רדיו SteamPunk: 10 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:14

פרויקט: רדיו SteamPunk

תאריך: מאי 2019 - אוגוסט 2019

סקירה כללית

הפרויקט הזה הוא ללא ספק המורכב ביותר שביצעתי, עם שישה עשר צינורות IV-11 VFD, שני כרטיסי Arduino Mega, עשרה מעגלי אור ניאון LED, סרוו, אלקטרומגנט, שני שבבי MAX6921AWI IC, חמישה ספקי כוח DC, כוח HV אספקה, שני מדי וולט DC, מד מגבר DC, רדיו סטריאו FM, מגבר כוח 3W, מסך LCD ומקלדת. מלבד רשימת החלקים לעיל, שתי תוכנות היו צריכות להתפתח מאפס ולבסוף בניית הרדיו כולו דרשה כ -200 שעות עבודה.

החלטתי לכלול את הפרויקט הזה באתר Instructables, לא מצפה מהחברים לשחזר את הפרויקט בשלמותו, אלא לבחור את האלמנטים שמעניינים אותם. שני תחומים המעניינים במיוחד את חברי האתר עשויים להיות השליטה על 16 צינורות IV-11 VDF באמצעות שני שבבי MAX6921AWI והחיווט הנלווה אליהם, והתקשורת בין שני כרטיסי מגה 2650.

הרכיבים השונים הכלולים בפרויקט זה נרכשו באופן מקומי, למעט צינורות IV-11 ושבבי MAX6921AWI שניהם התקבלו ב- EBay. רציתי להחזיר לחיים פריטים שונים שאחרת ייעלמו בקופסאות במשך שנים. כל שסתומי ה- HF מקורם מתוך הבנה שכולם היו יחידות שנכשלו.

