SteamPunk Radio: 10 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:25

Projek: SteamPunk Radio

Datum: Mei 2019 - Aug 2019

OORSIG

Hierdie projek is ongetwyfeld die kompleksste wat ek onderneem het, met sestien IV-11 VFD-buise, twee Arduino Mega-kaarte, tien LED Neon-ligkringe, 'n servo, 'n elektromagneet, twee MAX6921AWI IC-chips, vyf DC-kragbronne, 'n HV-krag toevoer, twee DC Volt meters, 'n DC Amp meter, FM stereo radio, 3W eindversterker, LCD skerm en sleutelbord. Afgesien van die onderstaande lys, moes twee sagtewareprogramme van nuuts af ontwikkel word, en uiteindelik het die konstruksie van die hele radio ongeveer 200 uur se werk geverg.

Ek het besluit om hierdie projek op die Instructables -webwerf op te neem, sonder om te verwag dat lede hierdie projek in sy geheel sou reproduseer, maar eerder die elemente wou kies wat vir hulle van belang was. Twee gebiede van besondere belang vir die personeellede kan die beheer van die 16 IV-11 VDF-buise wees met behulp van twee MAX6921AWI-skyfies en die gepaardgaande bedrading, en die kommunikasie tussen twee Mega 2650-kaarte.

Die verskillende komponente wat by hierdie projek ingesluit is, is plaaslik verkry, behalwe die IV-11-buise, en die MAX6921AWI-skyfies wat beide op EBay verkry is. Ek wou verskillende items lewendig maak wat andersins jare lank in bokse sou verdwyn. Al die HF -kleppe is verkry met die verstandhouding dat almal eenhede misluk het.

Stap 1: ONDERDELESLYS

1. 2 x Arduino Mega 2560 R3

2. RDA5807M FM -radio

3. PAM8403 3W versterker

4. 2 x 20W luidsprekers

5. Di-pole FM Ariel

6. 16 X IV-11 VDF buise

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 outomatiese bokmodule

10. 1 kanaalmodule, 5V laevlak -sneller vir Arduino ARM PIC AVR DSP

11. 2-kanaal 5V 2-kanaal module-skild vir Arduino ARM PIC AVR DSP

12. Elektriese magneet opheffing 2.5KG/25N solenoïde suier elektromagnet DC 6V

13. 4 -fase stapmotor kan deur ULN2003 -chip aangedryf word

14. 20*4 LCD 20X4 5V Blou skerm LCD2004 LCD -module

15. IIC/I2C Serial Interface Module

16. 6 x Bits 7 X WS2812 5050 RGB LED -ringlamp met geïntegreerde bestuurders Neo Pixel

17. 3 x LED -ring 12 x WS2812 5050 RGB LED met geïntegreerde bestuurders Neo Pixel

18. 2 x LED -ring 16 x WS2812 5050 RGB LED met geïntegreerde bestuurders Neo Pixel

19. LED Strip Buigsame RGB 5m Lengte

20. 12 Sleutel Membraan Skakel Toetsenbord 4 x 3 Matrix Array Matrix sleutelbord skakelbord

