SteamPunk Radio: 10 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:51

Проект: SteamPunk Radio

Дата: май 2019 г. - август 2019 г

ОБЗОР

Этот проект, без сомнения, является самым сложным из всех, что я предпринимал, с шестнадцатью лампами IV-11 VFD, двумя картами Arduino Mega, десятью схемами светодиодного неонового света, сервоприводом, электромагнитом, двумя микросхемами MAX6921AWI, пятью источниками питания постоянного тока, высоковольтным источником питания. источник питания, два вольтметра постоянного тока, амперметр постоянного тока, стерео FM-радио, усилитель мощности 3 Вт, ЖК-экран и клавиатура. Помимо приведенного выше списка деталей, две программы пришлось разработать с нуля, и, наконец, на создание всего радио потребовалось около 200 часов работы.

Я решил включить этот проект на сайт Instructables, не ожидая, что участники воспроизведут этот проект полностью, а скорее выберут элементы, которые им интересны. Двумя областями, представляющими особый интерес для участников сайта, может быть управление 16 трубками IV-11 VDF с использованием двух микросхем MAX6921AWI и связанных с ними проводов, а также связь между двумя картами Mega 2650.

Различные компоненты, включенные в этот проект, были закуплены на местном уровне, за исключением ламп IV-11 и микросхем MAX6921AWI, приобретенных на EBay. Я хотел вернуть к жизни различные предметы, которые иначе пролежали бы в коробках годами. Все ВЧ клапаны были получены с пониманием того, что все устройства вышли из строя.

Шаг 1: СПИСОК ДЕТАЛЕЙ

1. 2 платы Arduino Mega 2560 R3

2. FM-радио RDA5807M

3. Усилитель PAM8403 3 Вт.

4. 2 динамика по 20 Вт

5. Диполь FM Ариэль

6. 16 пробирок X IV-11 VDF

7. 2 микросхемы MAX6921AWI IC

8. 2 x MT3608 2A Max DC-DC повышающий силовой модуль Бустерный силовой модуль

9. 2 x XL6009 400 кГц автоматический понижающий модуль

10. 1-канальный модуль, триггер низкого уровня 5 В для Arduino ARM PIC AVR DSP

11. 2-канальный 5V 2-канальный модуль Shield для Arduino ARM PIC AVR DSP

12. Электрический магнит, поднимающий 2,5 кг / 25 Н, электромагнитный всасывающий электромагнит, постоянный ток 6 В

13. 4-фазный шаговый двигатель может управляться микросхемой ULN2003.

14. 20 * 4 LCD 20X4 5V синий экран LCD2004 дисплей LCD модуль

15. Модуль последовательного интерфейса IIC / I2C.

16. 6 бит 7 X WS2812 5050 Светодиодная кольцевая лампа RGB со встроенными драйверами Neo Pixel

17. 3 x LED Ring 12 x WS2812 5050 RGB LED со встроенными драйверами Neo Pixel

18. 2 x LED Ring 16 x WS2812 5050 RGB LED со встроенными драйверами Neo Pixel

19. Гибкая светодиодная лента RGB длиной 5 м.

20. 12 клавишная клавиатура мембранного переключателя 4 x 3 матричная матричная матричная клавиатура переключателя клавиатуры

