„SteamPunk“radijas: 10 žingsnių (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:46

Projektas: „SteamPunk Radio“

Data: 2019 m. Gegužės - 2019 m. Rugpjūčio mėn

APŽVALGA

Šis projektas, be jokios abejonės, yra pats sudėtingiausias, kokio aš ėmiausi, su šešiolika IV-11 VFD vamzdžių, dviem „Arduino Mega“kortelėmis, dešimties LED neoninių šviesos grandinių, servo, elektromagneto, dviejų MAX6921AWI IC mikroschemų, penkių nuolatinės srovės maitinimo šaltinių, HV maitinimo šaltinio. maitinimas, du nuolatinės srovės voltų matuokliai, nuolatinės srovės stiprintuvas, FM stereo radijas, 3 W galios stiprintuvas, LCD ekranas ir klaviatūra. Be aukščiau pateikto dalių sąrašo, dvi programinės įrangos programos turėjo būti sukurtos nuo nulio, o galiausiai viso radijo konstrukcija pareikalavo apie 200 valandų darbo.

Aš nusprendžiau įtraukti šį projektą į „Instructables“svetainę, nesitikėdamas, kad nariai atkurs visą šį projektą, o norėsiu pasirinkti tuos elementus, kurie juos domina. Dvi sritys, kurios ypač domina svetainės narius, gali būti 16 IV-11 VDF vamzdžių valdymas naudojant du MAX6921AWI lustus ir su jais susijusius laidus bei ryšys tarp dviejų „Mega 2650“kortelių.

Įvairūs į šį projektą įtraukti komponentai buvo įsigyti vietoje, išskyrus IV-11 mėgintuvėlius, ir MAX6921AWI mikroschemas, gautas „EBay“. Norėjau sugrąžinti į gyvenimą įvairius daiktus, kurie priešingu atveju metų metus vargtų dėžėse. Visi HF vožtuvai buvo gauti supratus, kad visi, kur sugedę agregatai.

1 žingsnis: DALIŲ SĄRAŠAS

1. 2 x „Arduino Mega 2560 R3“

2. RDA5807M FM radijas

3. PAM8403 3W stiprintuvas

4. 2 x 20W garsiakalbiai

5. Dvipolis FM Arielis

6. 16 X IV-11 VDF mėgintuvėlių

7. 2 x MAX6921AWI IC mikroschema

8. 2 x MT3608 2A maks. DC-DC padidinto maitinimo modulio stiprintuvo galios modulis

9. 2 x XL6009 400KHz Automatic Buck modulis

10. 1 kanalo modulis, 5 V žemo lygio trigeris, skirtas „Arduino ARM PIC AVR DSP“

11. 2 kanalų 5V 2 kanalų modulio skydas, skirtas „Arduino ARM PIC AVR DSP“

12. Elektrinis magneto kėlimas 2.5KG/25N solenoidinis siurbimo elektromagnetas DC 6V

13. 4 fazių žingsninį variklį galima valdyti ULN2003 mikroschema

14. 20*4 LCD 20X4 5V Mėlynas ekranas LCD2004 ekrano LCD modulis

15. IIC/I2C nuosekliosios sąsajos modulis

16. 6 x bitai 7 X WS2812 5050 RGB LED žiedo lempos lemputė su integruotomis tvarkyklėmis „Neo Pixel“

17. 3 x LED žiedas 12 x WS2812 5050 RGB LED su integruotomis „Neo Pixel“tvarkyklėmis

18. 2 x LED žiedas 16 x WS2812 5050 RGB LED su integruotomis „Neo Pixel“tvarkyklėmis

19. LED juostelė Lankstus RGB 5 m ilgio

20. 12 Klavišų membraninio jungiklio klaviatūra 4 x 3 „Matrix Array“„Matrix“klaviatūros jungiklio klaviatūra

