HackerBox 0043: Falken's Maze: 9 Βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:35

Χαιρετισμούς στους HackerBox Hackers σε όλο τον κόσμο! Το HackerBox 0043 μας φέρνει ενσωματωμένη ροή κάμερας web, κυκλώματα πυκνωτών, συναρμολογήσεις μικρο-servo pan-tilt και πολλά άλλα. Αυτό το Εγχειρίδιο περιέχει πληροφορίες για να ξεκινήσετε με το HackerBox 0043, οι οποίες μπορείτε να τις αγοράσετε 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!

Θέματα και μαθησιακοί στόχοι για το HackerBox 0043:

• Διαμορφώστε το ESP32-CAM για το Arduino IDE
• Προγραμματίστε μια επίδειξη κάμερας Web για ESP32-CAM
• Μετρήστε κεραμικούς πυκνωτές
• Συναρμολογήστε ένα αναλογικό σήμα ποδηλασίας LED
• Εξερευνήστε Micro Servos και Pan-Tilt Assemblies

Το HackerBoxes είναι η μηνιαία υπηρεσία συνδρομητικής θυρίδας για τους λάτρεις της ηλεκτρονικής και της τεχνολογίας υπολογιστών - Hardware Hackers - Οι ονειροπόλοι των ονείρων.

ΧΑΚ ΣΤΟΝ ΠΛΑΝΗΤΗ

Βήμα 1: Λίστα περιεχομένου για το HackerBox 0043

• Ενότητα ESP32-CAM
• Arduino Nano 5V 16Mhz
• Συναρμολόγηση Pan-Tilt με Dual Micro Servos
• Μονάδα σειριακού προσαρμογέα USB FT232RL
• Μονάδα τροφοδοσίας USB 5V και 3.3V
• Σετ κεραμικών πυκνωτών
• Σήμα WOPR - Σετ συγκολλήσεων
• Δύο κελιά νομισμάτων CR2032
• Μινιατούρα Breadboard χωρίς συγκόλληση
• Γυναικεία-Γυναικεία άλματα DuPont
• Καλώδιο MiniUSB
• Χαλκομανία Java
• Αποκλειστικό HackerBoxes Falken's Maze Game
• Αποκλειστική ετικέτα εμπνευσμένη από WarGames

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: Πηγαίνετε δεξιά μέσω του λαβύρινθου του Falken

Falken’s Maze: Theory Game, Computer Science, and the Cold War Inspirations for WarGames

"Ένα περίεργο παιχνίδι. Η μόνη νικηφόρα κίνηση είναι να μην παίξεις. Τι θα λέγατε για ένα ωραίο παιχνίδι σκάκι;"

-1983 Ταινία WarGames

Βήμα 3: Λειτουργίες καλωδίωσης ESP32-CAM

Η μονάδα ESP32-CAM συνδυάζει μονάδα ESP32-S, κάμερα OV2640, υποδοχή κάρτας microSD, φλας LED και αρκετές ακίδες εισόδου/εξόδου. Το ESP32-CAM σας επιτρέπει να ρυθμίσετε ασύρματη ροή βίντεο, να παρέχετε διεπαφή διακομιστή ιστού, να ενσωματώνετε μια ασύρματη κάμερα παρακολούθησης στο σύστημα αυτοματισμού του σπιτιού σας, να πραγματοποιείτε ανίχνευση/αναγνώριση προσώπου και πολλά άλλα.

Εγκατάσταση της κάμερας: Η υποδοχή κάμερας στο ESP32 είναι μια λευκή υποδοχή με πιο σκούρο καφέ ή μαύρο κουμπί στην άκρη. Το σκοτεινό κουμπί μεντεσέται προς τα κάτω από το PCB προς το λευκό τμήμα του συνδέσμου. Μόλις ανοίξει, ο εύκαμπτος σύνδεσμος εισάγεται στη λευκή υποδοχή με τον φακό στραμμένο προς τα έξω. Τέλος, το σκοτεινό κουμπί πιέζεται ξανά προς τα κάτω στην υποδοχή υποδοχής. Σημειώστε ότι ο φακός έχει προστατευτικό φύλλο κάλυψης από αυτό που μπορεί να αφαιρεθεί πριν από τη χρήση.

ΤΡΟΠΟΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΥ

Για να προγραμματίσετε το ESP32-CAM, συνδέστε τον σειριακό προσαρμογέα USB FT232RL όπως φαίνεται στην εικόνα. Βεβαιωθείτε ότι έχετε ρυθμίσει το βραχυκυκλωτήρα τροφοδοσίας στον σειριακό προσαρμογέα USB FT232RL σε 3,3V. Το κοντό μεταξύ των ακίδων IO0 και GND χρησιμοποιείται για να θέσει το ESP32 σε λειτουργία προγράμματος. Αυτό το καλώδιο μπορεί να αφαιρεθεί για να επιτρέψει την εκκίνηση του ESP32 σε λειτουργία εκτέλεσης.

ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ WEBCAM

Μόλις προγραμματιστεί, το ESP32-CAM χρειάζεται μόνο να έχει 5V και GND συνδεδεμένα. Η μονάδα τροφοδοσίας USB μπορεί να χρησιμοποιηθεί ή οποιαδήποτε άλλη τροφοδοσία 5V ικανή να παρέχει αρκετό ρεύμα.

ΣΕΙΡΙΑ ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗ

Για να εκτελέσετε το ESP32-CAM ενώ είστε ακόμα συνδεδεμένοι σε USB (για παράδειγμα, για να δείτε την έξοδο σειριακής οθόνης) απλώς συνδέστε και τις δύο μονάδες όπως φαίνεται εδώ ταυτόχρονα, αλλά στη συνέχεια αφαιρέστε τη γείωση IO0 μόλις ολοκληρωθεί ο προγραμματισμός. Αυτό θα επιτρέψει στο ESP32 να εκτελέσει και να χρησιμοποιήσει τη σύνδεση USB/σειριακής σύνδεσης, ενώ παράλληλα παρέχει αρκετό ρεύμα μέσω του ακροδέκτη 5V για να τροφοδοτήσει πλήρως το ESP32. Χωρίς την τροφοδοσία 5V, η έξοδος 3.3V του FT232RL δεν θα τροφοδοτήσει πλήρως το ESP32 και θα εμφανιστεί ένα μήνυμα αποτυχίας "brownout".

Βήμα 4: Διακομιστής ροής κάμερας ESP32-CAM

1. Βεβαιωθείτε ότι ο βραχυκυκλωτήρας μονάδας FT232RL έχει ρυθμιστεί στα 3.3V
2. Αν δεν είναι ήδη εγκατεστημένο, αρπάξτε το Arduino IDE
3. Ακολουθήστε τις Οδηγίες εγκατάστασης για το πακέτο υποστήριξης του πίνακα ESP32 Arduino IDE
4. Στα Εργαλεία IDE, ορίστε τον πίνακα σε μονάδα ESP32 Wrover
5. Στα Εργαλεία IDE, ορίστε το Σχέδιο διαμερίσματος σε Huge APP
6. Στα Εργαλεία IDE, ορίστε τη θύρα στον σειριακό προσαρμογέα USB FT232RL
7. Στα αρχεία IDE, ανοίξτε Παραδείγματα> ESP32> Κάμερα> CameraWebServer
8. Αλλαγή μοντέλου κάμερας #define σε "CAMERA_MODEL_AI_THINKER"
9. Αλλάξτε τις συμβολοσειρές SSID και κωδικού πρόσβασης για να ταιριάζουν με το δίκτυό σας WiFi
10. Συγκεντρώστε και ανεβάστε το τροποποιημένο παράδειγμα
11. Αφαιρέστε το βραχυκυκλωτήρα IO0
12. Επιβεβαιώστε ότι η τροφοδοσία 5V είναι επίσης συνδεδεμένη ή το ESP32 μπορεί να "μαυρίσει"
13. Ανοίξτε το Serial Monitor (115200 baud)
14. Πατήστε το κουμπί επαναφοράς στη μονάδα ESP32-CAM
15. Αντιγράψτε τη διεύθυνση IP από την έξοδο Serial Monitor
16. Επικολλήστε τη διεύθυνση IP στο πρόγραμμα περιήγησής σας
17. Θα πρέπει να εμφανίζεται η διεπαφή κάμερας ESP32-CAM
18. Κάντε κλικ στο κουμπί "Έναρξη ροής" στη διεπαφή της κάμερας

