SteamPunk -radio: 10 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:01

Projekti: SteamPunk Radio

Päivämäärä: toukokuu 2019 - elokuu 2019

YLEISKATSAUS

Tämä projekti on epäilemättä monimutkaisin, jonka olen toteuttanut, ja siinä on kuusitoista IV-11 VFD -putkea, kaksi Arduino-megakorttia, kymmenen LED-neonvalopiiriä, servo, sähkömagneetti, kaksi MAX6921AWI-IC-sirua, viisi tasavirtalähdettä, HV-virtalähde virtalähde, kaksi DC -voltimittaria, DC -vahvistinmittari, FM -stereoradio, 3 W: n tehovahvistin, LCD -näyttö ja näppäimistö. Edellä olevan osaluettelon lisäksi kaksi ohjelmistoa oli kehitettävä tyhjästä ja lopulta koko radion rakentaminen vaati noin 200 tuntia työtä.

Päätin sisällyttää tämän projektin Instructables -sivustoon odottamatta jäsenten toistavan tätä projektia kokonaisuudessaan, vaan pikemminkin poimimassa niitä elementtejä, jotka kiinnostavat heitä. Kaksi sivuston jäseniä erityisen kiinnostavaa aluetta voi olla 16 IV-11 VDF -putken ohjaus kahdella MAX6921AWI-sirulla ja siihen liittyvällä johdotuksella sekä kahden Mega 2650 -kortin välinen tiedonsiirto.

Tähän hankkeeseen sisältyvät eri komponentit on hankittu paikallisesti, lukuun ottamatta IV-11-putkia ja MAX6921AWI-siruja, jotka molemmat on hankittu EBaysta. Halusin herättää henkiin erilaisia tavaroita, jotka muuten jäisivät laatikoihin vuosiksi. Kaikki HF -venttiilit hankittiin ymmärryksellä, että kaikki missä vialliset yksiköt.

Vaihe 1: OSALUETTELO

1. 2 x Arduino Mega 2560 R3

2. RDA5807M FM -radio

3. PAM8403 3W vahvistin

4. 2 x 20 W kaiuttimet

5. Kaksinapainen FM Ariel

6. 16 X IV-11 VDF -putkea

7. 2 x MAX6921AWI IC -siru

8. 2 x MT3608 2A Max DC-DC-tehostinmoduulin tehostinmoduuli

9. 2 x XL6009 400KHz Automatic Buck -moduuli

10. 1 -kanavainen moduuli, 5 V: n matalan tason liipaisin Arduino ARM PIC AVR DSP: lle

11. 2-kanavainen 5V 2-kanavainen moduulisuoja Arduinolle ARM PIC AVR DSP

12. Sähkömagneetin nosto 2.5KG/25N magneettinen imusähkömagneetti DC 6V

13. 4 -vaiheista askelmoottoria voidaan käyttää ULN2003 -sirulla

14. 20*4 LCD 20X4 5V Sininen näyttö LCD2004 -näytön LCD -moduuli

15. IIC/I2C -sarjaliitäntämoduuli

16. 6 x bittiä 7 X WS2812 5050 RGB LED -rengaslamppuvalo ja integroidut ohjaimet Neo Pixel

17. 3 x LED -rengas 12 x WS2812 5050 RGB LED, jossa integroidut ohjaimet Neo Pixel

18. 2 x LED -rengas 16 x WS2812 5050 RGB LED, jossa integroidut ohjaimet Neo Pixel

19. LED -nauha Joustava RGB 5m Pituus

20. 12 Näppäinkalvokytkimen näppäimistö 4 x 3 Matrix Array Matrix -näppäimistökytkimen näppäimistö

