Mini làmpades de lava controlades per USB: 9 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:16

Aquesta instrucció descriu la construcció d'un conjunt de làmpades de lava alimentades i controlades per USB des d'un teclat USB i dues làmpades de lava USB Think Geek mitjançant un senzill circuit de commutació de relé de transistor impulsat pels LED del teclat. Il·lustra una manera senzilla de controlar fins a tres commutadors d'alta latència (fins a 120 volts, 0,5 amperes) a través d'una connexió USB, per una quantitat mínima de diners (de 0 a 40 $ segons la vostra col·lecció de brossa), i sense tenir per programar un controlador de control sèrie USB o un microcontrolador. Potencialment, també podríeu utilitzar les tecles del teclat per afegir més de 100 entrades que escriurien caràcters que es podrien utilitzar per controlar un programa (tal com es va descriure per randofo i per David Merrill, però aquest enfocament no es va utilitzar per a aquest projecte. Aquest projecte es va concebre com un regal per al meu amic Chris Lasher per commemorar el seu trasllat i començar un programa de postgrau en bioinformàtica. Chris farà molta programació i és seguidor de la programació pragmàtica / àgil, un dels principals dels quals és la prova d’unitats. s’executen les proves d’unitat d’un programa, és bo saber si tenen èxit o fracassen, i el que és predominant. Cèlebre, alguns programadors pragmàtics van fer un sistema de retroalimentació controlant les làmpades de lava de mida completa des d’un marc de proves d’unitats connectant algunes dispositius de control per a la llar (els costava més de 60 dòlars). Les làmpades els permetien veure si les proves passaven o no, i l’escalfament gradual en una làmpada els permetia veure quins fins i tot ts eren predominants. Aquesta és una idea interessant, però volia fer de Chris alguna cosa que: 1) controlés dues petites làmpades de lava alimentades per USB, 2) s’apagés el fantàstic portàtil i la interfície nova de Chris mitjançant USB (no hi ha ports heretats en equips més nous, 3) seria una mica més casolà i fàcil de piratejar, 4) seria molt més barat. Conduir els relés des d’un convertidor de port USB a port serial seria una solució senzilla. Hi ha molts circuits disponibles en línia per a projectes de control de ports sèrie. Un excel·lent projecte que vaig adaptar va ser a https://www.windmeadow.com/node/4. Malauradament, gairebé tots els dispositius USB a sèrie no permeten esclats de bits de baix nivell (commutació manual de línies de control) necessaris per utilitzar aquests circuits. Un altre enfocament seria comprar un circuit d’interfície USB o crear-ne un a partir d’un microcontrolador. Sigui com sigui, el projecte requeriria una gran quantitat de codis i controladors de microcontroladors (fins i tot utilitzant els controladors d’interfície humana preexistents o un controlador pre-fabricat). Vaig decidir resoldre aquest problema amb un teclat USB recuperat, ja que són relativament econòmics., i contenen tot el necessari per a tres sortides simples d'encesa / apagada, en forma de número, majúscules i LED de bloqueig de desplaçament. Sota Linux hi ha una sèrie de mecanismes per canviar els LED d'un programa o línia d'ordres (fins i tot es fa referència a Cryptonomicon). Setled és el més senzill i està preinstal·lat a gairebé totes les màquines, ledd es basa en un model client-servidor i fins i tot hi ha un mòdul en el llenguatge de programació Ruby. Els sistemes operatius Windows i Mac, i altres llenguatges de programació, haurien de tenir mecanismes comparables: publiqueu-los als comentaris si sabeu canviar els LED del teclat en altres sistemes operatius o llenguatges de programació. He donat el seu present a Chris, i ara no només pot veure si el seu s’estan superant les proves d’unitats, tots els programadors del seu nou departament poden saber quin és un fabricant de bricolatge que és bo.

Pas 1: llista de peces

2 làmpades de lava USB (des de Thinkgeek o froogle ~ 10 dòlars cadascuna) 1 teclat USB (un teclat Apple també us permetrà recuperar dos preses USB, de manera que el pirateria que apareix al pas "presa USB pobre" és innecessària) 0 $ per a un teclat raspat amb una o dues claus mortes, a 4 dòlars en línia (https://froogle.google.com/froogle?q=usb%20keyboard) a 30 dòlars en la millor compra) 2 relés de commutació de canya (Radio Shack # 275-233 3,00 dòlars, Mouser # 677-OMR-112H $ 1,54) la resta de components elèctrics només haurien de costar uns quants dòlars. 2 transistors (com un 2N2222) (Radio Shack # 276-1617, Mouser # 511-2N2222A) 2 resistències (Radio Shack # 271-1124, Mouser # 291-4.7k, bandes groc-violeta-vermell-daurat) 4 díodes, una cosa com 1N404 (Radio Shack # 276-1103, Mouser # 512-1N414B) 1 interruptor d’alimentació (SPST) una mica de filferro 1 perfboard (Radio Shack # 276-1395). eina de soldar i / o embolicar filferro i eina de lliurar amb cable o eina de mà i patiencedrill i bitsa marcador digital multimetre i verd sharpie Coneixements i habilitats: coneixements bàsics de soldadura i electrònica. Us recomano molt el llibre de Forest Mimm si sou principiants en electrònica i voleu saber com funcionen els circuits.