21. BMP280 skaitmeninis barometrinio slėgio aukščio jutiklis 3.3V arba 5V, skirtas „Arduino“

22. DS3231 AT24C32 IIC modulio tikslumo RTC realaus laiko laikrodžio modulis

23. 2 x gofruoto veleno linijinis rotacinis potenciometras 50K

24. 12V 1 A maitinimo adapteris

2 žingsnis: IV-11 VDF VAMZDŽIAI IR MAX6921AWI IC CHIP

Šiame projekte naudojamas MAX6921AWI lustas remiasi mano ankstesniu žadintuvo projektu. Kiekvienas aštuonių IV-11 mėgintuvėlių rinkinys yra valdomas naudojant vieną MAX6921AWI mikroschemą, naudojant „Multiplex“valdymo metodą. Du pridedami PDF failai rodo aštuonių vamzdžių rinkinio laidus ir tai, kaip MAX6921AWI mikroschema yra prijungta prie vamzdžių rinkinio ir, savo ruožtu, prijungta prie „Arduino Mega 2560“. Siekiant užtikrinti, kad segmentas ir Tinklo įtampos linijos laikomos atskirai. Labai svarbu nustatyti vamzdžių išėjimus, žr. Pridedamą PDF, tai apima 1,5 V šildytuvo kaiščius 1 ir 11, 24 voltų anodo kaištį (2) ir galiausiai aštuonis segmentinius ir „dp“kaiščius, 3–10. laiko, taip pat verta išbandyti kiekvieną segmentą ir „dp“naudojant paprastą bandymo įrenginį prieš pradedant jungti vamzdžių rinkinį. Kiekvienas vamzdžio kaištis yra sujungtas nuosekliai, o kitas - vamzdžių linija žemyn iki paskutinio vamzdžio, kuriame yra pridėta papildomų laidų, kad būtų galima nuotoliniu būdu prijungti prie MAX6921AWI lusto. Tas pats procesas tęsiamas dviem šildytuvo tiekimo linijų kaiščiams 1 ir 11. Kiekvienai iš 11 linijų naudojau spalvotą vielą, kai baigėsi spalvos, vėl pradėjau spalvų seką, bet aplink kiekvieną laido galą pridėjau juodą juostą naudojant šilumos susitraukimą. Pirmiau nurodytos laidų sekos išimtis taikoma 2 kaiščiui, 24-anodo maitinimo šaltiniui, kuris turi atskirą laidą, prijungtą tarp 2 kaiščio ir MAX6921 lusto anodo maitinimo išėjimų. Išsamią informaciją apie lustą ir jo jungtis rasite pridėtame PDF. Negalima per daug pabrėžti, kad lusto veikimo metu lustas niekada neturėtų įkaisti, sušilti po kelių valandų naudojimo taip, bet niekada nekaisti. Lusto prijungimo schema rodo tris jungtis prie „Mega“, 27, 16 ir 15 kaiščių, 3,5–5 V maitinimo iš „Mega“kaiščio 27, jo GND prie „Mega“kaiščio 14 ir 24 V maitinimo kaiščio1. Niekada neviršykite 5 V maitinimo šaltinio ir išlaikykite anodo galios diapazoną nuo maksimalios 24 V iki 30 V. Prieš tęsdami, naudokite tęstinumo testerį, kad patikrintumėte kiekvieną laidą tarp labiausiai nutolusių taškų.

Aš naudojau šio lusto AWI versiją, nes tai buvo mažiausias formatas, su kuriuo norėjau dirbti. Lusto ir jo laikiklio gamyba prasideda dviem 14 PCB kaiščių rinkiniais, padėtais ant duonos lentos, o drožlių laikiklis dedamas virš smeigtukų, o viršuje kairėje - 1 kaištis. Naudodami srautą ir lydmetalį, lituokite kaiščius ir „alavo“kiekvieną iš 28 lustų kojelių. Baigę uždėkite drožlių laikiklio lustą, labai atsargiai, kad lusto kojos būtų sulygiuotos su kojų pagalvėlėmis ir įsitikintumėte, kad lusto išpjova nukreipta į 1 kaištį. prieš litavimą įtvirtinkite drožlę. Lituodami įsitikinkite, kad kojų pagalvėlės buvo padengtos srautu, o lituoklis yra švarus. Paprastai paspauskite žemyn ant kiekvienos drožlės kojelės, tai šiek tiek sulenks ant kojos pagalvėlės ir turėtumėte pamatyti lydmetalio eigą. Pakartokite tai visoms 28 kojoms, šio proceso metu jums nereikės pridėti litavimo į lituoklį.

