Rádio SteamPunk: 10 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:58

Projekt: Rádio SteamPunk

Dátum: máj 2019 - august 2019

PREHĽAD

Tento projekt je bezpochyby najkomplexnejší, aký som absolvoval, so šestnástimi trubicami VFD IV-11, dvoma kartami Arduino Mega, desiatimi LED neónovými svetelnými obvodmi, servomotorom, elektromagnetom, dvoma IC čipmi MAX6921AWI, piatimi zdrojmi jednosmerného prúdu, vysokonapäťovým napájaním napájanie, dva merače jednosmerného napätia, zosilňovač jednosmerného prúdu, stereofónne rádio FM, 3W zosilňovač, obrazovku LCD a klávesnicu. Okrem vyššie uvedeného zoznamu dielov sa museli od začiatku vyvinúť dva softvérové programy a nakoniec konštrukcia celého rádia vyžadovala zhruba 200 hodín práce.

Rozhodol som sa zaradiť tento projekt na stránku Instructables, pričom som nečakal, že členovia budú reprodukovať tento projekt ako celok, ale skôr vyberie prvky, ktoré ich zaujímajú. Dve oblasti osobitného záujmu členov lokality môžu byť ovládanie 16 elektrónok VDF IV-11 pomocou dvoch čipov MAX6921AWI a s ním spojeného vedenia a komunikácia medzi dvoma kartami Mega 2650.

Rôzne súčasti zahrnuté v tomto projekte boli dodávané lokálne, okrem rúrok IV-11 a čipov MAX6921AWI, ktoré boli získané na EBay. Chcel som oživiť rôzne predmety, ktoré by inak roky trpeli v škatuliach. Všetky ventily HF boli získané s tým, že všetky jednotky zlyhali.

Krok 1: ZOZNAM DIELOV

1. 2 x Arduino Mega 2560 R3

2. Rádio FM RDA5807M

3. 3W zosilňovač PAM8403

4. 2 x 20W reproduktory

5. Di-pole FM Ariel

6. 16 skúmaviek VDF X X IV-11

7. 2 x IC čip MAX6921AWI

8. 2 x MT3608 2A Max. Zosilňovač napájacieho modulu zosilňovača DC-DC

9. 2 x XL6009 400KHz Automatic Buck modul

10. 1 -kanálový modul, 5V nízkoúrovňový spúšťač pre Arduino ARM PIC AVR DSP

11. 2-kanálový 5-kanálový štít 2-kanálového modulu pre Arduino ARM PIC AVR DSP

12. Elektromagnetický zdvíhací elektromagnet 2,5 kg/25N, elektromagnetický vysávač, elektromagnet DC 6V

13. 4 fázový krokový motor môže byť poháňaný čipom ULN2003

14. 20*4 LCD 20X4 5V Modrý displej LCD2004 LCD modul

15. Modul sériového rozhrania IIC/I2C

16. 6 x Bits 7 X WS2812 5050 RGB LED Ring Lamp Light with Integrated Drivers Neo Pixel

17. 3 x LED krúžok 12 x WS2812 5050 RGB LED s integrovanými ovládačmi Neo Pixel

18. 2 x LED krúžok 16 x WS2812 5050 RGB LED s integrovanými ovládačmi Neo Pixel

19. Pás LED flexibilný RGB, dĺžka 5 m

20. 12 Klávesnica s membránovým prepínačom s klávesnicou 4 x 3 maticová maticová klávesnica s prepínačom klávesnice

