HackerBox 0039: Awans: 16 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

Dzięki HackerBox 0039 HackerBox Hakerzy na całym świecie wykorzystują zasilacze ATX do zasilania swoich projektów, uczą się, jak tranzystory tworzą bramki logiczne i badają zawartość komórkowych kart SIM. Ta instrukcja zawiera informacje, jak zacząć korzystać z HackerBox #0039, który 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!

Tematy i cele edukacyjne dla HackerBox 0039:

• Wybierz standardowe poziomy napięcia z odzyskanego zasilacza PC
• Konwertuj 12 V DC na zmienne napięcie wyjściowe
• Zmontuj sześć różnych bramek logicznych za pomocą tranzystorów NPN
• Poznaj zawartość komórkowych kart SIM
• Przyjmuj lub wystawiaj monety w stylu hakerskim

HackerBoxes to miesięczna usługa subskrypcji dla elektroniki DIY i technologii komputerowej. Jesteśmy hobbystami, twórcami i eksperymentatorami. Jesteśmy marzycielami marzeń.

ZHAKUJ PLANETĘ

Krok 1: Lista zawartości dla HackerBox 0039

• Przerwa w zasilaniu ATX
• Przetwornica mocy DC-DC
• Akrylowa obudowa konwertera mocy
• Trzy ekskluzywne płytki PCB typu tranzystor-brama
• Zestaw komponentów do tranzystora do bramek
• Żeński blok zacisków MicroUSB
• Kabel MicroUSB
• Trójdrożny adapter karty SIM
• Czytnik i nagrywarka kart SIM USB
• Ekskluzywna moneta wyzwania HackerBox
• Kalkomanie do tranzystorów do bramek
• Ekskluzywny transfer winylowy HackLife

Kilka innych rzeczy, które będą pomocne:

• Lutownica, lut i podstawowe narzędzia lutownicze
• Uratowany zasilacz ATX

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: KONTROLA MONETY

MONETY WYZWANIA mogą być małymi monetami lub medalionami, opatrzonymi insygniami lub godłem organizacji i noszonymi przez członków organizacji. Tradycyjnie mogą być przyznawane, aby udowodnić członkostwo, gdy zostaną zakwestionowane, i podnieść morale. Ponadto są one również gromadzone przez członków serwisu. W praktyce monety wyzwania są zwykle wręczane przez dowódców jednostek w uznaniu specjalnych osiągnięć członka jednostki. Są one również wymieniane w uznaniu wizyt w organizacji. (Wikipedia)

Krok 3: Tranzystory do bramek

Zestaw płytek PCB i części HackerBox Transistor-to-Gates pomaga zademonstrować i zbadać, w jaki sposób zbudowane są bramki logiczne z tranzystorów.

W urządzeniach z logiką tranzystorowo-tranzystorową (TTL), tranzystory zapewniają funkcjonalność logiczną. Układy scalone TTL były szeroko stosowane w zastosowaniach takich jak komputery, sterowniki przemysłowe, sprzęt testowy i oprzyrządowanie, elektronika użytkowa i syntezatory. Szczególnie popularna stała się seria 7400 firmy Texas Instruments. Producenci TTL oferowali szeroką gamę bramek logicznych, przerzutników, liczników i innych układów. Odmiany oryginalnego projektu obwodu TTL oferowały większą prędkość lub mniejsze rozpraszanie mocy, aby umożliwić optymalizację projektu. Urządzenia TTL były pierwotnie wykonywane w ceramicznych i plastikowych opakowaniach dual-in-line (DIP) oraz w formie płaskiej. Chipy TTL są teraz również produkowane w pakietach do montażu powierzchniowego. TTL stało się podstawą komputerów i innej elektroniki cyfrowej. Nawet po tym, jak układy scalone o bardzo dużej skali integracji (VLSI) sprawiły, że procesory wielopłytkowe stały się przestarzałe, urządzenia TTL nadal znajdowały szerokie zastosowanie jako logika kleju łącząca gęściej zintegrowane komponenty. (Wikipedia)

Płytki PCB tranzystorów do bramek i zawartość zestawu:

• Trzy ekskluzywne płytki PCB tranzystorów do bramki
• Naklejki na obwody tranzystorów do bramek
• Dziesięć tranzystorów 2N2222A NPN (pakiet TO-92)
• Dziesięć rezystorów 1K (brązowy, czarny, czerwony)
• Dziesięć rezystorów 10K (brązowy, czarny, pomarańczowy)
• Dziesięć 5mm zielonych diod LED
• Dziesięć dotykowych chwilowych przycisków

Krok 4: Brama buforowa

Bramka buforowa to podstawowa bramka logiczna, która przekazuje swoje wejście, niezmienione, do wyjścia. Jego zachowanie jest przeciwieństwem bramki NOT. Głównym celem bufora jest regeneracja danych wejściowych. Bufor ma jedno wejście i jedno wyjście; jego wyjście zawsze równa się jego wejściu. Bufory są również używane do zwiększenia opóźnienia propagacji obwodów. (WikiChip)

Zastosowany tutaj obwód buforowy jest doskonałym przykładem tego, jak tranzystor może działać jako przełącznik. Gdy szpilka podstawy jest aktywowana, prąd może płynąć od szpilki kolektora do szpilki emitera. Ten prąd przepływa przez (i oświetla) diodę LED. Mówimy więc, że aktywacja tranzystora Base powoduje włączanie i wyłączanie diody LED.

UWAGI MONTAŻOWE

• Tranzystory NPN: pin emitera w kierunku dolnej części płytki drukowanej, płaska strona obudowy tranzystora po prawej stronie
• LED: Krótki pin jest włożony w kierunku siatki uziemiającej (w kierunku dolnej części PCB)
• Rezystory: polaryzacja nie ma znaczenia, ale umieszczenie ma. Rezystory bazowe to 10K Ohm, a rezystory w linii z diodami LED to 1K Ohm.
• Zasilanie: podłącz 5VDC i uziemienie do odpowiednich padów z tyłu każdej płytki drukowanej;

PRZESTRZEGAJ TYCH KONWENCJI DLA WSZYSTKICH TRZECH PCB

Krok 5: Bramka inwertera

Bramka inwertera lub bramka NOT to bramka logiczna, która realizuje logiczną negację. Kiedy wejście jest w stanie LOW, wyjście jest w stanie HIGH, a gdy wejście jest w stanie HIGH, wyjście jest w stanie LOW. Falowniki są jądrem wszystkich systemów cyfrowych. Zrozumienie jego działania, zachowania i właściwości dla konkretnego procesu umożliwia rozszerzenie jego projektu na bardziej złożone struktury, takie jak bramki NOR i NAND. Zachowanie elektryczne znacznie większych i skomplikowanych obwodów można wyprowadzić przez ekstrapolację zachowania obserwowanego z prostych falowników. (WikiChip)

Krok 6: Brama LUB

Bramka OR to cyfrowa bramka logiczna, która implementuje logiczną alternatywę. Wyjście HIGH (1) powstaje, gdy jedno lub oba wejścia bramki są WYSOKIE (1). Jeśli żadne z wejść nie jest w stanie wysokim, pojawia się wyjście LOW (0). W innym sensie funkcja OR skutecznie znajduje maksimum między dwiema cyframi binarnymi, tak jak funkcja komplementarna AND znajduje minimum. (Wikipedia)

Krok 7: Brama NOR

Bramka NOR (NOT-OR) to cyfrowa bramka logiczna, która implementuje logiczne NOR. Wyjście HIGH (1) występuje, gdy oba wejścia bramki są LOW (0); jeśli jedno lub oba wejścia są WYSOKIE (1), wynik NISKI (0). NOR jest wynikiem negacji operatora OR. Może być również postrzegany jako bramka AND z odwróconymi wszystkimi wejściami. Bramki NOR można łączyć w celu wygenerowania dowolnej innej funkcji logicznej. Udostępnij tę właściwość bramie NAND. W przeciwieństwie do tego operator OR jest monotoniczny, ponieważ może zmienić tylko LOW na HIGH, ale nie odwrotnie. (Wikipedia)

Krok 8: I Brama

Bramka AND to podstawowa cyfrowa bramka logiczna, która implementuje logiczną koniunkcję. Wyjście HIGH (1) powstaje tylko wtedy, gdy wszystkie wejścia bramki AND mają stan HIGH (1). Jeśli żadne lub nie wszystkie wejścia bramki AND są w stanie WYSOKIM, powstaje wyjście NISKI. Funkcję można rozszerzyć na dowolną liczbę wejść. (Wikipedia)

