SteamPunk Radio: 10 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:44

Projekt: SteamPunk Radio

Datum: maj 2019 - augusti 2019

ÖVERSIKT

Detta projekt är utan tvekan det mest komplexa jag har genomfört, med sexton IV-11 VFD-rör, två Arduino Mega-kort, tio LED-neonljuskretsar, en servo, en elektromagnet, två MAX6921AWI IC-chips, fem likströmskällor, en HV-ström strömförsörjning, två DC Volt -mätare, en DC Amp -mätare, FM -stereoradio, 3W effektförstärkare, LCD -skärm och tangentbord. Bortsett från listan ovan måste två program utvecklas från början och slutligen krävdes cirka 200 timmars arbete för att bygga hela radion.

Jag bestämde mig för att inkludera detta projekt på Instructables -webbplatsen utan att förvänta mig att medlemmar skulle reproducera detta projekt i sin helhet utan snarare att välja de element som var intressanta för dem. Två områden av särskilt intresse för platsmedlemmarna kan vara kontrollen av de 16 IV-11 VDF-rören med två MAX6921AWI-chips och dess tillhörande ledningar, och kommunikationen mellan två Mega 2650-kort.

De olika komponenterna som ingår i detta projekt har hämtats lokalt, förutom IV-11-rören och MAX6921AWI-chipsen båda erhållna på EBay. Jag ville väcka liv i olika föremål som annars skulle tappa i lådor i flera år. Alla HF -ventiler kom från förståelsen att alla var misslyckade enheter.

Steg 1: DELSLISTA

1. 2 x Arduino Mega 2560 R3

2. RDA5807M FM -radio

3. PAM8403 3W förstärkare

4. 2 x 20W högtalare

5. Di-pole FM Ariel

6. 16 X IV-11 VDF-rör

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 automatisk Buck -modul

10. 1 kanalmodul, 5V lågnivåutlösare för Arduino ARM PIC AVR DSP

11. 2-kanals 5V 2-kanals modulskydd för Arduino ARM PIC AVR DSP

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

13. Stegmotor med fyra faser kan drivas av ULN2003 -chip

14. 20*4 LCD 20X4 5V Blue screen LCD2004 display LCD -modul

15. IIC/I2C seriell gränssnittsmodul

16. 6 x bitar 7 X WS2812 5050 RGB LED -ringlampa med integrerade drivrutiner Neo Pixel

17. 3 x LED -ring 12 x WS2812 5050 RGB LED med integrerade drivrutiner Neo Pixel

18. 2 x LED -ring 16 x WS2812 5050 RGB LED med integrerade drivrutiner Neo Pixel

19. LED Strip Flexibel RGB 5m längd

20. 12 tangenter Membrane Switch knappsats 4 x 3 Matrix Array Matrix tangentbord switch knappsats