21. Digitálny barometrický snímač nadmorskej výšky BMP280 3,3 V alebo 5 V pre Arduino

22. Modul DS3231 AT24C32 IIC Presný modul hodín RTC v reálnom čase

23. 2 x Lineárny rotačný potenciometer s vrúbkovaným hriadeľom 50K

24. Napájací adaptér 1 Amp 12V

Krok 2: VDF skúmavky IV-11 A IC ČIP MAX6921AWI

Použitie čipu MAX6921AWI v týchto projektoch nadväzuje na môj predchádzajúci projekt Budík. Každá sada ôsmich skúmaviek IV-11 je ovládaná pomocou jedného čipu MAX6921AWI pomocou metódy multiplexu. Dva priložené súbory PDF ukazujú zapojenie osemtrubičkovej sady a spôsob, akým je čip MAX6921AWI zapojený do trubicovej sady a naopak zapojený do zariadenia Arduino Mega 2560. Na zaistenie segmentu a Sieťové vedenia sú vedené oddelene. Je veľmi dôležité identifikovať výstupy elektrónky, pozri priložený dokument PDF, ktorý obsahuje 1,5V ohrievacie kolíky 1 a 11, 24V anódový kolík (2) a nakoniec osem segmentové a „dp“kolíky, 3 - 10. V tomto prípade čas, tiež stojí za to otestovať každý segment a „dp“pomocou jednoduchého testovacieho zariadenia pred tým, ako začnete spájať súpravu rúrok. Každý kolík trubice je zapojený do série s nasledujúcim po rade trubíc až po poslednú trubicu, kde je pridané ďalšie zapojenie, ktoré umožňuje vzdialené pripojenie k čipu MAX6921AWI. Ten istý proces pokračuje pre dva kolíky 1 a 11 napájacích vedení ohrievača. Na každý z 11 riadkov som použil farebný drôt, keď mi došli farby, znova som spustil postupnosť farieb, ale okolo každého konca drôtu som pridal čierny pás. pomocou zmršťovania teplom. Výnimka z vyššie uvedenej sekvencie zapojenia je pre pin 2, 24-anódový zdroj, ktorý má samostatný vodič zapojený medzi pin 2 a anódové výstupy na čipe MAX6921. Podrobnosti o čipe a jeho pripojení nájdete v priloženom PDF. Nedá sa príliš zdôrazniť, že v žiadnom prípade počas prevádzky čipu by sa čip nemal zahriať, zahriať po niekoľkých hodinách, ale áno, nikdy však nie je horúci. Schéma zapojenia čipu zobrazuje tri pripojenia k Mega, kolíkom 27, 16 a 15, napájanie 3,5 V-5 V z pinu Mega 27, jeho GND na kolík Mega 14 a napájací kolík 24 V 1. Nikdy neprekračujte 5V napájanie a udržujte rozsah anódového výkonu maximálne medzi 24V a 30V. Pred pokračovaním použite tester spojitosti na otestovanie každého vodiča medzi jeho najvzdialenejšími bodmi.

Použil som AWI verziu tohto čipu, pretože to bol najmenší formát, s ktorým som bol ochotný pracovať. Výroba čipu a jeho nosiča začína dvoma sadami 14 kolíkov plošných spojov umiestnených na doske na chlieb, nosič čipov je umiestnený cez kolíky s kolíkom 1 vľavo hore. Pomocou tavidla a spájky spájkujte kolíky a „pocínujte“každý z 28 chráničov nožičiek. Akonáhle je čip hotový, umiestnite čip nosiča čipu a dávajte veľký pozor na zarovnanie nôh čipu s podložkami na nohy a uistite sa, že zárez v čipe smeruje ku kolíku 1. Zistil som, že použitie kusu lepiacej pásky na jednej strane čipu pomohlo stabilizujte čip pred spájkovaním. Pri spájkovaní sa uistite, že na podložky na nohy bol nanesený tavidlo a spájkovačka je čistá. Všeobecne zatlačte nadol na každú nohu čipu, čím sa mierne ohne na podložku nohy a mali by ste vidieť priebeh spájky. Opakujte to pre všetkých 28 nôh, počas tohto postupu by ste do spájkovačky nemali pridávať žiadnu spájku.

Po dokončení vyčistite nosič čipu od taviva a potom pomocou testera kontinuity otestujte každú nohu umiestnením jednej sondy na nohu čipu a druhú na kolík DPS. Nakoniec sa vždy uistite, že boli všetky pripojenia k nosiču čipu vykonané pred pripojením akéhokoľvek skutočného napájania, ak sa čip začne zahrievať, okamžite ho vypnite a skontrolujte všetky pripojenia.

Krok 3: RGB LIGHT ROPE & NEON LIGHT RING

Tento projekt si vyžiadal desať svetelných prvkov, tri svetelné laná RGB a sedem svetelných prstencov NEON rôznych veľkostí. Päť svetelných krúžkov NEON bolo zapojených do série troch krúžkov. Tento typ svetelných prstencov je veľmi univerzálny v ovládaní a aké farby môžu zobrazovať, použil som iba tri základné farby, ktoré boli buď zapnuté alebo vypnuté. Kábel pozostával z troch vodičov, 5 V, GND a riadiaceho vedenia, ktoré bolo ovládané pomocou podriadeného zariadenia Mega, podrobnosti nájdete v priloženom zozname Arduino „SteampunkRadioV1Slave“. Riadky 14 až 20 sú dôležité najmä pre definovaný počet svetelných jednotiek, ktoré sa musia zhodovať s fyzickým číslom, inak krúžok nebude fungovať správne.