שלב 1: רשימת חלקים

1. 2 x Arduino Mega 2560 R3

2. רדיו FM RDA5807M

3. מגבר PAM8403 3W

4. 2 x 20W רמקולים

5. די-פול FM אריאל

6. 16 X צינורות IV-11 VDF

7. 2 x שבב IC MAX6921AWI

8. 2 x MT3608 2A Max DC-DC Step Up מודול כוח מגביר כוח מודול

9. 2 x XL6009 400KHz מודול באק אוטומטי

10. מודול ערוץ אחד, טריגר ברמה נמוכה של 5V עבור Arduino ARM PIC AVR DSP

11. מגן מודול 2 ערוצים 5V 2 ערוצים עבור Arduino ARM PIC AVR DSP

12. הרמת מגנטים חשמליים 2.5KG/25N סולנואיד פראייר אלקטרומגנט DC 6V

13. מנוע צעד 4 שלב יכול להיות מונע על ידי שבב ULN2003

14. 20*4 LCD 20X4 5V מסך כחול LCD2004 תצוגת מודול LCD

15. מודול ממשק סידורי IIC/I2C

16. 6 x Bits 7 X WS2812 5050 RGB מנורת טבעת טבעת עם דרייבר משולב Neo Pixel

17. 3 x טבעת LED 12 x WS2812 5050 RGB LED עם דרייברים משולבים Neo Pixel

18. 2 x טבעת LED 16 x WS2812 5050 RGB LED עם דרייברים משולבים Neo Pixel

19. רצועת LED גמישה RGB 5 מ 'אורך

20. 12 מקשי מתג מקשים מתג 4 x 3 מטריקס Array Matrix מקלדת מתג מקלדת

21. חיישן גובה לחץ ברומטרי דיגיטלי BMP280 3.3V או 5V עבור Arduino

22. DS3231 AT24C32 מודול IIC דיוק RTC מודול שעון בזמן אמת

23. 2 x פוט מחושב פיר ליניארי סיבובי 50K

24. מתאם מתח 12V 1 אמפר

שלב 2: צינורות IV-11 VDF ושבב IC MAX6921AWI

השימוש בפרויקטים אלה בשבב MAX6921AWI מבוסס על פרויקט שעון מעורר הקודם שלי. כל קבוצה של שמונה צינורות IV-11 נשלטים באמצעות שבב MAX6921AWI יחיד באמצעות שיטת השליטה Multiplex. שני מסמכי ה- PDF המצורפים מראים את החיווט של מערכת שמונה הצינורות וכיצד מחוברים השבב MAX6921AWI אל ערכת הצינורות, ובתורו מחוברים ל- Arduino Mega 2560. נדרש קידוד צבעים קפדני של החיווט כדי להבטיח שקטע ו קווי המתח של הרשת נשמרים בנפרד. חשוב מאוד לזהות את יציאות הצינור, ראה קובץ PDF מצורף, זה כולל את סיכות החימום 1.5V 1 ו -11, סיכת האנודה 24v (2), ולבסוף שמונה סיכות וסיכות "dp", 3 - 10. בשלב זה זמן, כדאי גם לבדוק כל קטע ו- "dp" באמצעות אסדת בדיקה פשוטה לפני שמתחילים לחווט את מערכת הצינור. כל סיכת צינור מחוברת בסדרה כאשר הבא שלהן בקו הצינורות עד הצינור האחרון בו מתווספים חיווט נוסף כדי לאפשר חיבור מרחוק לשבב MAX6921AWI. אותו תהליך נמשך עבור שני קווי האספקה של תנורי החימום 1 ו 11. השתמשתי בחוט צבעוני לכל אחת מ -11 הקווים, כשנגמרו לי הצבעים התחלתי שוב את רצף הצבעים אך הוספתי פס שחור סביב כל קצה החוט. באמצעות כיווץ חום. היוצא מן הכלל לרצף החיווט לעיל הוא עבור סיכה 2, אספקת האנודה 24 אשר יש לה חוט בודד המחובר בין סיכה 2 לבין יציאות החשמל של האנודה בשבב MAX6921. עיינו בקובץ ה- PDF המצורף לפרטי השבב וחיבוריו. לא ניתן להדגיש יתר על המידה כי בשום שלב במהלך פעולת השבב לא אמור השבב להתחמם, להתחמם לאחר מספר שעות להשתמש כן, אך לעולם לא חם. תרשים חיווט השבבים מציג את שלושת החיבורים למגה, סיכות 27, 16 ו -15, אספקת 3.5V-5V מסיכת מגה 27, ה- GND שלו אל סיכת מגה 14 וסיכת אספקת 24V1. לעולם אל תעלה על אספקת 5V ושמור על טווח הספק האנודה בין 24V ל 30V מקסימלי. לפני שתמשיך להשתמש בבודק המשכיות לבדיקת כל חוט בין נקודות המרחק ביותר שלו.

השתמשתי בגרסת AWI של השבב הזה מכיוון שהוא היה בפורמט הקטן ביותר, שהייתי מוכן לעבוד איתו. ייצור השבב והמוביל שלו מתחיל בשתי קבוצות של 14 סיכות PCB המונחות על לוח לחם, נושאת השבבים מונחת מעל הסיכות כשסיכה 1 למעלה משמאל. בעזרת שטף והלחמה, הלחמו את הסיכות ו"פח "כל אחת מ -28 כריות הרגליים לשבבים. לאחר השלמת המקום, השבב של מוביל השבבים מקפיד מאוד ליישר את רגלי השבב עם כריות הרגליים ולוודא שהחריץ שבב פונה לכיוון סיכה 1. מצאתי שימוש בחתיכת מכשיר קלטת בצד אחד של השבב עזר לייצב את השבב לפני ההלחמה. בעת הלחמה וודא שהוחל שטף על כריות הרגליים ומגהץ הלחמה נקי. לחץ בדרך כלל על כל רגל שבב, זה יכופף אותו מעט על כרית הרגליים וכדאי שתראה את הלחמה פועלת. חזור על כך במשך כל 28 הרגליים, לא צריך להוסיף שום הלחמה למגהץ במהלך תהליך זה.

לאחר השלמתו, נקה את נושא השבבים מהשטף ולאחר מכן באמצעות בדיקת בודק המשכיות כל רגל מניחה בדיקה אחת על רגל השבב והשנייה על סיכת ה- PCB. לבסוף, וודא תמיד כי כל החיבורים נעשו למוביל השבבים לפני החלת כל כוח ממשי, אם השבב מתחיל להתחמם כבה מייד ובדוק את כל החיבורים.

שלב 3: חבל RGB LIGHT & טבעת LIGHT NEON

לפרויקט זה נדרשו עשרה אלמנטים של תאורה, שלושה חבלי אור RGB ושבע טבעות אור NEON בגדלים שונים. חמש מתוך טבעות האור NEON חוברו בסדרה של שלוש טבעות. סוגים אלה של טבעות תאורה הם מאוד תכליתי בשליטה שלהם ובאילו צבעים הם יכולים להציג, השתמשתי בשלושת צבעי היסוד בלבד שהיו מופעלים או כבויים. החיווט כלל שלושה חוטים, 5V, GND וקו בקרה שנשלט באמצעות העבד מגה, ראה פירוט Arduino המצורף "SteampunkRadioV1Slave" לפרטים. השורות 14 עד 20 חשובות במיוחד המספר המוגדר של יחידות האור, אלה חייבות להתאים למספר הפיזי אחרת הטבעת לא תפעל כראוי.

