رادیو SteamPunk: 10 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:54

پروژه: رادیو SteamPunk

تاریخ: مه 2019 - اوت 2019

بررسی اجمالی

این پروژه بدون شک پیچیده ترین پروژه ای است که من انجام داده ام ، با شانزده لوله IV-11 VFD ، دو کارت آردوینو مگا ، ده مدار نئونی LED نئون ، سروو ، الکترومغناطیس ، دو تراشه IC MAX6921AWI ، پنج منبع تغذیه DC ، قدرت HV منبع تغذیه ، دو متر DC ولت ، یک متر آمپر DC ، رادیو استریو FM ، تقویت کننده قدرت 3W ، صفحه LCD و صفحه کلید. به غیر از لیست قسمت های فوق ، دو برنامه نرم افزاری باید از ابتدا توسعه داده شود و در نهایت ساخت کل رادیو حدود 200 ساعت کار نیاز داشت.

من تصمیم گرفتم این پروژه را در سایت Instructables قرار دهم و انتظار ندارم اعضا این پروژه را به طور کامل بازتولید کنند ، بلکه باید عناصری را که برای آنها جالب است انتخاب کنند. دو حوزه مورد توجه ویژه اعضای سایت ممکن است کنترل 16 لوله IV-11 VDF با استفاده از دو تراشه MAX6921AWI و سیم کشی مربوط به آن و ارتباطات بین دو کارت Mega 2650 باشد.

اجزای مختلف موجود در این پروژه بجز لوله های IV-11 و تراشه های MAX6921AWI که هر دو در EBay به دست آمده اند به صورت محلی تهیه شده اند. من می خواستم اقلام مختلفی را که در غیر این صورت سالها در جعبه ها می ماند زنده کنم. همه دریچه های HF با درک این که همه در آنجا واحدها خراب شده اند ، منبع گرفته اند.

