SteamPunk Radyo: 10 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:19

Proje: SteamPunk Radyo

Tarih: Mayıs 2019 – Ağustos 2019

GENEL BAKIŞ

On altı IV-11 VFD tüpü, iki Arduino Mega kartı, on LED Neon ışık devresi, bir servo, bir elektromıknatıs, iki MAX6921AWI IC Chip, beş DC güç kaynağı, bir HV gücü ile bu proje şüphesiz üstlendiğim en karmaşık proje. besleme, iki DC Volt metre, bir DC Amp metre, FM stereo radyo, 3W güç amplifikatörü, LCD ekran ve klavye. Yukarıdaki parça listesinin dışında, iki yazılım programının sıfırdan geliştirilmesi gerekiyordu ve son olarak tüm radyonun inşası yaklaşık 200 saatlik bir çalışmayı gerektirdi.

Bu projeyi Instructables sitesine dahil etmeye karar verdim, üyelerin bu projeyi bütünüyle yeniden üretmelerini beklemeden, daha çok ilgilerini çeken unsurları kirazla seçmelerini bekledim. Site üyelerinin özellikle ilgilendiği iki alan, iki MAX6921AWI yongası ve bununla bağlantılı kablolama kullanılarak 16 IV-11 VDF tüpünün kontrolü ve iki Mega 2650 kartı arasındaki iletişim olabilir.

Bu projeye dahil edilen çeşitli bileşenler, her ikisi de EBay'de elde edilen IV-11 tüpleri ve MAX6921AWI yongaları dışında yerel olarak tedarik edilmiştir. Aksi takdirde yıllarca kutularda çürüyecek olan çeşitli eşyaları hayata döndürmek istedim. Tüm HF valfleri, tüm ünitelerin arızalı olduğu anlayışıyla tedarik edilir.

Adım 1: PARÇA LİSTESİ

1. 2 x Arduino Mega 2560 R3

2. RDA5807M FM radyo

3. PAM8403 3W amplifikatör

4. 2 x 20W hoparlör

5. İki kutuplu FM Ariel

6. 16 X IV-11 VDF tüpleri

7. 2 x MAX6921AWI IC Çipi

8. 2 x MT3608 2A Maks DC-DC Yükseltme Güç Modülü Güçlendirici Güç Modülü

9. 2 x XL6009 400KHz Otomatik Buck modülü

10. 1 Kanal Modülü, Arduino ARM PIC AVR DSP için 5V Düşük Seviye Tetikleyici

11. Arduino ARM PIC AVR DSP için 2 Kanal 5V 2 Kanallı Modül Kalkanı

12. Elektrikli Mıknatıs Kaldırma 2.5KG / 25N Solenoid Enayi Elektromıknatıs DC 6V

13. 4 fazlı step motor ULN2003 çipi ile çalıştırılabilir

14. 20*4 LCD 20X4 5V Mavi ekran LCD2004 ekran LCD modülü

15. IIC/I2C Seri Arayüz Modülü

16. 6 x Bit 7 X WS2812 5050 RGB LED Halka Lamba Işığı, Entegre Sürücülü Neo Pixel

17. 3 x LED Halka 12 x WS2812 5050 RGB LED, Entegre Sürücülü Neo Pixel

18. 2 x LED Halka 16 x WS2812 5050 RGB LED, Entegre Sürücüler Neo Pixel

19. LED Şerit Esnek RGB 5m Uzunluk

20. 12 Tuş Membrane Switch Tuş Takımı 4 x 3 Matrix Array Matrix klavye anahtar tuş takımı