Svetelné laná RGB vyžadovali konštrukciu riadiacej jednotky, ktorá od Mega odoberala tri riadky, z ktorých každá ovládala tri základné farby, červenú, modrú a zelenú. Riadiaca jednotka sa skladala z deviatich tranzistorov TIP122 N-P-N, pozri priložený technický list TIP122, každý obvod pozostáva z troch tranzistorov TIP122, kde je jedna noha uzemnená, druhá noha je pripojená k napájaciemu zdroju 12V a stredná noha je pripevnená k riadiacemu káblu Mega. RGB lanový prívod sa skladá zo štyroch liniek, jednej GND linky a troch riadiacich liniek, z každej z troch stredných nôh TIP122. To poskytuje tri základné farby, intenzita svetla sa ovláda pomocou analógového príkazu na zápis s hodnotou 0, pre vypnuté a 255 pre maximum.

Krok 4: KOMUNIKÁCIE ARDUINO MEGA 2560

Tento aspekt projektu bol pre mňa nový a ako taký si vyžadoval počiatočné budovanie distribučnej dosky IC2 a pripojenie každého z Mega GND. Distribučná doska IC2 umožnila prepojenie dvoch kariet Mega prostredníctvom pinov 21 a 22, doska slúžila aj na pripojenie obrazovky LCD, snímača BME280, hodín reálneho času a rádia FM. V priloženom súbore Arduino „SteampunkRadioV1Master“nájdete podrobnosti o jednoznakovej komunikácii z jednotky Master do jednotky Slave. Kritické riadky kódu sú riadok 90, definujúci druhú Mega ako podradenú jednotku, riadok 291 je typickým volaním postupu žiadosti o podradenú akciu, postup začína na riadku 718, nakoniec na riadku 278, ktorý má vrátenú odpoveď z podradeného postupu, avšak ja sa rozhodol túto funkciu úplne neimplementovať.

Pripojený súbor „SteampunkRadioV1Slave“podrobne popisuje slave stránku tejto komunikácie, kritickými riadkami sú riadok 57, definuje adresu IC2 slave, riadky 119 a 122 a postup „receiveEvent“začínajúci 133.

Existuje veľmi dobrý článok na You Tube: Arduino IC2 Communications od DroneBot Workshop, ktorý bol veľmi užitočný pri porozumení tejto témy.

Krok 5: OVLÁDANIE ELEKTROMAGNETU

Novým prvkom v tomto projekte bolo opäť použitie elektromagnetu. Použil som 5V jednotku, ovládanú pomocou jednokanálového relé. Táto jednotka slúžila na pohyb klávesom Morseovej abecedy a fungovalo to veľmi dobre s krátkymi alebo dlhými impulzmi, ktoré poskytovali zvuky „bodky“a „pomlčky“, ktoré ukazuje typický morseovský kľúč. Pri použití tejto jednotky však nastal problém, ktorý do obvodu zaviedol zadný EMF, čo malo za následok resetovanie pripojeného Mega. Aby som tento problém prekonal, pridal som paralelne s elektromagnetom diódu, ktorá problém vyriešila, pretože zachytí zadný EMF skôr, ako ovplyvní napájací obvod.

Krok 6: FM RÁDIO a 3W ZOSILŇOVAČ

Ako naznačuje názov projektu, jedná sa o rádio a rozhodol som sa použiť modul RDA5807M FM. Aj keď táto jednotka fungovala dobre, jej formát vyžaduje veľmi veľkú starostlivosť pri pripájaní vodičov, aby sa vytvorila doska plošných spojov. Spájkovacie pútka na tejto jednotke sú veľmi slabé a odlomia sa, čo sťažuje spájkovanie drôtu s týmto spojením. Priložený PDF ukazuje zapojenie tejto jednotky, riadiace vedenia SDA a SDL poskytujú ovládanie tejto jednotky z Mega, vedenie VCC vyžaduje 3,5 V, neprekračujte toto napätie, inak dôjde k poškodeniu jednotky. Linky GND a ANT sú zrejmé, linky Lout a Rout napájajú štandardný 3,5 mm konektor pre slúchadlá. Pridal som mini konektor FM antény a dvojpólovú FM anténu a príjem je veľmi dobrý. Nechcel som používať slúchadlá na počúvanie rádia, preto som pridal dva 20W reproduktory pripojené cez 3W zosilňovač PAM8403 so vstupom do zosilňovača pomocou rovnakého 3,5 mm konektora pre slúchadlá a komerčného 3,5 mm konektora medzi mužom a mužom. V tomto mieste som narazil na problém s výstupom z RDA5807M, ktorý zahltil zosilňovač a spôsobil výrazné skreslenie. Aby sa tento problém vyriešil, pridal som dva odpory 1M a 470 ohmov do série do každej z kanálových liniek, čím sa odstránilo skreslenie. V tomto formáte sa mi nepodarilo znížiť hlasitosť jednotky na 0, dokonca ani pri nastavení jednotky na 0 nebol úplne odstránený všetok zvuk, a preto som pridal príkaz „radio.setMute (true)“, keď bola hlasitosť nastavená na 0. a tým sa efektívne odstránil všetok zvuk. Posledné tri skúmavky IV-11 na spodnom riadku skúmaviek normálne zobrazujú teplotu a vlhkosť, ale ak sa používa ovládanie hlasitosti, tento displej sa zmení tak, aby zobrazoval aktuálnu hlasitosť s maximálnym počtom 15 a minimálnym počtom 0. Tento displej s objemom je zobrazuje sa, kým systém neaktualizuje horné skúmavky od zobrazenia dátumu až po zobrazenie času, načo sa teplota opäť zobrazí.