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

22. DS3231 AT24C32 IIC -modul Precision RTC Real Time Clock -modul

23. 2 x räfflad axel linjär roterande potentiometer 50K

24. 12V 1 Amp strömadapter

Steg 2: IV-11 VDF-RÖR OCH MAX6921AWI IC-CHIP

Projektets användning av MAX6921AWI -chipet bygger på mitt tidigare väckarklocka -projekt. Varje uppsättning med åtta IV-11-rör styrs via ett enda MAX6921AWI-chip med hjälp av Multiplex-kontrollmetoden. De två bifogade PDF-filerna visar kablarna för åtta-rörssatsen och hur MAX6921AWI-chipet är anslutet till rörsetet och i sin tur anslutet till Arduino Mega 2560. Strikt färgkodning av ledningarna krävs för att säkerställa att segment och Nätspänningsledningar hålls åtskilda. Det är mycket viktigt att identifiera rörutgångarna, se bifogad PDF, detta inkluderar 1,5V värmestiften 1 och 11, 24v anodstiftet (2) och slutligen de åtta segmenten och "dp" stiften, 3 - 10. Vid detta tid är det också värt att testa varje segment och “dp” med en enkel testrigg innan du börjar sladda rörsatsen. Varje rörpinne är seriekopplad med nästa i rörledningen tills det sista röret där extra ledningar läggs till för att möjliggöra fjärranslutning till MAX6921AWI -chipet. Samma process fortsätter för de två värmeförsörjningsledningarna stift 1 och 11. Jag använde färgad tråd för var och en av de 11 raderna, när jag fick slut på färger började jag färgsekvensen igen men lade till ett svart band runt varje ände av tråden med värmekrympning. Undantaget från ovanstående kopplingssekvens är för stift 2, 24-anodförsörjningen som har en individuell ledning ansluten mellan stift 2 och anodens effektutgångar på MAX6921-chipet. Se den bifogade PDF -filen för detaljer om chipet och dess anslutningar. Det kan inte överbetonas att chipet aldrig ska bli varmt, varmt efter några timmar under användning av chipet, men aldrig varmt. Chipschemat visar de tre anslutningarna till Mega, stiften 27, 16 och 15, 3,5V-5V-matningen från Mega-stiftet 27, dess GND till Mega-stiftet 14 och 24V-matningsstiften1. Överskrid aldrig 5V -försörjningen och håll anodeffektområdet mellan 24V och 30V maximalt. Innan du fortsätter, använd en kontinuitetstester för att testa varje tråd mellan dess mest avståndspunkter.

Jag använde AWI -versionen av detta chip eftersom det var det minsta formatet, jag var villig att arbeta med. Tillverkningen av chipet och dess bärare börjar med två uppsättningar av 14 PCB -stift placerade på ett brödbräda, chip -bäraren placerad över stiften med stift 1 överst till vänster. Löd stiften och "tenn" var och en av de 28 chipbenen med hjälp av fluss och löd. När du är klar placerar du chipchipets chip och är mycket noga med att ställa in chipets ben med benkuddarna och se till att hacket i chipet är riktat mot stift 1. Jag fann att det med hjälp av en bit sellotape på ena sidan av chipet hjälpte stadigt chip innan lödning. Vid lödning, se till att fluss har applicerats på benkuddarna och att lödkolven är ren. Tryck generellt ner på varje chipben, detta kommer att böja det något på benplattan och du bör se lödningen springa. Upprepa detta för alla 28 ben, du bör inte behöva lägga till något lödmedel i lödkolven under denna process.

När den är klar rengör du flisbäraren och testa sedan med en kontinuitetstester varje ben och placera en sond på chipbenet och den andra på kretskortstiften. Slutligen, se alltid till att alla anslutningar har gjorts till chiphållaren innan någon faktisk ström appliceras, om chipet börjar bli varmt stäng av omedelbart och kontrollera alla anslutningar.

Steg 3: RGB LIGHT ROPE & NEON LIGHT RING

Detta projekt krävde tio belysningselement, tre RGB -ljusrep och sju NEON -ljusringar i olika storlekar. Fem av NEON -ljusringarna var anslutna i en serie om tre ringar. Denna typ av belysningsringar är mycket mångsidiga i sin kontroll och vilka färger de kan visa, jag använde bara de tre primära färgerna som antingen var på eller av. Ledningar bestod av tre ledningar, 5V, GND och en kontrolledning som styrdes via slaven Mega, se bifogad Arduino -förteckning "SteampunkRadioV1Slave" för detaljer. Linjerna 14 till 20 är viktiga, särskilt det definierade antalet ljusenheter, dessa måste matcha det fysiska numret annars fungerar inte ringen korrekt.

RGB -ljuslinorna krävde konstruktion av en kontrollenhet som tog tre kontrollinjer från Mega som var och en styrde de tre primära färgerna, rött, blått och grönt. Styrenheten bestod av nio TIP122 N-P-N-transistorer, se bifogat TIP122-datablad, varje krets består av tre TIP122-transistorer där ett ben är jordat, det andra benet är anslutet till en 12V strömförsörjning och mittbenet är anslutet till Mega-styrledningen. RGB -reptillförseln består av fyra linjer, en enda GND -linje och tre kontrollinjer, en från var och en av de tre TIP122 mittbenen. Detta ger de tre primära färgerna, ljusets intensitet styrs med ett analogt skrivkommando med värdet 0, för av och 255 för maximalt.