21. Arduino için BMP280 Dijital Barometrik Basınç Yükseklik Sensörü 3.3V veya 5V

22. DS3231 AT24C32 IIC Modülü Hassas RTC Gerçek Zamanlı Saat Modülü

23. 2 x Tırtıllı Mil Lineer Döner Potansiyometre 50K

24. 12V 1 Amp Güç Adaptörü

Adım 2: IV-11 VDF TÜPLERİ VE MAX6921AWI IC ÇİPİ

Bu projenin MAX6921AWI çipini kullanımı, önceki Alarm Clock projeme dayanıyor. Sekiz IV-11 tüpten oluşan her bir set, Multiplex kontrol yöntemi kullanılarak tek bir MAX6921AWI çipi ile kontrol edilir. Ekli iki PDF, sekiz tüplü setin kablolamasını ve MAX6921AWI çipinin tüp setine nasıl bağlandığını ve sırayla Arduino Mega 2560'a nasıl bağlandığını gösterir. Bu segment ve Şebeke gerilim hatları ayrı tutulur. Tüp çıkışlarını tanımlamak çok önemlidir, ekli PDF'ye bakın, buna 1.5V ısıtıcı pinleri 1 ve 11, 24v anot pini (2) ve son olarak sekiz segment ve “dp” pinleri, 3 – 10 dahildir. zaman, ayrıca tüp setini kablolamaya başlamadan önce basit bir test düzeneği kullanarak her bir segmenti ve “dp”yi test etmeye değer. Her tüp pimi, MAX6921AWI çipine uzaktan bağlantıya izin vermek için ekstra kablolamanın eklendiği son tüpe kadar bir sonraki tüp hattıyla seri olarak bağlanır. Aynı işlem iki ısıtıcı besleme hattı pimi 1 ve 11 için de devam eder. 11 hattın her biri için renkli tel kullandım, renklerim bittiğinde renk sırasını yeniden başlattım ama telin her iki ucuna siyah bir bant ekledim. ısı büzüşmesi kullanarak. Yukarıdaki kablolama sırasının istisnası, pin 2 ile MAX6921 yongasındaki anot güç çıkışları arasında ayrı bir kabloya sahip 24 anot kaynağı olan pin 2 içindir. Çipin ve bağlantılarının ayrıntıları için ekteki PDF'ye bakın. Çipin çalışması sırasında hiçbir zaman çip ısınmamalı, birkaç saat kullandıktan sonra ısınmamalı evet, ama asla ısınmamalı. Çip bağlantı şeması Mega'ya, 27, 16 ve 15 numaralı pinlere, Mega pin 27'den 3.5V-5V beslemesine, Mega pin 14'e GND'si ve 24V besleme pin1'e olan üç bağlantıyı gösterir. Asla 5V beslemeyi aşmayın ve anot güç aralığını maksimum 24V ile 30V arasında tutun. Devam etmeden önce, her bir kabloyu en uzak noktaları arasında test etmek için bir süreklilik test cihazı kullanın.

Çalışmak istediğim en küçük format olduğu için bu çipin AWI versiyonunu kullandım. Çipin ve taşıyıcısının imalatı, bir breadboard üzerine yerleştirilmiş iki set 14 PCB pimi ile başlar, çip taşıyıcı, pim 1 sol üstte olacak şekilde pimlerin üzerine yerleştirilir. Akı ve lehim kullanarak pimleri lehimleyin ve 28 çipli bacak pedlerinin her birini "kalaylayın". Tamamlandığında, çipin bacaklarını bacak pedleri ile hizalamaya ve çipteki çentiğin pim 1'e bakmasını sağlamaya büyük özen göstererek çip taşıyıcının çipini yerleştirin. Lehimlemeden önce çipi sabitleyin. Lehimleme sırasında bacak pedlerine akı uygulandığından ve havyanın temiz olduğundan emin olun. Genellikle her bir talaş ayağına bastırın, bu onu bacak pedine hafifçe bükecektir ve lehimin çalıştığını görmelisiniz. Bunu 28 bacağın tamamı için tekrarlayın, bu işlem sırasında havyaya herhangi bir lehim eklemeniz gerekmemelidir.

Tamamlandığında, akı talaş taşıyıcısını temizleyin ve ardından bir süreklilik test cihazı kullanarak, bir probu yonga bacağına ve diğerini PCB pimine yerleştirerek her bacağı test edin. Son olarak, çip hemen kapanmaya başlarsa, herhangi bir gerçek güç uygulanmadan önce çip taşıyıcıya tüm bağlantıların yapıldığından daima emin olun ve tüm bağlantıları kontrol edin.

Adım 3: RGB IŞIK İPİ & NEON IŞIK YÜZÜK

Bu proje, çeşitli boyutlarda on aydınlatma elemanı, üç RGB ışık ipi ve yedi NEON ışık halkası gerektirdi. Bir dizi üç halka halinde kablolanmış NEON ışık halkalarından beşi. Bu tür aydınlatma halkaları kontrollerinde ve hangi renkleri gösterebileceklerinde çok yönlüdür, sadece açık veya kapalı olan üç ana rengi kullandım. Kablolama, üç kablodan, 5V, GND'den ve bağımlı Mega aracılığıyla kontrol edilen bir kontrol hattından oluşuyordu, ayrıntılar için ekteki Arduino listesine "SteampunkRadioV1Slave" bakın. 14'ten 20'ye kadar olan satırlar, özellikle tanımlanmış ışık birimi sayısı önemlidir, bunların fiziksel sayıyla eşleşmesi gerekir, aksi takdirde halka düzgün çalışmayacaktır.