Baigę nuvalykite drožlių laikiklį nuo srauto ir tada, naudodamiesi tęstinumo testeriu, išbandykite kiekvieną koją, uždėdami vieną zondą ant lusto kojos, o kitą - ant PCB kaiščio. Galiausiai visada įsitikinkite, kad prieš prijungiant bet kokią elektros srovę prie mikroschemos laikiklio buvo prijungtos visos jungtys, jei mikroschema pradeda įkaisti, nedelsdami ją išjunkite ir patikrinkite visas jungtis.

3 žingsnis: RGB ŠVIESOS LYNAS IR NEON ŠVIESOS ŽIEDAS

Šiam projektui reikėjo dešimt apšvietimo elementų, trys RGB šviesos lynai ir septyni įvairaus dydžio NEON šviesos žiedai. Penki iš NEON šviesos žiedų buvo prijungti prie trijų žiedų. Šio tipo apšvietimo žiedai yra labai universalūs, ir jie gali parodyti, kokias spalvas aš naudoju, tik tris pagrindines spalvas, kurios buvo įjungtos arba išjungtos. Laidą sudarė trys laidai, 5 V, GND ir valdymo linija, kuri buvo valdoma per vergą „Mega“, daugiau informacijos rasite pridedamame „Arduino“sąraše „SteampunkRadioV1Slave“. 14–20 eilutės yra svarbios, ypač nustatytas šviesos vienetų skaičius, jie turi atitikti fizinį skaičių, kitaip žiedas neveiks tinkamai.

RGB šviesos virvėms reikėjo pastatyti valdymo bloką, kuris iš „Mega“paėmė tris valdymo linijas, valdančias tris pagrindines spalvas - raudoną, mėlyną ir žalią. Valdymo bloką sudarė devyni TIP122 N-P-N tranzistoriai, žr. Pridedamą TIP122 duomenų lapą, kiekviena grandinė susideda iš trijų TIP122 tranzistorių, kurių viena koja yra įžeminta, antroji koja yra prijungta prie 12 V maitinimo šaltinio, o vidurinė-prie „Mega“valdymo linijos. RGB virvių tiekimą sudaro keturios linijos, viena GND linija ir trys valdymo linijos, po vieną iš kiekvienos iš trijų vidurinių TIP122 kojų. Tai suteikia tris pagrindines spalvas, šviesos intensyvumas valdomas naudojant analoginę rašymo komandą, kurios vertė yra 0, išjungta ir 255 - maksimaliai.

4 žingsnis: ARDUINO MEGA 2560 KOMUNIKACIJOS

Šis projekto aspektas man buvo naujas ir dėl to reikėjo subraižyti IC2 skirstomąją plokštę ir prijungti kiekvieną „Mega GND“. IC2 paskirstymo plokštė leido sujungti dvi „Mega“korteles per 21 ir 22 kaiščius, plokštė taip pat buvo naudojama LCD ekranui, BME280 jutikliui, realiojo laiko laikrodžiui ir FM radijui prijungti. Žiūrėkite pridėtą „Arduino“failą „SteampunkRadioV1Master“, kad gautumėte išsamią informaciją apie vieno simbolio ryšius iš „Master“į „Slave“įrenginį. Kritinės kodo eilutės yra 90 eilutė, apibrėžianti antrąją „Mega“kaip pavaldinį vienetą. 291 eilutė yra tipiškas vergo veiksmų užklausos procedūros iškvietimas, procedūra prasideda nuo 718 eilutės, o galiausiai - 278 eilutė, į kurią atsakoma iš verginės procedūros, tačiau aš nusprendė visiškai neįdiegti šios funkcijos.

Pridėtame „SteampunkRadioV1Slave“faile išsamiai aprašoma šio ryšio verginė pusė, svarbiausios linijos yra 57 eilutė, apibrėžiamas pavaldinio IC2 adresas, 119 ir 122 eilutės, o procedūra „ReceiveEvent“pradedama 133.