Steg 4: ARDUINO MEGA 2560 KOMMUNIKATIONER

Denna aspekt av projektet var ny för mig och som sådan krävdes att en IC2 -distributionskort byggdes och att alla Mega GND -enheter ansluts. IC2 -distributionskortet gjorde det möjligt att ansluta de två Mega -korten via stift 21 och 22, kortet användes också för att ansluta LCD -skärmen, BME280 -sensorn, realtidsklockan och FM -radion. Se den bifogade Arduino -filen "SteampunkRadioV1Master" för detaljer om kommunikationen med ett tecken från Master till Slave -enheten. De kritiska kodlinjerna är linje 90, definierar den andra Mega som en slavenhet, linje 291 är ett typiskt förfarande för begäran om förfrågningsförfarande, proceduren börjar på rad 718, slutligen linje 278 som har ett svar från slavproceduren, men jag beslutat att inte fullt ut implementera denna funktion.

Den bifogade filen "SteampunkRadioV1Slave" beskriver slavsidan av denna kommunikation, kritiska rader är rad 57, definierar slavens IC2 -adress, raderna 119 och 122 och proceduren för "mottagning" som startar en 133.

Det finns en mycket bra You Tube -artikel: Arduino IC2 Communications av DroneBot Workshop som var till stor hjälp för att förstå detta ämne.

Steg 5: ELEKTROMAGNETKONTROLL

Återigen var ett nytt element i detta projekt användningen av en elektromagnet. Jag använde en 5V -enhet, styrd via ett enkanalsrelä. Denna enhet användes för att flytta Morse -tangenten och det fungerade mycket bra med korta eller långa pulser som ger "prick" och "streck" -ljud som en typisk Morse -tangent uppvisar. Ett problem uppstod dock när den här enheten användes, den införde en bakre EMF i kretsen som resulterade i att återställa den anslutna Mega. För att övervinna detta problem lade jag till en diod parallellt med elektromagneten som löste problemet eftersom det skulle fånga tillbaka EMF innan det påverkade strömkretsen.

Steg 6: FM RADIO & 3W FÖRSTÄRKARE

Som projektnamnet antyder är detta en radio och jag bestämde mig för att använda en RDA5807M FM -modul. Medan denna enhet fungerade bra kräver dess format mycket stor omsorg när det gäller att fästa ledningar för att skapa ett kretskort. Lödflikarna på denna enhet är mycket svaga och kommer att brytas av vilket gör det mycket svårt att löd en tråd på den anslutningen. Den bifogade PDF -filen visar kablarna för denna enhet, SDA- och SDL -kontrolledningar ger styrning till denna enhet från Mega, VCC -ledningen kräver 3,5V, överstig inte denna spänning eller det skadar enheten. GND-linjen och ANT-linjen är självklara, Lout- och Rout-linjerna matar ett standard 3,5 mm kvinnligt hörlursuttag. Jag lade till en mini FM-antennuttagspunkt och en tvåpolig FM-antenn och mottagningen är mycket bra. Jag ville inte använda hörlurarna för att lyssna på radion så jag lade till två 20W högtalare anslutna via en PAM8403 3W förstärkare med ingången till förstärkaren med samma 3,5 mm kvinnliga hörlursplugg och en kommersiell 3,5 mm hane till hankontaktkabel. Det var vid denna tidpunkt som jag stötte på ett problem med utgången från RDA5807M som överväldigade förstärkaren och orsakade betydande distorsion. För att övervinna detta problem lade jag till två motstånd 1M och 470 ohm i serie till var och en av kanallinjerna och detta tog bort distorsionen. Med det här formatet kunde jag inte sänka enhetens volym till 0, även om jag ställde in enheten på 0 var allt ljud inte helt borttaget, så jag lade till ett "radio.setMute (true)" -kommando när volymen var inställd på 0 och detta tog effektivt bort allt ljud. De tre sista IV-11-rören på rörets nedre rad visar normalt temperatur och luftfuktighet, men om volymkontrollen används ändras denna display för att visa den aktuella volymen med högst 15 och minst 0. Denna volymvisning är visas tills systemet uppdaterar de övre rören från att visa datum tillbaka till att visa tiden, varefter temperaturen visas igen.