مرحله 1: لیست قطعات

1. 2 x Arduino Mega 2560 R3

2. رادیو FM RDA5807M

3. تقویت کننده PAM8403 3W

4. بلندگوهای 2 * 20 وات

5. دی قطبی FM Ariel

6. 16 لوله IV-11 VDF

7. 2 x MAX6921AWI IC تراشه

8. 2 x MT3608 2A حداکثر DC-DC قدرت ماژول تقویت کننده ماژول قدرت

9. ماژول 2 x XL6009 400KHz Automatic Buck

10. ماژول 1 کانال ، ماشه سطح پایین 5V برای Arduino ARM PIC AVR DSP

11. سپر ماژول 2 کانال 5V 2 کاناله برای Arduino ARM PIC AVR DSP

12. آهنربای الکتریکی بلند کردن 2.5KG/25N شیر برقی الکترومغناطیس DC 6V

13. موتور پله ای 4 فاز را می توان با تراشه ULN2003 هدایت کرد

14. ماژول LCD 20*4 LCD 20X4 5V صفحه آبی LCD2004

15. ماژول رابط سریال IIC/I2C

16. 6 بیت بیت 7 X WS2812 5050 RGB چراغ چراغ چراغ با رانندگان مجتمع Neo Pixel

17. حلقه 3 x LED 12 x WS2812 5050 RGB LED با درایورهای مجتمع Neo Pixel

18. 2 x حلقه LED 16 x WS2812 5050 RGB LED با درایورهای مجتمع Neo Pixel

19. نوار LED انعطاف پذیر RGB طول 5 متر

20. صفحه کلید 12 ممبران سوئیچ 4 * 3 صفحه کلید سوئیچ ماتریس آرایه ماتریس

21. سنسور فشار ارتفاع فشارسنج دیجیتال BMP280 3.3V یا 5V برای آردوینو

22. DS3231 AT24C32 IIC Module Precision RTC ماژول ساعت زمان واقعی

23. 2 عدد پتانسیومتر دوار خطی شفت دار 50K

24. آداپتور برق 12 ولت 1 آمپر

مرحله 2: IV-11 VDF TUBES AND MAX6921AWI IC CHIP

استفاده از تراشه MAX6921AWI در این پروژه بر اساس پروژه قبلی زنگ ساعت است. هر مجموعه از هشت لوله IV-11 از طریق یک تراشه MAX6921AWI با استفاده از روش کنترل Multiplex کنترل می شود. دو پی دی اف پیوست سیم کشی مجموعه هشت لوله و نحوه اتصال تراشه MAX6921AWI به مجموعه لوله و به نوبه خود سیم کشی به Arduino Mega 2560 را نشان می دهد. برای اطمینان از قطعه و خطوط ولتاژ شبکه جداگانه نگه داشته می شوند. شناسایی خروجی های لوله بسیار مهم است ، PDF پیوست شده را ببینید ، این شامل پین های بخاری 1.5 ولت 1 و 11 ، پین آند 24 ولت (2) ، و در نهایت پین های هشت قسمتی و "dp" ، 3 - 10 است. همچنین ، قبل از شروع سیم کشی مجموعه لوله ، باید هر بخش و "dp" را با استفاده از یک دکل تست ساده آزمایش کنید. هر پین لوله به صورت سری و قسمت بعدی خط لوله ها تا آخرین لوله که سیم کشی اضافی به آن اضافه شده است امکان اتصال از راه دور به تراشه MAX6921AWI را ایجاد می کند. همین روند برای دو پین 1 و 11 خط گرمکن ادامه می یابد. من برای هر 11 خط از سیم رنگی استفاده کردم ، وقتی رنگم تمام شد دوباره دنباله رنگ را شروع کردم اما یک نوار سیاه را در هر سر سیم اضافه کردم. با استفاده از انقباض حرارتی استثنا در توالی سیم کشی فوق مربوط به پین 2 است ، منبع 24 آند که سیم جداگانه ای بین پین 2 و خروجی های قدرت آند روی تراشه MAX6921 دارد. برای اطلاع از جزئیات تراشه و اتصالات آن ، PDF پیوست را مشاهده کنید. نمی توان بیش از حد تأکید کرد که هیچ وقت در حین کار تراشه نباید تراشه داغ شود ، بعد از چند ساعت از بله گرم شود ، اما هرگز داغ نشود. نمودار سیم کشی تراشه سه اتصال به مگا ، پایه های 27 ، 16 و 15 ، منبع تغذیه 3.5V-5V از پین Mega 27 ، GND آن به پین 14 مگا و پین تغذیه 24 ولت 1 را نشان می دهد. هرگز از منبع تغذیه 5 ولت تجاوز نکنید و محدوده توان آند را بین حداکثر 24 ولت تا 30 ولت نگه دارید. قبل از ادامه ، از یک تستر پیوستگی برای آزمایش هر سیم بین فاصله بین نقاط خود استفاده کنید.

من از نسخه AWI این تراشه به عنوان کوچکترین فرمت استفاده کردم ، مایل بودم با آن کار کنم. ساخت تراشه و حامل آن با دو مجموعه 14 پین PCB که روی یک تخته نان قرار می گیرند شروع می شود ، حامل تراشه روی پین ها قرار گرفته و پین 1 در بالا سمت چپ قرار دارد. با استفاده از شار و لحیم ، سنجاق ها و هر یک از 28 لنت پای تراشه را "قلع" لحیم کنید. پس از تکمیل ، تراشه حامل تراشه را با دقت زیاد قرار دهید و پاهای تراشه را با پدهای پا در یک خط قرار دهید و اطمینان حاصل کنید که شکاف تراشه رو به پین 1 است. من متوجه شدم که از یک قطعه نوار فروش در یک طرف تراشه کمک کرده است تراشه را قبل از لحیم کاری ثابت کنید. هنگام لحیم کاری اطمینان حاصل کنید که شار روی لنت های ساق پا اعمال شده است و آهن لحیم کاری تمیز است. به طور کلی بر روی هر پای تراشه به سمت پایین فشار دهید ، این کار آن را کمی روی پد پا خم می کند و باید لحیم کاری را ببینید. این کار را برای تمام 28 پا تکرار کنید ، در این روش نیازی به افزودن لحیم به آهن لحیم کاری نیست.

