HackerBox 0052: Ελεύθερη μορφή: 10 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:33

Χαιρετισμούς στους HackerBox Hackers σε όλο τον κόσμο! Το HackerBox 0052 διερευνά τη δημιουργία γλυπτών κυκλώματος ελεύθερης μορφής, συμπεριλαμβανομένου ενός παραδείγματος κυνηγού LED και της επιλογής σας δομών που βασίζονται σε μονάδες LED WS2812 RGB. Το Arduino IDE έχει διαμορφωθεί για το Arduino Nano και πειραματιζόμαστε με τον προγραμματισμό μικροελεγκτών ATtiny85 για τα γλυπτά μας ελεύθερης μορφής χρησιμοποιώντας το Arduino Nano. Οι μηχανές μυαλού δοκιμάζονται για να εκπαιδεύσουν εγκεφαλικά κύματα για χαλάρωση, δημιουργικότητα και διαλογισμό. Οι διακόπτες MOSFET διερευνώνται για τον έλεγχο υψηλών φορτίων ρεύματος χρησιμοποιώντας απλές ακίδες IO μικροελεγκτή.

Αυτός ο οδηγός περιέχει πληροφορίες για να ξεκινήσετε με το HackerBox 0052, οι οποίες μπορούν να αγοραστούν εδώ μέχρι εξαντλήσεως των αποθεμάτων. Αν θα θέλατε να λαμβάνετε ένα HackerBox όπως αυτό ακριβώς στο γραμματοκιβώτιό σας κάθε μήνα, εγγραφείτε στο HackerBoxes.com και λάβετε μέρος στην επανάσταση!

Το HackerBoxes είναι η μηνιαία συνδρομητική υπηρεσία κουτί για χάκερ υλικού και λάτρεις της ηλεκτρονικής και της τεχνολογίας υπολογιστών. Ελάτε μαζί μας και ζήστε το HACK LIFE.

Βήμα 1: Λίστα περιεχομένου για το HackerBox 0052

• Arduino Nano
• Είκοσι μονάδες LED WS2812B RGB
• Μικροελεγκτής ATtiny85 DIP8
• Λάμπα LED USB (τα χρώματα διαφέρουν)
• 555 Chip Timer
• CD4017 Counter Chip
• Χωρίς συγκολλήσεις Breadboard 400 Point
• Χαλκός Freeform Sculpting Wire 18G
• USB Καλώδιο αρσενικό-θηλυκό
• Στερεοφωνικό καλώδιο αρσενικό-θηλυκό 3,5mm
• Στερεοφωνική υποδοχή PCB 3,5 mm
• Δύο MOSFET AOD417 P-Channel
• Δύο MOSFET AOD514 N-Channel
• Ποτενσιόμετρο 100Κ
• Ποτενσιόμετρο 10K Dual-Gang
• Δεκαπέντε πράσινα LED 5mm
• Κλιπ μπαταρίας 9V με καλώδια
• Τρεις ηλεκτρολυτικοί πυκνωτές 10uF
• Ένας ηλεκτρολυτικός πυκνωτής 1uF
• Δύο υποδοχές τσιπ DIP8
• Μία υποδοχή τσιπ DIP16
• Αντίσταση: 680R, 1.5K και 4.7K Ohm
• Αυτοκόλλητο πληκτρολογίου Warrior Hacker
• Αυτοκόλλητο Phish Hook Hacker
• Αποκλειστικά αθλητικά γυαλιά ηλίου HackerBox

Κάποια άλλα πράγματα που θα σας βοηθήσουν:

• Συγκολλητικό σίδερο, συγκόλληση και βασικά εργαλεία συγκόλλησης
• Υπολογιστής για τη λειτουργία εργαλείων λογισμικού

Το πιο σημαντικό, θα χρειαστείτε μια αίσθηση περιπέτειας, πνεύμα χάκερ, υπομονή και περιέργεια. Το να χτίζεις και να πειραματίζεσαι με τα ηλεκτρονικά, αν και είναι πολύ ανταποδοτικό, μπορεί να είναι δύσκολο, προκλητικό, ακόμη και απογοητευτικό κατά καιρούς. Ο στόχος είναι η πρόοδος και όχι η τελειότητα. Όταν επιμένεις και απολαμβάνεις την περιπέτεια, μπορεί να προκύψει μεγάλη ικανοποίηση από αυτό το χόμπι. Κάντε κάθε βήμα αργά, προσέξτε τις λεπτομέρειες και μην φοβάστε να ζητήσετε βοήθεια.