21. BMP280 Digitaalinen ilmanpaineen korkeusanturi 3.3V tai 5V Arduinolle

22. DS3231 AT24C32 IIC -moduuli Tarkka RTC -reaaliaikainen kellomoduuli

23. 2 x pyöreä akselin lineaarinen pyörivä potentiometri 50K

24. 12V 1 A: n virtalähde

Vaihe 2: IV-11 VDF-PUTKET JA MAX6921AWI IC -SIRU

Tässä projektissa MAX6921AWI -sirun käyttö perustuu edelliseen herätyskelloprojektiini. Jokaista kahdeksan IV-11-putken sarjaa ohjataan yhdellä MAX6921AWI-sirulla käyttämällä Multiplex-ohjausmenetelmää. Kahdessa liitteenä olevassa PDF-tiedostossa esitetään kahdeksan putken sarjan johdotus ja se, miten MAX6921AWI-siru on kytketty putkisarjaan ja puolestaan johdotettu Arduino Mega 2560 -laitteeseen. Johtojen tiukka värikoodaus edellyttää, että segmentti ja Verkkojännitejohdot pidetään erillään. On erittäin tärkeää tunnistaa putkilähdöt, katso oheinen PDF, tämä sisältää 1,5 V: n lämmittimen nastat 1 ja 11, 24 V: n anoditapin (2) ja lopuksi kahdeksan segmentin ja dp -nastat, 3-10. aikaa, kannattaa myös testata jokainen segmentti ja "dp" käyttämällä yksinkertaista koelaitetta ennen putkisarjan johtamisen aloittamista. Jokainen putken nasta on kytketty sarjaan seuraavaan putkijohtoon asti viimeiseen putkeen asti, johon lisätään lisäjohdot, jotta etäyhteys MAX6921AWI -siruun voidaan tehdä. Sama prosessi jatkuu kahdelle lämmittimen syöttölinjan nastalle 1 ja 11. Käytin värillistä lankaa jokaiselle 11 linjalle, kun värit loppuivat, aloitin värijärjestyksen uudelleen, mutta lisäsin mustan nauhan langan molempiin päihin käyttämällä lämpökutistusta. Poikkeus yllä olevaan kytkentäjärjestykseen koskee nasta 2, 24-anodinen syöttö, jossa on yksittäinen johto, joka on kytketty nastan 2 ja MAX6921-sirun anodilähtöjen väliin. Katso lisätietoja sirusta ja sen liitännöistä liitteenä olevasta PDF -tiedostosta. Ei voi korostaa liikaa, että siru ei missään vaiheessa saa kuumaa, lämmintä muutaman tunnin käytön jälkeen kyllä, mutta ei koskaan kuuma. Sirun kytkentäkaavio esittää kolme liitäntää Megaan, nastat 27, 16 ja 15, 3,5 V-5 V: n syöttö Mega-nasta 27: stä, sen GND: n Mega-nastaan 14 ja 24 V: n syöttötappi 1. Älä koskaan ylitä 5 V: n syöttöä ja pidä anodin tehoalue enintään 24 V: n ja 30 V: n välillä. Ennen kuin jatkat, käytä jatkuvuustesteriä testataksesi jokaisen langan etäisyyspisteiden välissä.

Käytin tämän sirun AWI -versiota, koska se oli pienin muoto, jonka kanssa olin valmis työskentelemään. Sirun ja sen kantajan valmistus alkaa kahdella 14 PCB -nastasarjalla, jotka on asetettu leipälevylle, sirun kantaja sijoitettuna nastojen päälle ja tappi 1 ylhäällä vasemmalla. Juottaa nastat ja juottaa tapit ja”tina” kumpikin 28 sirun jalkatyynystä. Kun olet valmis, aseta sirukannattimen siru huolellisesti kohdistaaksesi sirun jalat jalkatyynyihin ja varmistaaksesi, että sirun lovi osoittaa kohti tappia 1. Löysin, että käytin palan myyntinauhaa sirun toisella puolella vakauta siru ennen juottamista. Varmista juottamisen aikana, että jalkatyynyihin on lisätty virtausta ja juotin on puhdas. Paina yleisesti alas jokaista sirujalkaa, tämä taivuttaa sitä hieman jalkatyynyyn ja sinun pitäisi nähdä juotos. Toista tämä kaikille 28 jalalle, sinun ei tarvitse lisätä juotetta juotosraudalle tämän prosessin aikana.