به محض کامل ، تراشه را از شار تمیز کنید و سپس با استفاده از یک تستر پیوستگی ، هر پا را یک پراب را روی پای تراشه و دیگری را روی پین PCB قرار دهید. در نهایت ، همیشه اطمینان حاصل کنید که همه اتصالات به حامل تراشه قبل از اعمال هرگونه برق واقعی انجام شده است ، اگر بلافاصله تراشه شروع به خاموش شدن داغ کرد و همه اتصالات را بررسی کرد.

مرحله 3: RGB LIGHT ROPE و NEON LIGHT RING

این پروژه به ده عنصر روشنایی ، سه طناب نور RGB و هفت حلقه نوری NEON در اندازه های مختلف نیاز داشت. پنج حلقه نور NEON در یک سری از سه حلقه سیم کشی شده است. این نوع حلقه های روشنایی از نظر کنترل بسیار متنوع هستند و چه رنگ هایی را می توانند نمایش دهند ، من از سه رنگ اصلی که فقط روشن یا خاموش بودند استفاده کردم. سیم کشی شامل سه سیم ، 5V ، GND و یک خط کنترل بود که از طریق مگا برده کنترل می شد ، برای جزئیات به لیست آردوینو ضمیمه شده "SteampunkRadioV1Slave" مراجعه کنید. خطوط 14 تا 20 به ویژه تعداد واحدهای نوری تعیین شده مهم هستند ، اینها باید با عدد فیزیکی مطابقت داشته باشند در غیر این صورت حلقه به درستی کار نمی کند.

طنابهای روشن RGB نیاز به ساخت یک واحد کنترل داشتند که سه خط کنترل را از Mega می گرفت و هر سه رنگ اصلی قرمز ، آبی و سبز را کنترل می کرد. واحد کنترل شامل 9 ترانزیستور TIP122 N-P-N بود ، به برگه داده پیوست TIP122 مراجعه کنید ، هر مدار از سه ترانزیستور TIP122 تشکیل شده است که در آن یک پا وصل شده است ، پایه دوم به منبع تغذیه 12 ولت و پای وسط به خط کنترل مگا متصل است. منبع طناب RGB از چهار خط ، یک خط GND منفرد و سه خط کنترل ، یکی از هر سه پایه میانی TIP122 تشکیل شده است. این سه رنگ اصلی را ارائه می دهد ، شدت نور با استفاده از دستور نوشتن آنالوگ با مقدار 0 ، برای خاموش و حداکثر 255 کنترل می شود.

مرحله 4: ارتباطات ARDUINO MEGA 2560

این جنبه از پروژه برای من تازگی داشت و به همین دلیل مستلزم ایجاد خراش یک برد توزیع IC2 و اتصال هر یک از مگا GND ها بود. برد توزیع IC2 اجازه می دهد تا دو کارت مگا از طریق پین 21 و 22 به یکدیگر متصل شوند ، از این برد برای اتصال صفحه LCD ، سنسور BME280 ، ساعت زمان واقعی و رادیو FM نیز استفاده می شد. برای اطلاع از جزئیات ارتباطات تک کاراکتری از Master به واحد Slave ، فایل پیوست Arduino "SteampunkRadioV1Master" را مشاهده کنید. خطوط کد مهم خط 90 هستند ، که مگا دوم را به عنوان واحد برده تعریف می کند ، خط 291 یک فراخوان معمولی برای درخواست اقدام برده است ، این روش از خط 718 شروع می شود ، در نهایت خط 278 که از روش برده ، پاسخ برگشتی دارد ، با این حال I تصمیم گرفت این ویژگی را به طور کامل پیاده سازی نکند.

فایل پیوست "SteampunkRadioV1Slave" ضلع جانبی این ارتباط را مشخص می کند ، خطوط مهم خط 57 هستند ، آدرس IC2 برده ، خطوط 119 و 122 و روش "دریافت رویداد" را برای شروع 133 مشخص می کند.

یک مقاله بسیار خوب You Tube وجود دارد: Arduino IC2 Communications by DroneBot Workshop که در درک این موضوع بسیار مفید بود.

