Μίνι λαμπτήρες ελεγχόμενης USB: 9 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:38

Αυτό το εκπαιδευτικό περιγράφει τη δημιουργία ενός σετ λαμπτήρων λάβας που τροφοδοτείται με USB και ελέγχει από ένα πληκτρολόγιο USB και δύο λάμπες λάβας Think Geek USB χρησιμοποιώντας ένα απλό κύκλωμα διακόπτη ρελέ τρανζίστορ που οδηγείται από τις λυχνίες LED του πληκτρολογίου. Εικονογραφεί έναν απλό τρόπο ελέγχου έως και τριών διακοπτών υψηλής καθυστέρησης (έως 120Volt, 0,5 αμπέρ) μέσω σύνδεσης USB, για ελάχιστο χρηματικό ποσό (0 $ έως 40 $ ανάλογα με τη συλλογή σκουπιδιών σας) και χωρίς για προγραμματισμό προγράμματος οδήγησης σειριακού ελέγχου USB ή μικροελεγκτή. Ενδεχομένως θα μπορούσατε επίσης να χρησιμοποιήσετε τα πλήκτρα του πληκτρολογίου για να προσθέσετε πάνω από 100 εισόδους που θα πληκτρολογούσαν χαρακτήρες που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για τον έλεγχο ενός προγράμματος (όπως περιγράφεται από τον randofo και τον David Merrill, αλλά αυτή η προσέγγιση δεν χρησιμοποιήθηκε για αυτό το έργο. Αυτό το έργο σχεδιάστηκε ως ένα δώρο για τον φίλο μου Chris Lasher για να τιμήσει τη μετακίνησή του και την έναρξη μεταπτυχιακού προγράμματος στη βιοπληροφορική. Ο Chris θα κάνει πολλούς προγραμματισμούς και είναι οπαδός του Pragmatic / Agile Programing, ένας από τους κύριους του οποίου είναι η δοκιμή μονάδων. εκτελούνται δοκιμές μονάδας ενός προγράμματος, είναι ωραίο να γνωρίζουμε αν επιτυγχάνουν ή αποτυγχάνουν και το οποίο είναι κυρίαρχο. Διάσημο, ορισμένοι πραγματιστές προγραμματιστές έκαναν ένα σύστημα ανατροφοδότησης ελέγχοντας πλήρους μεγέθους λαμπτήρες λάβας από ένα πλαίσιο δοκιμής μονάδας, συνδέοντας μεταξύ τους συσκευές ελέγχου σπιτιού εκτός ράφι (τους κόστισε πάνω από $ 60). Οι λάμπες τους επέτρεψαν να δουν αν οι δοκιμές περνούσαν ή απέτυχαν και η σταδιακή θέρμανση σε έναν λαμπτήρα τους επέτρεψε να δουν ποια τα τς ήταν κυρίαρχα. Αυτή είναι μια ωραία ιδέα, αλλά ήθελα να κάνω τον Chris κάτι που: 1) θα ελέγχει δύο μικρούς λαμπτήρες λάβας που τροφοδοτούνται με USB, 2) θα απενεργοποιείται από τον φανταχτερό νέο φορητό υπολογιστή του Chris και διασύνδεση μέσω USB (χωρίς παλιές θύρες σε νεότερους υπολογιστές, ιδιαίτερα) για φορητούς υπολογιστές), 3) θα ήταν λίγο πιο σπιτικό και φιλικό προς τους χάκερ, 4) θα ήταν φθηνότερο. Τα ρελέ οδήγησης από μετατροπέα USB σε σειριακή θύρα φαίνεται να είναι μια απλή λύση. Υπάρχουν πολλά κυκλώματα διαθέσιμα on-line για έργα ελέγχου σειριακής θύρας. Ένα εξαιρετικό έργο που προσαρμόστηκα ήταν στο https://www.windmeadow.com/node/4. Δυστυχώς, σχεδόν όλες οι σειριακές συσκευές USB δεν επιτρέπουν το χτύπημα bit σε χαμηλό επίπεδο (η μη αυτόματη εναλλαγή των γραμμών ελέγχου) που απαιτείται για τη χρήση αυτών των κυκλωμάτων. Μια άλλη προσέγγιση θα ήταν να αγοράσετε ένα κύκλωμα διεπαφής USB ή να δημιουργήσετε ένα από έναν μικροελεγκτή. Ούτως ή άλλως, το έργο θα απαιτούσε αρκετό κώδικα και προγράμματα οδήγησης μικροελεγκτή (ακόμη και χρησιμοποιώντας τα προϋπάρχοντα προγράμματα οδήγησης ανθρώπινης διεπαφής ή έναν προκατασκευασμένο ελεγκτή). Επέλεξα να λύσω αυτό το πρόβλημα με ένα σωζόμενο πληκτρολόγιο USB, καθώς είναι σχετικά φθηνά, και περιέχουν όλα όσα χρειάζονται για τρεις απλές εξόδους ενεργοποίησης/απενεργοποίησης, με τη μορφή αριθμού, κεφαλαίων και LED κλειδώματος κύλισης. Στο Linux υπάρχει ένας αριθμός μηχανισμών για την εναλλαγή των LED σας από ένα πρόγραμμα ή γραμμή εντολών (ένας αναφέρεται ακόμη και στο Cryptonomicon). Το Setled είναι το πιο απλό και είναι προεγκατεστημένο σχεδόν σε όλα τα μηχανήματα, το ledd είναι χτισμένο σε μοντέλο πελάτη-διακομιστή και υπάρχει ακόμη και μια ενότητα στη γλώσσα προγραμματισμού Ruby. Windows και Mac OS και άλλες γλώσσες προγραμματισμού, θα πρέπει να έχουν συγκρίσιμους μηχανισμούς - δημοσιεύστε τους στα σχόλια αν γνωρίζετε πώς να αλλάζετε LED πληκτρολογίου σε άλλα λειτουργικά συστήματα ή γλώσσες προγραμματισμού! Έδωσα στον Chris το δώρο του και τώρα δεν μπορεί μόνο να δει αν οι δοκιμασίες μονάδας περνούν, όλοι οι προγραμματιστές στο νέο τμήμα του μπορούν να γνωρίζουν τι υπέροχος κατασκευαστής DIY είναι.

