HackerBox 0046: Wytrwałość: 9 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:30

Pozdrowienia dla hakerów HackerBox na całym świecie! Z HackerBox 0046 eksperymentujemy z trwałymi elektronicznymi wyświetlaczami papierowymi, generowaniem tekstu LED na temat trwałości widzenia (POV), platformami mikrokontrolerów Arduino, prototypowaniem elektronicznym i ładowalnymi bankami energii.

Ta instrukcja zawiera informacje na temat rozpoczęcia pracy z HackerBox 0046, które można kupić tutaj do wyczerpania zapasów. Jeśli chcesz otrzymywać co miesiąc taki HackerBox bezpośrednio do swojej skrzynki pocztowej, zasubskrybuj na HackerBoxes.com i dołącz do rewolucji!

HackerBoxes to miesięczny abonamentowy serwis dla pasjonatów elektroniki i techniki komputerowej - Hardware Hackers - The dreamers of dreamers.

ZHAKUJ PLANETĘ

Krok 1: Lista zawartości dla HackerBox 0046

• Moduł e-papieru
• Arduino UNO z MicroUSB
• Dwie tarcze prototypowe UNO
• Bateria USB 18650 Power Bank
• Rozproszone czerwone diody LED 5mm
• Rezystory 560 Ohm
• Męsko-żeńskie przewody połączeniowe DuPont
• Uchwyt baterii 9 V
• Otwórz naklejki sprzętowe
• Ekskluzywna szpilka do klapy z otwartym sprzętem

Kilka innych rzeczy, które będą pomocne:

• Bateria 9V
• Lutownica, lut i podstawowe narzędzia lutownicze
• Komputer do uruchamiania narzędzi programowych

Co najważniejsze, będziesz potrzebować poczucia przygody, ducha hakera, cierpliwości i ciekawości. Budowanie i eksperymentowanie z elektroniką, choć bardzo satysfakcjonujące, może być trudne, trudne, a czasem nawet frustrujące. Celem jest postęp, a nie doskonałość. Kiedy wytrwasz i cieszysz się przygodą, to hobby może przynieść wiele satysfakcji. Zrób każdy krok powoli, pamiętaj o szczegółach i nie bój się prosić o pomoc.

W FAQ HackerBoxes znajduje się mnóstwo informacji dla obecnych i przyszłych członków. Odpowiedzi na prawie wszystkie nietechniczne e-maile, które otrzymujemy, są już tam udzielane, więc naprawdę dziękujemy za poświęcenie kilku minut na przeczytanie FAQ.

Krok 2: Arduino UNO

Ten Arduino UNO R3 został zaprojektowany z myślą o łatwości użytkowania. Port interfejsu MicroUSB jest kompatybilny z tymi samymi kablami MicroUSB, które są używane w wielu telefonach komórkowych i tabletach.

Specyfikacja:

• Mikrokontroler: ATmega328P (karta katalogowa)
• Most szeregowy USB: CH340G (sterowniki)
• Napięcie robocze: 5 V
• Napięcie wejściowe (zalecane): 7-12V
• Napięcie wejściowe (limity): 6-20V
• Cyfrowe piny we/wy: 14 (z czego 6 zapewnia wyjście PWM)
• Piny wejścia analogowego: 6
• Prąd stały na pin we/wy: 40 mA
• Prąd DC dla pinu 3,3 V: 50 mA
• Pamięć Flash: 32 kB, z czego 0,5 kB używane przez bootloader
• SRAM: 2 KB
• EEPROM: 1 KB
• Szybkość zegara: 16 MHz

Płyty Arduino UNO mają wbudowany układ mostka USB/szeregowego. W tym konkretnym wariancie układ mostkowy to CH340G. Dla układów CH340 USB/Serial dostępne są sterowniki dla wielu systemów operacyjnych (UNIX, Mac OS X lub Windows). Można je znaleźć za pośrednictwem powyższego linku.

Po pierwszym podłączeniu Arduino UNO do portu USB komputera zaświeci się czerwona lampka zasilania (LED). Niemal natychmiast po tym czerwona dioda LED użytkownika zwykle zaczyna szybko migać. Dzieje się tak, ponieważ procesor jest wstępnie załadowany programem BLINK, który omówimy poniżej.

Jeśli nie masz jeszcze zainstalowanego środowiska Arduino IDE, możesz pobrać je z Arduino.cc, a jeśli potrzebujesz dodatkowych informacji wstępnych dotyczących pracy w ekosystemie Arduino, sugerujemy zapoznanie się z instrukcją Warsztatu HackerBoxes Starter.

Podłącz UNO do komputera za pomocą kabla MicroUSB. Uruchom oprogramowanie Arduino IDE.

W menu IDE wybierz "Arduino UNO" w menu narzędzia>płyta. Wybierz również odpowiedni port USB w IDE pod narzędzia>port (prawdopodobnie nazwa z "wchusb" w nim).

