til Mega, stifterne 27, 16 og 15, 3,5V-5V forsyningen fra Mega pin 27, dens GND til Mega pin 14 og 24V forsyningstappen1. Overskrid aldrig 5V forsyningen, og hold anodeeffektområdet på mellem 24V og 30V maks. Inden du fortsætter, skal du bruge en kontinuitetstester til at teste hver ledning mellem dens mest distancepunkter.

Jeg brugte AWI -versionen af denne chip, da det var det mindste format, jeg var villig til at arbejde med. Fremstilling af chippen og dens bærer starter med to sæt med 14 PCB -ben placeret på et brødbræt, chipholderen placeret over stifterne med pin 1 øverst til venstre. Brug flux og loddetin til at lodde stifterne og "tin" hver af de 28 chipbenpuder. Når det er færdigt, placeres chippen til chipholderen og var meget omhyggelig med at stille chipens ben op med benpuderne og sikre, at hakket i chippen vender mod pin 1. Jeg fandt hjælp af at bruge et stykke sellotape over den ene side af chippen hjulpet fast chip før lodning. Ved lodning skal der sikres flux på benpuderne, og loddejernet er rent. Tryk generelt ned på hvert chipben, dette vil bøje det lidt på benpuden, og du bør se loddetøjet løbe. Gentag dette for alle 28 ben, du skal ikke behøver at tilføje loddetin til loddejernet under denne proces.

Når den er færdig, rengøres chipholderen for flux og derefter ved hjælp af en kontinuitetstester testes hvert ben, hvor den ene sonde placeres på chipbenet og den anden på printkortet. Endelig skal du altid sikre dig, at alle forbindelser er blevet foretaget til chipholderen, inden der faktisk tilføres strøm, hvis chippen begynder at blive varm, sluk straks og kontroller alle forbindelser.

Trin 3: RGB LIGHT ROPE & NEON LIGHT RING

Dette projekt krævede ti belysningselementer, tre RGB -lys reb og syv NEON lysringe i forskellige størrelser. Fem af NEON lysringene blev forbundet i en serie på tre ringe. Denne type belysningsringe er meget alsidige i deres kontrol, og hvilke farver de kan vise, jeg brugte kun de tre primære farver, som enten var til eller fra. Ledninger bestod af tre ledninger, 5V, GND og en kontrolledning, der blev styret via slaven Mega, se vedhæftede Arduino -fortegnelse "SteampunkRadioV1Slave" for detaljer. Linier 14 til 20 er vigtige især det definerede antal lysenheder, disse skal matche det fysiske nummer, ellers fungerer ringen ikke korrekt.

RGB -lysetovene krævede konstruktion af en kontrolenhed, der tog tre kontrollinjer fra Mega, der hver kontrollerede de tre primære farver, rød, blå og grøn. Kontrolenheden bestod af ni TIP122 N-P-N transistorer, se vedhæftede TIP122 datablad, hvert kredsløb består af tre TIP122 transistorer, hvor det ene ben er jordet, det andet ben er forbundet til en 12V strømforsyning, og det midterste ben er fastgjort til Mega-kontrolledningen. RGB -rebforsyningen består af fire linjer, en enkelt GND -linje og tre kontrollinjer, en fra hver af de tre TIP122 midterste ben. Dette giver de tre primære farver, lysets intensitet styres ved hjælp af en analog skrivekommando med en værdi på 0, til slukket og 255 for maksimum.

Trin 4: ARDUINO MEGA 2560 KOMMUNIKATIONER

Dette aspekt af projektet var nyt for mig og krævede som sådan skrabeopbygningen af et IC2 -distributionskort og tilslutningen af hver af Mega GND'erne. IC2 -distributionskortet tillod, at de to Mega -kort blev forbundet via pins 21 og 22, kortet blev også brugt til at forbinde LCD -skærmen, BME280 -sensoren, realtidsuret og FM -radioen. Se den vedhæftede Arduino -fil “SteampunkRadioV1Master” for detaljer om kommunikationen med enkelt tegn fra Master til Slave -enheden. De kritiske kodelinjer er linje 90, der definerer den anden Mega som en slaveenhed, linje 291 er et typisk opkald til procedureanmodning for slavehandling, proceduren starter ved linje 718, endelig linje 278, der har et returneret svar fra slaveproceduren, men jeg besluttede ikke at implementere denne funktion fuldt ud.

Den vedhæftede "SteampunkRadioV1Slave" -fil beskriver slave -siden af denne kommunikation, kritiske linjer er linje 57, definerer slave IC2 -adressen, linjer 119 og 122 og proceduren "modtageevent", der starter en 133.

Der er en meget god You Tube -artikel: Arduino IC2 Communications af DroneBot Workshop, som var meget nyttig til at forstå dette emne.

Trin 5: ELEKTROMAGNETKONTROL

Igen var et nyt element i dette projekt brugen af en elektromagnet. Jeg brugte en 5V -enhed, der styres via et enkelt kanalrelæ. Denne enhed blev brugt til at flytte morse -tasten, og den fungerede meget godt med korte eller lange impulser, der giver de "prik" og "bindestreg" lyde, som en typisk morse -tast viser. Imidlertid opstod der et problem, da denne enhed blev brugt, den introducerede en EMF tilbage i kredsløbet, som havde den effekt, at den vedhæftede Mega kunne nulstilles. For at overvinde dette problem tilføjede jeg en diode parallelt med elektromagneten, som løste problemet, da det ville fange tilbage EMF, før det påvirkede strømkredsløbet.