Yra labai geras „You Tube“straipsnis: „Arduino IC2 Communications by DroneBot Workshop“, kuris labai padėjo suprasti šią temą.

5 žingsnis: ELEKTROMAGNETO KONTROLĖ

Vėlgi, naujas šio projekto elementas buvo elektromagneto naudojimas. Aš naudojau 5 V bloką, valdomą per vieno kanalo relę. Šis įrenginys buvo naudojamas Morzės kodo klavišui perkelti ir labai gerai veikė su trumpais ar ilgais impulsais, suteikiančiais „taško“ir „brūkšnio“garsus, kuriuos demonstruoja tipiškas Morzės raktas. Tačiau naudojant šį įrenginį iškilo problema, jis į grandinę įvedė galinį EMF, dėl kurio buvo atkurta prijungta „Mega“. Norėdami išspręsti šią problemą, lygiagrečiai su elektromagnetu pridėjau diodą, kuris išsprendė problemą, nes jis sugautų galinį EMF, prieš tai paveikdamas maitinimo grandinę.

6 veiksmas: FM radijas ir 3 W stiprintuvas

Kaip rodo projekto pavadinimas, tai radijas ir nusprendžiau naudoti RDA5807M FM modulį. Nors šis įrenginys veikė gerai, jo formatas reikalauja labai kruopštaus tvirtinimo laidų, kad būtų sukurta PCB plokštė. Šio įrenginio litavimo skirtukai yra labai silpni ir nutrūks, todėl labai sunku prilituoti laidą prie tos jungties. Pridedamame PDF dokumente parodyta šio įrenginio laidai, SDA ir SDL valdymo linijos užtikrina šio įrenginio valdymą iš „Mega“, VCC linijai reikalinga 3,5 V įtampa, neviršykite šios įtampos arba sugadinsite įrenginį. GND linija ir ANT linija yra savaime suprantamos, „Lout“ir „Rout“linijos maitina standartinį 3,5 mm ausinių lizdą. Pridėjau mini FM antenos lizdo tašką ir dviejų polių FM anteną, o priėmimas yra labai geras. Aš nenorėjau naudoti ausinių radijui klausytis, todėl pridėjau du 20 W garsiakalbius, prijungtus per PAM8403 3 W stiprintuvą su įvestimi prie stiprintuvo, naudojant tą patį 3,5 mm ausinių kištuką ir komercinę 3,5 mm kištukinę jungtį. Būtent šiuo metu susidūriau su RDA5807M išvesties problema, kuri užgožė stiprintuvą ir sukėlė didelį iškraipymą. Norėdami išspręsti šią problemą, prie kiekvienos kanalo linijos pridėjau du rezistorius 1M ir 470 omų, ir tai pašalino iškraipymus. Naudodamas šį formatą negalėjau sumažinti įrenginio garsumo iki 0, net nustatant įrenginį į 0 visi garsai nebuvo visiškai pašalinti, todėl pridėjau komandą „radio.setMute (true)“, kai garsumas buvo nustatytas į 0 ir tai veiksmingai pašalino visą garsą. Paskutiniai trys IV-11 mėgintuvėliai, esantys apatinėje vamzdžių eilutėje, paprastai rodo temperatūrą ir drėgmę, tačiau, jei naudojamas garsumo valdiklis, šis ekranas pakeičiamas taip, kad būtų rodomas dabartinis tūris, ne daugiau kaip 15 ir mažiausiai 0. Šis garsumo rodinys yra rodomas tol, kol sistema atnaujina viršutinius vamzdžius nuo datos rodymo iki laiko rodymo, o tada vėl rodoma temperatūra.

