SteamPunk Radio: 10 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:33

Dự án: SteamPunk Radio

Ngày: tháng 5 năm 2019 - tháng 8 năm 2019

TỔNG QUAT

Dự án này chắc chắn là phức tạp nhất mà tôi đã thực hiện, với mười sáu ống IV-11 VFD, hai thẻ Arduino Mega, mười mạch đèn LED Neon, một servo, một nam châm điện, hai Chip IC MAX6921AWI, năm bộ nguồn DC, một nguồn HV nguồn cung cấp, hai máy đo Volt DC, máy đo DC Amp, đài FM stereo, bộ khuếch đại công suất 3W, màn hình LCD và bàn phím. Ngoài danh sách các bộ phận trên, hai chương trình phần mềm đã phải phát triển từ đầu và cuối cùng là việc xây dựng toàn bộ đài phát thanh đòi hỏi khoảng 200 giờ làm việc.

Tôi quyết định đưa dự án này lên trang web của những người hướng dẫn không mong đợi các thành viên sẽ tái tạo toàn bộ dự án này mà là để chọn ra những yếu tố mà họ quan tâm. Hai lĩnh vực được các thành viên trang web đặc biệt quan tâm có thể là điều khiển 16 ống IV-11 VDF sử dụng hai chip MAX6921AWI và hệ thống dây điện liên quan của nó, và giao tiếp giữa hai thẻ Mega 2650.

Các thành phần khác nhau trong dự án này đều có nguồn gốc tại địa phương, ngoại trừ ống IV-11 và chip MAX6921AWI đều có trên EBay. Tôi muốn làm sống lại những món đồ khác nhau mà nếu không sẽ bị hao mòn trong những chiếc hộp trong nhiều năm. Tất cả các van HF có nguồn gốc với sự hiểu biết rằng tất cả các đơn vị bị lỗi.

Bước 1: DANH SÁCH CÁC BỘ PHẬN

1. 2 x Arduino Mega 2560 R3

2. Đài FM RDA5807M

3. Bộ khuếch đại PAM8403 3W

4. Loa 2 x 20W

5. Di-cực FM Ariel

6. Ống VDF 16 X IV-11

7. 2 x MAX6921AWI IC Chip

8. 2 x MT3608 2A Max DC-DC Step Up Power Module Booster Power Module

9. Mô-đun Buck tự động 2 x XL6009 400KHz

10. Mô-đun 1 kênh, Bộ kích hoạt mức thấp 5V cho Arduino ARM PIC AVR DSP

11. Tấm chắn mô-đun 2 kênh 2 kênh 5V cho Arduino ARM PIC AVR DSP

12. Nam châm điện nâng 2,5KG / 25N Solenoid Sucker Nam châm điện DC 6V

13. Động cơ bước 4 pha có thể được điều khiển bởi chip ULN2003

14. 20 * 4 LCD 20X4 5V Màn hình xanh LCD2004 hiển thị Mô-đun LCD

15. Mô-đun giao diện nối tiếp IIC / I2C

16. 6 x Bits 7 X WS2812 5050 RGB LED Ring Light với trình điều khiển tích hợp Neo Pixel

17. 3 x Vòng LED 12 x WS2812 5050 LED RGB với Trình điều khiển tích hợp Neo Pixel

18. 2 x Vòng LED 16 x WS2812 5050 LED RGB với Trình điều khiển tích hợp Neo Pixel

19. Dải LED RGB linh hoạt Chiều dài 5m

20. 12 Bàn phím Chuyển đổi Màng phím Bàn phím chuyển đổi Mảng Ma trận 4 x 3 Bàn phím chuyển đổi bàn phím Ma trận