21. BMP280 Цифровой датчик атмосферного давления и высоты 3.3 В или 5 В для Arduino

22. Модуль DS3231 AT24C32 IIC Прецизионный модуль часов реального времени RTC

23. 2 x линейных поворотных потенциометра с рифленым валом 50K

24. Адаптер питания 12 В, 1 А

Шаг 2: ТРУБКИ VDF IV-11 И микросхема MAX6921AWI

Этот проект использует микросхему MAX6921AWI на основе моего предыдущего проекта Alarm Clock. Каждый набор из восьми пробирок IV-11 управляется с помощью одного чипа MAX6921AWI с использованием метода управления Multiplex. В двух прикрепленных PDF-файлах показано подключение восьмилучевого набора и то, как микросхема MAX6921AWI подключается к набору трубок и, в свою очередь, подключается к Arduino Mega 2560. Строгая цветовая кодировка проводки требуется для обеспечения того, чтобы этот сегмент и Линии сетевого напряжения хранятся отдельно. Очень важно идентифицировать выходы ламп, см. Прилагаемый PDF-файл, в который входят контакты 1 и 11 нагревателя 1,5 В, штырь анода 24 В (2) и, наконец, восемь сегментов и контакты «dp», 3–10. время, также стоит протестировать каждый сегмент и «dp» с помощью простого испытательного стенда перед тем, как приступить к подключению набора трубок. Каждый штырь трубки подключается последовательно со следующей по линии трубок до последней трубки, где добавляется дополнительная проводка, позволяющая удаленно подключаться к микросхеме MAX6921AWI. Этот же процесс продолжается для двух контактов 1 и 11 линий питания нагревателя. Я использовал цветной провод для каждой из 11 линий, когда у меня закончились цвета, я снова начал цветовую последовательность, но добавил черную полосу вокруг каждого конца провода. с использованием термоусадки. Исключением из приведенной выше последовательности подключения является контакт 2, 24-анодный источник питания, который имеет отдельный провод, подключенный между контактом 2 и выходами анодного питания на микросхеме MAX6921. См. Прилагаемый PDF-файл для получения подробной информации о микросхеме и ее подключениях. Трудно переоценить тот факт, что ни в коем случае во время работы микросхемы микросхема не нагревается, нагревается после нескольких часов использования да, но никогда не нагревается. На схеме подключения микросхемы показаны три подключения к Mega, контакты 27, 16 и 15, питание 3,5 В-5 В от контакта 27 Mega, его GND к контакту 14 Mega и контакт 1 питания 24 В. Никогда не превышайте напряжение питания 5 В и поддерживайте диапазон анодной мощности от 24 В до 30 В. Прежде чем продолжить, используйте тестер целостности для проверки каждого провода между точками на наибольшем расстоянии.

Я использовал версию этого чипа AWI, поскольку это был самый маленький формат, с которым я был готов работать. Изготовление микросхемы и ее держателя начинается с двух наборов из 14 выводов печатной платы, размещенных на макетной плате, при этом держатель микросхемы размещается над выводами с выводом 1 вверху слева. Используя флюс и припой, припаяйте штыри и «олово» на каждой из 28 контактных площадок микросхемы. После завершения установите чип держателя микросхемы, тщательно совместив ножки микросхемы с подушечками ножек и убедившись, что выемка в микросхеме направлена к контакту 1. Я обнаружил, что использование куска скотча на одной стороне микросхемы помогло стабилизируйте микросхему перед пайкой. При пайке убедитесь, что флюс нанесен на ножки и паяльник чистый. Обычно нажимайте на каждую ножку микросхемы, она слегка согнет ее на подушке ножки, и вы должны увидеть, как идет припой. Повторите это для всех 28 ножек, вам не нужно добавлять припой в паяльник во время этого процесса.

После завершения очистите держатель микросхемы от флюса, а затем с помощью прибора для проверки целостности проверьте каждую ножку, поместив один датчик на ножку микросхемы, а другой - на вывод печатной платы. Наконец, всегда проверяйте, что все соединения были выполнены с держателем микросхемы, прежде чем подавать какое-либо фактическое питание, если микросхема начинает немедленно отключаться, и проверьте все соединения.

Шаг 3: СВЕТОВАЯ ВЕРЕВКА RGB И КОЛЬЦО НЕОНОВОЙ СВЕТИЛЬНИКА

Для этого проекта потребовалось десять осветительных элементов, три световых троса RGB и семь неоновых световых колец разных размеров. Пять неоновых световых колец соединены в серию из трех колец. Этот тип световых колец очень универсален в управлении, и какие цвета они могут отображать, я использовал только три основных цвета, которые были либо включены, либо выключены. Электропроводка состояла из трех проводов, 5 В, GND и линии управления, которая контролировалась через подчиненное устройство Mega, подробности см. В прилагаемом списке Arduino «SteampunkRadioV1Slave». Строки с 14 по 20 важны, особенно для определенного количества световых единиц, они должны соответствовать физическому номеру, иначе кольцо не будет работать правильно.