21. BMP280 Digitale Barometriese Druk Hoogtesensor 3.3V of 5V vir Arduino

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

23. 2 x Gekartelde as lineêre roterende potensiometer 50K

24. 12V 1 Amp -kragadapter

Stap 2: IV-11 VDF-BUISE EN MAX6921AWI IC CHIP

Hierdie projekte se gebruik van die MAX6921AWI -chip bou voort op my vorige wekkerprojek. Elke stel van agt IV-11 buise word beheer deur middel van 'n enkele MAX6921AWI-chip met behulp van die Multiplex-beheermetode. Die twee aangehegte PDF's toon die bedrading van die stel met agt buise en hoe die MAX6921AWI-chip aan die buisset gekoppel is en op sy beurt aan die Arduino Mega 2560 gekoppel. Streng kleurkodering van die bedrading is nodig om te verseker dat segment en Rooster spanningslyne word apart gehou. Dit is baie belangrik om die buisuitsette te identifiseer, sien aangehegte PDF, dit bevat die 1.5V verwarmerpenne 1 en 11, die 24v anodepen (2), en laastens die agt segment- en "dp" penne, 3 - 10. By hierdie Dit is ook die moeite werd om elke segment en 'dp' te toets met behulp van 'n eenvoudige toetsrig voordat u die buisstel begin bedraad. Elke buispen word in serie bedraad, met die volgende in die buislyn tot by die laaste buis waar ekstra bedrading bygevoeg word om afstandskoppeling met die MAX6921AWI -chip moontlik te maak. Dieselfde proses word voortgesit vir die twee verwarmingstoevoerlyne penne 1 en 11. Ek gebruik gekleurde draad vir elk van die 11 reëls, toe ek nie meer kleure het nie, begin ek weer met die kleurreeks, maar voeg 'n swart band om elke punt van die draad met behulp van hitte krimp. Die uitsondering op die bogenoemde bedrading volgorde is vir pen 2, die 24-anode-toevoer wat 'n individuele draad tussen pen 2 en die anode-kraguitsette op die MAX6921-chip het. Sien die aangehegte PDF vir meer inligting oor die chip en die verbindings daarvan. Dit kan nie oorbeklemtoon word dat die chip op geen tydstip tydens die werking van die chip warm, warm na 'n paar uur moet word nie, maar nooit warm nie. Die skyfbedradingsdiagram toon die drie verbindings met die Mega, penne 27, 16 en 15, die 3,5V-5V-toevoer vanaf die Mega-pen 27, die GND daarvan na die Mega-pen 14 en die 24V-toevoerspeld1. Moet nooit die 5V -toevoer oorskry nie en hou die anode -kragbereik tussen 24V en 30V maksimum. Gebruik 'n kontinuïteitstoetser om elke draad tussen die meeste afstandpunte te toets voordat u verder gaan.

Ek het die AWI -weergawe van hierdie chip gebruik, aangesien dit die kleinste formaat was waarmee ek gewerk het. Die vervaardiging van die skyfie en sy draer begin met twee stelle van 14 PCB -penne wat op 'n broodbord geplaas word, en die chiphouer met pen 1 bo -oor die penne geplaas word. Met behulp van vloeistof en soldeer, soldeer die penne en "blik" elk van die 28 skyfbene. Sodra dit klaar is, plaas die chip van die chiphouer baie versigtig om die bene van die chip met die beenblokkies in lyn te bring en te verseker dat die kerf in die chip na pen 1 kyk. hou die skyf vas voordat dit gesoldeer word. As u soldeer, moet u verseker dat vloeistof op die beenblokkies aangebring is en dat die soldeerbout skoon is. Druk oor die algemeen op elke skyfbeen, dit buig dit effens op die beenblok en u moet die soldeer sien loop. Herhaal dit vir al 28 bene; tydens hierdie proses hoef u geen soldeer by die soldeerbout te voeg nie.

As die sponningsdraer klaar is, moet u die vloeistof skoonmaak, en dan met 'n kontinuïteitstoetser elke been plaas en die een sonde op die skyfbeen plaas en die ander op die PCB -pen. Maak ten slotte altyd seker dat alle verbindings met die skyfdraer gemaak is voordat die werklike krag aangewend word, as die chip begin warm word, skakel onmiddellik af en kontroleer alle verbindings.

Stap 3: RGB LIGHT ROPE & NEON LIGHT RING

Hierdie projek benodig tien beligtingselemente, drie RGB -ligte toue en sewe NEON -ligringe van verskillende groottes. Vyf van die NEON -ligringe is in 'n reeks van drie ringe bedraad. Hierdie tipe beligtingsringe is baie veelsydig in hul beheer, en watter kleure hulle kan vertoon, gebruik ek slegs die drie primêre kleure wat aan of af was. Bedrading bestaan uit drie drade, 5V, GND, en 'n bedieningslyn wat via die slaaf Mega beheer is, sien aangehegte Arduino -lys "SteampunkRadioV1Slave" vir meer inligting. Lyne 14 tot 20 is belangrik, veral die gedefinieerde aantal ligte eenhede; dit moet by die fisiese getal pas, anders werk die ring nie korrek nie.

Die RGB -ligte toue het die bou van 'n beheereenheid vereis wat drie bedieningslyne van die Mega geneem het, elk met die drie primêre kleure, rooi, blou en groen. Die beheereenheid het uit nege TIP122 N-P-N transistors bestaan, sien aangehegte TIP122 datablad, elke stroombaan bestaan uit drie TIP122 transistors waar een been gegrond is, die tweede been aan 'n 12V-kragtoevoer gekoppel is en die middelste been aan die Mega-beheerlyn geheg is. Die RGB -touvoorraad bestaan uit vier lyne, 'n enkele GND -lyn en drie kontrolelyne, een uit elk van die drie TIP122 middelste bene. Dit bied die drie primêre kleure; die intensiteit van die lig word beheer met 'n analoog skryfopdrag met 'n waarde van 0, vir af en 255 vir maksimum.