Trin 6: FM RADIO & 3W FORSTÆRKER

Som projektnavnet antyder, er dette en radio, og jeg besluttede at bruge et RDA5807M FM -modul. Selvom denne enhed fungerede godt, kræver dens format meget stor omhu ved tilslutning af ledninger for at oprette et printkort. Loddetapperne på denne enhed er meget svage og vil bryde af, hvilket gør det meget svært at lodde en ledning på den forbindelse. Den vedhæftede PDF viser ledninger til denne enhed, SDA- og SDL -kontrolledninger giver kontrol til denne enhed fra Mega, VCC -ledningen kræver 3,5V, overskrid ikke denne spænding, eller det vil beskadige enheden. GND-linjen og ANT-linjen er indlysende, Lout- og Rout-linjerne fodrer et standard 3,5 mm hunstik til hun. Jeg tilføjede et mini FM-antennestikpunkt og en di-polet FM-antenne, og modtagelsen er meget god. Jeg ønskede ikke at bruge hovedtelefonerne til at lytte til radioen, så jeg tilføjede to 20W højttalere tilsluttet via en PAM8403 3W forstærker med indgangen til forstærkeren ved hjælp af det samme 3,5 mm kvindelige hovedtelefonstik og en kommerciel 3,5 mm han til han stik. Det var på dette tidspunkt, at jeg stødte på et problem med output fra RDA5807M, som overvældede forstærkeren og forårsagede betydelig forvrængning. For at overvinde dette problem tilføjede jeg to modstande 1M og 470 ohm i serie til hver af kanalerne, og dette fjernede forvrængningen. Med dette format var jeg ikke i stand til at reducere enhedens lydstyrke til 0, selv om enheden blev indstillet til 0 blev al lyd ikke fjernet helt, så jeg tilføjede en kommando "radio.setMute (true)", da lydstyrken var indstillet til 0 og dette fjernede effektivt al lyd. De sidste tre IV-11-rør på bundlinjen af rør viser normalt temperatur og luftfugtighed, men hvis lydstyrkekontrollen bruges, ændres denne visning til at vise den aktuelle lydstyrke med maksimalt 15 og minimum 0. Denne volumenvisning er vist, indtil systemet opdaterer de øverste rør fra at vise datoen tilbage til at vise tidspunktet, hvorefter temperaturen vises igen.

Trin 7: SERVO CONTROL

5V -servoen blev brugt til at flytte uret. Efter at have købt en "kun til dele" urmekanisme og derefter fjernet hovedfjederen og halvdelen af mekanismen, blev det tilbageværende rengjort, olieret og derefter drevet ved hjælp af Servoen ved at fastgøre servoarmen til en af de originale originale urkugler. Den kritiske kode for driften af Servoen kan findes i filen "SteampunRadioV1Slave" fra linje 294, hvor 2048 pulser producerer en 360-graders rotation.

Trin 8: GENEREL KONSTRUKTION

Kassen kom fra en gammel radio, den gamle lak fjernet, for og bag fjernet og derefter lakeret igen. Hver af fem ventiler fik deres baser fjernet og derefter NEON lysringe fastgjort til både top og bund. De bageste to ventiler havde seksten små huller boret i basen og derefter seksten LCD -lys forseglet til hvert hul, hvert LCD -lys blev forbundet til det næste i serien. Alle rørledninger brugte 15 mm kobberrør og forbindelser. Indvendige skillevægge var lavet af 3 mm lag malet sort og fronten var 3 mm klar Perspex. Messingark med udpressede former blev brugt til at beklæde den forreste Perspex og indersiden af hver af IV-11-rørbugterne. De tre forreste betjeningselementer til On/Off, Volume og Frequency anvender alle lineære rotationspotentiometre, der er fastgjort via plastrør til spindlen på en portventil. Den kobberformede antenne var konstrueret af 5 mm strenget kobbertråd, mens spiralspolen omkring de to øverste ventiler blev fremstillet af 3 mm rustfrit ståltråd malet med kobberfarvet maling. Tre fordelingsplader blev konstrueret, 12V, 5V og 1.5V, og et yderligere kort fordeler IC2 -forbindelserne. Fire DC strømforsyninger blev leveret med 12V fra en 12V, 1 Amp strømadapter. To forsyninger 24V til strøm til MAX6921AWI IC-chips, en leverer en 5V-forsyning til understøttelse af alle belysnings- og bevægelsessystemer, og en leverer 1,5V til de to IV-11-varmekredsløb.

Trin 9: SOFTWARE

Softwaren blev udviklet i to dele, Master og Slave. Masterprogrammet understøtter BME208 -sensoren, Real Time Clock, to MAX6921AWI IC -chips og IC2. Slave -programmet styrer alle lys, servo, elektromagnet, forstærkermåler og begge voltmålere. Masterprogrammet understøtter de seksten IV-11-rør, LCD-displayet bagpå og 12 tastaturer. Slave -programmet understøtter alle belysningsfunktioner, servo, elektromagnet, relæer, forstærkermåler og begge voltmålere. En række testprogrammer blev udviklet til at teste hver af funktionerne, før hver funktion blev føjet til Master- eller Slave -programmerne. Se vedhæftede Arduino -filer og detaljer om de ekstra biblioteksfiler, der er nødvendige for at understøtte 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.

Trin 10: PROJEKTGENNEMGANG

Jeg nød udviklingen af dette projekt med dets nye elementer i megakommunikation, elektromagnet, servo og understøttelse af seksten IV-11 VFD-rør. Kredsløbets kompleksitet var til tider udfordrende, og brugen af Dupont -stik forårsager forbindelsesproblemer fra tid til anden, brug af varm lim til at sikre disse forbindelser hjælper med at reducere tilfældige forbindelsesproblemer.