Υπάρχει μια πληθώρα πληροφοριών για τα τρέχοντα και τα υποψήφια μέλη στις Συνήθεις Ερωτήσεις για τα HackerBoxes. Σχεδόν όλα τα μηνύματα ηλεκτρονικής υποστήριξης που λαμβάνουμε έχουν ήδη απαντηθεί εκεί, γι 'αυτό εκτιμούμε πραγματικά τον χρόνο που αφιερώσατε για να διαβάσετε τις Συνήθεις Ερωτήσεις.

Βήμα 2: Κυκλώματα ελεύθερης μορφής

Όπως περιγράφεται σε αυτό το Hackaday Entry, η τεχνική της συναρμολόγησης κυκλωμάτων χωρίς υπόστρωμα έχει πολλά ονόματα: flywire, deadbug, καλωδίωση από σημείο σε σημείο ή κυκλώματα ελεύθερης μορφής. Μερικές φορές αυτή η τεχνική χρησιμοποιείται για πρακτικούς σκοπούς, όπως για τον καθορισμό σφαλμάτων σχεδιασμού μετά την παραγωγή, αλλά πιθανότατα πιο ενδιαφέρον είναι ότι χρησιμοποιείται για τη δημιουργία τέχνης από ηλεκτρονικά κυκλώματα.

Συνήθως κατασκευασμένα από σύρμα χαλκού, απόθεμα αλουμινίου ή ράβδους ορείχαλκου, τα ηλεκτρονικά είδη ελεύθερης μορφής παίρνουν διάφορες μορφές και μπορούν να είναι εκπληκτικά όμορφα και δημιουργικά όπως φαίνεται σε αυτά τα παραδείγματα…

• Freeform Electronics as Art
• Deadbug Prototyping και Freeform Electronics
• Ηλεκτρονικά έργα τέχνης του Peter Vogel
• Κοσμήματα LED
• Eirik Brandal Ηλεκτρονικά Γλυπτά
• Γλυπτικά Συνθετικά Κυκλώματα
• Βίντεο παρουσίασης Mohit Bhoite από το Hackaday Supercon
• Διαγωνισμός Hackaday Circuit Sculture
• Skeleton Watch Video

Γιατί να μην μοιραστείτε μερικές εικόνες και ιδέες από τις δικές σας προσπάθειες γλυπτικής κυκλώματος ελεύθερης μορφής;

Βήμα 3: Freeform LED Chaser

Ένα ενδιαφέρον κύκλωμα για την πρώτη σας προσπάθεια γλυπτικής ελεύθερης μορφής είναι ένα LED Chaser όπως αυτό που φαίνεται σε αυτό το βίντεο.

Το σύρμα 18 μετρητών μπορεί να σχηματιστεί στη θέση του με το χέρι ή με πένσα.

Βαρύτερα μέρη, όπως η μπαταρία 9V ή το ποτενσιόμετρο μπορούν να βρίσκονται στο κάτω μέρος της δομής για να παρέχουν μια σταθερή βάση.

Οι υποδοχές DIP μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τα δύο τσιπ IC για να αποφευχθεί η ζημιά κατά τη συγκόλληση.

Βήμα 4: Arduino Nano

Το Arduino Nano είναι μία από τις αγαπημένες μονάδες MCU. Τα χρησιμοποιούμε για μια ποικιλία πειραμάτων και συστημάτων DIY.

Ο συμπεριλαμβανόμενος πίνακας Arduino Nano περιλαμβάνει καρφίτσες κεφαλίδας που δεν συγκολλούνται στη μονάδα. Αφήστε τις καρφίτσες για τώρα. Εκτελέστε τις αρχικές δοκιμές στη μονάδα Arduino Nano πριν από τη συγκόλληση στις καρφίτσες κεφαλίδας. Το μόνο που χρειάζεται είναι ένα καλώδιο MiniUSB και η πλακέτα Arduino Nano όπως βγαίνει από την τσάντα.