Световые тросы RGB потребовали создания блока управления, который взял три линии управления от Mega, каждая из которых управляла тремя основными цветами: красным, синим и зеленым. Блок управления состоял из девяти транзисторов TIP122 N-P-N, см. Прилагаемый технический паспорт TIP122, каждая схема состоит из трех транзисторов TIP122, где одна ножка заземлена, вторая ножка подключена к источнику питания 12 В, а средняя ножка подключена к линии управления Mega. Подача троса RGB состоит из четырех линий, одной линии GND и трех линий управления, по одной от каждой из трех средних ветвей TIP122. Это обеспечивает три основных цвета, интенсивность света регулируется с помощью команды аналоговой записи со значением 0 для выключения и 255 для максимального.

Шаг 4: СВЯЗЬ ARDUINO MEGA 2560

Этот аспект проекта был для меня новым и, как таковой, потребовал создания с нуля распределительной платы IC2 и подключения каждого из Mega GND. Распределительная плата IC2 позволяла подключать две карты Mega через контакты 21 и 22, плата также использовалась для подключения ЖК-экрана, датчика BME280, часов реального времени и FM-радио. См. Прилагаемый файл Arduino «SteampunkRadioV1Master» для получения подробной информации об односимвольной связи между ведущим устройством и ведомым устройством. Критические строки кода - это строка 90, определяющая вторую Mega как подчиненное устройство, строка 291 - это типичный вызов процедуры запроса действия подчиненного устройства, процедура, начинающаяся со строки 718, наконец, линия 278, которая имеет возвращенный ответ от подчиненной процедуры, однако я решил не реализовывать эту функцию полностью.

Прикрепленный файл «SteampunkRadioV1Slave» детализирует ведомую сторону этой связи, критическими линиями являются строка 57, определяется адрес ведомого IC2, строки 119 и 122 и процедура «receiveEvent», запускающая 133.

На YouTube есть очень хорошая статья: Arduino IC2 Communications by DroneBot Workshop, которая очень помогла в понимании этого предмета.

Шаг 5: УПРАВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТОМ

Опять же, новым элементом в этом проекте было использование электромагнита. Я использовал блок на 5 В, управляемый через одноканальное реле. Это устройство использовалось для перемещения клавиши кода Морзе, и оно очень хорошо работало с короткими или длинными импульсами, обеспечивающими звуки «точки» и «тире», характерные для типичной клавиши Морзе. Однако при использовании этого устройства возникла проблема: в цепь была введена обратная ЭДС, что привело к сбросу подключенного Mega. Чтобы решить эту проблему, я добавил диод параллельно электромагниту, который решил проблему, поскольку он улавливал бы обратную ЭДС до того, как она повлияет на силовую цепь.

Шаг 6: FM-РАДИО И УСИЛИТЕЛЬ 3 Вт

Как следует из названия проекта, это радио, и я решил использовать FM-модуль RDA5807M. Хотя этот блок работал хорошо, его формат требует очень большой осторожности при подключении проводов для создания печатной платы. Паяные язычки на этом устройстве очень слабые и могут сломаться, что затруднит припайку провода к этому соединению. В прилагаемом PDF-файле показана проводка этого устройства, линии управления SDA и SDL обеспечивают управление этим устройством с Mega, для линии VCC требуется 3,5 В, не превышайте это напряжение, иначе это приведет к повреждению устройства. Линия GND и линия ANT очевидны, линии Lout и Rout подаются на стандартный 3,5-мм гнездовой разъем для наушников. Я добавил разъем для мини-антенны FM и двуполюсную антенну FM, и прием очень хороший. Я не хотел использовать наушники для прослушивания радио, поэтому я добавил два динамика мощностью 20 Вт, подключенные через усилитель PAM8403 3 Вт, со входом в усилитель с использованием того же разъема для наушников с гнездом 3,5 мм и коммерческого разъема 3,5 мм между штекером и штекером. Именно в этот момент я столкнулся с проблемой на выходе RDA5807M, которая перегружала усилитель и вызывала значительные искажения. Чтобы решить эту проблему, я добавил два резистора 1M и 470 Ом последовательно к каждой из линий канала, и это устранило искажения. В этом формате я не смог уменьшить громкость устройства до 0, даже установив для устройства значение 0, весь звук не был полностью удален, поэтому я добавил команду «radio.setMute (true)», когда громкость была установлена на 0. и это эффективно удалило весь звук. Последние три пробирки IV-11 в нижней строке пробирок обычно показывают температуру и влажность, однако, если используется регулятор громкости, этот дисплей изменяется на отображение текущего объема с максимальным значением 15 и минимумом 0. Этот дисплей объема является отображается до тех пор, пока система не обновит отображение даты в верхних трубках до отображения времени, после чего снова отобразится температура.