Βήμα 1: Λίστα μερών

2 λάμπες λάβας USB (από Thinkgeek ή froogle 10 10 $ η κάθε μία) 1 πληκτρολόγιο USB (ένα πληκτρολόγιο μήλου θα σας επιτρέψει επίσης να σώσετε δύο υποδοχές USB, καθιστώντας περιττή τη χάκερ που αναφέρεται στο βήμα "βύσμα USB του φτωχού") 0 $ για ένα αποξεσμένο πληκτρολόγιο με ένα νεκρό κλειδί ή δύο, έως 4 $ on-line (https://froogle.google.com/froogle?q=usb%20keyboard) έως $ 30 στην καλύτερη περίπτωση) 2 ρελέ διακόπτη καλαμιών (Radio Shack #275-233 3,00 $, Mouser #677-OMR-112H $ 1,54) όλα τα άλλα ηλεκτρικά εξαρτήματα θα κοστίζουν μόνο μερικά δολάρια. 2 τρανζίστορ (όπως ένα 2N2222) (Radio Shack #276-1617, Mouser #511-2N2222A) 2 αντιστάσεις (Radio Shack #271-1124, Mouser #291-4.7k, κίτρινες-ιώδεις-κόκκινες-χρυσές ταινίες) 4 δίοδοι, κάτι σαν 1N404 (Radio Shack #276-1103, Mouser #512-1N414B) 1 διακόπτης τροφοδοσίας (SPST) λίγο καλώδιο 1 διάτρηση (Radio Shack #276-1395) 1 Altoids μικροσκοπικό χαρτόνι, ένα φύλλο διαφάνειας/εναέρια μεμβράνη Εργαλεία: συγκολλητικό σίδερο και / ή εργαλείο περιτύλιξης σύρματος και εργαλείο wiredremel ή εργαλείο χειρός και πατιέντρικο μύλο και bitsa ψηφιακό πολύμετρο και πράσινο μαρκαδόρο γνώσεις Γνώση και δεξιότητες: Βασικές γνώσεις συγκόλλησης και ηλεκτρονικής. Συνιστώ ανεπιφύλακτα το βιβλίο του Forest Mimm εάν είστε αρχάριος ηλεκτρονικών ειδών και θέλετε να μάθετε πώς λειτουργούν τα κυκλώματα. Χρόνος: Αυτό το έργο κράτησε δύο βράδια και ένα απόγευμα, συμπεριλαμβανομένης της αντιμετώπισης προβλημάτων.