Εάν δεν χρησιμοποιήσατε πρόσφατα Arduino Nano, ανατρέξτε στον Οδηγό για το HackerBox 0051 για πληροφορίες σχετικά με το Arduino IDE, το τσιπ CH340G USB/Serial bridge και πώς να εκτελέσετε την αρχική επικύρωση σκίτσου "blink" της μονάδας Arduino Nano και αλυσίδα εργαλείων. Αφού ελέγξετε τα πάντα, κολλήστε τις καρφίτσες της κεφαλίδας στο Nano.

Εάν θέλετε πρόσθετες εισαγωγικές πληροφορίες για εργασία στο οικοσύστημα Arduino, ανατρέξτε στον Οδηγό για το HackerBoxes Starter Workshop, ο οποίος περιλαμβάνει αρκετά παραδείγματα και έναν σύνδεσμο σε ένα PDF Arduino Textbook.

Βήμα 5: Προγραμματισμός ATtiny85 MCU χρησιμοποιώντας Arduino Nano

Αυτό το βίντεο δείχνει πώς να χρησιμοποιήσετε γρήγορα το Arduino Nano (τρέχει ArduinoISP) και έναν πυκνωτή για να προγραμματίσετε τον μικροελεγκτή ATtiny85 από το Arduino IDE.

Βήμα 6: Ενότητες LED RGB ελεύθερης μορφής

Οι μονάδες LED RGB (βασισμένες σε εξαρτήματα WS2812B) είναι ένα εξαιρετικό μέσο για το FREEFORM CIRCUIT SCULPTING ειδικά όταν οδηγείται από το 8pin ATtiny85 MCU. Διάφορες δομές μπορούν να συγκολληθούν και δημιουργικά σχέδια φωτός/χρώματος μπορούν να προγραμματιστούν στο MCU.

Για το παράδειγμά μας, εγκαταστήσαμε στη βιβλιοθήκη FastLED στο Arduino IDE.

Ξεκινήστε με το απλό σκίτσο:

Παραδείγματα> FastLED> ColorPalette

Απλά αλλάξτε:

#καθορίστε το LED_PIN σε οποιαδήποτε καρφίτσα IO που χρησιμοποιείται για "δεδομένα σε" LED

#ορίστε NUM_LEDS σε όσες λυχνίες LED υπάρχουν στην αλυσίδα

#ορίστε τη ΦΩΤΕΙΝΑ σε μια τιμή περίπου 10-15 για εξοικονόμηση ενέργειας

και

#ορίστε LED_TYPE σε WS2812B

Βήμα 7: Μηχανές μυαλού

Σύμφωνα με τη wikipedia, οι μηχανές μυαλού είναι επίσης γνωστές ως "μηχανές εγκεφάλου" ή "μηχανές φωτός και ήχου".

Οι μηχανές Mind συνήθως χρησιμοποιούν παλλόμενο ρυθμικό ήχο και φώτα που αναβοσβήνουν για να αλλάξουν τη συχνότητα των εγκεφαλικών κυμάτων του χρήστη. Αυτό μπορεί να προκαλέσει βαθιές καταστάσεις χαλάρωσης, συγκέντρωσης και σε ορισμένες περιπτώσεις μεταβαλλόμενες καταστάσεις συνείδησης, οι οποίες έχουν συγκριθεί με αυτές που προκύπτουν από διαλογισμό και σαμανική εξερεύνηση.

Τα Mind Machines μπορούν να παράγουν σήματα για παλλόμενα φώτα ενσωματωμένα σε γυαλιά που φοριούνται από τον χρήστη που παρακολουθεί τα φώτα μέσα από τα βλέφαρά του με κλειστά μάτια.

Τα Mind Machines παράγουν επίσης ηχητικό ερέθισμα, συμπεριλαμβανομένων των διχοειδών παλμών, τα οποία γίνονται αντιληπτά με τη διαφορά στη συχνότητα, όταν δύο διαφορετικά ημιτονοειδή κύματα εμφανίζονται διχαστικά σε έναν ακροατή (ένα μέσω κάθε αυτιού). Για παράδειγμα, εάν ένας καθαρός τόνος 530 Hz παρουσιάζεται στο δεξί αυτί ενός υποκειμένου, ενώ ένας καθαρός τόνος 520 Hz παρουσιάζεται στο αριστερό αυτί του υποκειμένου, ο ακροατής θα αντιληφθεί την ακουστική ψευδαίσθηση ενός τρίτου τόνου. Ο τρίτος ήχος ονομάζεται αμφίδρομος ρυθμός, και σε αυτό το παράδειγμα θα έχει ένα αντιληπτό βήμα που συσχετίζεται με μια συχνότητα 10 Hz, η οποία είναι η διαφορά μεταξύ των 530 Hz και των 520 Hz καθαρών τόνων που παρουσιάζονται σε κάθε αυτί.

