Radio SteamPunk: 10 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:09

Projek: SteamPunk Radio

Tarikh: Mei 2019 - Ogos 2019

TINJAUAN KESELURUHAN

Projek ini adalah yang paling rumit yang telah saya laksanakan, dengan enam belas tiub VFD IV-11, dua kad Arduino Mega, sepuluh litar lampu LED Neon, servo, elektromagnet, dua Cip IC MAX6921AWI, lima bekalan kuasa DC, lima bekalan kuasa DC, kuasa HV bekalan, dua meter DC Volt, meter Amp DC, radio stereo FM, penguat kuasa 3W, skrin LCD, dan papan kekunci. Selain dari senarai bahagian di atas, dua program perisian perlu dikembangkan dari awal dan akhirnya pembinaan seluruh radio memerlukan lebih kurang 200 jam kerja.

Saya memutuskan untuk memasukkan projek ini ke laman Instructables yang tidak mengharapkan ahli untuk menghasilkan semula projek ini secara keseluruhan, melainkan memilih elemen yang menarik bagi mereka. Dua bidang yang menarik bagi ahli laman web mungkin kawalan 16 tiub VDF IV-11 menggunakan dua cip MAX6921AWI dan pendawaiannya yang berkaitan, dan komunikasi antara dua kad Mega 2650.

Pelbagai komponen yang dimasukkan ke dalam projek ini telah diperoleh secara tempatan, kecuali tiub IV-11, dan cip MAX6921AWI kedua-duanya diperoleh di EBay. Saya ingin menghidupkan kembali pelbagai barang yang akan habis dalam kotak selama bertahun-tahun. Semua injap HF bersumber dengan pemahaman bahawa semua unit gagal.

Langkah 1: SENARAI BAHAGIAN

1. 2 x Arduino Mega 2560 R3

2. Radio RDA5807M FM

3. Penguat PAM8403 3W

4. 2 x 20W pembesar suara

5. Di-pole FM Ariel

6. 16 X IV-11 tiub VDF

7. 2 x MAX6921AWI IC Chip

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

9. 2 x XL6009 400KHz modul Buck Automatik

10. 1 Saluran Modul, Pencetus Aras Rendah 5V untuk Arduino ARM PIC AVR DSP

11. Perisai Modul 2 Saluran 5V 2-Saluran untuk Arduino ARM PIC AVR DSP

12. Elektrik Magnet Lifting 2.5KG / 25N Solenoid Sucker Electromagnet DC 6V

13. Motor stepper 4 fasa boleh dipacu oleh cip ULN2003

14. 20 * 4 LCD 20X4 5V Skrin biru LCD2004 paparan modul LCD

15. Modul Antara Muka Bersiri IIC / I2C

16. Lampu x Cincin LED 6 x Bits 7 X WS2812 5050 RGB dengan Pemacu Bersepadu Neo Pixel

17. 3 x Cincin LED 12 x WS2812 5050 RGB LED dengan Pemacu Bersepadu Neo Pixel

18. 2 x Cincin LED 16 x WS2812 5050 RGB LED dengan Pemacu Bersepadu Neo Pixel

19. Jalur LED Fleksibel RGB Panjang 5m

20. 12 Papan Kekunci Suis Membran Kekunci 4 x 3 papan kekunci suis papan kekunci Matrix Array Matrix

