HackerBox 0046: Persistència: 9 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:13

Salutacions als hackers de HackerBox de tot el món! Amb HackerBox 0046, estem experimentant amb pantalles de paper electròniques persistents, generació de text de persistència de visió LED (POV), plataformes de microcontroladors Arduino, prototipatge electrònic i bancs de potència de bateria recarregable.

Aquest manual instructiu conté informació per començar a utilitzar HackerBox 0046, que es pot comprar aquí fins que esgotin els subministraments. Si voleu rebre un HackerBox com aquest a la vostra bústia de correu cada mes, subscriviu-vos a HackerBoxes.com i uniu-vos a la revolució.

HackerBoxes és el servei de caixa de subscripció mensual per als entusiastes de l’electrònica i la tecnologia informàtica - Hardware Hackers - The dreamers of dreams.

HACK EL PLANETA

Pas 1: Llista de contingut per a HackerBox 0046

• Mòdul ePaper
• Arduino UNO amb MicroUSB
• Dos escuts de prototipatge de l’ONU
• Banc d'alimentació de bateria USB 18650
• LEDs vermells difosos de 5 mm
• Resistències de 560 ohms
• Cavalls de pont DuPont masculí-femení
• Suport de bateria de 9V
• Etiqueta adhesiva de maquinari oberta
• Pin de solapa de maquinari obert exclusiu

Algunes altres coses que us seran útils:

• Bateria de 9V
• Soldador, soldador i eines bàsiques de soldadura
• Ordinador per executar eines de programari

El més important és que necessiteu un sentiment d’aventura, esperit de pirata informàtic, paciència i curiositat. Construir i experimentar amb electrònica, tot i que és molt gratificant, pot ser complicat, desafiant i fins i tot frustrant de vegades. L’objectiu és el progrés, no la perfecció. Quan persisteix i gaudeix de l'aventura, d'aquesta afició es pot obtenir una gran satisfacció. Feu cada pas lentament, tingueu en compte els detalls i no tingueu por de demanar ajuda.

A les preguntes freqüents sobre HackerBoxes hi ha una gran quantitat d’informació per a membres actuals i potencials. Gairebé tots els correus electrònics d’assistència no tècnica que rebem ja s’hi responen, així que agraïm molt que dediqueu uns minuts a llegir les PMF.

Pas 2: Arduino UNO

Aquest Arduino UNO R3 està dissenyat pensant en la facilitat d’ús. El port d’interfície MicroUSB és compatible amb els mateixos cables MicroUSB que s’utilitzen amb molts telèfons mòbils i tauletes.

Especificació:

• Microcontrolador: ATmega328P (full de dades)
• Pont sèrie USB: CH340G (controladors)
• Voltatge de funcionament: 5V
• Tensió d'entrada (recomanada): 7-12V
• Tensió d'entrada (límits): 6-20V
• Pins d'E / S digitals: 14 (dels quals 6 proporcionen sortida PWM)
• Pins d'entrada analògics: 6
• Corrent continu per pin d'E / S: 40 mA
• Corrent continu per pin de 3,3 V: 50 mA
• Memòria Flash: 32 KB dels quals 0,5 KB utilitzats pel gestor d'arrencada
• SRAM: 2 KB
• EEPROM: 1 KB
• Velocitat de rellotge: 16 MHz

Les plaques Arduino UNO inclouen un xip pont USB / sèrie integrat. En aquesta variant en particular, el xip pont és el CH340G. Per als xips USB / sèrie CH340, hi ha controladors disponibles per a molts sistemes operatius (UNIX, Mac OS X o Windows). Es poden trobar a través de l’enllaç anterior.

Quan connecteu l’Arduino UNO per primera vegada a un port USB de l’ordinador, s’encén un llum d’alimentació vermell (LED). Gairebé immediatament després, un LED d’usuari vermell sol començar a parpellejar ràpidament. Això passa perquè el processador està precarregat amb el programa BLINK, que parlarem més endavant.

Si encara no teniu l’IDE Arduino instal·lat, el podeu descarregar des d’Arduino.cc i si voleu informació introductòria addicional per treballar a l’ecosistema Arduino, us recomanem que consulteu les instruccions del Taller d’inici de HackerBoxes.

Connecteu l’UNO a l’ordinador mitjançant un cable MicroUSB. Inicieu el programari Arduino IDE.

Al menú IDE, seleccioneu "Arduino UNO" a sota d'eines> tauler. A més, seleccioneu el port USB adequat a l'IDE a Eines> port (probablement un nom amb "wchusb").