Βήμα 2: Εξαφάνιση πληκτρολογίου

Διαχωρίστε το πληκτρολόγιό σας όσο το δυνατόν πιο καταστροφικά. Το πληκτρολόγιο που είχα γύρω ήταν ένα πληκτρολόγιο USB πολυμέσων Dynex, αριθμός μοντέλου DX-MKB101. Καθώς αποσυναρμολογείτε, προσέξτε να μην σπάσετε τα λεπτά σύρματα που χρησιμοποιούνται συχνά. Θα πρέπει να δείτε κάτι σαν τη δεύτερη εικόνα μετά το άνοιγμα του πληκτρολογίου. Θέλετε να σώσετε το σώμα του κυκλώματος και την πλακέτα με τα LED (συχνά στην ίδια πλακέτα κυκλώματος) και να χάσετε το ογκώδες πληκτρολόγιο. Ας ελπίσουμε ότι μπορείτε να αποσυνδέσετε τη λεπτή πλαστική μεμβράνη που λειτουργεί ως διακόπτες πλήκτρων για το πληκτρολόγιο ή με κάποιο άλλο τρόπο να κόψετε τους διακόπτες πληκτρολογίου χωρίς να καταστρέψετε το κύριο κύκλωμα. Έπρεπε να κόψω πλαστικό για να ελευθερώσω τον πίνακα, αλλά μετά το τέλος θα πρέπει να μπορείτε να συνδέσετε το πληκτρολόγιο, να το αναγνωρίσετε και να αλλάξετε τις γυμνές λυχνίες LED με ένα άλλο, λειτουργικό κλειδί κλειδώματος του πληκτρολογίου συνδεδεμένο στον ίδιο υπολογιστή. Μπορείτε να έχετε πολλά πληκτρολόγια, USB και όχι, συνδεδεμένα ταυτόχρονα με τα περισσότερα σύγχρονα λειτουργικά συστήματα και θα ενεργοποιούν το ένα το άλλο κλείδωμα κεφαλής και άλλα κλειδιά κλειδώματος. Σε αυτό το σημείο θα πρέπει να πω ότι είναι δυνατόν να καταστρέψετε ή να καταστρέψετε τον υπολογιστή σας συνδέοντας γυμνά κυκλώματα σε αυτόν. Να είστε προσεκτικοί και να προχωρήσετε προσεκτικά. Εάν ανησυχείτε δοκιμάστε με ένα φτηνό διανομέα USB. Από την άλλη πλευρά, δοκίμασα κάθε είδους πράγματα κατά την αντιμετώπιση προβλημάτων αυτού του κυκλώματος, συμπεριλαμβανομένης της επανασύνδεσης ζωντανών κυκλωμάτων και ο φορητός υπολογιστής μου παραμένει άψητος.