ΣΗΜΑΝΤΙΚΗ ΑΝΑΚΟΙΝΩΣΗ ΑΣΦΑΛΕΙΑΣ:

Τα φώτα που αναβοσβήνουν γρήγορα μπορεί να είναι επικίνδυνα για άτομα με φωτοευαίσθητη επιληψία ή άλλες νευρικές διαταραχές. Εάν είστε ευαίσθητοι σε φώτα που αναβοσβήνουν ή έχετε ιστορικό επιληψίας, επιληπτικές κρίσεις ή άλλες νευρικές διαταραχές, αποφύγετε τέτοιες συσκευές ή άλλα έργα με φώτα που αναβοσβήνουν.

Βήμα 8: DIY Mind Machine Platform

Μια πλατφόρμα Mind Machine μπορεί να συναρμολογηθεί όπως φαίνεται εδώ χρησιμοποιώντας το Arduino Nano προγραμματισμένο με το συνημμένο σκίτσο mind_demo. Το σκίτσο εκπαιδεύει για εγκεφαλικά κύματα Alpha 9Hz χρησιμοποιώντας φώτα και δυαδικούς ρυθμούς. Τα εγκεφαλικά κύματα Alpha μπορούν να προωθήσουν τη βαθιά χαλάρωση όπως συζητήθηκε εδώ. Ο κώδικας μπορεί να αλλάξει και να επεκταθεί για να εξερευνήσει άλλες συχνότητες εγκεφαλικών κυμάτων ή προπονητικά πρότυπα.

Σημειώστε ότι το mind_demo απαιτεί δύο βιβλιοθήκες: FastLED και ToneLibrary, και οι δύο μπορούν να βρεθούν χρησιμοποιώντας Εργαλεία> Διαχείριση βιβλιοθηκών στο Arduino IDE. Απαιτείται η ειδική βιβλιοθήκη τόνων επειδή η τυπική λειτουργία τόνου Arduino δεν μπορεί να δημιουργήσει δύο διαφορετικούς τόνους ταυτόχρονα.

Δύο από τις μονάδες WS2812B (σε αλυσίδα δύο) είναι κατάλληλες για τοποθέτηση στους φακούς ηλίου. Μπορούν να συνδεθούν στο κύκλωμα του ελεγκτή χρησιμοποιώντας το καλώδιο ήχου 3,5 mm. Το καλώδιο ήχου 3,5 mm μπορεί να κοπεί κοντά στο θηλυκό άκρο. Το θηλυκό άκρο είναι συνδεδεμένο στο κύκλωμα MCU και το μακρύ καλώδιο με το αρσενικό άκρο μπορεί να συνδεθεί με τα LED στα γυαλιά. Αυτό κάνει ένα ωραίο pluggable interface για τα γυαλιά LED.

Κάποια κολλητική ταινία ή κυανοακρυλικό λειτουργεί εξαιρετικά για να τοποθετήσετε τα LED στα γυαλιά. Η θερμή κόλλα συνήθως δυσκολεύεται να συνδεθεί με λείο πλαστικό όπως οι φακοί γυαλιού ηλίου. Αν θέλετε να αθληθείτε με τις αποχρώσεις του Exclusive HackerBox ως πραγματικές αποχρώσεις, απλώς χτυπήστε το γάντι, το συρτάρι ή το κατάστημα με δολάρια για διάφορα γυαλιά ηλίου για θυσία σε αυτό το έργο.

Το κύκλωμα ήχου διπλής ζώνης λειτουργεί καλά για την οδήγηση τυπικών ακουστικών ή ακουστικών συνδεδεμένων στην υποδοχή PCB 3,5 mm.