Kun olet valmis, puhdista sirun kantaja juoksevasta aineesta ja testaa sitten jatkuvuustesterin avulla jokainen jalka asettamalla yksi koetin sirun jalalle ja toinen piirilevyn tapille. Lopuksi varmista aina, että kaikki liitännät on tehty sirun kantajaan ennen varsinaisen virran kytkemistä, jos siru alkaa kuumentua, katkaise virta välittömästi ja tarkista kaikki liitännät.

Vaihe 3: RGB -VALOKÖYDÄN JA NEONVALON Sormus

Tämä projekti vaati kymmenen valaistuselementtiä, kolme RGB -valoköyttä ja seitsemän erikokoista NEON -valorengasta. Viisi NEON -valorenkaasta kytkettiin kolmen renkaan sarjaan. Tämän tyyppiset valaistusrenkaat ovat erittäin monipuolisia hallintaan ja mitä värejä ne voivat näyttää, käytin vain kolmea pääväriä, jotka olivat joko päällä tai pois päältä. Johdotus koostui kolmesta johtimesta, 5 V, GND, ja ohjauslinjasta, jota ohjataan orja Megan kautta, katso lisätietoja liitteenä olevasta Arduinon listasta “SteampunkRadioV1Slave”. Rivit 14 - 20 ovat tärkeitä erityisesti määritetty määrä valon yksiköitä, joiden on vastattava fyysistä lukua, muuten rengas ei toimi oikein.

RGB -valoköydet vaativat ohjausyksikön rakentamisen, joka vei Megasta kolme ohjauslinjaa, joista kukin hallitsi kolmea pääväriä, punaista, sinistä ja vihreää. Ohjausyksikkö koostui yhdeksästä TIP122 N-P-N-transistorista, katso liitteenä oleva TIP122-tietolomake, jokainen piiri koostuu kolmesta TIP122-transistorista, joissa toinen jalka on maadoitettu, toinen jalka on kiinnitetty 12 V: n virtalähteeseen ja keskijalka on kiinnitetty Mega-ohjauslinjaan. RGB -köyden syöttö koostuu neljästä linjasta, yhdestä GND -linjasta ja kolmesta ohjauslinjasta, yksi kustakin kolmesta TIP122 -keskijalasta. Tämä tarjoaa kolme pääväriä, valon voimakkuutta säädetään analogisella kirjoituskomennolla, jonka arvo on 0, pois päältä ja 255 maksimiin.

Vaihe 4: ARDUINO MEGA 2560 COMMUNICATIONS

Tämä projektin osa oli minulle uusi ja vaati sellaisenaan IC2 -jakelukortin rakentamista ja jokaisen Mega GND: n liittämistä. IC2 -jakelukortti mahdollisti kahden Mega -kortin liittämisen nastojen 21 ja 22 kautta, korttia käytettiin myös LCD -näytön, BME280 -anturin, reaaliaikakellon ja FM -radion liittämiseen. Katso liitteenä olevasta Arduino -tiedostosta”SteampunkRadioV1Master” lisätietoja päähenkilön ja orjayksikön välisistä yksimerkkisistä kommunikaatioista. Kriittiset koodirivit ovat rivi 90, joka määrittelee toisen mega -yksikön orjayksiköksi, rivi 291 on tyypillinen orjatoimintojen pyyntömenettelykutsu, proseduuri, joka alkaa rivistä 718 ja lopulta rivi 278, jolla on palautettu vastaus orjaproseduurista. päätti olla ottamatta tätä ominaisuutta kokonaan käyttöön.

Liitteenä oleva SteampunkRadioV1Slave -tiedosto kertoo tämän tiedonsiirron orjapuolen, kriittiset linjat ovat rivi 57, määrittelee orjan IC2 -osoitteen, rivit 119 ja 122 ja "ReceiveEvent" -proseduuri, joka aloittaa 133.

On olemassa erittäin hyvä You Tube -artikkeli: DroneBot Workshopin Arduino IC2 Communications, joka oli erittäin hyödyllinen tämän aiheen ymmärtämisessä.