21. Cảm biến đo độ cao áp suất khí quyển kỹ thuật số BMP280 3.3V hoặc 5V cho Arduino

22. DS3231 AT24C32 Mô-đun IIC Mô-đun đồng hồ thời gian thực RTC chính xác

23. 2 x Knurled Shaft Linear Rotary Potentiometer 50K

24. Bộ chuyển đổi nguồn 12V 1 Amp

Bước 2: ỐNG VDF IV-11 VÀ CHIP IC MAX6921AWI

Dự án sử dụng chip MAX6921AWI này được xây dựng dựa trên dự án Đồng hồ báo thức trước đây của tôi. Mỗi bộ tám ống IV-11 được điều khiển thông qua một chip MAX6921AWI duy nhất bằng cách sử dụng phương pháp điều khiển Multiplex. Hai tệp PDF đính kèm hiển thị cách đấu dây của bộ tám ống và cách chip MAX6921AWI được kết nối với bộ ống và đến lượt nó, được kết nối với Arduino Mega 2560. Cần có mã hóa màu nghiêm ngặt của hệ thống dây để đảm bảo rằng phân đoạn và Các đường dây điện áp lưới được giữ riêng biệt. Điều rất quan trọng là xác định các đầu ra của ống, xem tệp PDF đính kèm, điều này bao gồm chân sưởi ấm 1,5V 1 và 11, chân cực dương 24v (2), và cuối cùng là chân tám phân đoạn và chân “dp”, 3 - 10. Tại đây thời gian, nó cũng đáng để thử nghiệm từng đoạn và “dp” bằng cách sử dụng một giàn thử nghiệm đơn giản trước khi bắt đầu đấu dây bộ ống. Mỗi chân ống được đấu nối tiếp với dòng ống tiếp theo cho đến ống cuối cùng có thêm dây để cho phép kết nối từ xa với chip MAX6921AWI. Quá trình tương tự này được tiếp tục cho hai đường dây cấp nhiệt, chân 1 và 11. Tôi đã sử dụng dây màu cho mỗi dây trong số 11 đường, khi hết màu, tôi bắt đầu lại chuỗi màu nhưng thêm một dải màu đen xung quanh mỗi đầu của dây. sử dụng nhiệt co lại. Ngoại lệ đối với trình tự đấu dây ở trên là đối với chân 2, nguồn cung cấp 24 cực dương có một dây riêng lẻ được nối giữa chân 2 và đầu ra nguồn cực dương trên chip MAX6921. Xem tệp PDF đính kèm để biết chi tiết về chip và các kết nối của nó. Không thể quá nhấn mạnh rằng không lúc nào trong quá trình hoạt động của chip nên chip bị nóng, nóng lên sau vài giờ sử dụng là có, nhưng không bao giờ nóng. Sơ đồ đấu dây của chip cho thấy ba kết nối với Mega, chân 27, 16 và 15, nguồn cung cấp 3,5V-5V từ chân Mega 27, GND của nó đến chân Mega 14 và chân nguồn 24V1. Không bao giờ vượt quá nguồn cung cấp 5V và giữ cho dải điện cực dương ở mức tối đa từ 24V đến 30V. Trước khi tiếp tục, hãy sử dụng máy kiểm tra tính liên tục để kiểm tra từng dây giữa các điểm khoảng cách nhất của nó.

Tôi đã sử dụng phiên bản AWI của chip này vì nó là định dạng nhỏ nhất, tôi sẵn sàng làm việc cùng. Việc chế tạo chip và giá đỡ của nó bắt đầu với hai bộ 14 chân PCB được đặt trên một bảng mạch bánh mì, giá đỡ chip được đặt trên các chân với chân 1 trên cùng bên trái. Sử dụng chất trợ dung và chất hàn, hàn các chân và "thiếc" mỗi miếng trong số 28 miếng đệm chân chip. Sau khi hoàn tất, hãy đặt chip của nhà cung cấp chip, hãy cẩn thận để xếp các chân của chip với các miếng đệm chân và đảm bảo rằng rãnh trên chip hướng về phía chân 1. Tôi thấy việc sử dụng một miếng sellotape trên một mặt của chip đã giúp ích. ổn định chip trước khi hàn. Khi hàn đảm bảo chất trợ dung đã được áp dụng cho các miếng đệm chân và mỏ hàn sạch. Thường ấn xuống từng chân chip, thao tác này sẽ hơi uốn cong lên đệm chân và bạn sẽ thấy vết hàn chạy. Lặp lại điều này cho tất cả 28 chân, bạn không cần phải thêm bất kỳ chất hàn nào vào mỏ hàn trong quá trình này.