Pas 2: evasió del teclat

Desmunteu el teclat de la manera més no destructiva possible. El teclat que tenia al voltant era un teclat USB multimèdia Dynex, número de model DX-MKB101. Mentre desmunteu, tingueu cura de no trencar els fils prims que s’utilitzen sovint. Després d’obrir el teclat, hauríeu de veure alguna cosa com la segona imatge. Voleu recuperar el cos del circuit i la placa amb els LED (sovint a la mateixa placa de circuit) i perdre el teclat voluminós. Amb sort, podeu separar la fina pel·lícula de plàstic que actua com a interruptor de teclat per al teclat o, d’altra manera, tallar els interruptors del teclat sense danyar el circuit principal. Vaig haver de tallar una mica de plàstic per alliberar el tauler, però després d’acabar hauríeu de poder connectar el teclat, fer-lo reconèixer i alternar els LED nus amb les tecles de bloqueig d’un altre teclat funcional connectades al mateix ordinador. Podeu tenir diversos teclats, USB i no, connectats simultàniament amb la majoria de sistemes operatius moderns i activaran el bloqueig de majúscules i altres tecles de bloqueig. En aquest punt hauria de dir que és possible danyar o destruir l’ordinador connectant-hi circuits nus. Tingueu precaució i procediu amb compte. Si us preocupa proveu amb un concentrador USB barat. D’altra banda, he provat tot tipus de coses mentre resoliava aquest circuit, inclòs el cablejat de circuits en directe, i el meu ordinador portàtil continua sense fregir-se.

Pas 3: endoll USB del pobre home

No volia destruir els endolls USB de les làmpades de lava perquè es poguessin utilitzar per separat i perquè el controlador de la làmpada de lava USB fos modular (es podrien utilitzar altres dispositius engegats i apagats en lloc de les làmpades). Si heu desmuntat un teclat Apple a l'últim pas, tindríeu dues preses USB-A femella que podeu utilitzar i, per tant, podeu ometre aquest pas. També podeu comprar les preses USB-A femelles de mouser o recuperar-les d’un concentrador USB de recanvi. Vaig escollir, però, una opció senzilla i econòmica: una presa USB senzilla feta amb un embolcall de ratlles (n'hi hauria prou amb qualsevol fil fi), una mica de perfboard i alguna pel·lícula de paper i transparència per a l'aïllament. Simplement talla una mica de perfboard per entrar Dins dels endolls USB, afegeix cable pels orificis perquè la inserció del endoll no els tregui i els permeti entrar en contacte amb els connectors de + 5V i de terra del endoll (vegeu els pinouts del Feu el circuit pas per a quina connexió és quina). A continuació, talleu una mica de pel·lícula de transparència per cobrir un dels costats del tauler, de manera que el filferro del tauler no quedi curt contra el cos metàl·lic del tap. Encallar aquesta placa aïllada a l’endoll USB i confirmar amb el multímetre que els cables fan un bon contacte i que no estan en curtcircuit. Així es connecten les làmpades de lava USB al circuit. Per a aquest projecte, feu dos dels endolls d’aquest pobre home cap a cap en el mateix tros de perfboard (vegeu la imatge). Durant el pas de muntatge, veureu com la caixa conté els dos endolls USB d’aquest connector.

Pas 4: Retalleu el recinte i el perfboard

Esbrineu el disseny del vostre projecte al recinte. Vaig utilitzar el sempre popular estany dels Altoids. Practicar un forat a la part posterior de la llauna Altoids per al gran interruptor SPST encès / apagat, un a la part frontal per al cable USB del teclat i dos forats als laterals per als endolls de la làmpada de lava USB. Talla les escletxes del forat amb una roda de tall de dremel o una serradora de mans cap als forats frontals i laterals perquè els cables USB hi puguin cabre (vegeu la imatge). Folreu els orificis amb cinta adhesiva per evitar el tall de cables. Decidiu la forma del vostre perfboard per al vostre circuit i talleu-la amb una eina dremel. Serà un ajust força ajustat…