Finalment, carregueu un fragment de codi d'exemple:

Fitxer-> Exemples-> Conceptes bàsics-> Parpellejar

Aquest és en realitat el codi que s’ha precarregat a l’ONU i que hauria d’executar-se ara mateix per parpellejar el LED d’usuari vermell. Programa el codi BLINK a UNO fent clic al botó CARREGAR (la icona de fletxa) just a sobre del codi que es mostra. Mireu a sota del codi la informació d’estat: "compilació" i després "càrrega". Finalment, l'IDE hauria d'indicar "Càrrega completa" i el LED hauria de tornar a parpellejar, possiblement a un ritme lleugerament diferent.

Un cop hàgiu pogut descarregar el codi BLINK original i verificar el canvi de velocitat del LED. Mireu de prop el codi. Podeu veure que el programa encén el LED, espera 1000 mil·lisegons (un segon), apaga el LED, espera un segon i després ho fa tot de nou, per sempre. Modifiqueu el codi canviant les instruccions "delay (1000)" per "delay (100)". Aquesta modificació farà que el LED parpellegi deu vegades més ràpid, oi?

Carregueu el codi modificat a UNO i el LED hauria de parpellejar més ràpidament. Si és així, felicitats! Acabeu de piratejar el vostre primer fragment de codi incrustat. Un cop carregada i executada la versió de parpelleig ràpid, per què no veieu si podeu tornar a canviar el codi per fer que el LED parpellegi ràpidament dues vegades i espereu un parell de segons abans de repetir-lo? Prova-ho! Què tal uns altres patrons? Un cop hàgiu aconseguit visualitzar el resultat desitjat, codificar-lo i observar-lo com funciona, tal com heu previst, heu fet un pas enorme cap a convertir-vos en programador incrustat i pirata informàtic.

Pas 3: tecnologia de visualització de paper electrònic

Les tecnologies de paper electrònic, ePaper, tinta electrònica o tinta electrònica permeten dispositius de visualització que imiten l’aspecte de tinta normal sobre paper. La visualització de paper electrònic sol persistir en la mesura que la imatge es manté visible fins i tot sense alimentació o amb els circuits de control retirats o apagats. A diferència de les pantalles planes de retroiluminació convencionals que emeten llum, les pantalles electròniques de paper reflecteixen la llum com el paper. Això els pot fer més còmodes de llegir i proporcionar un angle de visió més ampli que la majoria de pantalles que emeten llum.

La ràtio de contrast s’acosta al diari, amb pantalles recentment desenvolupades (des del 2008) encara una mica millor. Una pantalla ePaper ideal es pot llegir a la llum directa del sol sense que la imatge sembli esvair-se.

El paper electrònic flexible utilitza substrats de plàstic flexibles i electrònica de plàstic per a la placa posterior de la pantalla. Hi ha una competència contínua entre els fabricants per proporcionar suport de paper electrònic a tot color.

(Viquipèdia)

Pas 4: mòdul EPaper multicolor

El mòdul ePaper de 1,54 polzades MH-ET LIVE pot mostrar tinta negra i vermella. El mòdul es coneix a l’exemple i la documentació com a pantalla de paper electrònic (EPD) 200x200 negre / blanc / vermell (b / w / r).

La tecnologia de visualització és la pantalla electroforètica microencapsulada (MED), que utilitza petites esferes on els pigments de color carregats es suspenen a l’oli transparent i es visualitzen en funció de les càrregues electròniques aplicades.

La pantalla ePaper pot mostrar patrons reflectint la llum ambiental, de manera que funciona sense llum de fons. Fins i tot a la llum del sol, la pantalla ePaper proporciona una alta visibilitat amb un angle de visió de 180 graus.

Ús del mòdul MH-ET amb Arduino UNO:

1. Instal·leu Arduino IDE (si encara no està instal·lat)
2. Utilitzeu el Gestor de biblioteques (Eines-> Gestiona les biblioteques) per instal·lar Adafruit GFX Library
3. Utilitzeu Library Manager per instal·lar GxEPD (NO GxEPD2)
4. Obriu fitxer-> exemples-> GxEPD> GxEPD_Exemple
5. Descomenteu la línia per incloure GxGDEW0154Z04 (1,54 "b / w / r 200x200)
6. Cable UNO a EPD: Ocupat = 7, CC = 8, Restabliment = 9, CS = 10, DIN = 11, CLK = 13, GND = GND, VCC = 5V
7. Estableix els commutadors EPD ambdós a "L"
8. Baixeu l'esbós de GxEPD_Example d'IDE a UNO com és habitual

Aquí es pot trobar una altra biblioteca amb codi de demostració (subministrada pel fabricant de l’EPD). Tingueu en compte que aquestes demostracions (i alguns altres exemples disponibles en línia) tenen assignacions de pins diferents de les que s’utilitzen anteriorment a l’exemple de GxEPD. El més notable és que els pins 8 i 9 sovint s’inverteixen.