Sau khi hoàn tất, hãy làm sạch vùng mang dòng chảy của chip và sau đó sử dụng máy kiểm tra tính liên tục, mỗi chân đặt một đầu dò vào chân chip và chân kia trên chân PCB. Cuối cùng, luôn đảm bảo rằng tất cả các kết nối đã được thực hiện với nhà cung cấp chip trước khi sử dụng bất kỳ nguồn điện thực tế nào, nếu chip bắt đầu bị nóng, hãy tắt công tắc ngay lập tức và kiểm tra tất cả các kết nối.

Bước 3: ROPE ĐÈN RGB & NHẪN ĐÈN NEON

Dự án này yêu cầu mười yếu tố chiếu sáng, ba dây ánh sáng RGB và bảy vòng ánh sáng NEON với nhiều kích cỡ khác nhau. Năm trong số các vòng sáng NEON được nối dây trong một chuỗi ba vòng. Loại vòng chiếu sáng này rất linh hoạt trong việc điều khiển và chúng có thể hiển thị những màu nào, tôi chỉ sử dụng ba màu cơ bản là bật hoặc tắt. Hệ thống dây bao gồm ba dây, 5V, GND và một đường điều khiển được điều khiển thông qua Mega nô lệ, hãy xem danh sách Arduino đính kèm “SteampunkRadioV1Slave” để biết chi tiết. Các dòng từ 14 đến 20 rất quan trọng, đặc biệt là số lượng đơn vị ánh sáng được xác định, chúng phải khớp với số vật lý nếu không vòng sẽ không hoạt động chính xác.

Các dây ánh sáng RGB yêu cầu xây dựng một đơn vị điều khiển lấy ba đường điều khiển từ Mega, mỗi đường điều khiển ba màu cơ bản là đỏ, xanh lam và xanh lục. Khối điều khiển bao gồm chín bóng bán dẫn TIP122 N-P-N, xem bảng dữ liệu TIP122 đính kèm, mỗi mạch bao gồm ba bóng bán dẫn TIP122 trong đó một chân được nối đất, chân thứ hai được gắn với nguồn điện 12V và chân giữa được gắn với đường điều khiển Mega. Nguồn cung cấp dây RGB bao gồm bốn đường, một đường GND và ba đường điều khiển, mỗi đường từ ba chân giữa TIP122. Điều này cung cấp ba màu cơ bản, cường độ của ánh sáng được điều khiển bằng lệnh ghi Analog với giá trị 0 cho màu tắt và 255 cho giá trị tối đa.

Bước 4: GIAO TIẾP ARDUINO MEGA 2560

Khía cạnh này của dự án là mới đối với tôi và do đó đòi hỏi phải xây dựng sơ bộ bảng phân phối IC2 và kết nối của từng Mega GND. Bảng phân phối IC2 cho phép hai thẻ Mega được kết nối qua chân 21 và 22, bảng cũng được sử dụng để kết nối màn hình LCD, cảm biến BME280, Đồng hồ thời gian thực và Đài FM. Xem tệp Arduino đính kèm “SteampunkRadioV1Master” để biết chi tiết về các giao tiếp ký tự đơn lẻ từ Master đến đơn vị Slave. Các dòng mã quan trọng là dòng 90, xác định Mega thứ hai là đơn vị phụ, dòng 291 là lệnh gọi thủ tục yêu cầu hành động nô lệ điển hình, thủ tục bắt đầu từ dòng 718, cuối cùng là dòng 278 có phản hồi trả về từ thủ tục phụ, tuy nhiên tôi quyết định không triển khai đầy đủ tính năng này.

Tệp “SteampunkRadioV1Slave” đính kèm nêu chi tiết về phía phụ của giao tiếp này, các dòng quan trọng là dòng 57, xác định địa chỉ IC2 phụ, các dòng 119 và 122, và quy trình “acceptEvent” bắt đầu từ 133.