Pas 5: Feu un circuit

El centre d’aquest projecte és simplement utilitzar programari per canviar els LED del teclat i segrestar-los per canviar corrents més grans. He d’esmentar aquí que alguns LED s’encenen aplicant una tensió positiva a l’ànode, mentre que altres circuits (com el d’aquest teclat) fan flotar l’ànode LED alt (de manera que el LED està apagat) i lliga el càtode del LED a terra quan s’activa (commutació desplegable). Podeu modificar aquest circuit perquè funcioni amb qualsevol dels dos, però representaré un diagrama del mètode d’empat negatiu. El LED que s’apaga (s’activa) encén un interruptor de transistor que tanca un relé i, finalment, s’activa la làmpada de lava. Això significa que el commutador de programari per a la làmpada s'invertirà des del LED. Vaig adaptar el circuit de Windmeadow, però es basa en un senzill commutador de transistors, tal com es descriu a la majoria de textos electrònics (pàg. 50 al llibre de Mimm o a la viquipèdia). He inclòs un fitxer ktechlab perquè pugueu veure com funciona el commutador de transistor i un esquema complet (en formats svg i png). Assegureu-vos d’utilitzar l’esquema original o el fitxer svn per imprimir, ja que les imatges més petites no estan clares. Haureu d’eliminar els LED de la placa de circuits del teclat i determinar-ne la polaritat i quin costat es commuta amb un multímetre. Executeu un cable de cada LED que estarà involucrat en un circuit de commutació (aquests estan etiquetats amb SCROLLLOCK i CAPSLOCK a l’esquema). Torneu a dessoldre el + 5v i a terra del circuit del teclat per proporcionar alimentació al perfboard i, a continuació, executeu cables per retornar l'alimentació a la placa (aquest és el + 5V i els fonaments de l'esquema). A continuació, seguiu l'esquema per fer el circuit, utilitzant els pinouts dels components per identificar les connexions. Munteu primer aquest circuit en una taula de proves i proveu el circuit. Aquest va ser el pas en què vaig determinar que els LED estaven en lloc de canviar desplegables i, en general, arribaven al punt de màxim caos del meu banc de treball. Quan el circuit funcioni (es pot provar prement la tecla de bloqueig de majúscules o la tecla de bloqueig de desplaçament i veure si es commuten les làmpades de lava), esbrineu com empaquetar els components al tauler. Es pot utilitzar un embolcall de filferro, però el mètode d’assemblatge més senzill consisteix simplement a introduir components a través de forats, embolicar els cables i soldar-los. Comproveu que el circuit muntat funciona al perfboard.

Pas 6: Color dels llums de lava USB

Feu que les làmpades de lava USB clares tinguin un color de la part superior de la pel·lícula amb els retoladors vermells o verds i, a continuació, retalleu un cercle per inserir a la base de la làmpada entre la llum i la cambra "lava". Torneu a muntar els llums de lava.

Pas 7: Assemblea final

Les llaunes altoides fan grans tancaments. Són bons en el blindatge, però malauradament són conductors i curtcircuiten circuits sense protecció. Per evitar-ho, talleu el cartró i la pel·lícula de transparència a la mida de la llauna i encaixi entre la placa de circuits del teclat i el vostre tauler. Introduïu l'interruptor al forat posterior de la llauna. Introduïu endolls USB acoblats al connector USB del pobre home als forats del forat del lateral perquè la llauna mantingui els endolls al connector. Cram en perfboard i circuit de teclat recuperat, aïllar amb el cartró i la pel·lícula de transparència. Intenteu tancar la llauna (la nostra amb prou feines encaixa).

Pas 8: Codi

Les làmpades de lava es controlaran mitjançant trucades del sistema al programa "setled" que activaran i desactivaran el LED de bloqueig de taps i desplaçament. Proveu-ho executant el següent des d'una línia d'ordres (possible com a root, segons la vostra configuració) per fer parpellejar els llums: setleds -L -caps + scroll </ dev / tty0; sleep 3s; setleds -L + caps -scroll </ dev / tty0; dorm 3; setleds -L </ dev / tty0 destruint això: #Per encendre el llum vermell: setleds -L -caps + scroll </ dev / tty0 # per encendre el llum verd: setleds -L + caps -scroll </ dev / tty0 # per tornar a l'estat en què els LEDs mostren la configuració del teclat setleds -L </ dev / tty0 Podeu incloure aquestes trucades de sistema al vostre propi programa o utilitzar el mòdul de prova d'unitat phython que Chris va escriure basant-se en el marc de proves de la unitat PyUnit en pitó. Simplement descomprimiu els fitxers de l'arxiu tar (tar -xzvf lava_unittest.tar.gz des d'una consola) i proveu les ordres següents des d'una consola: python lava_unittest.py test_lava_unittest-passpython lava_unittest.py test_lava_unittest-failorpython test_lava_unittest-pass.py fail.py Per executar-vos des d'un emulador de terminal, descomenteu les línies marcades amb l'advertència i proveu d'executar-lo com a root des d'un emulador de terminal. Amb aquest codi, només cal canviar les instàncies de "unittest" amb "lava_unittest" en scripts Python escrits per proves d’unitats. No cal tornar a codificar.

Pas 9: Embalatge bastant

Per acabar aquest projecte, creeu i imprimiu la vostra pròpia etiqueta o utilitzeu la imatge inclosa (obriu la imatge secong a mida completa o el fitxer xcf amb el gimp). Simplement enganxeu a la coberta dels vostres sorprenents llums de lava controlats per USB.