HackerBox 0046: Persistenza: 9 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:02

Saluti agli hacker HackerBox di tutto il mondo! Con HackerBox 0046, stiamo sperimentando display cartacei elettronici persistenti, generazione di testo a LED persistence of vision (POV), piattaforme di microcontrollori Arduino, prototipazione elettronica e banchi di alimentazione a batteria ricaricabili.

Questo Instructable contiene informazioni per iniziare con HackerBox 0046, 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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HACK IL PIANETA

Passaggio 1: elenco dei contenuti per HackerBox 0046

• Modulo ePaper
• Arduino UNO con MicroUSB
• Due scudi di prototipazione UNO
• Banca di alimentazione della batteria USB 18650
• LED rossi diffusi da 5 mm
• Resistori da 560 Ohm
• Cavi per ponticelli DuPont maschio-femmina
• Portabatterie da 9V
• Apri adesivo hardware
• Spilla esclusiva con hardware aperto

Alcune altre cose che saranno utili:

• Batteria da 9V
• 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: Arduino UNO

Questo Arduino UNO R3 è stato progettato pensando alla facilità d'uso. La porta di interfaccia MicroUSB è compatibile con gli stessi cavi MicroUSB utilizzati con molti telefoni cellulari e tablet.

Specifica:

• Microcontrollore: ATmega328P (scheda tecnica)
• USB Seriale Bridge: CH340G (driver)
• Tensione di esercizio: 5V
• Tensione di ingresso (consigliata): 7-12V
• Tensione di ingresso (limiti): 6-20V
• Pin I/O digitali: 14 (di cui 6 forniscono uscita PWM)
• Pin di ingresso analogico: 6
• Corrente CC per pin I/O: 40 mA
• Corrente CC per pin da 3,3 V: 50 mA
• Memoria flash: 32 KB di cui 0,5 KB utilizzati dal bootloader
• SRAM: 2 KB
• EEPROM: 1 KB
• Velocità di clock: 16 MHz

Le schede Arduino UNO sono dotate di un chip bridge USB/seriale integrato. Su questa particolare variante, il chip bridge è il CH340G. Per i chip USB/seriale CH340, sono disponibili driver per molti sistemi operativi (UNIX, Mac OS X o Windows). Questi possono essere trovati attraverso il link sopra.

Quando colleghi per la prima volta Arduino UNO a una porta USB del tuo computer, si accenderà una spia di alimentazione rossa (LED). Quasi subito dopo, un LED utente rosso di solito inizia a lampeggiare rapidamente. Ciò accade perché il processore è precaricato con il programma BLINK, di cui parleremo più avanti.

Se non hai ancora installato l'IDE Arduino, puoi scaricarlo da Arduino.cc e se desideri ulteriori informazioni introduttive per lavorare nell'ecosistema Arduino, ti suggeriamo di controllare le istruzioni per HackerBoxes Starter Workshop.

Collega l'UNO al tuo computer utilizzando un cavo MicroUSB. Avvia il software Arduino IDE.

Nel menu IDE, seleziona "Arduino UNO" in strumenti>scheda. Inoltre, seleziona la porta USB appropriata nell'IDE in tools>port (probabilmente un nome con "wchusb" all'interno).

Infine, carica un pezzo di codice di esempio:

File->Esempi->Base->Blink

Questo è in realtà il codice che è stato precaricato sull'UNO e dovrebbe essere in esecuzione in questo momento per far lampeggiare il LED utente rosso. Programma il codice BLINK nell'UNO facendo clic sul pulsante UPLOAD (l'icona a forma di freccia) appena sopra il codice visualizzato. Guarda sotto il codice per le informazioni sullo stato: "compiling" e poi "uploading". Alla fine, l'IDE dovrebbe indicare "Caricamento completato" e il LED dovrebbe ricominciare a lampeggiare, possibilmente a una velocità leggermente diversa.

Una volta che sei in grado di scaricare il codice BLINK originale e verificare la modifica della velocità del LED. Dai un'occhiata da vicino al codice. Puoi vedere che il programma accende il LED, aspetta 1000 millisecondi (un secondo), spegne il LED, aspetta un altro secondo e poi ripete tutto - per sempre. Modificare il codice modificando entrambe le istruzioni "delay(1000)" in "delay(100)". Questa modifica farà lampeggiare il LED dieci volte più velocemente, giusto?

Carica il codice modificato nell'UNO e il LED dovrebbe lampeggiare più velocemente. Se è così, congratulazioni! Hai appena hackerato il tuo primo pezzo di codice incorporato. Una volta che la tua versione con lampeggio veloce è stata caricata e funzionante, perché non vedere se riesci a cambiare di nuovo il codice per far lampeggiare velocemente il LED due volte e poi aspettare un paio di secondi prima di ripetere? Provaci! Che ne dici di altri modelli? Una volta che sei riuscito a visualizzare un risultato desiderato, codificarlo e osservarlo per funzionare come previsto, hai fatto un enorme passo avanti per diventare un programmatore integrato e un hacker hardware.

Passaggio 3: tecnologia di visualizzazione della carta elettronica

Le tecnologie Electronic Paper, ePaper, inchiostro elettronico o e-ink consentono dispositivi di visualizzazione che imitano l'aspetto dell'inchiostro normale su carta. I display cartacei elettronici sono generalmente persistenti in quanto l'immagine rimane visibile anche senza alimentazione o con i circuiti di controllo rimossi o spenti. A differenza dei tradizionali display a schermo piatto retroilluminati che emettono luce, i display in carta elettronica riflettono la luce come la carta. Ciò può renderli più comodi da leggere e fornire un angolo di visione più ampio rispetto alla maggior parte dei display a emissione di luce.

