HackerBox 0052: Forma libera: 10 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:01

Saluti agli hacker HackerBox di tutto il mondo! HackerBox 0052 esplora la creazione di sculture di circuiti a forma libera, incluso un esempio di inseguitore di LED e la tua scelta di strutture basate sui moduli LED RGB WS2812. L'IDE Arduino è configurato per Arduino Nano e sperimentiamo la programmazione di microcontrollori ATtiny85 per le nostre sculture a forma libera utilizzando Arduino Nano. Le macchine mentali sono testate per addestrare le onde cerebrali al rilassamento, alla creatività e alla meditazione. Gli interruttori MOSFET sono esplorati per controllare carichi ad alta corrente utilizzando semplici pin IO del microcontrollore.

Questa guida contiene informazioni per iniziare con HackerBox 0052, che può essere acquistato qui fino ad esaurimento scorte. Se desideri ricevere un HackerBox come questo direttamente nella tua casella di posta ogni mese, iscriviti a HackerBoxes.com e unisciti alla rivoluzione!

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Passaggio 1: elenco dei contenuti per HackerBox 0052

• Arduino Nano
• Venti moduli LED RGB WS2812B
• ATtiny85 Microcontrollore DIP8
• Lampada LED USB (i colori variano)
• Chip timer 555
• Chip contatore CD4017
• Tagliere senza saldatura 400 punti
• Filo di rame per scolpire a forma libera 18G
• Cavo USB maschio-femmina
• Cavo stereo maschio-femmina da 3,5 mm
• Jack per PCB stereo da 3,5 mm
• Due MOSFET a canale P AOD417
• Due MOSFET a canale N AOD514
• Potenziometro 100K
• Potenziometro a doppia banda 10K
• Quindici LED verdi da 5 mm
• Clip per batteria da 9 V con cavi elettrici
• Tre condensatori elettrolitici da 10uF
• Un condensatore elettrolitico da 1uF
• Due prese per chip DIP8
• Una presa per chip DIP16
• Resistori: 680R, 1.5K e 4.7K Ohm
• Adesivo per hacker tastiera guerriero
• Adesivo hacker phishing hook
• Esclusivi occhiali da sole sportivi HackerBox

Alcune altre cose che saranno utili:

• Saldatore, saldatore e strumenti di saldatura di base
• Computer per l'esecuzione di strumenti software

Soprattutto, avrai bisogno di un senso di avventura, spirito hacker, pazienza e curiosità. Costruire e sperimentare con l'elettronica, sebbene molto gratificante, può essere complicato, impegnativo e persino frustrante a volte. L'obiettivo è il progresso, non la perfezione. Quando persisti e ti godi l'avventura, una grande soddisfazione può derivare da questo hobby. Fai ogni passo lentamente, presta attenzione ai dettagli e non aver paura di chiedere aiuto.

C'è una grande quantità di informazioni per i membri attuali e potenziali nelle FAQ di HackerBox. Quasi tutte le e-mail di supporto non tecnico che riceviamo hanno già una risposta lì, quindi apprezziamo davvero che tu abbia dedicato qualche minuto alla lettura delle FAQ.

Passaggio 2: circuiti a forma libera

Come descritto da questo Hackaday Entry, la tecnica di assemblaggio di circuiti senza substrato ha molti nomi: flywire, deadbug, cablaggio punto-punto o circuiti a forma libera. A volte questa tecnica viene utilizzata per scopi pratici come correggere errori di progettazione in post-produzione, ma probabilmente è più interessante che sia utilizzata per creare arte dai circuiti elettronici.

Solitamente costituita da filo di rame, calcio in alluminio o barre di ottone, l'elettronica a forma libera assume varie forme e può essere sorprendentemente bella e creativa come si vede in questi esempi…

• Elettronica a mano libera come arte
• Prototipazione Deadbug ed elettronica a forma libera
• Arte elettronica di Peter Vogel
• Gioielli LED
• Sculture elettroniche di Eirik Brandal
• Circuiti di synth scultorei
• Video di presentazione di Mohit Bhoite da Hackaday Supercon
• Hackaday Circuit Sculture Contest
• Scheletro Guarda il video

Perché non condividere alcune immagini e idee dei tuoi tentativi di scultura a circuito libero?

Passaggio 3: inseguitore LED a forma libera

Un circuito interessante per il tuo primo tentativo di scultura a forma libera è un LED Chaser come quello mostrato in questo video.