7 žingsnis: PASLAUGŲ KONTROLĖ

„5V Servo“buvo naudojamas laikrodžio mechanizmui perkelti. Įsigijus laikrodžio mechanizmą „tik dalims“ir nuėmus pagrindinę spyruoklę bei pusę mechanizmo, tai, kas liko, buvo nuvalyta, sutepta ir sutepta naudojant „Servo“, pritvirtinus „Servo“svirtį prie vieno iš atsarginių laikrodžio krumpliaračių. Kritinį „Servo“veikimo kodą galima rasti „SteampunRadioV1Slave“faile, pradedant nuo 294 eilutės, kur 2048 impulsai sukasi 360 laipsnių kampu.

8 žingsnis: BENDROJI STATYBA

Dėžutė buvo paimta iš seno radijo imtuvo, pašalintas senas lakas, nuimtas priekis ir galas, o tada vėl lakuotas. Kiekvieno iš penkių vožtuvų pagrindai buvo pašalinti, tada NEON šviesos žiedai pritvirtinti prie viršaus ir apačios. Galiniuose dviejuose vožtuvuose buvo išgręžta šešiolika mažų skylių, o po to šešiolika skystųjų kristalų lempučių buvo uždarytos prie kiekvienos skylės, kiekviena LCD lemputė buvo prijungta prie kitos serijos. Visi vamzdynai naudojo 15 mm vario vamzdį ir jungtis. Vidinės pertvaros buvo pagamintos iš 3 mm sluoksnio, nudažytos juodai, o priekis - 3 mm skaidraus „Perspex“. Žalvarinis lakštas su išspaustomis formomis buvo naudojamas iškloti priekinį „Perspex“ir kiekvieno IV-11 vamzdžio įlankos vidų. Visi trys priekiniai įjungimo/išjungimo, garsumo ir dažnio valdikliai naudoja linijinius sukamuosius potenciometrus, plastikiniu vamzdžiu pritvirtintus prie vožtuvo koto. Vario formos antena buvo pagaminta iš 5 mm sriegio varinės vielos, o spiralinė ritė aplink du viršutinius vožtuvus buvo pagaminta iš 3 mm nerūdijančio plieno vielos, nudažytos vario spalvos dažais. Trys skirstomosios plokštės (12V, 5V ir 1,5V) ir dar viena plokštė platina IC2 jungtis. Keturi nuolatinės srovės maitinimo šaltiniai, kuriuose yra 12 V iš 12 V, 1 A maitinimo adapterio. Du maitina 24 V maitinti MAX6921AWI IC mikroschemas, vienas-5 V maitinimo šaltinį, kuris palaiko visas apšvietimo ir judesio sistemas, o vienas-1,5 V, skirtas dviem IV-11 šildytuvo grandinėms.

9 žingsnis: PROGRAMINĖ ĮRANGA

Programinė įranga buvo sukurta iš dviejų dalių - „Master“ir „Slave“. Pagrindinė programa palaiko BME208 jutiklį, realiojo laiko laikrodį, du MAX6921AWI IC lustus ir IC2. Slave programa valdo visus žibintus, servo, elektromagnetą, stiprintuvo matuoklį ir abu voltų matuoklius. Pagrindinė programa palaiko šešiolika IV-11 vamzdžių, galinį skystųjų kristalų ekraną ir 12 klavišų klaviatūrą. „Slave“programa palaiko visas apšvietimo funkcijas, servo, elektromagnetą, relės, stiprintuvo matuoklį ir abu voltų matuoklius. Bandymų programų serija, sukurta kiekvienai funkcijai išbandyti prieš kiekvieną funkciją pridedant prie „Master“arba „Slave“programų. Peržiūrėkite pridėtus „Arduino“failus ir išsamią informaciją apie papildomus bibliotekos failus, reikalingus kodui palaikyti.

Įtraukti failus: 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.val.

10 veiksmas: PROJEKTO APŽVALGA

Man patiko šio projekto plėtra, naudojant naujus „Mega“ryšių elementus, elektromagnetą, „Servo“ir šešiolikos IV-11 VFD vamzdžių palaikymą. Grandinės sudėtingumas kartais buvo sudėtingas, o „Dupont“jungčių naudojimas kartkartėmis sukelia ryšio problemų, karštų klijų naudojimas šioms jungtims apsaugoti padeda sumažinti atsitiktinio ryšio problemas.