Có một bài viết rất hay trên You Tube: Arduino IC2 Communications của DroneBot Workshop rất hữu ích trong việc hiểu chủ đề này.

Bước 5: ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỪ

Một lần nữa, một yếu tố mới trong dự án này là việc sử dụng một nam châm điện. Tôi đã sử dụng một đơn vị 5V, được điều khiển thông qua một rơle kênh đơn. Bộ phận này được sử dụng để di chuyển phím mã Morse và nó hoạt động rất tốt với các xung ngắn hoặc dài cung cấp âm thanh “dấu chấm” và “dấu gạch ngang” mà một phím Morse điển hình thể hiện. Tuy nhiên, một vấn đề đã xảy ra khi thiết bị này được sử dụng, nó đã đưa một EMF trở lại vào mạch có tác dụng thiết lập lại Mega được đính kèm. Để khắc phục vấn đề này, tôi đã thêm một diode song song với nam châm điện để giải quyết vấn đề vì nó sẽ bắt EMF trở lại trước khi nó ảnh hưởng đến mạch nguồn.

Bước 6: FM RADIO & 3W AMPLIFIER

Như tên dự án cho thấy đây là một đài phát thanh và tôi quyết định sử dụng mô-đun FM RDA5807M. Mặc dù thiết bị này hoạt động tốt, nhưng định dạng của nó đòi hỏi sự cẩn thận rất lớn trong việc gắn dây để tạo ra một bảng mạch PCB. Các mấu hàn trên thiết bị này rất yếu và sẽ bị đứt khiến việc hàn dây vào kết nối đó rất khó khăn. PDF đính kèm cho thấy hệ thống dây của thiết bị này, các đường điều khiển SDA và SDL cung cấp điều khiển cho thiết bị này từ Mega, đường VCC yêu cầu 3.5V, không vượt quá điện áp này nếu không sẽ làm hỏng thiết bị. Dòng GND và dòng ANT được thể hiện rõ ràng, dòng Lout và Rout cung cấp giắc cắm tai nghe nữ 3,5 mm tiêu chuẩn. Tôi đã thêm một điểm giắc cắm FM mini trên không và một ăng-ten FM di-cực và thu sóng rất tốt. Tôi không muốn sử dụng tai nghe để nghe radio vì vậy tôi đã thêm hai loa 20W được kết nối qua bộ khuếch đại PAM8403 3W với đầu vào bộ khuếch đại sử dụng cùng một đầu cắm tai nghe 3,5mm dành cho nữ và dây kết nối 3,5mm từ nam sang nam thương mại. Chính tại thời điểm này, tôi đã gặp phải sự cố với đầu ra từ RDA5807M làm lấn át bộ khuếch đại và gây ra sự biến dạng đáng kể. Để khắc phục vấn đề này, tôi đã thêm hai điện trở 1M và 470 ohms nối tiếp vào mỗi đường kênh và điều này đã loại bỏ sự biến dạng. Với định dạng này, tôi không thể giảm âm lượng của thiết bị xuống 0, thậm chí đặt thiết bị về 0, tất cả âm thanh cũng không bị loại bỏ hoàn toàn, vì vậy tôi đã thêm lệnh “radio.setMute (true)” khi âm lượng được đặt thành 0 và điều này đã loại bỏ tất cả âm thanh một cách hiệu quả. Ba ống IV-11 cuối cùng ở dòng dưới cùng của các ống thường hiển thị nhiệt độ và độ ẩm, tuy nhiên nếu sử dụng điều khiển âm lượng, màn hình này sẽ thay đổi để hiển thị âm lượng hiện tại với mức tối đa là 15 và tối thiểu là 0. Hiển thị âm lượng này là hiển thị cho đến khi hệ thống cập nhật các ống trên cùng từ hiển thị ngày trở lại hiển thị thời gian, sau đó nhiệt độ được hiển thị lại.