مرحله 5: کنترل ELECTROMAGNET

دوباره ، یک عنصر جدید در این پروژه استفاده از الکترومغناطیس بود. من از یک واحد 5 ولت استفاده کردم که از طریق رله تک کانالی کنترل می شد. این واحد برای جابجایی کلید کد مورس استفاده می شد و با پالس های کوتاه یا بلند بسیار خوب کار می کرد که صداهای "نقطه" و "خط تیره" را که یک کلید معمولی مورس نشان می دهد ، ارائه می داد. با این حال ، هنگامی که از این واحد استفاده می شود ، مشکلی رخ می دهد ، یک EMF عقب را وارد مدار می کند که باعث تنظیم مجدد مگا متصل می شود. برای غلبه بر این مشکل ، من یک دیود به موازات الکترومغناطیس اضافه کردم که مشکل را حل کرد زیرا قبل از اینکه بر مدار تغذیه تأثیر بگذارد ، EMF عقب را می گیرد.

مرحله 6: FM RADIO و تقویت کننده 3W

همانطور که از نام پروژه مشخص است این یک رادیو است و من تصمیم گرفتم از ماژول RDA5807M FM استفاده کنم. در حالی که این واحد به خوبی کار می کرد ، قالب آن نیاز به مراقبت بسیار زیادی در اتصال سیم ها به منظور ایجاد برد PCB دارد. زبانه های لحیم کاری در این دستگاه بسیار ضعیف هستند و از بین می روند و لحیم کاری سیم روی آن اتصال را بسیار دشوار می کند. PDF پیوست شده سیم کشی این واحد را نشان می دهد ، خطوط کنترل SDA و SDL کنترل را از Mega به این واحد ارائه می دهند ، خط VCC به 3.5 ولت نیاز دارد ، از این ولتاژ فراتر نروید وگرنه به واحد آسیب می رساند. خط GND و خط ANT بدیهی است ، خطوط Lout و Rout از جک هدفون زن 3.5 میلی متری استاندارد تغذیه می کنند. من یک نقطه جک هوایی مینی FM و یک آنتن FM دو قطبی و پذیرش بسیار خوب اضافه کردم. من نمی خواستم از هدفون برای گوش دادن به رادیو استفاده کنم ، بنابراین دو بلندگوی 20 واتی متصل از طریق تقویت کننده PAM8403 3W با ورودی به تقویت کننده با استفاده از همان فیش هدفون 3.5 میلی متری زن و یک سیم اتصال تجاری 3.5 میلی متری مرد به مرد اضافه کردم. در آن زمان بود که با مشکل خروجی از RDA5807M روبرو شدم که تقویت کننده را تحت فشار قرار داده و اعوجاج قابل توجهی را ایجاد می کرد. برای غلبه بر این مشکل ، من دو مقاومت 1M و 470 اهم را به صورت سری به هر یک از خطوط کانال اضافه کردم و این اعوجاج را برطرف کرد. با این فرمت من نتوانستم میزان صدا را به 0 کاهش دهم ، حتی اگر واحد را روی 0 قرار داد همه صدا به طور کامل حذف نشد ، بنابراین وقتی صدا روی 0 تنظیم شد ، فرمان "radio.setMute (true)" را اضافه کردم. و این به طور موثر تمام صدا را حذف کرد سه لوله آخر IV-11 در خط پایینی لوله ها معمولاً دما و رطوبت را نشان می دهند ، اما در صورت استفاده از کنترل صدا ، این صفحه نمایش تغییر می کند تا حجم فعلی را حداکثر با 15 و حداقل 0. نشان دهد. نشان داده می شود تا زمانی که سیستم لوله های بالا را از نمایش تاریخ تا نشان دادن زمان به روز کند ، که مجدداً دما نمایش داده می شود.

مرحله 7: SERVO CONTROL

از سرو 5 ولت برای جابجایی واحد ساعت استفاده شد. پس از خرید مکانیزم ساعت "فقط برای قطعات" و سپس برداشتن فنر اصلی و نیمی از مکانیزم ، آنچه باقی مانده تمیز شده ، روغن کاری شده و سپس با استفاده از سروو با اتصال بازوی سروو به یکی از دندانه های ساعت اصلی اضافی ، تغذیه می شود. کد حیاتی برای عملکرد سروو را می توانید در فایل "SteampunRadioV1Slave" که از خط 294 شروع می شود ، پیدا کنید ، جایی که 2048 پالس چرخش 360 درجه ایجاد می کند.