RGB ışık halatları, Mega'dan her biri üç ana rengi, kırmızı, mavi ve yeşili kontrol eden üç kontrol hattını alan bir kontrol ünitesinin yapımını gerektiriyordu. Kontrol ünitesi dokuz TIP122 N-P-N transistörden oluşuyordu, ekli TIP122 veri sayfasına bakın, her devre bir bacağın topraklandığı, ikinci bacağın bir 12V güç kaynağına bağlı olduğu ve orta bacağın Mega kontrol hattına bağlı olduğu üç TIP122 transistöründen oluşur. RGB halat beslemesi dört hattan, tek bir GND hattından ve üç TIP122 orta ayağının her birinden birer tane olmak üzere üç kontrol hattından oluşur. Bu, üç ana rengi sağlar, ışığın yoğunluğu, kapalı için 0 ve maksimum için 255 değerine sahip bir Analog yazma komutu kullanılarak kontrol edilir.

Adım 4: ARDUINO MEGA 2560 HABERLEŞME

Projenin bu yönü benim için yeniydi ve bu nedenle bir IC2 dağıtım panosunun sıfırdan inşa edilmesini ve Mega GND'lerin her birinin bağlantısını gerektiriyordu. IC2 dağıtım panosu, iki Mega kartın 21 ve 22 pimleri aracılığıyla bağlanmasına izin verdi, pano ayrıca LCD ekranı, BME280 sensörünü, Gerçek Zamanlı Saati ve FM Radyoyu bağlamak için kullanıldı. Master'dan Slave ünitesine tek karakterli iletişimin detayları için ekteki “SteampunkRadioV1Master” Arduino dosyasına bakın. Kritik kod satırları, ikinci Mega'yı bağımlı birim olarak tanımlayan satır 90'dır, satır 291 tipik bir bağımlı eylem talep prosedürü çağrısıdır, prosedür satır 718'den başlar, son olarak satır 278, köle prosedüründen geri dönen bir yanıta sahiptir, ancak ben bu özelliği tam olarak uygulamamaya karar verdi.

Ekli “SteampunkRadioV1Slave” dosyası bu iletişimin bağımlı tarafını detaylandırır, kritik hatlar satır 57'dir, bağımlı IC2 adresini, satır 119 ve 122'yi ve bir 133'ü başlatan “receiveEvent” prosedürünü tanımlar.

Çok güzel bir You Tube makalesi var: Bu konuyu anlamada çok yardımcı olan DroneBot Workshop'tan Arduino IC2 Communications.

Adım 5: ELEKTROMANYETİK KONTROLÜ

Yine, bu projedeki yeni bir unsur, bir elektromıknatısın kullanılmasıydı. Tek kanallı bir röle ile kontrol edilen 5V'luk bir ünite kullandım. Bu birim, Mors kodu tuşunu hareket ettirmek için kullanıldı ve tipik bir Mors tuşunun sergilediği "nokta" ve "tire" seslerini sağlayan kısa veya uzun darbelerle çok iyi çalıştı. Ancak, bu ünite kullanıldığında bir sorun meydana geldi, devreye bağlı Mega'yı sıfırlama etkisi olan bir geri EMF getirdi. Bu sorunun üstesinden gelmek için, elektromıknatısa paralel bir diyot ekledim, bu da sorunu, güç devresini etkilemeden önce geri EMF'yi yakalayacağı için çözdü.

Adım 6: FM RADYO & 3W AMPLİFİKATÖR

Proje adından da anlaşılacağı gibi bu bir radyo ve bir RDA5807M FM modülü kullanmaya karar verdim. Bu ünite iyi çalışsa da, formatı bir PCB kartı oluşturmak için kabloları bağlarken çok büyük özen gerektirir. Bu ünitedeki lehim tırnakları çok zayıftır ve kopacak ve bu bağlantıya bir tel lehimlemeyi çok zorlaştıracaktır. Ekli PDF bu ünitenin kablolarını göstermektedir, SDA ve SDL kontrol hatları Mega'dan bu üniteye kontrol sağlar, VCC hattı 3.5V gerektirir, bu voltajı geçmeyin yoksa üniteye zarar verir. GND hattı ve ANT hattı aşikardır, Lout ve Rout hatları standart bir 3,5 mm dişi kulaklık jakını besler. Bir mini FM anten jakı noktası ve bir çift kutuplu FM anteni ekledim ve alım çok iyi. Radyo dinlemek için kulaklık kullanmak istemedim, bu yüzden aynı 3,5 mm dişi kulaklık fişini ve ticari bir 3,5 mm erkek-erkek konektör kablosunu kullanan amplifikatöre girişi olan bir PAM8403 3W amplifikatör aracılığıyla bağlanan iki adet 20W hoparlör ekledim. Bu noktada, RDA5807M'nin çıkışında, amplifikatörü bunaltan ve önemli bozulmaya neden olan bir sorunla karşılaştım. Bu sorunun üstesinden gelmek için, kanal hatlarının her birine seri olarak 1M ve 470 ohm'luk iki direnç ekledim ve bu, bozulmayı ortadan kaldırdı. Bu formatla ünitenin sesini 0'a indiremedim, üniteyi 0'a ayarlasam bile tüm sesler tamamen kaldırılmadı, bu yüzden ses seviyesi 0'a ayarlandığında “radio.setMute(true)” komutu ekledim. ve bu, tüm sesleri etkili bir şekilde ortadan kaldırdı. Tüplerin alt satırındaki son üç IV-11 tüp normalde sıcaklık ve nemi gösterir, ancak ses kontrolü kullanılıyorsa bu ekran mevcut hacmi maksimum 15 ve minimum 0 olarak gösterecek şekilde değiştirilir. Bu hacim ekranı sistem üst boruları tarihi görüntülemekten zamanı göstermeye kadar güncelleyene kadar gösterilir, bunun üzerine sıcaklık tekrar görüntülenir.