Stap 4: ARDUINO MEGA 2560 KOMMUNIKASIES

Hierdie aspek van die projek was vir my nuut en het as sodanig die krasbou van 'n IC2 -verspreidingsbord vereis en die aansluiting van elk van die Mega GND's. Die IC2 -verspreidingsbord het toegelaat dat die twee Mega -kaarte verbind kan word via penne 21 en 22, die bord is ook gebruik om die LCD -skerm, BME280 -sensor, Real Time Clock en die FM -radio aan te sluit. Sien die aangehegte Arduino -lêer "SteampunkRadioV1Master" vir besonderhede oor die kommunikasie van een karakter van die Master na die Slave -eenheid. Die kritieke kode lyne is reël 90, wat die tweede Mega as 'n slawe -eenheid definieer, reël 291 is 'n tipiese oproep vir prosedures vir slawe -aksie, die prosedure begin by reël 718, uiteindelik reël 278 wat 'n teruggekeerde reaksie van die slawe -prosedure het, maar ek besluit om hierdie funksie nie ten volle te implementeer nie.

Die aangehegte "SteampunkRadioV1Slave" -lêer beskryf die slawe -kant van hierdie kommunikasie, kritieke lyne is reël 57, definieer die slaaf IC2 -adres, reëls 119 en 122, en die "ontvangEvent" -prosedure wat 'n 133 begin.

Daar is 'n baie goeie You Tube -artikel: Arduino IC2 Communications deur DroneBot Workshop, wat baie nuttig was om hierdie onderwerp te verstaan.

Stap 5: ELEKTROMAGNETBEHEER

Weereens was die gebruik van 'n elektromagneet 'n nuwe element in hierdie projek. Ek het 'n 5V -eenheid gebruik, wat via 'n enkele kanaal -relais beheer word. Hierdie eenheid is gebruik om die Morsekodesleutel te verskuif, en dit werk baie goed met kort of lang polse wat die "kolletjie" en "streep" klanke gee wat 'n tipiese Morsetoets vertoon. Daar het egter 'n probleem opgeduik toe hierdie eenheid gebruik is; dit het 'n terug -EMF in die stroombaan ingebring, wat daartoe gelei het dat die aangehegte Mega herstel is. Om hierdie probleem te oorkom, het ek 'n diode gelyktydig met die elektromagneet bygevoeg wat die probleem opgelos het, aangesien dit die EMF terug sou vang voordat dit die kragstroom beïnvloed.

Stap 6: FM RADIO & 3W VERSTERKER

Soos die projeknaam aandui, is dit 'n radio en ek het besluit om 'n RDA5807M FM -module te gebruik. Alhoewel hierdie eenheid goed werk, verg die formaat baie sorg om drade aan te sluit om 'n printplaat te maak. Die soldeerboute op hierdie eenheid is baie swak en sal afbreek, wat dit baie moeilik maak om 'n draad aan die verbinding te soldeer. Die aangehegte PDF toon die bedrading van hierdie eenheid, SDA- en SDL -bedieningslyne bied beheer aan hierdie eenheid vanaf die Mega, die VCC -lyn benodig 3.5V, moet hierdie spanning nie oorskry nie, of dit sal die eenheid beskadig. Die GND-lyn en ANT-lyn is vanselfsprekend, die Lout- en Rout-lyne voed 'n standaard 3.5 mm vroulike koptelefoonaansluiting. Ek het 'n mini FM-aansluitpunt en 'n tweepolige FM-antenna bygevoeg, en die ontvangs is baie goed. Ek wou nie die koptelefoon gebruik om na die radio te luister nie, en ek het twee 20W -luidsprekers bygevoeg wat via 'n PAM8403 3W -versterker gekoppel is, met die ingang van die versterker met dieselfde 3,5 mm vroulike koptelefoonprop en 'n kommersiële 3,5 mm manlike na manlike aansluitdraad. Op hierdie stadium het ek 'n probleem ondervind met die uitset van die RDA5807M wat die versterker oorweldig en aansienlike verwringing veroorsaak het. Om hierdie probleem te oorkom, het ek twee weerstande 1M en 470 ohm in serie by elk van die kanaallyne gevoeg, en dit het die vervorming verwyder. Met hierdie formaat kon ek nie die volume van die eenheid tot 0 verminder nie, selfs al was die eenheid op 0, al die geluide is nie heeltemal verwyder nie, so ek het 'n "radio.setMute (true)" - opdrag bygevoeg toe die volume op 0 gestel is en dit het alle klank effektief verwyder. Die laaste drie IV-11-buise op die onderste lyn van buise toon normaalweg die temperatuur en humiditeit, maar as die volumeknop gebruik word, word hierdie skerm verander om die huidige volume met 'n maksimum van 15 en 'n minimum van 0. Hierdie volume-vertoning is getoon totdat die stelsel die boonste buise bywerk, van die datum terug na die tyd, waarna die temperatuur weer vertoon word.