Βήμα 5: Κεραμικοί πυκνωτές

Ένας κεραμικός πυκνωτής είναι ένας πυκνωτής σταθερής αξίας όπου το κεραμικό υλικό λειτουργεί ως διηλεκτρικό. Είναι κατασκευασμένο από δύο ή περισσότερα εναλλασσόμενα στρώματα κεραμικού και ένα μεταλλικό στρώμα που λειτουργούν ως ηλεκτρόδια. Η σύνθεση του κεραμικού υλικού καθορίζει την ηλεκτρική συμπεριφορά του πυκνωτή. (Wikipedia)

Το Circuit Basics έχει μια χρήσιμη συζήτηση που καλύπτει τη μέτρηση της χωρητικότητας, συμπεριλαμβανομένων μερικών παραδειγμάτων μέτρησης πυκνωτών που χρησιμοποιούν υλικό και προγράμματα Arduino. Πραγματοποιήστε κύλιση προς τα κάτω στην ενότητα με τίτλο "ΜΕΤΡΟ ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΓΙΑ 470 UF TO 18 PF ΧΟΡΗΓΟΙ" για μια επίδειξη που μπορεί να χρησιμοποιηθεί με τον τύπο κεραμικών πυκνωτών στο κιτ κεραμικών πυκνωτών. Ενώ το demo απεικονίζει ένα Arduino UNO, η χρήση του Arduino Nano μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί. Αφού ρυθμίσετε το Arduino IDE για να προγραμματίσετε το Arduino Nano, απλώς επικολλήστε το "THE CODE FOR SERIAL MONITOR OUTPUT" από τη συνδεδεμένη σελίδα στο IDE και μεταγλωττίστε/κατεβάστε τον επικολλημένο κώδικα στο Nano.

Για πρόσθετες πληροφορίες σχετικά με τη διαμόρφωση και τον προγραμματισμό του Arduino Nano, ρίξτε μια ματιά στον διαδικτυακό οδηγό για το HackerBoxes Starter Workshop.

Βήμα 6: Σετ σήματος WOPR

Αυτό το σήμα WOPR διαθέτει δεκαοκτώ LED με κύκλους χρωμάτων που ελέγχονται εξ ολοκλήρου από αναλογικούς ταλαντωτές με πυκνωτή. Προηγούμενα παραδείγματα HackerBox είχαν χρησιμοποιήσει αυτόν τον τύπο αναλογικού κυκλώματος για παρόμοιες εφαρμογές LED που αναβοσβήνουν. Ο σχεδιασμός μας θυμίζει ότι οι μικροελεγκτές, όσο και αν τους αγαπάμε, δεν απαιτούνται πάντα για να αποκτήσουν ενδιαφέροντα αποτελέσματα. Το ολοκληρωμένο συγκρότημα της πλακέτας κυκλώματος μπορεί να φορεθεί ως σήμα LED που αναβοσβήνει.