Adım 7: SERVO KONTROLÜ

Saat birimini hareket ettirmek için 5V Servo kullanıldı. “Yalnızca parçalar için” bir saat mekanizması satın aldıktan ve ardından ana yayı ve mekanizmanın yarısını çıkardıktan sonra, kalanlar temizlendi, yağlandı ve ardından Servo kolu yedek orijinal saat çarklarından birine takılarak Servo kullanılarak çalıştırıldı. Servo'nun çalışması için kritik kod, 2048 darbenin 360 derecelik bir dönüş ürettiği 294 satırından başlayarak “SteampunRadioV1Slave” dosyasında bulunabilir.

Adım 8: GENEL İNŞAAT

Kutu eski bir radyodan geldi, eski vernik çıkarıldı, ön ve arka çıkarıldı ve sonra yeniden cilalandı. Beş valfin her birinin tabanları çıkarılmış, ardından NEON ışık halkaları hem üst hem de alt tarafa takılmıştır. En arkadaki iki valfin tabanında on altı küçük delik açılmış ve ardından her bir deliğe kapatılmış on altı LCD ışığı vardı, her bir LCD ışığı bir sonrakine seri olarak bağlanmıştı. Tüm borularda 15 mm bakır boru ve bağlantılar kullanılmıştır. İç bölmeler 3 mm kattan yapılmış siyah boyalı ve ön 3 mm şeffaf Perspex idi. Preslenmiş şekillere sahip pirinç levha, ön Perspex'i ve IV-11 tüp yuvalarının her birinin içini hizalamak için kullanıldı. Açma/Kapama, Hacim ve Frekans için üç ön kontrolün tümü, plastik boru aracılığıyla bir sürgülü vananın gövdesine bağlanan Lineer Döner Potansiyometreleri kullanır. Bakır şekilli anten 5 mm bükümlü bakır telden, en üstteki iki valfin etrafındaki spiral bobin ise bakır renkli boya ile boyanmış 3 mm paslanmaz çelik telden yapılmıştır. 12V, 5V ve 1.5V olmak üzere üç dağıtım panosu ve bir başka pano IC2 bağlantılarını dağıtır. 12V, 1 Amp güç adaptöründen 12V ile sağlanan dört DC güç kaynağı. MAX6921AWI IC Chips'e güç sağlamak için iki besleme 24V, biri tüm aydınlatma ve hareket sistemlerini desteklemek için 5V besleme sağlar ve biri iki IV-11 ısıtıcı devresi için 1,5V sağlar.

Adım 9: YAZILIM

Yazılım Master ve Slave olmak üzere iki kısımda geliştirilmiştir. Ana program, BME208 sensörünü, Gerçek Zamanlı Saati, iki MAX6921AWI IC Yongasını ve IC2'yi destekler. Slave programı tüm ışıkları, servoyu, elektromıknatısı, Amper ölçeri ve her iki Volt ölçeri de kontrol eder. Ana program on altı IV-11 tüpünü, LCD arka ekranı ve 12 tuşlu tuş takımını destekler. Slave programı tüm aydınlatma fonksiyonlarını, servo, elektromıknatıs, röleler, Amper metre ve her iki Volt metreyi destekler. Master veya Slave programlarına her bir fonksiyondan önce her bir fonksiyonu test etmek için geliştirilmiş bir dizi test programı eklenmiştir. Ekli Arduino dosyalarına ve kodu desteklemek için gereken ek Kitaplık dosyalarının ayrıntılarına bakın.

Dosyaları Dahil Et: 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.

Adım 10: PROJE İNCELEME

Yeni Mega iletişim unsurları, elektromıknatıs, Servo ve on altı IV-11 VFD tüp desteği ile bu projenin geliştirilmesinden keyif aldım. Devrenin karmaşıklığı zaman zaman zorluydu ve Dupont konektörlerinin kullanımı zaman zaman bağlantı sorunlarına neden oluyor, bu bağlantıları sabitlemek için sıcak tutkal kullanılması rastgele bağlantı sorunlarının azaltılmasına yardımcı oluyor.