Βήμα 3: Poor Man's Usb Plug

Δεν ήθελα να καταστρέψω τα βύσματα USB στους λαμπτήρες λάβας έτσι ώστε να μπορούν να χρησιμοποιηθούν ξεχωριστά και έτσι ο ελεγκτής λάμπας λάβα USB ήταν αρθρωτός (άλλες συσκευές θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν ενεργοποιημένες και απενεργοποιημένες αντί των λαμπτήρων). Εάν αποσυναρμολογήσατε ένα πληκτρολόγιο μήλου στο τελευταίο βήμα, θα είχατε δύο θηλυκές υποδοχές USB-A που μπορείτε να χρησιμοποιήσετε και έτσι μπορείτε να παραλείψετε αυτό το βήμα. Θα μπορούσατε επίσης να αγοράσετε τις θηλυκές υποδοχές USB-A από ποντίκι ή να αποθηκεύσετε από έναν ανταλλακτικό διανομέα USB. Επέλεξα ωστόσο να πάω με μια φθηνή και απλή επιλογή - μια απλή υποδοχή USB φτιαγμένη από ριγέ περιτύλιγμα σύρματος (αρκεί οποιοδήποτε λεπτό σύρμα), λίγο γυαλόχαρτο και λίγο χαρτί και μεμβράνη διαφάνειας για μόνωση. Απλά κόψτε λίγο διάτρητο πλακίδιο για να μπείτε μέσα στα βύσματα USB, προσθέστε σύρμα μέσα από τις τρύπες, έτσι ώστε η τοποθέτηση του βύσματος να μην τα τραβήξει έξω και να τους επιτρέψει να έρθουν σε επαφή με τους συνδέσμους +5V και γείωσης στο βύσμα (δείτε τα pinouts στο " Κάντε κύκλωμα "βήμα για ποια σύνδεση είναι ποια). Στη συνέχεια κόψτε λίγη μεμβράνη διαφάνειας για να καλύψετε τη μία πλευρά της σανίδας, έτσι ώστε το καλώδιο της σανίδας να μην βραχυκυκλώνει στο μεταλλικό σώμα του βύσματος. Εμπλοκή αυτής της μονωμένης πλακέτας στο βύσμα USB και επιβεβαιώστε με το πολύμετρό σας ότι τα καλώδια κάνουν καλή επαφή και δεν βραχυκυκλώνουν. Έτσι συνδέονται οι λάμπες λάβας USB στο κύκλωμα. Για αυτό το έργο, φτιάξτε δύο από αυτά τα βύσματα του φτωχού άνδρα με το ίδιο κομμάτι του γυαλιού (δείτε την εικόνα). Κατά το βήμα συναρμολόγησης, θα δείτε πώς η θήκη συγκρατεί και τα δύο βύσματα USB σε αυτήν την υποδοχή.

Βήμα 4: Κόψτε περίβλημα και διάτρηση

Μάθετε τη διάταξη του έργου σας στο περίβλημα του. Χρησιμοποίησα τον συνεχώς δημοφιλή κασσίτερο Altoids. Τρυπήστε μια τρύπα στο πίσω μέρος του κασσίτερου Altoids για το μεγάλο διακόπτη ενεργοποίησης/απενεργοποίησης SPST, μία μπροστά για το καλώδιο USB του πληκτρολογίου και δύο οπές στα πλαϊνά για τα βύσματα λάμπας λάβα USB. Κόψτε τις σχισμές της κλειδαρότρυπας με έναν κοπτικό τροχό ή ένα πριόνι χειρός προς τα εμπρός και στις πλευρικές οπές, έτσι ώστε τα καλώδια USB να χωράνε (βλέπε εικόνα). Περάστε τρύπες με κολλητική ταινία για να αποτρέψετε το κόψιμο των καλωδίων. Αποφασίστε για το σχήμα της σανίδας σας για το κύκλωμά σας και κόψτε το σχήμα με ένα εργαλείο dremel. Αυτό θα είναι μια αρκετά σφιχτή εφαρμογή. Το Το