21. BMP280 Sensor Ketinggian Tekanan Barometrik Digital 3.3V atau 5V untuk Arduino

22. Modul Jam Real Time Precision RTC DS3231 AT24C32 IIC

23. 2 x Potentiometer Putar Linear Poros Knurled 50K

24. 12V 1 Amp Power Adapter

Langkah 2: TUBI IV-11 VDF DAN CIP IC MAX6921AWI

Ini memproyeksikan penggunaan cip MAX6921AWI berdasarkan projek Jam Penggera saya sebelumnya. Setiap set lapan tiub IV-11 dikendalikan melalui cip MAX6921AWI tunggal menggunakan kaedah kawalan Multiplex. Dua PDF yang dilampirkan menunjukkan pendawaian set lapan tiub dan bagaimana cip MAX6921AWI disambungkan ke set tiub dan, pada gilirannya, disambungkan ke Arduino Mega 2560. Pengekodan warna pendawaian yang ketat diperlukan untuk memastikan segmen dan Garis voltan grid disimpan berasingan. Sangat penting untuk mengenal pasti keluaran tiub, lihat PDF yang dilampirkan, ini termasuk pin pemanas 1.5V 1 dan 11, pin anod 24v (2), dan akhirnya pin lapan segmen dan "dp", 3 - 10. Pada masa ini masa, ia juga bernilai menguji setiap segmen dan "dp" menggunakan rig ujian sederhana sebelum mula memasang set tiub. Setiap pin tiub disambung secara bersiri dengan garis tiub seterusnya hingga tiub terakhir di mana pendawaian tambahan ditambahkan untuk membolehkan sambungan jauh ke cip MAX6921AWI. Proses yang sama ini diteruskan untuk dua pin bekalan elektrik pemanas 1 dan 11. Saya menggunakan wayar berwarna untuk masing-masing 11 baris, ketika kehabisan warna saya memulakan urutan warna sekali lagi tetapi menambah jalur hitam di setiap hujung wayar menggunakan pengecutan haba. Pengecualian untuk urutan pendawaian di atas adalah untuk pin 2, bekalan 24 anod yang mempunyai wayar individu yang berwayar antara pin 2 dan output daya anod pada cip MAX6921. Lihat PDF yang dilampirkan untuk perincian cip dan sambungannya. Tidak boleh terlalu ditekankan bahawa dalam masa operasi chip tidak semestinya chip menjadi panas, hangat setelah beberapa jam menggunakan ya, tetapi tidak pernah panas. Gambarajah pendawaian cip menunjukkan tiga sambungan ke Mega, pin 27, 16, dan 15, bekalan 3.5V-5V dari pin Mega 27, GNDnya ke pin Mega 14, dan pin bekalan 24V1. Jangan sekali-kali melebihi bekalan 5V dan pastikan jarak daya anod antara maksimum 24V dan 30V. Sebelum meneruskan, gunakan penguji kesinambungan untuk menguji setiap wayar di antara titik jaraknya yang paling jauh.

Saya menggunakan versi AWI cip ini kerana ia adalah format terkecil, saya bersedia bekerjasama. Pembuatan cip dan pembawa dimulakan dengan dua set 14 pin PCB yang diletakkan di papan roti, pembawa cip diletakkan di atas pin dengan pin 1 kiri atas. Dengan menggunakan fluks dan solder, solder pin dan "timah" setiap 28 pad kaki cip. Setelah selesai letakkan cip pembawa cip dengan berhati-hati untuk meluruskan kaki cip dengan pelapik kaki dan memastikan lekukan pada cip menghadap ke pin 1. Saya dapati menggunakan selotip pada satu sisi cip membantu stabilkan cip sebelum pematerian. Semasa pematerian pastikan fluks telah digunakan pada alas kaki dan besi pematerian bersih. Tekan secara umum ke bawah pada setiap kaki cip, ini akan membengkokkannya sedikit ke bahagian kaki dan anda mesti melihat solder berjalan. Ulangi ini untuk semua 28 kaki, anda tidak perlu menambahkan pateri pada solder semasa proses ini.

Setelah selesai bersihkan pembawa cip fluks dan kemudian gunakan penguji kesinambungan setiap kaki meletakkan satu probe ke kaki cip dan yang lain pada pin PCB. Akhir sekali, pastikan bahawa semua sambungan telah dibuat ke pembawa cip sebelum kuasa sebenar digunakan, jika cip mula segera dimatikan dan periksa semua sambungan.

Langkah 3: RGB LIGHT ROPE & NEON LIGHT RING

Projek ini memerlukan sepuluh elemen pencahayaan, tiga tali cahaya RGB dan tujuh cincin cahaya NEON dengan pelbagai saiz. Lima dari cincin cincin NEON di mana disambungkan dalam rangkaian tiga cincin. Jenis cincin pencahayaan ini sangat serba boleh dalam kawalannya dan warna apa yang dapat mereka paparkan, saya menggunakan tiga warna utama sahaja yang hidup atau mati. Pendawaian terdiri daripada tiga wayar, 5V, GND, dan garis kawalan yang dikendalikan melalui hamba Mega, lihat Arduino terlampir yang menyenaraikan "SteampunkRadioV1Slave" untuk perincian. Garis 14 hingga 20 adalah penting terutama bilangan unit cahaya yang ditentukan, ini mesti sepadan dengan nombor fizikal jika tidak, cincin tidak akan berfungsi dengan betul.

