Radio SteamPunk: 10 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:55

Proyek: Radio SteamPunk

Tanggal: Mei 2019 – Agustus 2019

GAMBARAN

Proyek ini tidak diragukan lagi merupakan proyek yang paling kompleks yang pernah saya kerjakan, dengan enam belas tabung IV-11 VFD, dua kartu Arduino Mega, sepuluh rangkaian lampu LED Neon, sebuah servo, sebuah elektromagnet, dua Chip IC MAX6921AWI, lima catu daya DC, sebuah daya HV catu daya, dua meter Volt DC, satu meteran Amplifier DC, radio stereo FM, penguat daya 3W, layar LCD, dan keyboard. Terlepas dari daftar bagian di atas, dua program perangkat lunak harus dikembangkan dari awal dan akhirnya pembangunan seluruh radio membutuhkan sekitar 200 jam kerja.

Saya memutuskan untuk memasukkan proyek ini ke situs Instructables tidak mengharapkan anggota untuk mereproduksi proyek ini secara keseluruhan melainkan untuk memilih elemen yang menarik bagi mereka. Dua area yang menarik bagi anggota situs mungkin adalah kontrol tabung 16 IV-11 VDF menggunakan dua chip MAX6921AWI dan kabel yang terkait, dan komunikasi antara dua kartu Mega 2650.

Berbagai komponen yang disertakan dalam proyek ini bersumber secara lokal, kecuali tabung IV-11, dan chip MAX6921AWI keduanya diperoleh di EBay. Saya ingin menghidupkan kembali berbagai barang yang jika tidak akan merana dalam kotak selama bertahun-tahun. Semua katup HF di mana bersumber dengan pemahaman bahwa semua unit gagal.

Langkah 1: DAFTAR BAGIAN

1. 2 x Arduino Mega 2560 R3

2. Radio FM RDA5807M

3. Penguat 3W PAM8403

4. 2 x 20W speaker

5. Di-pole FM Ariel

6. Tabung 16 X IV-11 VDF

7. 2 x MAX6921AWI IC Chip

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

9. 2 x XL6009 400KHz Modul Buck Otomatis

10. 1 Modul Saluran, Pemicu Tingkat Rendah 5V untuk Arduino ARM PIC AVR DSP

11. 2 Channel 5V 2-Channel Module Shield untuk Arduino ARM PIC AVR DSP

12. Magnet Listrik Lifting 2.5KG/25N Solenoid Sucker Elektromagnet DC 6V

13. Motor stepper 4 fase dapat digerakkan oleh chip ULN2003

14. 20*4 LCD 20X4 5V Layar biru LCD2004 menampilkan modul LCD

15. Modul Antarmuka Serial IIC/I2C

16. 6 x Bits 7 X WS2812 5050 RGB LED Ring Lamp Light dengan Driver Terintegrasi Neo Pixel

17. 3 x LED Ring 12 x WS2812 5050 RGB LED dengan Driver Terintegrasi Neo Pixel

18. 2 x LED Ring 16 x WS2812 5050 RGB LED dengan Driver Terintegrasi Neo Pixel

19. Strip LED Fleksibel RGB 5m Panjang

20. 12 Keypad Membrane Switch Keypad 4 x 3 Matrix Array Matrix keyboard switch keypad