Βήμα 9: MOSFET για εναλλαγή φορτίων υψηλού ρεύματος

Θέλατε ποτέ να ελέγξετε συσκευές που τροφοδοτούν περισσότερο ρεύμα από ό, τι υποστηρίζονται από τις ακίδες IO στο MCU σας; Τι θα λέγατε για τον έλεγχο συσκευών σε διαφορετικές τάσεις από το MCU;

Αυτό το βίντεο του Andreas Spiess αξίζει να το δείτε. Ο Ανδρέας περνά (τις περισσότερες) από τις πικρές λεπτομέρειες για τον προσδιορισμό των τύπων τρανζίστορ που πρέπει να έχουμε για να αλλάζουμε φορτία ισχύος από τα ψηφιακά μας έργα/MCU. Το καταλήγει στο να έχει:

N-Channel FET για εναλλαγή φορτίων χαμηλής πλευράς και

P-Channel FET για εναλλαγή φορτίων υψηλής πλευράς.

Έχουν συμπεριληφθεί μερικά από αυτά για να πειραματιστούν με την ενεργοποίηση και απενεργοποίηση φορτίου USB (λυχνία LED). Ανοίξτε το καλώδιο επέκτασης USB. Χρησιμοποιήστε ένα P-Channel FET (ακίδες D και S) για να αλλάξετε το κόκκινο καλώδιο (ψηλή πλευρά). OR χρησιμοποιήστε ένα N-Channel FET (ακίδες D και S) για να αλλάξετε το μαύρο καλώδιο (χαμηλή πλευρά). Συνδέστε το σήμα ελέγχου MCU μέσω μιας από τις αντιστάσεις 680 ohm στην ακίδα πύλης (G) του FET και ελέγξτε μακριά! Δοκιμάστε επίσης τα "μαγικά χέρια" στην καρφίτσα G όπως φαίνεται στο βίντεο. Σημειώστε ότι τα "μαγικά χέρια" λειτουργούν μόνο προς μία κατεύθυνση, αλλά μια γρήγορη απόσταση από την πύλη στα 5V ή GND θα αναστρέψει τον διακόπτη FET.

Αφού πειραματιστείτε με αυτά τα σενάρια τροφοδοσίας USB για εναλλαγή FET, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ξανά τις δύο "πλεξίδες" USB βάζοντας κλιπ αλιγάτορα στα κόκκινα και μαύρα καλώδια. Η πλευρά της πρίζας USB μπορεί να συνδεθεί σε παροχή 5V και στη συνέχεια να χρησιμοποιηθεί για να τροφοδοτήσει οποιοδήποτε gizmo USB που συνδέετε στην πρίζα. Η πλευρά του βύσματος USB μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την τροφοδοσία των κλιπ (και σε ό, τι συνδέονται τα κλιπ) από οποιαδήποτε τροφοδοσία USB ή κονδυλώματα τοίχου. Αυτές οι πλεξίδες αλιγάτορα-κλιπ είναι χρήσιμες για μια ποικιλία σεναρίων δοκιμών και μετρήσεων, οπότε ίσως θελήσετε να τις κρατήσετε εύχρηστες στον πάγκο εργασίας σας.

Βήμα 10: Πρέπει να φοράς αποχρώσεις

Το μέλλον των ηλεκτρονικών, της τεχνολογίας υπολογιστών και της ασφάλειας των πληροφοριών είναι τόσο λαμπρό, που πρέπει να φοράτε τις αποχρώσεις του HackerBox.

Θυμηθείτε να μοιραστείτε τα έργα σας HackerBox 0052 στα παρακάτω σχόλια ή στην Ομάδα Facebook HackerBoxes. Επίσης, να θυμάστε ότι μπορείτε να στείλετε μήνυμα ηλεκτρονικού ταχυδρομείου στη διεύθυνση [email protected] ανά πάσα στιγμή εάν έχετε κάποια ερώτηση ή χρειάζεστε βοήθεια.

Τι έπεται? Ελάτε στην επανάσταση. Ζήστε το HackLife. Αποκτήστε ένα δροσερό κουτί με εργαλεία που μπορούν να σπάσουν και παραδίδονται απευθείας στο γραμματοκιβώτιό σας κάθε μήνα. Περιηγηθείτε στο HackerBoxes.com και εγγραφείτε για τη μηνιαία συνδρομή σας στο HackerBox.