Tali cahaya RGB memerlukan pembinaan unit kawalan yang mengambil tiga garisan kawalan dari Mega yang masing-masing mengendalikan tiga warna utama, merah, biru, dan hijau. Unit kawalan terdiri daripada sembilan transistor TIP122 N-P-N, lihat lembar data TIP122 yang dilampirkan, setiap litar terdiri daripada tiga transistor TIP122 di mana satu kaki dibumikan, kaki kedua dipasang pada bekalan kuasa 12V dan kaki tengah dilampirkan ke garis kawalan Mega. Bekalan tali RGB terdiri daripada empat garisan, satu garisan GND tunggal, dan tiga garisan kawalan, satu dari masing-masing tiga kaki tengah TIP122. Ini memberikan tiga warna utama, intensiti cahaya dikendalikan menggunakan perintah menulis Analog dengan nilai 0, untuk mati, dan 255 untuk maksimum.

Langkah 4: KOMUNIKASI ARDUINO MEGA 2560

Aspek projek ini baru bagi saya dan dengan itu memerlukan pembinaan awal papan pengedaran IC2 dan sambungan setiap Mega GND. Papan pengedaran IC2 membenarkan kedua-dua kad Mega disambungkan melalui pin 21 dan 22, papan juga digunakan untuk menyambungkan skrin LCD, sensor BME280, Jam Waktu Sebenar, dan Radio FM. Lihat fail Arduino yang dilampirkan "SteampunkRadioV1Master" untuk perincian komunikasi watak tunggal dari Master ke unit Slave. Garis kod kritikal adalah baris 90, yang mendefinisikan Mega kedua sebagai unit hamba, baris 291 adalah panggilan prosedur permintaan tindakan hamba khas, prosedur bermula pada baris 718, akhirnya baris 278 yang mempunyai tindak balas yang dikembalikan dari prosedur hamba, namun saya memutuskan untuk tidak melaksanakan sepenuhnya ciri ini.

Fail "SteampunkRadioV1Slave" yang dilampirkan memperincikan sisi hamba komunikasi ini, garis kritikal adalah baris 57, menentukan alamat IC2 hamba, baris 119 dan 122, dan prosedur "terimaEvent" mulai 133.

Terdapat artikel You Tube yang sangat baik: Arduino IC2 Communications oleh DroneBot Workshop yang sangat membantu dalam memahami subjek ini.

Langkah 5: KAWALAN ELEKTROMAGNET

Sekali lagi, elemen baru dalam projek ini adalah penggunaan elektromagnet. Saya menggunakan unit 5V, dikawal melalui relay saluran tunggal. Unit ini digunakan untuk menggerakkan kunci kod Morse dan berfungsi dengan baik dengan denyutan pendek atau panjang yang memberikan bunyi "titik" dan "dash" yang ditunjukkan oleh kunci Morse biasa. Namun, masalah berlaku ketika unit ini digunakan, ia memperkenalkan EMF belakang ke litar yang mempunyai kesan menetapkan semula Mega yang terpasang. Untuk mengatasi masalah ini, saya menambahkan diod selari dengan elektromagnet yang menyelesaikan masalah kerana ia akan menangkap EMF belakang sebelum mempengaruhi litar kuasa.

Langkah 6: FM RADIO & 3W AMPLIFIER

Seperti namanya projek ini adalah radio dan saya memutuskan untuk menggunakan modul RDA5807M FM. Walaupun unit ini berfungsi dengan baik, formatnya memerlukan penjagaan yang sangat baik dalam memasang kabel untuk membuat papan PCB. Tab pateri pada unit ini sangat lemah dan akan putus menjadikannya sangat sukar untuk memateri wayar ke sambungan tersebut. PDF yang dilampirkan menunjukkan pendawaian unit ini, garis kawalan SDA dan SDL memberikan kawalan ke unit ini dari Mega, garis VCC memerlukan 3.5V, jangan melebihi voltan ini atau akan merosakkan unit. Garis GND dan garis ANT dapat dilihat dengan jelas, garis Lout dan Laluan memberi bicu fon kepala wanita standard 3.5mm. Saya menambah titik jack aerial mini FM dan antena FM di-pole dan penerimaannya sangat baik. Saya tidak mahu menggunakan fon kepala untuk mendengar radio jadi saya menambah dua pembesar suara 20W yang disambungkan melalui penguat PAM8403 3W dengan input ke penguat menggunakan palam fon kepala wanita yang sama 3.5mm dan wayar penyambung lelaki hingga lelaki komersial 3.5mm. Pada ketika inilah saya menghadapi masalah dengan output dari RDA5807M yang membanjiri penguat dan menyebabkan penyimpangan yang ketara. Untuk mengatasi masalah ini, saya menambahkan dua perintang 1M, dan 470 ohm secara bersiri, pada setiap saluran saluran dan ini menghilangkan penyelewengan. Dengan format ini saya tidak dapat mengurangkan volume unit menjadi 0, bahkan mengatur unit ke 0 semua suara tidak dikeluarkan sepenuhnya, jadi saya menambahkan perintah "radio.setMute (true)" ketika volume diatur ke 0 dan ini mengeluarkan semua bunyi dengan berkesan. Tiga tiub IV-11 terakhir pada garis bawah tiub biasanya menunjukkan suhu dan kelembapan, namun jika kawalan kelantangan digunakan paparan ini diubah untuk menunjukkan volume semasa dengan maksimum 15 dan minimum 0. Paparan kelantangan ini adalah ditunjukkan sehingga sistem mengemas kini tiub teratas dari memaparkan tarikh kembali hingga menunjukkan waktu, dan suhu akan dipaparkan lagi.