Περιεχόμενα κιτ:

• Προσαρμοσμένη πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος WOPR
• Δύο συνδετήρες κυττάρων νομισμάτων CR2032
• Έξι κόκκινα LED 3mm
• Έξι πορτοκαλί LED 3mm
• Έξι πράσινα LED 3mm
• Τρία τρανζίστορ NPN 9014
• Τρεις πυκνωτές 22uF
• Τρεις αντιστάσεις 1K ohm (καφέ-μαύρο-κόκκινο)
• Τρεις αντιστάσεις 10K ohm (καφέ-μαύρο-πορτοκαλί)
• Διακόπτης διαφάνειας
• Δαχτυλίδι δύο σχισμάτων

Ο σχεδιασμός διαθέτει τρεις διαδοχικούς ταλαντωτές για τον έλεγχο της χρωματικής ποδηλασίας LED. Κάθε μία από τις αντιστάσεις 10K και τους πυκνωτές 22uF σχηματίζει έναν ταλαντωτή RC που ωθεί περιοδικά το σχετικό τρανζίστορ. Οι τρεις ταλαντωτές RC βρίσκονται καταρρακτωμένοι σε μια αλυσίδα για να τους κρατήσουν εκτός κύκλου, γεγονός που κάνει το αναβοσβήσιμο να φαίνεται τυχαίο γύρω από τον πίνακα. Όταν το τρανζίστορ είναι "ενεργοποιημένο", το ρεύμα περνάει από την τράπεζα των 6 LED και την αντίσταση περιορισμού ρεύματος 1Κ, προκαλώντας την αναβοσβήνει αυτή η τράπεζα των 6 LED.

Αυτό το παράδειγμα περιλαμβάνει μια ωραία εξήγηση αυτής της έννοιας αναλογικού ταλαντωτή χρησιμοποιώντας ένα μόνο στάδιο (ένας ταλαντωτής και ένα τρανζίστορ).

Βήμα 7: Συνέλευση κιτ σήματος WOPR

ΠΟΛΥ ΣΗΜΑΝΤΙΚΗ ΣΗΜΕΙΩΣΗ ΓΙΑ ΤΟΝ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟ ΤΟΥ ΣΥΣΤΑΤΙΚΟΥ: Το σήμα φαίνεται καλύτερα όταν συναρμολογείται με τα διαμπερή τμήματα στην "μπροστινή πλευρά" του PCB όπου εμφανίζεται το έργο τέχνης του WOPR. Ωστόσο, τα περιγράμματα των εξαρτημάτων βρίσκονται στην πίσω πλευρά και αυτά υπαγορεύουν τον σωστό προσανατολισμό των εξαρτημάτων. Αυτό μπορεί να προκαλέσει ιδιαίτερη σύγχυση σε σχέση με τα τρανζίστορ TO-92, τα οποία πρέπει να εισάγονται από το μπροστινό μέρος του PCB με το επίπεδο τμήμα προς τα πάνω, το οποίο αναστρέφεται από τον απαιτούμενο προσανατολισμό εάν εισάγεται από το πίσω μέρος του PCB. Τα τρανζίστορ TO-92 μπορούν επίσης να τοποθετηθούν με την επίπεδη επιφάνεια στο μπροστινό μέρος του PCB όπως φαίνεται στο παράδειγμα.

Σημειώστε ότι υπάρχουν δύο διαφορετικές τιμές αντιστάσεων. Δεν είναι εναλλάξιμα. Οι αντιστάσεις δεν είναι πολωμένες. Μπορούν να εισαχθούν προς οποιαδήποτε κατεύθυνση.

Σημειώστε ότι υπάρχουν τρεις "τράπεζες" LEDs D1-D6, D7-D12 και D13-D18. Κάθε τράπεζα πρέπει να είναι όλα ένα χρώμα για να εξισορροπήσει το τρέχον φορτίο και επίσης για ένα ωραίο οπτικό αποτέλεσμα. Για παράδειγμα, τα LED D1-D6 θα μπορούσαν να είναι όλα (R) ED, D7-D12 όλα (G) REEN και D13-D18 όλα (O) RANGE.

Οι πυκνωτές είναι πολωμένοι. Σημειώστε την παραγωγή "+" στην μεταξοτυπία PCB. Η σήμανση "-" (και ο κοντός πείρος) στον πυκνωτή πρέπει να εισαχθεί στην ΑΛΛΗ οπή.