Na koniec załaduj przykładowy kod:

Plik->Przykłady->Podstawy->Mrugnięcie

W rzeczywistości jest to kod, który został wstępnie załadowany do UNO i powinien być teraz uruchomiony, aby migać czerwoną diodą użytkownika. Zaprogramuj kod BLINK w UNO, klikając przycisk UPLOAD (ikona strzałki) tuż nad wyświetlonym kodem. Obejrzyj poniżej kod, aby uzyskać informacje o stanie: „kompilowanie”, a następnie „przesyłanie”. W końcu IDE powinno wskazać „Przesyłanie zakończone”, a dioda LED powinna ponownie zacząć migać – prawdopodobnie w nieco innym tempie.

Gdy będziesz w stanie pobrać oryginalny kod BLINK i zweryfikować zmianę prędkości diody LED. Przyjrzyj się bliżej kodowi. Widać, że program włącza diodę, czeka 1000 milisekund (jedna sekunda), wyłącza diodę, czeka kolejną sekundę, a potem robi to jeszcze raz - na zawsze. Zmodyfikuj kod, zmieniając obie instrukcje „delay(1000)” na „delay(100)”. Ta modyfikacja spowoduje, że dioda LED będzie migać dziesięć razy szybciej, prawda?

Załaduj zmodyfikowany kod do UNO, a dioda LED powinna migać szybciej. Jeśli tak, to gratulacje! Właśnie zhakowałeś swój pierwszy fragment kodu osadzonego. Po załadowaniu i uruchomieniu wersji z szybkim miganiem, dlaczego nie sprawdzić, czy możesz ponownie zmienić kod, aby dioda LED szybko mignęła dwukrotnie, a następnie odczekać kilka sekund przed powtórzeniem? Spróbuj! Co powiesz na inne wzory? Kiedy już uda Ci się zwizualizować pożądany rezultat, zakodować go i obserwować, jak działa zgodnie z planem, zrobiłeś ogromny krok w kierunku zostania wbudowanym programistą i hakerem sprzętowym.

Krok 3: Technologia elektronicznego wyświetlacza papierowego

Technologie papieru elektronicznego, e-papieru, elektronicznego atramentu lub e-ink umożliwiają urządzenia wyświetlające, które naśladują wygląd zwykłego atramentu na papierze. Elektroniczne wyświetlacze papierowe są na ogół trwałe, ponieważ obraz pozostaje widoczny nawet bez zasilania lub z usuniętymi lub wyłączonymi obwodami sterującymi. W przeciwieństwie do tradycyjnych podświetlanych płaskich wyświetlaczy, które emitują światło, elektroniczne wyświetlacze papierowe odbijają światło jak papier. Może to sprawić, że będą wygodniejsze w czytaniu i zapewnią szerszy kąt widzenia niż większość wyświetlaczy emitujących światło.

Współczynnik kontrastu zbliża się do gazety, a nowo opracowane wyświetlacze (od 2008 r.) są jeszcze nieco lepsze. Idealny wyświetlacz ePaper można odczytać w bezpośrednim świetle słonecznym bez wyblaknięcia obrazu.

Elastyczny papier elektroniczny wykorzystuje giętkie podłoża z tworzywa sztucznego i plastikową elektronikę na płycie montażowej wyświetlacza. Istnieje ciągła konkurencja pomiędzy producentami w zakresie zapewnienia pełnokolorowej obsługi papieru elektronicznego.

(Wikipedia)

Krok 4: Wielokolorowy moduł EPPaper

Moduł ePaper MH-ET LIVE 1,54 cala może wyświetlać zarówno czarny, jak i czerwony atrament. Moduł jest określany w przykładzie i dokumentacji jako czarno-biały/czerwony (b/w/r) 200x200 elektroniczny wyświetlacz papierowy (EPD).

Technologia wyświetlania to mikroenkapsulowany wyświetlacz elektroforetyczny (MED), który wykorzystuje maleńkie kulki, w których naładowane kolorowe pigmenty są zawieszone w przezroczystym oleju i poruszają się w widoku w zależności od przyłożonych ładunków elektronicznych.

Ekran ePaper może wyświetlać wzory, odbijając światło otoczenia, dzięki czemu działa bez podświetlenia. Nawet w jasnym świetle słonecznym ekran ePaper zapewnia dobrą widoczność z kątem widzenia 180 stopni.

Wykorzystanie modułu MH-ET z Arduino UNO:

1. Zainstaluj Arduino IDE (jeśli nie jest jeszcze zainstalowane)
2. Użyj Menedżera Biblioteki (Narzędzia->Zarządzaj bibliotekami), aby zainstalować Bibliotekę Adafruit GFX
3. Użyj Menedżera bibliotek, aby zainstalować GxEPD (NIE GxEPD2)
4. Otwórz plik->przykłady->GxEPD>GxEPD_Przykład
5. Odkomentuj linię, aby dołączyć GxGDEW0154Z04 (1,54" b/w/r 200x200)
6. Podłącz UNO do EPD: Busy=7, DC=8, Reset=9, CS=10, DIN=11, CLK=13, GND=GND, VCC=5V
7. Ustaw przełączniki EPD OBA na „L”
8. Pobierz GxEPD_Example szkic z IDE do UNO jak zwykle

Kolejną bibliotekę z kodem demonstracyjnym (dostarczoną od producenta EPD) można znaleźć tutaj. Zauważ, że te dema (i kilka innych przykładów dostępnych online) mają inne przypisania pinów niż te użyte powyżej w przykładzie GxEPD. Przede wszystkim piny 8 i 9 są często zamienione.