חבלי האור RGB דרשו בניית יחידת בקרה שלקחה שלושה קווי שליטה מהמגה כל אחד ששולט על שלושת צבעי היסוד, אדום, כחול וירוק. יחידת הבקרה כללה תשעה טרנזיסטורים TIP122 N-P-N. אספקת החבלים RGB מורכבת מארבעה קווים, קו GND יחיד, ושלושה קווי בקרה, אחד מכל אחת משלוש הרגליים האמצעיות TIP122. זה מספק את שלושת צבעי היסוד, עוצמת האור נשלטת באמצעות פקודת כתיבה אנלוגית בערך 0, לכיבוי, ו 255 למקסימום.

שלב 4: תקשורת ARDUINO MEGA 2560

היבט זה של הפרויקט היה חדש בשבילי וככזה דרש בניית שריטות של לוח הפצה IC2 והחיבור של כל אחד ממגדי ה- GND. לוח ההפצה IC2 אפשר לחבר את שני כרטיסי המגה באמצעות סיכות 21 ו -22, הלוח שימש גם לחיבור מסך LCD, חיישן BME280, שעון בזמן אמת ורדיו FM. עיין בקובץ Arduino המצורף "SteampunkRadioV1Master" לפרטי התקשורת של תווים בודדים מהמאסטר ליחידת ה- Slave. קווי הקוד הקריטיים הם קו 90, המגדירים את המגה השנייה כיחידת עבדים, קו 291 הוא קריאה טיפוסית לבקשת פעולות עבדים, ההליך מתחיל בשורה 718, לבסוף קו 278 שיש לו תגובה חזרה מהליך העבדים, אולם אני החליט שלא ליישם תכונה זו במלואה.

הקובץ המצורף "SteampunkRadioV1Slave" מפרט את הצד העבד של תקשורת זו, קווים קריטיים הם שורה 57, מגדיר את כתובת IC2 של העבד, שורות 119 ו -122, והליך "ReceiveEvent" המתחיל 133.

יש מאמר טוב מאוד של You Tube: תקשורת Arduino IC2 מאת DroneBot Workshop שעזרה מאוד בהבנת נושא זה.

שלב 5: בקרת אלקטרומגנט

שוב, אלמנט חדש בפרויקט זה היה השימוש באלקטרומגנט. השתמשתי ביחידת 5V, הנשלטת באמצעות ממסר ערוץ יחיד. יחידה זו שימשה להזיז את מפתח קוד המורס והיא עבדה היטב עם פולסים קצרים או ארוכים המספקים את צלילי ה"נקודה "וה"מקף" שמפתח מורס טיפוסי מציג. עם זאת, אירעה בעיה בעת שימוש ביחידה זו, היא הכניסה EMF אחורי למעגל אשר גרמה לאפס את המגה המצורפת. כדי להתגבר על בעיה זו, הוספתי דיודה במקביל לאלקטרומגנט אשר פתר את הבעיה מכיוון שהוא יתפוס את ה- EMF האחורי לפני שהוא ישפיע על מעגל החשמל.

שלב 6: רדיו FM ומגבר 3W

כפי שמראה שם הפרויקט זהו רדיו והחלטתי להשתמש במודול FM RDA5807M. בעוד יחידה זו עבדה היטב הפורמט שלה דורש זהירות רבה בחיבור חוטים על מנת ליצור לוח PCB. לשוניות הלחמה ביחידה זו חלשות מאוד ויתנתקו מה שמקשה מאוד על הלחמת חוט על החיבור הזה. קובץ ה- PDF המצורף מראה את החיווט של יחידה זו, קווי בקרה SDA ו- SDL מספקים שליטה ליחידה זו מהמגה, קו VCC דורש 3.5V, אל תחרג את המתח הזה או שהוא יפגע ביחידה. קו GND וקו ANT ברורים מאליהם, קווי Lout ו- Rout מזינים שקע אוזניות נקבה 3.5 מ"מ סטנדרטי. הוספתי נקודת שקע אווירית מיני FM ואנטנת FM דו קוטבית והקליטה טובה מאוד. לא רציתי להשתמש באוזניות כדי להאזין לרדיו אז הוספתי שני רמקולים של 20W המחוברים באמצעות מגבר 3W PAM8403 עם הכניסה למגבר באמצעות אותו תקע אוזניות נקבה 3.5 מ"מ וחוט מחבר 3.5 מ"מ מסחרי לזכר. בנקודה זו נתקלתי בבעיה בפלט מה- RDA5807M שהציף את המגבר וגרם לעיוות משמעותי. כדי להתגבר על בעיה זו, הוספתי שני נגדים 1M, ו -470 אוהם בסדרה, לכל אחד מקווי הערוצים וזה הסיר את העיוות. עם פורמט זה לא הצלחתי להפחית את עוצמת הקול של היחידה ל -0, אפילו הגדרת היחידה ל -0 כל הצליל לא הוסר לחלוטין, לכן הוספתי פקודה "radio.setMute (true)" כאשר עוצמת הקול הוגדרה ל- 0 וזה למעשה הסיר את כל הצליל. שלושת צינורות IV-11 האחרונים בשורה התחתונה של הצינורות בדרך כלל מציגים את הטמפרטורה והלחות, אולם אם נעשה שימוש בבקרת עוצמת הקול תצוגה זו משתנה כדי להציג את עוצמת הקול הנוכחית עם מקסימום של 15 ומינימום של 0. תצוגת עוצמת הקול הזו היא מוצג עד שהמערכת מעדכנת את הצינורות העליונים מהצגת התאריך בחזרה להצגת השעה, ולאחר מכן הטמפרטורה מוצגת שוב.