Il filo di calibro 18 può essere formato in posizione a mano o utilizzando una pinza.

Le parti più pesanti, come la batteria da 9 V o il potenziometro, possono essere posizionate nella parte inferiore della struttura per fornire una base stabile.

Le prese DIP possono essere utilizzate per i due chip IC per evitare danni da calore durante la saldatura.

Passaggio 4: Arduino Nano

L'Arduino Nano è uno dei moduli MCU preferiti. Li usiamo per una varietà di esperimenti e sistemi fai-da-te.

La scheda Arduino Nano inclusa include pin di intestazione che non vengono saldati al modulo. Lascia perdere i pin per ora. Eseguire i test iniziali sul modulo Arduino Nano prima di saldare i pin dell'intestazione. Tutto ciò che serve è un cavo MiniUSB e la scheda Arduino Nano così com'è esce dalla borsa.

Se non hai utilizzato un Arduino Nano di recente, consulta la Guida per HackerBox 0051 per informazioni sull'IDE Arduino, sul chip bridge USB/seriale CH340G e su come eseguire la convalida iniziale dello schizzo "blink" del modulo Arduino Nano e catena degli attrezzi. Dopo aver controllato tutto, saldare i pin dell'intestazione sul Nano.

Se desideri ulteriori informazioni introduttive per lavorare nell'ecosistema Arduino, consulta la Guida per HackerBoxes Starter Workshop, che include diversi esempi e un collegamento a un libro di testo Arduino PDF.

Passaggio 5: programmazione dell'MCU ATtiny85 utilizzando Arduino Nano

Questo video mostra come utilizzare rapidamente Arduino Nano (che esegue ArduinoISP) e un condensatore per programmare il microcontrollore ATtiny85 dall'IDE Arduino.

Passaggio 6: moduli LED RGB a forma libera

I moduli LED RGB (basati sui componenti WS2812B) sono un ottimo mezzo per la SCULTURA DI CIRCUITI A FORMA LIBERA, specialmente se pilotati dall'MCU ATtiny85 a 8 pin. È possibile saldare varie strutture e programmare modelli di luce/colore creativi nell'MCU.

Per il nostro esempio, abbiamo installato nella libreria FastLED nell'IDE di Arduino.

Inizia con il semplice schizzo:

Esempi>FastLED>ColorPalette

Basta cambiare:

#define LED_PIN su qualsiasi pin IO utilizzato per i "dati in" LED

#define NUM_LEDS per tutti i LED presenti nella catena

#definire la LUMINOSITÀ a un valore intorno a 10-15 per risparmiare energia

e

#define LED_TYPE su WS2812B

Passaggio 7: Mind Machines

Secondo wikipedia le Mind Machine sono anche conosciute come "Brain Machines" o "Light and Sound Machines".

Le Mind Machine di solito utilizzano suoni ritmici pulsanti e luci lampeggianti per alterare la frequenza delle onde cerebrali dell'utente. Questo può indurre stati profondi di rilassamento, concentrazione e in alcuni casi stati alterati di coscienza, che sono stati paragonati a quelli ottenuti dalla meditazione e dall'esplorazione sciamanica.

Le Mind Machine possono generare segnali per luci pulsanti incorporati negli occhiali indossati dall'utente che guarda le luci attraverso le palpebre con gli occhi chiusi.

Le Mind Machines generano anche stimoli audio inclusi i battiti binaurali, che vengono percepiti alla differenza di frequenza quando due diverse onde sinusoidali di tono puro vengono presentate a un ascoltatore in modo dicotico (una attraverso ciascun orecchio). Ad esempio, se un tono puro a 530 Hz viene presentato all'orecchio destro di un soggetto, mentre un tono puro a 520 Hz viene presentato all'orecchio sinistro del soggetto, l'ascoltatore percepirà l'illusione uditiva di un terzo tono. Il terzo suono è chiamato battito binaurale e in questo esempio avrebbe un'altezza percepita correlata a una frequenza di 10 Hz, che è la differenza tra i toni puri 530 Hz e 520 Hz presentati a ciascun orecchio.

AVVISO IMPORTANTE DI SICUREZZA:

Le luci che lampeggiano rapidamente possono essere pericolose per le persone con epilessia fotosensibile o altri disturbi nervosi. Se sei sensibile alle luci lampeggianti o hai una storia di epilessia, convulsioni o altri disturbi nervosi, evita tali dispositivi o qualsiasi altro progetto con luci lampeggianti.