Krok 5: Tarcza prototypowa Arduino UNO

Arduino UNO Prototyping Shield pasuje bezpośrednio do płyty Arduino UNO (lub kompatybilnej), tak jak każda inna tarcza. Jednak Arduino UNO Prototyping Shield ma uniwersalny obszar „płyty perforowanej” pośrodku, w którym można przylutować własne komponenty, aby zbudować własną niestandardową osłonę. Po prostu przylutuj nagłówki w zewnętrznych rzędach osłony tak, aby można je było podłączyć bezpośrednio na górze UNO. Platerowane otwory obok nagłówków łączą się z sygnałami nagłówka, dzięki czemu linie z UNO można łatwo podłączyć do niestandardowych obwodów.

Krok 6: Konfiguracja siedmiu diod LED na osłonie prototypowej

Do obsługi przedstawionego obwodu można użyć Arduino Prototype Shield. Układ posiada piny I/O 1-7 Arduino połączone z siedmioma diodami LED. Każda dioda LED jest okablowana w linii z własnym rezystorem ograniczającym prąd, którym w tym przykładzie są rezystory 560 Ohm.

Zwróć uwagę, że krótki pin każdej diody LED musi być zorientowany w kierunku pinu GND Arduino. Każdy z rezystorów może być zorientowany w dowolnym kierunku. Uchwyt na baterię 9V można podłączyć, aby projekt był „przenośny”, ale musi być podłączony do pinu Vin (nie do 5V lub 3,3V).

Po podłączeniu diod LED obwodu i rezystorów poeksperymentuj z przykładowym szkicem migania, zmieniając numer pinu na różne wartości od 1 do 7.

Na koniec wypróbuj szkic knight_rider.ino dołączony tutaj, aby zobaczyć retrospekcję z lat 80-tych.

Krok 7: Trwałość wizji

Trwałość widzenia [WIDEO] odnosi się do złudzenia optycznego, które występuje, gdy wzrokowa percepcja obiektu nie ustaje przez pewien czas po tym, jak promienie światła z niego przestają docierać do oka. Złudzenie jest również opisywane jako „uporczywość siatkówki”, „trwałość wrażeń” lub po prostu „wytrwałość”. (wikipedia)

Wypróbuj szkic POV.ino zawarty tutaj w konfiguracji sprzętowej „Siedem diod LED” z ostatniego kroku. W szkicu poeksperymentuj z różnymi tekstami wiadomości i parametrami czasu, aby uzyskać różne efekty.

Inspiracja: Arduino POV Project od Ahmada Saeeda.

Źródło zdjęcia: Charles Marshall

Krok 8: Bank zasilania baterii USB 18650

Wystarczy włożyć do tego dziecka ogniwo litowo-jonowe 18650, aby stworzyć swój własny „Power Bank” do wielokrotnego ładowania do użytku z różnymi projektami 5 V i 3 V!

Możesz znaleźć te popularne ogniwa litowo-jonowe 18650 z różnych źródeł, w tym z Amazon.

Specyfikacje modułu powerbanku:

• Wejście (ładowanie) Zasilanie: 5 do 8V przez port micro USB do 0,5A

• Moc wyjściowa:

  • 5 V przez port USB typu A
  • 3 złącza do dostarczania 3V do 1A
  • 3 złącza dostarczające 5V do 2A

• Wskaźnik stanu LED

  • Zielony = akumulator naładowany
  • Czerwony = ładowanie)
• Ochrona baterii (przeładowanie lub nadmierne rozładowanie)
• UWAGA: Nie ma zabezpieczenia przed odwrotną polaryzacją!

Krok 9: Przeżyj HackLife

Mamy nadzieję, że spodobała nam się przygoda HackerBox w tym miesiącu w elektronikę i technologię komputerową. Sięgnij i podziel się swoim sukcesem w komentarzach poniżej lub na grupie Facebook HackerBoxes. Pamiętaj też, że możesz w każdej chwili wysłać e-mail na adres [email protected], jeśli masz pytanie lub potrzebujesz pomocy.

Co dalej? Dołącz do rewolucji. Żyj HackLife. Zdobądź fajne pudełko hakowalnego sprzętu dostarczanego co miesiąc prosto do Twojej skrzynki pocztowej. Przejdź do HackerBoxes.com i zarejestruj się, aby otrzymać miesięczną subskrypcję HackerBox.