21. Sensor Ketinggian Tekanan Barometrik Digital BMP280 3.3V atau 5V untuk Arduino

22. DS3231 AT24C32 IIC Modul Presisi RTC Modul Jam Waktu Nyata

23. 2 x Knurled Shaft Linear Rotary Potensiometer 50K

24. Adaptor Daya 12V 1 Amp

Langkah 2: TABUNG VDF IV-11 DAN CHIP IC MAX6921AWI

Penggunaan chip MAX6921AWI proyek ini dibangun di atas proyek Jam Alarm saya sebelumnya. Setiap set delapan tabung IV-11 dikendalikan melalui satu chip MAX6921AWI menggunakan metode kontrol Multiplex. Dua PDF terlampir menunjukkan pengkabelan dari set delapan tabung dan bagaimana chip MAX6921AWI disambungkan ke set tabung dan, pada gilirannya, disambungkan ke Arduino Mega 2560. Pengodean warna yang ketat dari pengkabelan diperlukan untuk memastikan segmen itu dan Garis tegangan grid disimpan terpisah. Sangat penting untuk mengidentifikasi keluaran tabung, lihat PDF terlampir, ini termasuk pin pemanas 1,5V 1 dan 11, pin anoda 24v (2), dan akhirnya delapan segmen dan pin “dp”, 3 – 10. waktu, ada baiknya juga menguji setiap segmen dan "dp" menggunakan alat uji sederhana sebelum mulai memasang set tabung. Setiap pin tabung disambungkan secara seri dengan yang berikutnya di garis tabung sampai tabung terakhir di mana kabel tambahan ditambahkan untuk memungkinkan koneksi jarak jauh ke chip MAX6921AWI. Proses yang sama ini dilanjutkan untuk dua jalur suplai pemanas pin 1 dan 11. Saya menggunakan kabel berwarna untuk masing-masing jalur 11, ketika saya kehabisan warna saya memulai urutan warna lagi tetapi menambahkan pita hitam di sekitar setiap ujung kabel menggunakan panas menyusut. Pengecualian untuk urutan pengkabelan di atas adalah untuk pin 2, suplai 24-anoda yang memiliki kabel individual antara pin 2 dan output daya anoda pada chip MAX6921. Lihat PDF terlampir untuk detail chip dan koneksinya. Tidak dapat terlalu ditekankan bahwa selama pengoperasian chip chip tidak boleh menjadi panas, hangat setelah beberapa jam digunakan ya, tetapi tidak pernah panas. Diagram pengkabelan chip menunjukkan tiga koneksi ke Mega, pin 27, 16, dan 15, suplai 3,5V-5V dari pin Mega 27, GND-nya ke pin Mega 14, dan pin1 suplai 24V. Jangan pernah melebihi suplai 5V dan pertahankan rentang daya anoda antara maksimum 24V dan 30V. Sebelum melanjutkan, gunakan penguji kontinuitas untuk menguji setiap kabel di antara titik-titik jaraknya yang paling jauh.

Saya menggunakan versi AWI dari chip ini karena ini adalah format terkecil, saya bersedia untuk bekerja dengannya. Pembuatan chip dan pembawanya dimulai dengan dua set 14 pin PCB yang ditempatkan pada papan roti, pembawa chip ditempatkan di atas pin dengan pin 1 kiri atas. Menggunakan fluks dan solder, solder pin dan "timah" masing-masing dari 28 bantalan kaki chip. Setelah selesai, tempatkan chip pembawa chip dengan sangat hati-hati untuk menyejajarkan kaki chip dengan bantalan kaki dan memastikan bahwa takik pada chip menghadap ke arah pin 1. Saya menemukan menggunakan sepotong selotip di satu sisi chip membantu stabilkan chip sebelum menyolder. Saat menyolder, pastikan fluks telah diterapkan ke bantalan kaki dan besi solder bersih. Tekan secara umum ke bawah ke setiap kaki chip, ini akan sedikit menekuknya ke bantalan kaki dan Anda akan melihat solderannya berjalan. Ulangi ini untuk semua 28 kaki, Anda tidak perlu menambahkan solder ke besi solder selama proses ini.

Setelah selesai membersihkan pembawa chip dari fluks dan kemudian menggunakan uji kontinuitas, setiap kaki menempatkan satu probe ke kaki chip dan yang lainnya pada pin PCB. Terakhir, selalu pastikan bahwa semua koneksi telah dibuat ke pembawa chip sebelum daya sebenarnya diterapkan, jika chip mulai panas segera matikan dan periksa semua koneksi.

Langkah 3: TALI LAMPU RGB & CINCIN LAMPU NEON

Proyek ini membutuhkan sepuluh elemen pencahayaan, tiga tali lampu RGB, dan tujuh cincin lampu NEON dengan berbagai ukuran. Lima dari cincin lampu NEON di mana kabel dalam rangkaian tiga cincin. Jenis cincin pencahayaan ini sangat fleksibel dalam kontrolnya dan warna apa yang dapat ditampilkan, saya menggunakan tiga warna primer saja yang menyala atau mati. Pengkabelan terdiri dari tiga kabel, 5V, GND, dan jalur kontrol yang dikendalikan melalui Mega slave, lihat daftar Arduino terlampir “SteampunkRadioV1Slave” untuk detailnya. Baris 14 hingga 20 penting terutama jumlah unit lampu yang ditentukan, ini harus sesuai dengan nomor fisik jika tidak, cincin tidak akan berfungsi dengan benar.