Langkah 7: KAWALAN SERVO

Servo 5V digunakan untuk memindahkan unit jam. Setelah membeli mekanisme jam "hanya untuk bahagian" dan kemudian melepaskan pegas utama dan separuh mekanisme, yang tersisa dibersihkan, diminyaki, dan kemudian dihidupkan menggunakan Servo dengan melampirkan lengan Servo ke salah satu roda jam asli yang tersisa. Kod penting untuk pengoperasian Servo boleh didapati dalam fail "SteampunRadioV1Slave" bermula dari baris 294, di mana 2048 denyutan menghasilkan putaran 360 darjah.

Langkah 8: PEMBINAAN UMUM

Kotak itu berasal dari radio lama, varnis lama dikeluarkan, depan dan belakang dikeluarkan dan kemudian dipernis semula. Masing-masing dari lima injap dilepaskan asasnya kemudian cincin cahaya NEON melekat pada bahagian atas dan bawah. Dua injap paling belakang mempunyai enam belas lubang kecil yang digerudi di dasar dan kemudian enam belas lampu LCD ditutup ke setiap lubang, setiap lampu LCD disambungkan ke yang berikutnya secara bersiri. Semua paip menggunakan paip dan sambungan tembaga 15mm. Bahagian dalaman yang diperbuat daripada lapis 3mm dicat hitam dan bahagian depannya adalah Perspex jernih 3mm. Lembaran tembaga, dengan bentuk yang ditekan digunakan untuk melapisi Perspex depan dan bahagian dalam setiap ruang tiub IV-11. Ketiga-tiga kawalan depan untuk On / Off, Volume, dan Frekuensi semuanya menggunakan Potensiometik Rotary Linear yang dipasang melalui tiub plastik ke batang injap pintu. Aerial berbentuk tembaga dibina dari dawai tembaga terdampar 5mm, sementara gegelung spiral di sekitar dua injap paling atas dibuat dari dawai keluli tahan karat 3mm dicat dengan cat berwarna tembaga. Tiga papan pengedaran di mana dibina, 12V, 5V, dan 1.5V, dan papan seterusnya mengedarkan sambungan IC2. Empat bekalan kuasa DC yang disediakan dengan 12V dari penyesuai kuasa 12V, 1 Amp. Dua bekalan 24V untuk menghidupkan Cip IC MAX6921AWI, satu menyediakan bekalan 5V untuk menyokong semua sistem pencahayaan dan gerakan, dan satu menyediakan 1.5V untuk dua litar pemanas IV-11.

Langkah 9: PERISIAN

Perisian ini dikembangkan dalam dua bahagian, Master dan Slave. Program Master menyokong sensor BME208, Jam Waktu Nyata, dua Cip IC MAX6921AWI, dan IC2. Program Slave mengawal semua lampu, servo, elektromagnet, meter Amp, dan kedua-dua meter Volt. Program Master menyokong enam belas tiub IV-11, paparan belakang LCD, dan 12 pad kekunci. Program Slave menyokong semua fungsi pencahayaan, servo, elektromagnet, relay, Amp meter, dan kedua-dua meter Volt. Serangkaian program ujian yang dikembangkan untuk menguji setiap fungsi sebelum setiap fungsi ditambahkan ke program Master atau Slave. Lihat fail Arduino yang dilampirkan dan perincian fail Perpustakaan tambahan yang diperlukan untuk menyokong kod tersebut.

Sertakan Fail: 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.

Langkah 10: ULASAN PROJEK

Saya menikmati pembangunan projek ini, dengan elemen baru komunikasi Mega, elektromagnet, Servo, dan sokongan enam belas tiub IV-11 VFD. Kerumitan litar kadang-kadang mencabar dan penggunaan penyambung Dupont menyebabkan masalah sambungan dari semasa ke semasa, penggunaan lem panas untuk mengikat sambungan ini membantu mengurangkan masalah sambungan secara rawak.