Bước 7: KIỂM SOÁT SERVO

Servo 5V được sử dụng để di chuyển bộ đồng hồ. Sau khi mua một cơ cấu đồng hồ “chỉ dành cho phụ tùng” và sau đó tháo lò xo chính và một nửa của cơ cấu, những gì còn lại sẽ được làm sạch, tra dầu và sau đó cấp điện bằng Servo bằng cách gắn cánh tay Servo vào một trong những bánh răng đồng hồ ban đầu dự phòng. Có thể tìm thấy mã quan trọng cho hoạt động của Servo trong tệp “SteampunRadioV1Slave” bắt đầu từ dòng 294, trong đó 2048 xung tạo ra xoay 360 độ.

Bước 8: THI CÔNG CHUNG

Chiếc hộp đến từ một chiếc đài cũ, lớp sơn bóng cũ được loại bỏ, phía trước và phía sau được loại bỏ và sau đó đánh vecni lại. Mỗi van trong số năm van đã được tháo bỏ đế sau đó gắn các vòng đèn NEON vào cả phía trên và phía dưới. Hai van ở phía sau có mười sáu lỗ nhỏ được khoan ở đế và sau đó có mười sáu đèn LCD được bịt kín vào mỗi lỗ, mỗi đèn LCD được nối tiếp với nhau trong chuỗi. Tất cả các đường ống được sử dụng ống đồng 15mm và các kết nối. Các vách ngăn bên trong được làm từ 3mm ply sơn đen và mặt trước là 3mm rõ ràng Perspex. Tấm đồng thau, với các hình dạng ép ra được sử dụng để lót Perspex phía trước và bên trong của mỗi khoang ống IV-11. Ba nút điều khiển phía trước cho Bật / Tắt, Âm lượng và Tần số đều sử dụng Chiết áp quay tuyến tính được gắn qua ống nhựa vào thân van cổng. Bầu không khí hình đồng được làm từ dây đồng bện 5mm, trong khi cuộn xoắn xung quanh hai van trên cùng được làm bằng dây thép không gỉ 3mm được sơn bằng sơn màu đồng. Ba bảng phân phối được xây dựng, 12V, 5V và 1,5V, và một bảng khác phân phối các kết nối IC2. Bốn nguồn điện DC được cung cấp với 12V từ bộ chuyển đổi nguồn 12V, 1 Amp. Hai nguồn cung cấp 24V để cấp nguồn cho Chip IC MAX6921AWI, một nguồn cung cấp nguồn 5V để hỗ trợ tất cả các hệ thống chiếu sáng và chuyển động, và một nguồn cung cấp 1,5V cho hai mạch sưởi IV-11.

Bước 9: PHẦN MỀM

Phần mềm được phát triển thành hai phần, Master và Slave. Chương trình Master hỗ trợ cảm biến BME208, Đồng hồ thời gian thực, hai chip IC MAX6921AWI và IC2. Chương trình Slave điều khiển tất cả đèn, servo, nam châm điện, đồng hồ Amp và cả đồng hồ Volt. Chương trình Master hỗ trợ mười sáu ống IV-11, màn hình LCD phía sau và 12 bàn phím. Chương trình Slave hỗ trợ tất cả các chức năng chiếu sáng, servo, nam châm điện, rơ le, đồng hồ Amp và cả đồng hồ Volt. Một loạt các chương trình thử nghiệm được phát triển để kiểm tra từng chức năng trước khi từng chức năng được thêm vào chương trình Master hoặc Slave. Xem các tệp Arduino đính kèm và chi tiết về các tệp Thư viện bổ sung cần thiết để hỗ trợ mã.

Bao gồm các tệp: 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.

Bước 10: ĐÁNH GIÁ DỰ ÁN

Tôi rất thích sự phát triển của dự án này, với các yếu tố mới của truyền thông Mega, nam châm điện, Servo và sự hỗ trợ của mười sáu ống IV-11 VFD. Đôi khi sự phức tạp của mạch điện là một thách thức và việc sử dụng các đầu nối Dupont đôi khi gây ra các vấn đề kết nối, việc sử dụng keo nóng để bảo vệ các kết nối này sẽ giúp giảm thiểu các sự cố kết nối ngẫu nhiên.