Stap 7: SERVO -BEHEER

Die 5V -servo is gebruik om die uurwerk -eenheid te beweeg. Nadat u 'n "slegs vir dele" klokmeganisme gekoop het en daarna die hoofveer en die helfte van die meganisme verwyder het, word die oorblywende dele skoongemaak, geolied en dan met behulp van die Servo aangedryf deur die servo -arm aan een van die oorspronklike klokkies te sit. Die kritieke kode vir die werking van die Servo kan gevind word in die 'SteampunRadioV1Slave'-lêer vanaf reël 294, waar 2048 pulse 'n rotasie van 360 grade lewer.

Stap 8: ALGEMENE KONSTRUKSIE

Die boks kom van 'n ou radio, die ou vernis verwyder, voor en agter verwyder en dan weer vernis. Elke basis van die vyf kleppe is verwyder en die NEON -ligringe is aan die bokant en onderkant vasgemaak. Die agterste twee kleppe het sestien klein gaatjies in die basis geboor en dan sestien LCD -ligte aan elke gat verseël, elke LCD -lig is aan die volgende in serie gekoppel. Alle pypwerk het 15 mm koperpyp en verbindings gebruik. Interne afskortings is gemaak van 3 mm laag swart geverf en die voorkant was 3 mm helder Perspex. Koperblad, met uitgedrukte vorms, is gebruik om die voorste Perspex en die binnekant van elk van die IV-11 buisplekke te voer. Die drie voorste bedieningselemente vir aan/uit, volume en frekwensie gebruik almal lineêre roterende potensiometers wat via plastiekbuis aan die steel van 'n hekklep geheg is. Die kopervormige antenne is gemaak van koperdraad van 5 mm, terwyl die spiraalvormige spoel om die twee boonste kleppe gemaak is van 3 mm vlekvrye staaldraad, geverf met koperverf. Drie verspreidingsborde is gebou, 12V, 5V en 1.5V, en 'n verdere bord versprei die IC2 -verbindings. Vier DC -kragtoevoer word voorsien van 12V van 'n 12V, 1 Amp -kragadapter. Twee voorsien 24V om die MAX6921AWI IC-skyfies aan te dryf, een bied 'n 5V-toevoer om alle beligting- en bewegingsstelsels te ondersteun, en een bied 1,5V vir die twee IV-11-verwarmingskringe.

Stap 9: Sagteware

Die sagteware is in twee dele ontwikkel: Master en Slave. Die meesterprogram ondersteun die BME208 -sensor, Real Time Clock, twee MAX6921AWI IC -skyfies en IC2. Die Slave -program beheer alle ligte, servo, elektromagnet, Amp meter en beide Volt meters. Die Master-program ondersteun die sestien IV-11-buise, die LCD-agterkant en die 12-toetsenbord. Die Slave -program ondersteun al die beligtingsfunksies, servo, elektromagnet, relais, Amp meter en beide Volt meters. 'N Reeks toetsprogramme is ontwikkel om elk van die funksies te toets voordat elke funksie by die Master- of Slave -programme gevoeg is. Sien aangehegte Arduino -lêers en besonderhede van die bykomende biblioteeklêers wat nodig is om die kode te ondersteun.

Sluit lêers in: 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.

Stap 10: PROJEKOORSIG

Ek het die ontwikkeling van hierdie projek geniet, met die nuwe elemente van megakommunikasie, elektromagnet, servo en ondersteuning van sestien IV-11 VFD-buise. Die kompleksiteit van die stroombane was soms uitdagend en die gebruik van Dupont -verbindings veroorsaak af en toe probleme met die verbinding; die gebruik van warm gom om hierdie verbindings te beveilig, help om willekeurige verbindingsprobleme te verminder.