Vaihe 5: SÄHKÖMAGNETIN HALLINTA

Jälleen uusi elementti tässä projektissa oli sähkömagneetin käyttö. Käytin 5 V: n yksikköä, jota ohjataan yhden kanavan releellä. Tätä yksikköä käytettiin Morse -koodinäppäimen siirtämiseen, ja se toimi erittäin hyvin lyhyillä tai pitkillä pulsseilla, jotka tuottivat "piste" - ja "viiva" -äänet, jotka tyypillinen Morse -avain osoittaa. Kuitenkin, kun tätä laitetta käytettiin, tapahtui ongelma, joka toi takaisin EMF: n piiriin, mikä vaikutti palauttamaan liitetty Mega. Tämän ongelman ratkaisemiseksi lisäsin diodin rinnakkain sähkömagneetin kanssa, joka ratkaisi ongelman, koska se tarttui takaisin EMF: ään ennen kuin se vaikutti virtapiiriin.

Vaihe 6: FM -RADIO JA 3 W: N VAHVISTIN

Kuten projektin nimi viittaa, tämä on radio ja päätin käyttää RDA5807M FM -moduulia. Vaikka tämä laite toimi hyvin, sen muoto vaatii erittäin suurta huolellisuutta johtojen kiinnittämisessä PCB -levyn luomiseksi. Tämän laitteen juotoskielekkeet ovat erittäin heikkoja ja katkeavat, mikä vaikeuttaa langan juottamista tähän liitokseen. Liitteenä oleva PDF -tiedosto näyttää tämän laitteen johdot, SDA- ja SDL -ohjauslinjat ohjaavat tätä laitetta Megasta, VCC -linja vaatii 3,5 V, älä ylitä tätä jännitettä tai se vahingoittaa laitetta. GND- ja ANT-linjat ovat itsestään selviä, Lout- ja Rout-linjat syöttävät tavallisen 3,5 mm: n naaraskuulokeliitännän. Lisäsin mini FM -antennin jakkipisteen ja kaksinapaisen FM-antennin, ja vastaanotto on erittäin hyvä. En halunnut käyttää kuulokkeita radion kuunteluun, joten lisäsin kaksi 20 W: n kaiutinta, jotka on kytketty PAM8403 3W -vahvistimen kautta ja sisääntulo vahvistimeen käyttäen samaa 3,5 mm: n naaraskuulokeliitintä ja kaupallista 3,5 mm: n uros -urosliitinjohtoa. Tässä vaiheessa kohtasin ongelman RDA5807M: n ulostulossa, joka ylikuormitti vahvistimen ja aiheutti merkittävää vääristymää. Tämän ongelman ratkaisemiseksi lisäsin kaksi 1M ja 470 ohmin sarjaa kuhunkin kanavalinjaan ja tämä poisti vääristymän. Tässä muodossa en pystynyt vähentämään laitteen äänenvoimakkuutta 0: een, vaikka laitteen asettaminen 0: ksi, kaikki ääni ei poistunut kokonaan, joten lisäsin "radio.setMute (true)" -komennon, kun äänenvoimakkuus oli 0 ja tämä poisti tehokkaasti kaiken äänen. Putkien alimmalla rivillä olevat kolme viimeistä IV-11-putkea näyttävät normaalisti lämpötilan ja kosteuden, mutta jos käytetään äänenvoimakkuuden säädintä, tämä näyttö muutetaan näyttämään nykyinen tilavuus enintään 15 ja vähintään 0. Tämä äänenvoimakkuusnäyttö on näkyy, kunnes järjestelmä päivittää yläputket päivämäärän näyttämisestä kellonaikaan, jolloin lämpötila näytetään uudelleen.