Krok 9: Bramka NAND

Bramka NAND (NOT-AND) jest bramką logiczną, która wytwarza wyjście, które jest fałszywe tylko wtedy, gdy wszystkie wejścia są prawdziwe. Jego wyjście jest uzupełnieniem bramki AND. Wyjście LOW (0) występuje tylko wtedy, gdy wszystkie wejścia do bramki są WYSOKIE (1); jeśli którekolwiek wejście jest NISKI (0), powstaje wyjście WYSOKI (1).

Według twierdzenia De Morgana dwuwejściowa logika NAND może być wyrażona jako AB=A+B, dzięki czemu bramka NAND jest równoważna inwerterom, po której następuje bramka OR.

Bramka NAND jest istotna, ponieważ każda funkcja logiczna może być zaimplementowana za pomocą kombinacji bramek NAND. Ta właściwość nazywana jest kompletnością funkcjonalną. Dzieli tę nieruchomość z bramą NOR. Systemy cyfrowe wykorzystujące określone układy logiczne wykorzystują kompletność funkcjonalną NAND.

(Wikipedia)

Krok 10: Bramka XOR

Bramka XOR lub wyłączne OR to operacja logiczna, która zwraca prawdę tylko wtedy, gdy dane wejściowe się różnią (jeden jest prawdziwy, a drugi fałszywy). Zyskuje nazwę „wyłączny lub”, ponieważ znaczenie „lub” jest niejednoznaczne, gdy oba operandy są prawdziwe; wyłączny lub operator wyklucza ten przypadek. Czasami jest to traktowane jako „jedno lub drugie, ale nie oba”. Można to zapisać jako „A lub B, ale nie A i B”. (Wikipedia)

Chociaż XOR jest ważną bramką logiczną, można ją zbudować z innych, prostszych bramek. W związku z tym nie budujemy jednego tutaj, ale możemy przestudiować ten miły zapis dla obwodu bramki XOR tranzystora NPN jako pierwszego przykładu łączenia bramek tranzystorowych w celu stworzenia bardziej złożonej logiki.

Krok 11: Logika kombinacyjna

Logika kombinacyjna w teorii obwodów cyfrowych jest czasami określana jako logika niezależna od czasu, ponieważ nie ma elementów pamięci. Wyjście jest czystą funkcją tylko obecnego wejścia. Jest to przeciwieństwo logiki sekwencyjnej, w której wyjście zależy nie tylko od bieżącego wejścia, ale także od historii wejścia. Innymi słowy, logika sekwencyjna ma pamięć, podczas gdy logika kombinacyjna nie. Logika kombinowana jest używana w obwodach komputerowych do wykonywania algebry Boole'a na sygnałach wejściowych i przechowywanych danych. Praktyczne obwody komputerowe zwykle zawierają mieszankę logiki kombinacyjnej i sekwencyjnej. Na przykład część jednostki arytmetyczno-logicznej lub ALU, która wykonuje obliczenia matematyczne, jest konstruowana przy użyciu logiki kombinacyjnej. Inne obwody stosowane w komputerach, takie jak sumatory, multipleksery, demultipleksery, enkodery i dekodery, są również wykonane przy użyciu logiki kombinacyjnej. (Wikipedia)

Krok 12: Przerwa w zasilaniu ATX

Zasilacze ATX przekształcają domowe zasilanie prądem zmiennym na niskonapięciowe regulowane zasilanie prądem stałym dla wewnętrznych komponentów komputera. Nowoczesne komputery osobiste powszechnie wykorzystują zasilacze impulsowe. Przerwa w zasilaniu ATX została zaprojektowana tak, aby wykorzystać zasilacz ATX do stworzenia zasilacza stacjonarnego o wystarczającym natężeniu prądu, aby uruchomić prawie każdy projekt elektroniczny. Ponieważ zasilacze ATX są dość powszechne, zwykle można je łatwo odzyskać z wyrzuconego komputera, a tym samym ich zdobycie kosztuje niewiele lub nic. Przerwa ATX łączy się z 24-pinowym złączem ATX i wyzwala napięcie 3,3 V, 5 V, 12 V i -12 V. Te szyny napięciowe i uziemienie są połączone z wyjściowymi zaciskami wiązania. Każdy kanał wyjściowy posiada wymienny bezpiecznik 5A

Krok 13: Przetwornica DC-DC ze sterowaniem cyfrowym

Zasilacz DC-DC Step-Down ma regulowane napięcie wyjściowe i wyświetlacz LCD.