Βήμα 5: Κάντε κύκλωμα

Η καρδιά αυτού του έργου είναι απλώς η χρήση λογισμικού για την εναλλαγή των λυχνιών LED του πληκτρολογίου και η παραβίαση των λυχνιών LED για εναλλαγή μεγαλύτερων ρευμάτων. Πρέπει να αναφέρω εδώ ότι ορισμένες λυχνίες LED ανάβουν με την εφαρμογή θετικής τάσης στην άνοδο, ενώ άλλα κυκλώματα (όπως αυτό σε αυτό το πληκτρολόγιο) επιπλέουν την άνοδο LED ψηλά (έτσι το LED είναι σβηστό) και δένουν την κάθοδο του LED γείωση όταν είναι ενεργοποιημένη (διακόπτης προς τα κάτω). Θα μπορούσατε να τροποποιήσετε αυτό το κύκλωμα για να λειτουργήσει με οποιοδήποτε από τα δύο, αλλά θα παρουσιάσω το διάγραμμα της αρνητικής μεθόδου σύνδεσης. Η λυχνία LED που σβήνει (ρυθμίζεται ψηλά) ενεργοποιεί έναν διακόπτη τρανζίστορ, ο οποίος κλείνει ένα ρελέ και, τέλος, ενεργοποιείται η λάμπα λάβας. Αυτό σημαίνει ότι η εναλλαγή λογισμικού για τη λάμπα θα αντιστραφεί από τη λυχνία LED. Προσάρμοσα το κύκλωμα από ανεμόμυλο, αλλά βασίζεται σε έναν απλό διακόπτη τρανζίστορ όπως περιγράφεται στα περισσότερα ηλεκτρονικά κείμενα (σελ. 50 στο βιβλίο του Mimm ή στη wikipedia). Έχω συμπεριλάβει ένα αρχείο ktechlab, ώστε να μπορείτε να δείτε πώς λειτουργεί ο διακόπτης τρανζίστορ και ένα πλήρες σχήμα (σε μορφές svg και png). Βεβαιωθείτε ότι χρησιμοποιείτε το πρωτότυπο σχηματικό ή το αρχείο svn για εκτύπωση, καθώς οι μικρότερες εικόνες δεν είναι σαφείς. Θα πρέπει να αφαιρέσετε τα LED από την πλακέτα κυκλώματος πληκτρολογίου και να προσδιορίσετε την πολικότητά τους και ποια πλευρά αλλάζει με ένα πολύμετρο. Εκτελέστε ένα καλώδιο από κάθε LED που θα εμπλακεί σε ένα κύκλωμα μεταγωγής (αυτά φέρουν την ένδειξη SCROLLLOCK και CAPSLOCK στο σχηματικό σχήμα). Αποσυγκολλήστε το +5v και γειώστε από το κύκλωμα του πληκτρολογίου για να τροφοδοτήσετε τον πίνακα και, στη συνέχεια, περάστε καλώδια για να επιστρέψετε την ισχύ στην πλακέτα (αυτό είναι το +5V και γείωση στο σχηματικό σχήμα). Στη συνέχεια, ακολουθήστε το σχηματικό σχήμα για να κάνετε το κύκλωμα, χρησιμοποιώντας τα pinouts των εξαρτημάτων για τον προσδιορισμό των συνδέσεων. Συναρμολογήστε αυτό το κύκλωμα πρώτα σε ένα breadboard και δοκιμάστε το κύκλωμα. Αυτό ήταν το βήμα όπου διαπίστωσα ότι οι λυχνίες LED ήταν ανασηκωμένες αντί για αναπτυσσόμενες και γενικά έφτασαν στο σημείο του μέγιστου χάους στον πάγκο εργασίας μου. Όταν το κύκλωμα λειτουργεί (μπορεί να δοκιμαστεί χτυπώντας το πλήκτρο κλειδώματος Caps ή το πλήκτρο κύλισης κύλισης και δείτε εάν οι λαμπτήρες λάβας εναλλάσσονται), μάθετε πώς να συσκευάσετε τα εξαρτήματα στο διάτρητο. Το συρματόσχοινο μπορεί να χρησιμοποιηθεί, αλλά η απλούστερη μέθοδος συναρμολόγησης είναι να σπρώξετε απλά εξαρτήματα μέσα από τρύπες, να τυλίξετε τα καλώδια μαζί και να τα κολλήσετε μαζί. Δοκιμάστε ότι το συναρμολογημένο κύκλωμα λειτουργεί στο διάτρητο.

Βήμα 6: Έγχρωμοι λαμπτήρες λάβα USB

Χρωματίστε τους διαυγείς λαμπτήρες λάβας USB χρωματίζοντας ένα κομμάτι της εναέριας μεμβράνης με τους κόκκινους ή πράσινους δείκτες και, στη συνέχεια, κόψτε έναν κύκλο για να τοποθετήσετε στη βάση του λαμπτήρα μεταξύ του φωτός και του θαλάμου "λάβας". Επανασυναρμολογήστε τα φώτα λάβας.