Passaggio 8: piattaforma Mind Machine fai-da-te

Una piattaforma Mind Machine può essere assemblata come mostrato qui utilizzando l'Arduino Nano programmato con lo sketch mind_demo allegato. Lo schizzo si allena per onde cerebrali alfa a 9 Hz utilizzando luci e battiti binaurali. Alpha Brainwaves può promuovere un rilassamento profondo come discusso qui. Il codice può essere modificato ed ampliato per esplorare altre frequenze di onde cerebrali o schemi di allenamento.

Nota che mind_demo richiede due librerie: FastLED e ToneLibrary, entrambe disponibili utilizzando Strumenti > Gestisci librerie all'interno dell'IDE Arduino. La speciale libreria dei toni è necessaria perché la funzionalità del tono standard di Arduino non può generare due toni diversi contemporaneamente.

Due dei moduli WS2812B (in una catena di due) sono perfetti per l'inserimento delle lenti degli occhiali da sole. Possono essere collegati al circuito del controller utilizzando il cavo audio da 3,5 mm. Il cavo audio da 3,5 mm può essere tagliato vicino all'estremità femmina. L'estremità femmina è collegata al circuito MCU e il cavo lungo con l'estremità maschio può essere collegato ai LED negli occhiali. Questo rende una bella interfaccia collegabile per gli occhiali a LED.

Alcuni nastri isolanti o cianoacrilati funzionano benissimo per fissare i LED negli occhiali. La colla a caldo di solito ha difficoltà a legarsi alla plastica liscia come le lenti degli occhiali da sole. Se vuoi sfoggiare le tue esclusive sfumature HackerBox come sfumature reali, colpisci il tuo vano portaoggetti, il cassetto della spazzatura o il negozio di dollari locale per alcuni occhiali da sole diversi per sacrificarti a questo progetto.

Il circuito audio a doppia banda funziona bene per pilotare auricolari o cuffie standard collegati al jack PCB da 3,5 mm.

Passaggio 9: MOSFET per la commutazione di carichi ad alta corrente

Hai mai desiderato controllare dispositivi che assorbono più corrente di quella supportata dai pin IO sul tuo MCU? Che ne dici di controllare dispositivi a tensioni diverse rispetto all'MCU?

Vale la pena guardare questo video di Andreas Spiess. Andreas esamina (la maggior parte) i dettagli cruenti per determinare quali tipi di transistor dovremmo tenere a portata di mano per commutare i carichi di alimentazione dai nostri progetti digitali/MCU. Si riduce ad avere:

FET a canale N per commutare carichi low-side e

FET a canale P per commutare carichi high-side.

Ne sono inclusi un paio per sperimentare l'accensione e lo spegnimento di un carico USB (lampada LED). Tagliare il cavo di prolunga USB. Utilizzare un FET del canale P (pin D e S) per commutare il filo rosso (lato alto). OPPURE utilizzare un FET a canale N (pin D e S) per commutare il filo nero (lato basso). Collegare il segnale di controllo MCU attraverso uno dei resistori da 680 ohm al pin gate (G) del FET e controllare! Prova anche le "mani magiche" sul pin G come mostrato nel video. Nota che le "mani magiche" funzionano solo in una direzione, ma un breve cortocircuito del gate a 5V o GND farà capovolgere l'interruttore FET.

Dopo aver sperimentato questi scenari di alimentazione USB per la commutazione FET, è possibile riutilizzare i due "pigtail" USB inserendo clip a coccodrillo sui fili rosso e nero. Il lato della presa USB può essere agganciato a un'alimentazione da 5 V e quindi utilizzato per alimentare qualsiasi dispositivo USB che si collega alla presa. Il lato della presa USB può essere utilizzato per alimentare le clip (e qualunque cosa le clip siano collegate) da qualsiasi alimentazione USB o verruca da parete. Questi codini a coccodrillo sono utili per una varietà di scenari di test e misurazione, quindi potresti volerli tenere a portata di mano sul tuo banco di lavoro.

Passaggio 10: indossare le sfumature

Il futuro dell'elettronica, della tecnologia informatica e della sicurezza delle informazioni è così brillante che devi indossare le tue sfumature HackerBox.

Ricorda di condividere i tuoi progetti HackerBox 0052 nei commenti qui sotto o sul gruppo Facebook HackerBoxes. Inoltre, ricorda che puoi inviare un'e-mail a [email protected] in qualsiasi momento se hai una domanda o hai bisogno di aiuto.

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