• Układ zasilania: MP2307 (arkusz danych)
• Napięcie wejściowe: 5-23 V (maksymalnie zalecane 20 V)
• Napięcie wyjściowe: płynna regulacja 0 V-18 V
• Automatycznie zapisuje ostatnie ustawione napięcie
• Napięcie wejściowe musi być o około 1 V wyższe niż napięcie wyjściowe
• Prąd wyjściowy: Znamionowy do 3A, ale 2A bez rozpraszania ciepła

Kalibracja: Przy wyłączonym zasilaniu wejściowym przytrzymaj lewy przycisk i włącz zasilanie. Gdy wyświetlacz zacznie migać, zwolnij lewy przycisk. Użyj multimetru do pomiaru napięcia wyjściowego. Naciśnij lewy i prawy przycisk, aby wyregulować napięcie, aż multimetr zmierzy około 5,00 V (w porządku 4,98 V lub 5,02 V). Podczas regulacji zignoruj wyświetlacz LCD na urządzeniu. Po wyregulowaniu wyłącz urządzenie, a następnie włącz je ponownie. Kalibracja została zakończona, ale w razie potrzeby można ją powtórzyć.

Krok 14: Przerwanie MicroUSB

Ten moduł wyłamuje piny złącza MicroUSB do śrub VCC, GND, ID, D- i D+ na bloku zacisków.

Jeśli chodzi o sygnał ID, kabel OTG (wikipedia) ma na jednym końcu wtyk micro-A, a na drugim wtyk micro-B. Nie może mieć dwóch wtyczek tego samego typu. OTG dodał piąty pin do standardowego złącza USB, zwany pinem ID. Wtyczka micro-A ma pin ID uziemiony, podczas gdy ID we wtyczce micro-B jest pływające. Urządzenie z włożoną wtyczką micro-A staje się urządzeniem OTG A, a urządzenie z włożoną wtyczką micro-B staje się urządzeniem B. Rodzaj włożonej wtyczki jest wykrywany na podstawie stanu identyfikatora pinu.

Krok 15: Narzędzia SIM

Moduł identyfikacji abonenta (SIM), powszechnie znany jako karta SIM, to układ scalony przeznaczony do bezpiecznego przechowywania międzynarodowego numeru identyfikacyjnego abonenta sieci komórkowej (IMSI) i powiązanego z nim klucza, które są używane do identyfikacji i uwierzytelniania abonentów w telefonii komórkowej urządzenia (takie jak telefony komórkowe i komputery). Możliwe jest również przechowywanie informacji kontaktowych na wielu kartach SIM. Karty SIM są zawsze używane w telefonach GSM. W przypadku telefonów CDMA karty SIM są potrzebne tylko w przypadku nowszych telefonów obsługujących LTE. Karty SIM mogą być również używane w telefonach satelitarnych, smartwatchach, komputerach czy aparatach fotograficznych. (Wikipedia)

Oprogramowanie MagicSIM Windows dla adaptera USB może być używane z urządzeniem USB. W razie potrzeby dostępny jest również sterownik dla układu Prolific PL2303 USB.

Krok 16: Przeżyj HackLife

Mamy nadzieję, że spodobała Ci się podróż w tym miesiącu w stronę elektroniki DIY. Sięgnij i podziel się swoim sukcesem w komentarzach poniżej lub na grupie Facebook HackerBoxes. Daj nam znać, jeśli masz jakieś pytania lub potrzebujesz pomocy.

Dołącz do rewolucji. Żyj HackLife. Możesz dostawać fajne pudełko z hakowalnymi projektami elektroniki i technologii komputerowych dostarczane co miesiąc prosto na twoją skrzynkę pocztową. Po prostu przejdź do HackerBoxes.com i zasubskrybuj comiesięczną usługę HackerBox.