Tali lampu RGB memerlukan konstruksi unit kontrol yang mengambil tiga jalur kontrol dari Mega yang masing-masing mengontrol tiga warna primer, merah, biru, dan hijau. Unit kontrol terdiri dari sembilan transistor TIP122 N-P-N, lihat lembar data TIP122 terlampir, setiap rangkaian terdiri dari tiga transistor TIP122 di mana satu kaki terhubung ke ground, kaki kedua terhubung ke catu daya 12V dan kaki tengah terhubung ke jalur kontrol Mega. Pasokan tali RGB terdiri dari empat jalur, satu jalur GND, dan tiga jalur kontrol, satu dari masing-masing dari tiga kaki tengah TIP122. Ini memberikan tiga warna utama, intensitas cahaya dikontrol menggunakan perintah tulis Analog dengan nilai 0, untuk mati, dan 255 untuk maksimum.

Langkah 4: KOMUNIKASI ARDUINO MEGA 2560

Aspek proyek ini baru bagi saya dan karena itu memerlukan pembangunan awal dari papan distribusi IC2 dan koneksi dari masing-masing Mega GND. Papan distribusi IC2 memungkinkan dua kartu Mega terhubung melalui pin 21 dan 22, papan ini juga digunakan untuk menghubungkan layar LCD, sensor BME280, Real Time Clock, dan Radio FM. Lihat file Arduino terlampir "SteampunkRadioV1Master" untuk rincian komunikasi karakter tunggal dari Master ke unit Slave. Baris kode kritis adalah baris 90, mendefinisikan Mega kedua sebagai unit budak, baris 291 adalah panggilan prosedur permintaan tindakan budak yang khas, prosedur mulai dari baris 718, akhirnya baris 278 yang memiliki respons balik dari prosedur budak, namun saya memutuskan untuk tidak sepenuhnya mengimplementasikan fitur ini.

File "SteampunkRadioV1Slave" terlampir merinci sisi slave komunikasi ini, jalur kritis adalah baris 57, mendefinisikan alamat IC2 slave, baris 119 dan 122, dan prosedur "receiveEvent" yang memulai 133.

Ada artikel You Tube yang sangat bagus: Komunikasi Arduino IC2 oleh DroneBot Workshop yang sangat membantu dalam memahami subjek ini.

Langkah 5: KONTROL ELEKTROMAGNET

Sekali lagi, elemen baru dalam proyek ini adalah penggunaan elektromagnet. Saya menggunakan unit 5V, dikendalikan melalui relai saluran tunggal. Unit ini digunakan untuk memindahkan kunci kode Morse dan bekerja sangat baik dengan pulsa pendek atau panjang yang memberikan suara "titik" dan "tanda hubung" yang ditunjukkan oleh kunci Morse yang khas. Namun, masalah terjadi ketika unit ini digunakan, itu memperkenalkan EMF kembali ke sirkuit yang memiliki efek mengatur ulang Mega yang terpasang. Untuk mengatasi masalah ini, saya menambahkan dioda secara paralel dengan elektromagnet yang memecahkan masalah karena akan menangkap kembali EMF sebelum mempengaruhi rangkaian daya.

Langkah 6: RADIO FM & AMPLIFIER 3W

Seperti yang disarankan oleh nama proyek, ini adalah radio dan saya memutuskan untuk menggunakan modul RDA5807M FM. Meskipun unit ini berfungsi dengan baik, formatnya membutuhkan perhatian yang sangat besar dalam memasang kabel untuk membuat papan PCB. Tab solder pada unit ini sangat lemah dan akan putus sehingga sangat sulit untuk menyolder kabel ke sambungan itu. PDF terlampir menunjukkan kabel unit ini, jalur kontrol SDA dan SDL memberikan kontrol ke unit ini dari Mega, jalur VCC membutuhkan 3.5V, jangan melebihi tegangan ini atau akan merusak unit. Garis GND dan garis ANT sudah jelas, garis Lout dan Rout mengumpankan jack headphone standar 3,5 mm perempuan. Saya menambahkan titik jack antena FM mini dan antena FM di-pole dan penerimaannya sangat baik. Saya tidak ingin menggunakan headphone untuk mendengarkan radio, jadi saya menambahkan dua speaker 20W yang terhubung melalui amplifier PAM8403 3W dengan input ke amplifier menggunakan colokan headphone wanita 3.5mm yang sama dan kabel konektor komersial 3.5mm pria ke pria. Pada titik inilah saya mengalami masalah dengan output dari RDA5807M yang membuat amplifier kewalahan dan menyebabkan distorsi yang signifikan. Untuk mengatasi masalah ini, saya menambahkan dua resistor 1M, dan 470 ohm secara seri, ke masing-masing saluran saluran dan ini menghilangkan distorsi. Dengan format ini saya tidak dapat mengurangi volume unit ke 0, bahkan menyetel unit ke 0 semua suara tidak sepenuhnya dihapus, jadi saya menambahkan perintah "radio.setMute(true)" ketika volume disetel ke 0 dan ini secara efektif menghilangkan semua suara. Tiga tabung IV-11 terakhir di bagian bawah tabung biasanya menunjukkan suhu dan kelembaban, namun jika kontrol volume digunakan, tampilan ini diubah untuk menunjukkan volume saat ini dengan maksimum 15 dan minimum 0. Tampilan volume ini adalah ditampilkan sampai sistem memperbarui tabung atas dari menampilkan tanggal kembali ke waktu, di mana suhu ditampilkan lagi.