مرحله 8: ساخت کلی

جعبه از رادیوی قدیمی آمده بود ، لاک قدیمی برداشته شده ، جلو و عقب برداشته شده و سپس دوباره لاک زده شده است. پایه های هر یک از پنج سوپاپ برداشته شد و سپس حلقه های نوری NEON به بالا و پایین متصل شدند. دو دریچه عقب دارای شانزده سوراخ کوچک در پایه بود و سپس شانزده چراغ LCD روی هر سوراخ بسته شده بود ، هر چراغ LCD در سری بعدی به سیمی دیگر وصل می شد. تمام لوله کشی ها از لوله مسی و اتصالات 15 میلی متری استفاده می کردند. پارتیشن های داخلی که از 3 میلی متر به رنگ مشکی رنگ آمیزی شده بود و قسمت جلویی آن 3 میلی متر پرسپکس شفاف بود. از ورق برنجی با اشکال فشرده برای خط کشی جلوی Perspex و داخل هر یک از لوله های لوله IV-11 استفاده شد. سه کنترل جلو برای روشن/خاموش ، حجم و فرکانس همه از پتانسیومترهای روتاری خطی استفاده می کنند که از طریق لوله پلاستیکی به ساقه دریچه دروازه متصل شده اند. بادگیر مسی از سیم مسی رشته دار 5 میلی متری ساخته شده است ، در حالی که سیم پیچ مارپیچی در اطراف دو بالاترین دریچه از سیم فولادی ضد زنگ 3 میلی متری با رنگ مس ساخته شده است. سه تخته توزیع در آنجا ساخته شده است ، 12V ، 5V و 1.5V ، و یک برد دیگر اتصالات IC2 را توزیع می کند. چهار منبع تغذیه DC دارای 12 ولت از آداپتور برق 12 ولت و 1 آمپر است. دو منبع تغذیه 24 ولت برای تغذیه تراشه های MAX6921AWI IC ، یکی منبع تغذیه 5 ولت را برای پشتیبانی از تمام سیستم های روشنایی و حرکت ، و دیگری 1.5 ولت را برای دو مدار بخاری IV-11 تأمین می کند.

مرحله 9: نرم افزار

این نرم افزار در دو بخش Master و Slave توسعه یافته است. برنامه Master از سنسور BME208 ، ساعت زمان واقعی ، دو تراشه IC MAX6921AWI و IC2 پشتیبانی می کند. برنامه Slave کلیه چراغها ، سروو ، الکترومغناطیس ، آمپر متر و هر دو متر ولت را کنترل می کند. برنامه Master از شانزده لوله IV-11 ، صفحه LCD LCD و 12 صفحه کلید پشتیبانی می کند. برنامه Slave از تمام عملکردهای روشنایی ، سروو ، الکترومغناطیس ، رله ها ، آمپر متر و هر دو ولت متر پشتیبانی می کند. مجموعه ای از برنامه های آزمایشی که برای آزمایش هر یک از توابع قبل از اینکه هر تابع به برنامه های Master یا Slave اضافه شود ، توسعه داده شد. فایلهای پیوست آردوینو و جزئیات فایلهای اضافی کتابخانه مورد نیاز برای پشتیبانی از کد را مشاهده کنید.

شامل فایل ها: 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.

مرحله 10: بررسی پروژه

من از توسعه این پروژه با عناصر جدید ارتباطات مگا ، الکترومغناطیس ، سروو و پشتیبانی از شانزده لوله VFD IV-11 لذت بردم. پیچیدگی مدار در مواقعی چالش برانگیز بود و استفاده از اتصالات Dupont هر از گاهی مشکلات اتصال را ایجاد می کند ، استفاده از چسب حرارتی برای ایمن سازی این اتصالات به کاهش مشکلات اتصال تصادفی کمک می کند.