Pas 5: Escut de prototipatge Arduino UNO

Un escut de prototipatge Arduino UNO s’adapta directament a una placa Arduino UNO (o compatible) com qualsevol altre escut. Tanmateix, l'Arduino UNO Prototyping Shield té una zona "perf-board" d'ús general al centre on podeu soldar els vostres components per construir el vostre propi blindatge personalitzat. Simplement soldeu les capçaleres de les files exteriors de l’escut de manera que es pugui endollar a la part superior de l’ONU. Els forats xapats al costat de les capçaleres es connecten als senyals de la capçalera de manera que les línies de la UNO es puguin connectar fàcilment als vostres circuits personalitzats.

Pas 6: Configuració de set LEDs a Prototype Shield

Es pot utilitzar un prototip Arduino Shield per donar suport al circuit il·lustrat. El circuit té els pins d'E / S 1-7 de l'Arduino connectats a set LED. Cada LED està connectat en línia amb el seu propi resistent de limitació de corrent, que en aquest exemple són resistències de 560 Ohm.

Tingueu en compte que el pin curt de cada LED ha d’estar orientat cap al pin GND de l’Arduino. Cada resistència es pot orientar en qualsevol direcció. El suport de la bateria de 9V es pot connectar per fer el projecte "portàtil", però s'ha de connectar al pin Vin (no a 5V o 3,3V).

Un cop connectats els LED i les resistències del circuit, experimenteu amb l’esbós d’exemple de parpelleig canviant el número de pin a diversos valors entre l’1 i el 7.

Finalment, proveu l'esbós knight_rider.ino adjunt aquí per obtenir un flashback dels anys 80.

Pas 7: Persistència de la visió

La persistència de la visió [VÍDEO] fa referència a la il·lusió òptica que es produeix quan la percepció visual d’un objecte no cessa durant un temps després que els raigs de llum que en provenen hagin deixat d’entrar a l’ull. La il·lusió també es descriu com a "persistència retiniana", "persistència d'impressions" o simplement "persistència". (wikipedia)

Proveu l'esbós de POV.ino inclòs aquí a la configuració de maquinari "Seven LED" de l'últim pas. A l’esbós, experimenteu amb diferents missatges de text i paràmetres de temps per obtenir diversos efectes.

Inspiració: projecte Arduino POV d’Ahmad Saeed.

Crèdit fotogràfic: Charles Marshall

Pas 8: Banc d'alimentació de la bateria USB 18650

Només cal que introduïu una cèl·lula de ions de liti 18650 en aquest nadó per crear el vostre propi "Power Bank" recarregable per utilitzar amb diversos projectes de 5V i 3V.

Podeu trobar aquestes cèl·lules 18650 d’ió-liti comunes de diverses fonts, inclosa aquesta d’Amazon.

Especificacions del mòdul Power Bank:

• Alimentació d’entrada (càrrega): de 5 a 8V mitjançant port micro USB de fins a 0,5A

• Potència de sortida:

  • 5V mitjançant port USB tipus A.
  • 3 connectors per subministrar 3V fins a 1A
  • 3 connectors per subministrar 5V fins a 2A

• Indicador d'estat LED

  • Verd = bateria carregada
  • Vermell = carregant)
• Protecció de la bateria (sobrecàrrega o sobrecàrrega)
• ATENCIÓ: No hi ha protecció contra polaritat inversa.

Pas 9: Viu el HackLife

Esperem que gaudiu d’aquest mes de l’aventura HackerBox en electrònica i tecnologia informàtica. Arribeu i compartiu el vostre èxit als comentaris següents o al grup de Facebook HackerBoxes. Recordeu també que podeu enviar un correu electrònic a [email protected] en qualsevol moment si teniu alguna pregunta o necessiteu ajuda.

Que segueix? Uneix-te a la revolució. Viu el HackLife. Obteniu una caixa d’equips piratejables que es lliuri directament a la vostra bústia de correu cada mes. Navegueu a HackerBoxes.com i inscriviu-vos a la vostra subscripció mensual a HackerBox.