Langkah 7: KONTROL SERVO

Servo 5V digunakan untuk memindahkan unit jarum jam. Setelah membeli mekanisme jam “hanya untuk suku cadang” dan kemudian melepas pegas utama dan setengah dari mekanisme, yang tersisa dibersihkan, diminyaki, dan kemudian diberi daya menggunakan Servo dengan memasang lengan Servo ke salah satu roda penggerak jam asli cadangan. Kode kritis untuk pengoperasian Servo dapat ditemukan di file "SteampunRadioV1Slave" mulai dari baris 294, di mana 2048 pulsa menghasilkan rotasi 360 derajat.

Langkah 8: KONSTRUKSI UMUM

Kotak itu berasal dari radio lama, pernis lama dilepas, depan dan belakang dilepas, lalu dipernis ulang. Masing-masing dari lima katup dilepas dasarnya, lalu cincin lampu NEON dipasang di bagian atas dan bawah. Dua katup paling belakang memiliki enam belas lubang kecil yang dibor di dasarnya dan kemudian enam belas lampu LCD disegel ke setiap lubang, masing-masing lampu LCD dihubungkan ke seri berikutnya. Semua pipa menggunakan pipa tembaga 15mm dan sambungannya. Partisi internal yang terbuat dari 3mm ply dicat hitam dan bagian depan adalah Perspex bening 3mm. Lembaran kuningan, dengan bentuk ditekan digunakan untuk melapisi Perspex depan dan bagian dalam masing-masing ruang tabung IV-11. Tiga kontrol depan untuk Nyala/Mati, Volume, dan Frekuensi semuanya menggunakan Potensiometer Putar Linier yang dipasang melalui tabung plastik ke batang katup gerbang. Antena berbentuk tembaga dibuat dari kawat tembaga untai 5mm, sedangkan kumparan spiral di sekitar dua katup paling atas terbuat dari kawat baja tahan karat 3mm yang dicat dengan cat berwarna tembaga. Tiga papan distribusi di mana dibangun, 12V, 5V, dan 1.5V, dan papan lebih lanjut mendistribusikan koneksi IC2. Empat catu daya DC yang dilengkapi dengan 12V dari adaptor daya 12V, 1 Amp. Dua suplai 24V untuk memberi daya pada Chip IC MAX6921AWI, satu menyediakan suplai 5V untuk mendukung semua sistem pencahayaan dan gerak, dan satu menyediakan 1,5V untuk dua sirkuit pemanas IV-11.

Langkah 9: PERANGKAT LUNAK

Perangkat lunak ini dikembangkan dalam dua bagian, Master dan Slave. Program Master mendukung sensor BME208, Real Time Clock, dua Chip IC MAX6921AWI, dan IC2. Program Slave mengontrol semua lampu, servo, elektromagnet, Amp meter, dan kedua Volt meter. Program Master mendukung enam belas tabung IV-11, layar belakang LCD, dan 12 tombol tombol. Program Slave mendukung semua fungsi pencahayaan, servo, elektromagnet, relai, Amp meter, dan kedua Volt meter. Serangkaian program pengujian yang dikembangkan untuk menguji setiap fungsi sebelum setiap fungsi ditambahkan ke program Master atau Slave. Lihat file Arduino terlampir dan detail file Library tambahan yang diperlukan untuk mendukung kode.

Sertakan File: 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.

Langkah 10: TINJAUAN PROYEK

Saya menikmati pengembangan proyek ini, dengan elemen barunya yaitu komunikasi Mega, elektromagnet, Servo, dan dukungan enam belas tabung IV-11 VFD. Kompleksitas sirkuit terkadang menantang dan penggunaan konektor Dupont memang menyebabkan masalah koneksi dari waktu ke waktu, penggunaan lem panas untuk mengamankan koneksi ini membantu mengurangi masalah koneksi acak.