Vaihe 7: SERVO CONTROL

5V Servoa käytettiin kellokoneiston siirtämiseen. Kun olet ostanut”vain osille” kellomekanismin ja poistanut sitten pääjousen ja puolet mekanismista, jäljelle jäänyt puhdistettiin, öljyttiin ja käytettiin sitten Servon avulla kiinnittämällä Servo -varsi johonkin alkuperäiseen vara -kellokiekkoon. Servon toiminnan kriittinen koodi löytyy SteampunRadioV1Slave-tiedostosta riviltä 294 alkaen, jossa 2048 pulssia tuottaa 360 asteen kierto.

Vaihe 8: YLEINEN RAKENNE

Laatikko tuli vanhasta radiosta, vanha lakka poistettiin, etu- ja takaosa poistettiin ja sitten lakattiin uudelleen. Jokaisesta viidestä venttiilistä poistettiin pohja, sitten NEON -valorenkaat kiinnitettiin sekä ylä- että alaosaan. Kahdessa takimmaisessa venttiilissä oli kuusitoista pientä reikää porattu pohjaan ja sitten kuusitoista LCD -valoa suljettiin jokaiseen reikään, jokainen LCD -valo kytkettiin sarjaan seuraavaan. Kaikissa putkistoissa käytettiin 15 mm: n kupariputkea ja liitoksia. Sisäiset väliseinät valmistettiin mustaksi maalatusta 3 mm: n kerroksesta ja etuosa oli 3 mm kirkas Perspex. Messinkilevyä, jossa oli painetut muodot, käytettiin Perspexin etuosan ja kunkin IV-11-putkipaikan sisäpuolen vuoraukseen. Kolme etu-/virrankatkaisinta päälle/pois, äänenvoimakkuutta ja taajuutta varten käyttävät lineaarisia pyöriviä potentiometrejä, jotka on kiinnitetty muoviputken kautta sulkuventtiilin varteen. Kuparin muotoinen antenni rakennettiin 5 mm: n kierrettystä kuparilangasta, kun taas kahden ylimmän venttiilin ympärillä oleva spiraalikela valmistettiin 3 mm: n ruostumattomasta teräslangasta, joka oli maalattu kuparinvärisellä maalilla. Kolme jakelukorttia, joissa on rakennettu, 12V, 5V ja 1,5V, ja toinen kortti jakaa IC2 -liitännät. Neljä tasavirtalähdettä, joissa on 12 V: n jännite 12 V: n, 1 A: n virtalähteestä. Kaksi 24 V: n jännitettä MAX6921AWI IC -piireille, yksi 5 V: n virtalähteelle kaikkien valaistus- ja liikejärjestelmien tukemiseksi ja toinen 1,5 V: n kahdelle IV-11-lämmityspiirille.

Vaihe 9: OHJELMISTOT

Ohjelmisto kehitettiin kahdessa osassa, Master ja Slave. Pääohjelma tukee BME208 -anturia, reaaliaikakelloa, kahta MAX6921AWI -IC -sirua ja IC2: ta. Orjaohjelma ohjaa kaikkia valoja, servoa, sähkömagneettia, vahvistinmittaria ja molempia volttimittareita. Master-ohjelma tukee kuusitoista IV-11-putkea, LCD-näytön takaosaa ja 12 näppäimistöä. Slave -ohjelma tukee kaikkia valaistustoimintoja, servoa, sähkömagneettia, releitä, vahvistinmittaria ja molempia volttimittareita. Sarja testiohjelmia kehitettiin testaamaan jokaista toimintoa ennen kuin jokainen toiminto lisättiin pää- tai orjaohjelmiin. Katso liitteenä olevat Arduino -tiedostot ja tiedot koodin tukemiseen tarvittavista lisäkirjastotiedostoista.

Sisällytä tiedostot: 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.

Vaihe 10: HANKKEEN KATSAUS

Nautin tämän projektin kehityksestä, sen uusista Mega-viestinnän elementeistä, sähkömagneetista, Servosta ja kuusitoista IV-11 VFD -putken tuesta. Piirien monimutkaisuus oli toisinaan haastavaa, ja Dupont -liittimien käyttö aiheuttaa ajoittain yhteysongelmia, kuumaliiman käyttö näiden yhteyksien suojaamiseen auttaa vähentämään satunnaisia yhteysongelmia.