שלב 7: בקרת SERVO

סרוו 5V שימש להנעת יחידת השעון. לאחר רכישת מנגנון שעון "לחלקים בלבד" ולאחר מכן הסרת הקפיץ הראשי ומחצית המנגנון, מה שנותר ניקה, שומן ולאחר מכן הופעל באמצעות סרוו על ידי חיבור זרוע סרוו לאחד משיני השעון המקוריים הפנויים. הקוד הקריטי להפעלת הסרוו ניתן למצוא בקובץ "SteampunRadioV1Slave" החל משורה 294, שם 2048 פולסים מייצרים סיבוב של 360 מעלות.

שלב 8: בנייה כללית

הקופסה הגיעה מרדיו ישן, הלכה הישנה הוסרה, קדמית ואחורה הוסרה ולאחר מכן לכה מחדש. בסיסיהם של כל אחד מחמישה שסתומים הוסרו ואז טבעות אור NEON מחוברות לחלק העליון והתחתון. בשני השסתומים האחוריים היו קדוחים שישה עשר חורים קטנים בבסיס ולאחר מכן נחתמו שישה עשר נורות LCD לכל חור, כל נורית LCD חוברה לשורה הבאה. כל הצינורות השתמשו בצינור נחושת ובחיבורים בגודל 15 מ"מ. מחיצות פנימיות עשויות 3 מ"מ צבוע בשחור והחזית הייתה פרספקס שקופה 3 מ"מ. יריעת פליז, עם צורות מודחקות, שימשה את קו פרספקס הקדמי ואת החלק הפנימי של כל אחד ממפרצי הצינור IV-11. שלושת הפקדים הקדמיים להפעלה/כיבוי, עוצמת הקול והתדירות משתמשים כולם בפוטנציומטרים סיבוביים ליניאריים המחוברים באמצעות צינור פלסטיק לגבעול של שסתום שער. האווירה בצורת נחושת נבנתה מחוט נחושת תקוע בגודל 5 מ"מ, בעוד שסליל הספירלה סביב שני השסתומים העליונים עשוי מחוט נירוסטה 3 מ"מ צבוע בצבע בצבע נחושת. שלושה לוחות חלוקה שבהם הם בנויים, 12V, 5V ו- 1.5V, ולוח נוסף מפיץ את חיבורי IC2. ארבעה ספקי כוח DC מסופקים עם 12V ממתאם מתח 12V, 1 אמפר. שני אספקת 24V להנעת שבבי ה- MAX6921AWI IC, האחד מספק אספקת 5V לתמיכה בכל מערכות התאורה והתנועה, ואחד מספק 1.5V לשני מעגלי החימום IV-11.

שלב 9: תוכנה

התוכנה פותחה בשני חלקים, Master ו- Slave. תוכנית המאסטר תומכת בחיישן BME208, שעון בזמן אמת, שני שבבי IC MAX6921AWI ו- IC2. תוכנית ה- Slave שולטת בכל האורות, סרוו, אלקטרומגנט, מד אמפר ושני מדי וולט. תוכנית המאסטר תומכת בשש עשרה צינורות IV-11, התצוגה האחורית של ה- LCD ו -12 מקשי מקשים. תוכנית ה- Slave תומכת בכל פונקציות התאורה, סרוו, אלקטרומגנט, ממסרים, מד אמפר ושני מדי וולט. סדרת תוכניות בדיקה אשר פותחה לבדיקת כל אחת מהפונקציות לפני שכל פונקציה נוספה לתוכניות Master או Slave. עיין בקבצי Arduino המצורפים ופרטי קבצי הספרייה הנוספים הדרושים לתמיכה בקוד.

כלול קבצים: 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.

שלב 10: סקירת פרויקט

נהניתי מהפיתוח של הפרויקט הזה, עם האלמנטים החדשים שלו של תקשורת מגה, אלקטרומגנט, סרוו ותמיכה של שישה עשר צינורות VFD IV-11. מורכבות המעגל הייתה מאתגרת לעתים והשימוש במחברי Dupont אכן גורם לבעיות חיבור מעת לעת, שימוש בדבק חם לאבטחת חיבורים אלה מסייע להפחתת בעיות חיבור אקראיות.