Шаг 7: УПРАВЛЕНИЕ СЕРВО

Сервопривод 5V использовался для перемещения часового механизма. После покупки часового механизма «только на запчасти» и затем снятия основной пружины и половины механизма, то, что осталось, было очищено, смазано, а затем приведено в действие с помощью сервопривода, прикрепив рычаг сервопривода к одному из запасных оригинальных зубчатых колес. Критический код для работы сервопривода можно найти в файле «SteampunRadioV1Slave», начиная со строки 294, где 2048 импульсов производят вращение на 360 градусов.

Шаг 8: ОБЩЕЕ СТРОИТЕЛЬСТВО

Коробка пришла от старой магнитолы, старый лак удален, передняя и задняя части удалены, а затем снова покрыты лаком. У каждого из пяти клапанов были удалены основания, а затем прикреплены неоновые световые кольца к верхней и нижней части. У двух крайних задних клапанов было шестнадцать маленьких отверстий, просверленных в основании, а затем шестнадцать жидкокристаллических ламп, загерметизированных в каждое отверстие, каждая ЖК лампа была подключена к следующей последовательно. Для всех трубопроводов использовались медные трубы диаметром 15 мм и соединения. Внутренние перегородки сделаны из 3-миллиметрового слоя, окрашенного в черный цвет, а передняя часть из 3-миллиметрового прозрачного плексигласа. Латунный лист с выдавленными формами использовался для облицовки переднего плексигласа и внутренней части каждого из отсеков для труб IV-11. Три передних регулятора для включения / выключения, громкости и частоты используют линейные поворотные потенциометры, прикрепленные через пластиковую трубку к штоку задвижки. Антенна в форме меди была изготовлена из 5-миллиметрового многожильного медного провода, а спиральная катушка вокруг двух самых верхних клапанов была сделана из 3-миллиметровой проволоки из нержавеющей стали, окрашенной краской медного цвета. Были построены три распределительных щита, 12 В, 5 В и 1,5 В, а еще одна плата распределяет соединения IC2. Четыре блока питания постоянного тока, в которых предусмотрено питание 12 В от адаптера питания 12 В, 1 А. Два источника питания 24 В для питания микросхем MAX6921AWI, один обеспечивает питание 5 В для поддержки всех систем освещения и движения, а один обеспечивает 1,5 В для двух цепей нагревателя IV-11.

Шаг 9: ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

Программное обеспечение было разработано в двух частях: Master и Slave. Основная программа поддерживает датчик BME208, часы реального времени, две микросхемы MAX6921AWI и IC2. Программа Slave управляет всеми лампами, сервомеханизмом, электромагнитом, амперметром и обоими вольтметрами. Мастер-программа поддерживает шестнадцать трубок IV-11, задний ЖК-дисплей и 12-клавишную клавиатуру. Программа Slave поддерживает все функции освещения, сервопривод, электромагнит, реле, амперметр и оба вольтметра. Был разработан ряд тестовых программ для проверки каждой функции перед добавлением каждой функции в программы Master или Slave. См. Прикрепленные файлы Arduino и подробную информацию о дополнительных файлах библиотеки, необходимых для поддержки кода.

Включить файлы: 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.ч.

Шаг 10: ОБЗОР ПРОЕКТА

Мне понравилась разработка этого проекта с его новыми элементами мегасвязи, электромагнитом, сервоприводом и поддержкой шестнадцати ламп IV-11 VFD. Сложность схемы порой была сложной задачей, и использование разъемов Dupont время от времени вызывает проблемы с подключением, использование горячего клея для защиты этих подключений помогает уменьшить проблемы случайного подключения.