Steg 7: SERVO CONTROL

5V -servon användes för att flytta urverket. Efter att ha köpt en "endast för delar" -klockarmekanism och sedan tagit bort huvudfjädern och hälften av mekanismen, rengjordes, oljades och drevs sedan med servo genom att fästa servoarmen på en av de extra originalklockorna. Den kritiska koden för Servos funktion finns i filen "SteampunRadioV1Slave" från rad 294, där 2048 pulser ger en 360-graders rotation.

Steg 8: ALLMÄN KONSTRUKTION

Lådan kom från en gammal radio, den gamla lacken togs bort, fram och bak togs bort och sedan lackades om. Var och en av fem ventiler fick sina baser borttagna och sedan NEON -ljusringar fästa på både toppen och botten. De bakre två ventilerna hade sexton små hål borrade i basen och sedan sexton LCD -lampor förseglade till varje hål, varje LCD -lampa var ansluten till nästa i serie. Allt rör använde 15 mm kopparrör och anslutningar. Interna skiljeväggar var gjorda av 3 mm lager svart och fronten var 3 mm klar Perspex. Mässingsark med utpressade former användes för att bekläda den främre Perspexen och insidan av var och en av IV-11-rörfacken. De tre främre kontrollerna för På/Av, Volym och Frekvens använder alla linjära rotationspotentiometrar fästa via plaströr på spindeln på en grindventil. Den kopparformade antennen konstruerades av 5 mm strängad koppartråd, medan spiralspolen runt de två översta ventilerna gjordes av en 3 mm rostfri ståltråd målad med kopparfärgad färg. Tre fördelningskort var konstruerade, 12V, 5V och 1.5V, och en ytterligare kort fördelar IC2 -anslutningarna. Fyra DC -nätaggregat levererades med 12V från en 12V, 1 Amp strömadapter. Två matar 24V för att driva MAX6921AWI IC-chipsen, en ger en 5V-strömförsörjning för att stödja alla belysnings- och rörelsessystem, och en ger 1,5V för de två IV-11-värmekretsarna.

Steg 9: PROGRAMVARA

Programvaran utvecklades i två delar, Master och Slave. Masterprogrammet stöder BME208 -sensorn, Real Time Clock, två MAX6921AWI IC -chips och IC2. Slavprogrammet styr alla lampor, servo, elektromagnet, förstärkare och båda voltmätare. Masterprogrammet stöder de sexton IV-11-rören, LCD-displayen bak och 12 knappsats. Slave -programmet stöder alla belysningsfunktioner, servo, elektromagnet, reläer, förstärkarmätare och båda voltmätare. En serie testprogram utvecklades för att testa var och en av funktionerna innan varje funktion lades till i Master- eller Slave -programmen. Se bifogade Arduino -filer och detaljer om de ytterligare biblioteksfiler som behövs för att stödja koden.

Inkludera 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.

Steg 10: PROJEKTÖVERSIKT

Jag gillade utvecklingen av detta projekt, med dess nya element av megakommunikation, elektromagnet, servo och stöd för sexton IV-11 VFD-rör. Kretsarnas komplexitet var ibland utmanande och användningen av Dupont -kontakter orsakar ibland anslutningsproblem. Användning av varmt lim för att säkra dessa anslutningar hjälper till att minska slumpmässiga anslutningsproblem.