Τα LED είναι επίσης πολωμένα. Σημειώστε την επίπεδη πλευρά του LED που εμφανίζεται στην μεταξοτυπία PCB. Ο κοντός πείρος (κάθοδος ή αρνητικός αγωγός) της λυχνίας LED θα πρέπει να βρίσκεται στην τρύπα που βρίσκεται πιο κοντά στην "επίπεδη πλευρά" της μεταξοτυπίας LED.

Καλαμαρίστε εντελώς και τα τρία μαξιλαράκια για κάθε ένα από τα κλιπ των κερμάτων με κόλληση. Παρόλο που τίποτα δεν συγκολλάται στα κεντρικά μαξιλάρια, η κονσερβοποίηση βοηθά στο χτίσιμο του μαξιλαριού για να εξασφαλιστεί μια καλή επαφή με το αντίστοιχο κελί νομίσματος.

Μετά τη συγκόλληση, λειτουργήστε το διακόπτη αρκετές φορές για να καθαρίσετε τις επαφές από συντρίμμια ή οξείδωση.

Φροντίστε να μην βραχυκυκλώσετε τα δύο κλιπ κυττάρων νομισμάτων ενώ φοράτε το σήμα WOPR.

Βήμα 8: Συναρμολόγηση Micro Servo Pan-Tilt

Το συγκρότημα Pan-Tilt αποτελείται από δύο μικρο σερβίς, τέσσερα πλαστικά μηχανικά στοιχεία με χύτευση και διάφορα είδη υλικού. Το συγκρότημα μπορεί να αγοραστεί από το Adafruit όπου μπορείτε επίσης να βρείτε έναν εξαιρετικό οδηγό που απεικονίζει τον τρόπο λειτουργίας του.

Η Arduino Servo Library μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον έλεγχο ενός από τα σερβίτσια μικροϋπολογιστών για την περιστροφή του συγκροτήματος γύρω από τον κεντρικό άξονα και το άλλο μικρο σερβο για την κλίση του συγκροτήματος πάνω και κάτω. Αυτό το Instructable παρέχει ένα λεπτομερές παράδειγμα για την τοποθέτηση των δύο servos χρησιμοποιώντας τον κώδικα Arduino.

Η διάταξη Pan-Tilt μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να τοποθετήσετε οθόνες, λέιζερ, φώτα, κάμερες ή σχεδόν οτιδήποτε. Ως συνήθως, ας δούμε τι θα καταλήξετε!

Μια ενδιαφέρουσα πρόκληση, αν το επιθυμείτε, είναι να προσθέσετε δύο χειριστήρια διαφανειών (μετατόπιση και κλίση) στη διεπαφή ιστού του παραδείγματος "CameraWebCamera" που ωθούν τις παραμέτρους θέσης στο υλικολογισμικό ESP32-CAM, το οποίο με τη σειρά του ρυθμίζει τα δύο σερβομηχανήματα σε τοποθετήστε την κάμερα web κατά τη ροή.

Βήμα 9: Ζήστε το HackLife

Ελπίζουμε να απολαύσατε το ταξίδι αυτού του μήνα στην ηλεκτρονική και την τεχνολογία υπολογιστών. Απευθυνθείτε και μοιραστείτε την επιτυχία σας στα παρακάτω σχόλια ή στην Ομάδα Facebook HackerBoxes. Σίγουρα ενημερώστε μας εάν έχετε απορίες ή χρειάζεστε βοήθεια για οτιδήποτε.

Ελάτε στην επανάσταση. Ζήστε το HackLife. Μπορείτε να λαμβάνετε ένα δροσερό κουτί ηλεκτρονικών έργων με δυνατότητα hacking και τεχνολογίας υπολογιστών που παραδίδονται απευθείας στο γραμματοκιβώτιό σας κάθε μήνα. Απλώς σερφάρετε στο HackerBoxes.com και εγγραφείτε στη μηνιαία υπηρεσία HackerBox.