Βήμα 7: Τελική συνέλευση

Οι κασσίτεροι Altoids κάνουν υπέροχα περιβλήματα. Είναι καλοί στη θωράκιση, αλλά δυστυχώς είναι αγωγοί και βραχυκυκλώνουν απροστάτευτα κυκλώματα. Για να το αποφύγετε αυτό, κόψτε χαρτόνι και μεμβράνη διαφάνειας στο μέγεθος του κασσίτερου και τοποθετήστε το μεταξύ της πλακέτας κυκλώματος πληκτρολογίου και της σανίδας σας. Τοποθετήστε το διακόπτη στην πίσω τρύπα του κασσίτερου σας. Τοποθετήστε βύσματα USB που συνδέονται με τη θύρα USB του φτωχού στις περικοπές της κλειδαρότρυπας στο πλάι, έτσι ώστε ο κασσίτερος να συγκρατεί τα βύσματα στον σύνδεσμο. Στριμώξτε στο διάτρητο και σώζοντας το κύκλωμα πληκτρολογίου, μονώστε με το χαρτόνι και τη μεμβράνη διαφάνειας. Προσπαθήστε να κλείσετε το κασσίτερο (το δικό μας μόλις χωράει).

Βήμα 8: Κωδικός

Οι λαμπτήρες λάβας θα ελέγχονται με κλήσεις συστήματος στο πρόγραμμα "setled" που θα ανάβουν και θα απενεργοποιούν τα LED της κλειδαριάς κλειδώματος και κλειδώματος κύλισης. Δοκιμάστε το εκτελώντας τα παρακάτω από μια γραμμή εντολών (πιθανόν ως root, ανάλογα με τη διαμόρφωσή σας) για να αναβοσβήνουν οι λάμπες σας: setleds -L -caps +scroll < /dev /tty0; sleep 3s; setleds -L +caps -scroll < /dev /tty0; ύπνος 3? setleds -L </dev/tty0 σπάζοντας αυτό:#Για να ενεργοποιήσετε την κόκκινη λυχνία: setleds -L -caps +scroll </dev/tty0#για να ενεργοποιήσετε την πράσινη λάμπα: setleds -L +caps -scroll </dev/ tty0#για να επιστρέψετε στην κατάσταση όπου οι λυχνίες LED εμφανίζουν τις ρυθμίσεις πληκτρολογίου καθορισμένες -L </dev/tty0Μπορείτε να συμπεριλάβετε αυτές τις κλήσεις συστήματος στο δικό σας πρόγραμμα ή να χρησιμοποιήσετε τη μονάδα δοκιμής μονάδας phython που έγραψε ο Chris με βάση το πλαίσιο δοκιμής μονάδας PyUnit στον πύθωνα. Απλώς ξετυλίξτε τα αρχεία από το αρχείο tar (tar -xzvf lava_unittest.tar.gz από μια κονσόλα) και δοκιμάστε τις ακόλουθες εντολές από μια κονσόλα: python lava_unittest.py test_lava_unittest-passpython lava_unittest.py test_lava_unittest-failorpython fail.pyΓια να τρέξετε από εξομοιωτές τερματικού, μην σχολιάσετε τις γραμμές με σημαία προειδοποίησης και δοκιμάστε να εκτελέσετε τη ρίζα από έναν εξομοιωτή τερματικού. Με αυτόν τον κώδικα, το μόνο που χρειάζεται να κάνετε είναι να αντικαταστήσετε περιπτώσεις "unittest" με "lava_unittest" σε σενάρια Python γραμμένα για δοκιμή μονάδας. Δεν απαιτείται επανακωδικοποίηση.

Βήμα 9: Όμορφη συσκευασία

Για να ολοκληρώσετε αυτό το έργο, δημιουργήστε και εκτυπώστε τη δική σας ετικέτα ή χρησιμοποιήστε την εικόνα που περιλαμβάνεται (ανοίξτε την εικόνα δευτερεύοντος μεγέθους ή το αρχείο xcf με το gimp). Απλώς επικολλήστε στο κάλυμμα των εκπληκτικών λαμπτήρων λάβας που ελέγχονται μέσω USB.