Krok 7: SERVO KONTROLA

Na pohon hodinovej jednotky bolo použité 5V servo. Po zakúpení hodinového mechanizmu „iba na diely“a následnom odstránení hlavnej pružiny a polovice mechanizmu sa zvyšky vyčistili, naolejovali a potom napájali pomocou serva pripojením ramena serva k jednému z náhradných pôvodných hodinových ozubených kolies. Kritický kód pre fungovanie serva nájdete v súbore „SteampunRadioV1Slave“od riadka 294, kde 2048 impulzov vytvára 360-stupňové otáčanie.

Krok 8: VŠEOBECNÁ KONŠTRUKCIA

Krabica pochádzala zo starého rádia, starý lak bol odstránený, predná a zadná časť odstránená a potom nanovo nalakovaná. Každému z piatich ventilov boli odstránené základne a potom boli na vrchnú aj spodnú časť pripevnené svetelné krúžky NEON. Dva najzadnejšie ventily mali v základni vyvŕtaných šestnásť malých otvorov a potom bolo do každého otvoru utesnených šestnásť LCD svetiel, pričom každé svetlo LCD bolo zapojené do ďalšieho v sérii. Všetky potrubia používali medenú rúrku a spoje 15 mm. Vnútorné priečky boli vyrobené z 3 mm vrstvy natretej čiernou farbou a predná strana mala 3 mm číry Perspex. Mosadzný plech s vylisovanými tvarmi bol použitý na obloženie predného Perspexu a vnútornej strany každej z pozícií pre rúrky IV-11. Tri predné ovládače zapnutia/vypnutia, hlasitosti a frekvencie používajú lineárne rotačné potenciometre pripevnené plastovou trubicou k drieku šoupátka. Anténa v tvare medi bola vyrobená z 5 mm lankového medeného drôtu, zatiaľ čo špirálová cievka okolo dvoch najvyšších ventilov bola vyrobená z 3 mm drôtu z nehrdzavejúcej ocele natretého farbou medenej farby. Tri rozvodné dosky, kde sú skonštruované, 12V, 5V a 1,5V, a ďalšia doska distribuuje pripojenia IC2. Štyri zdroje jednosmerného prúdu, ak sú dodávané s napätím 12 V z 1 V, 1 A napájacieho adaptéra. Dva napájajú 24 V na napájanie čipov MAX6921AWI IC, jeden poskytuje napájanie 5 V na podporu všetkých svetelných a pohybových systémov a jeden napája 1,5 V pre dva vykurovacie obvody IV-11.

Krok 9: SOFTVÉR

Softvér bol vyvinutý v dvoch častiach, Master a Slave. Program Master podporuje snímač BME208, hodiny v reálnom čase, dva IC čipy MAX6921AWI a IC2. Program Slave ovláda všetky svetlá, servo, elektromagnet, ampérmeter a obidva voltmetre. Program Master podporuje šestnásť elektrónok IV-11, zadný LCD displej a 12 klávesníc. Program Slave podporuje všetky funkcie osvetlenia, servo, elektromagnet, relé, ampérmeter a obidva voltmetre. Bola vyvinutá séria testovacích programov na testovanie každej z funkcií pred pridaním každej funkcie do programov Master alebo Slave. Pozrite si priložené súbory Arduino a podrobnosti o ďalších súboroch knižnice potrebných na podporu kódu.

Zahrnúť súbory: 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.

Krok 10: PREHĽAD PROJEKTU

Páčil sa mi vývoj tohto projektu s novými prvkami Mega komunikácie, elektromagnetu, serva a podpory šestnástich trubíc IV-11 VFD. Zložitosť obvodov bola niekedy náročná a používanie konektorov Dupont z času na čas spôsobuje problémy s pripojením. Použitie horúceho lepidla na zabezpečenie týchto spojení pomáha znižovať problémy s náhodným pripojením.