Il rapporto di contrasto si avvicina ai quotidiani con display di nuova concezione (dal 2008) che sono ancora leggermente migliori. Un display ePaper ideale può essere letto alla luce diretta del sole senza che l'immagine appaia sbiadita.

La carta elettronica flessibile utilizza substrati in plastica flessibile ed elettronica in plastica per il backplane del display. Esiste una concorrenza in corso tra i produttori per fornire supporto cartaceo elettronico a colori.

(Wikipedia)

Passaggio 4: modulo EPaper multicolore

Il modulo ePaper MH-ET LIVE da 1,54 pollici può visualizzare sia inchiostro nero che rosso. Il modulo è indicato nell'esempio e nella documentazione come display cartaceo elettronico (EPD) 200x200 nero/bianco/rosso (b/n/d).

La tecnologia di visualizzazione è Microincapsulated Electrophoretic Display (MED), che utilizza minuscole sfere in cui i pigmenti di colore carichi sono sospesi nell'olio trasparente e si spostano alla vista a seconda delle cariche elettroniche applicate.

Lo schermo di ePaper può visualizzare modelli riflettendo la luce ambientale, quindi funziona senza retroilluminazione. Anche in pieno sole, lo schermo ePaper offre un'elevata visibilità con un angolo di visione di 180 gradi.

Utilizzo del modulo MH-ET con Arduino UNO:

1. Installa Arduino IDE (se non è già installato)
2. Usa Gestore libreria (Strumenti->Gestisci librerie) per installare Adafruit GFX Library
3. Usa Library Manager per installare GxEPD (NON GxEPD2)
4. Apri file->esempi->GxEPD>GxEPD_Example
5. Decommenta la riga per includere GxGDEW0154Z04 (1.54" b/n/r 200x200)
6. Collegare UNO a EPD: Occupato=7, DC=8, Reset=9, CS=10, DIN=11, CLK=13, GND=GND, VCC=5V
7. Impostare gli interruttori EPD ENTRAMBI su "L"
8. Scarica GxEPD_Example sketch da IDE a UNO come al solito

Un'altra libreria con codice demo (fornita dal produttore EPD) può essere trovata qui. Si noti che queste demo (e alcuni altri esempi disponibili online) hanno assegnazioni di pin diverse rispetto a quelle utilizzate sopra nell'esempio GxEPD. In particolare, i pin 8 e 9 sono spesso invertiti.

Passaggio 5: scudo di prototipazione Arduino UNO

Uno scudo di prototipazione Arduino UNO si inserisce direttamente su una scheda Arduino UNO (o compatibile) proprio come qualsiasi altro scudo. Tuttavia, Arduino UNO Prototyping Shield ha un'area "perf-board" per tutti gli usi nel mezzo in cui è possibile saldare i propri componenti per costruire il proprio shield personalizzato. Basta saldare le intestazioni nelle file esterne dello scudo in modo che possa collegarsi proprio sopra l'UNO. I fori placcati accanto alle intestazioni si collegano ai segnali delle intestazioni in modo che le linee dell'UNO possano essere facilmente collegate ai circuiti personalizzati.

Passaggio 6: impostazione di sette LED su Prototype Shield

Un Arduino Prototype Shield può essere utilizzato per supportare il circuito illustrato. Il circuito ha i pin I/O 1-7 di Arduino collegati a sette LED. Ciascun LED è cablato in linea con il proprio resistore di limitazione della corrente, che in questo esempio sono resistori da 560 Ohm.

Si noti che il pin corto di ciascun LED deve essere orientato verso il pin GND dell'Arduino. I resistori possono essere orientati ciascuno in entrambe le direzioni. Il porta pastella da 9V può essere collegato per rendere il progetto "portatile" ma va cablato al pin Vin (non a 5V o 3.3V).

Una volta che i LED e i resistori del circuito sono stati cablati, sperimenta lo schizzo dell'esempio di lampeggio cambiando il numero del pin in vari valori tra 1 e 7.

Infine, prova lo schizzo di knight_rider.ino allegato qui per un flashback degli anni '80.

Passaggio 7: persistenza della visione

Persistenza della visione [VIDEO] si riferisce all'illusione ottica che si verifica quando la percezione visiva di un oggetto non cessa per qualche tempo dopo che i raggi di luce che provengono da esso hanno cessato di entrare nell'occhio. L'illusione è anche descritta come "persistenza retinica", "persistenza delle impressioni" o semplicemente "persistenza". (wikipedia)

Prova lo schizzo POV.ino incluso qui sulla configurazione hardware "Seven LED" dall'ultimo passaggio. Nello schizzo, sperimenta con testo del messaggio e parametri di temporizzazione diversi per ottenere vari effetti.

Ispirazione: progetto Arduino POV di Ahmad Saeed.

Credito fotografico: Charles Marshall

Passaggio 8: banca di alimentazione della batteria USB 18650

Basta inserire una cella agli ioni di litio 18650 in questo bambino per creare il tuo "Power Bank" ricaricabile da utilizzare con vari progetti 5V e 3V!

Puoi trovare queste comuni celle agli ioni di litio 18650 da varie fonti, inclusa questa di Amazon.

Specifiche del modulo Power Bank:

• Ingresso (ricarica) Alimentazione: da 5 a 8 V tramite porta micro USB fino a 0,5 A

• Potenza di uscita:

  • 5V tramite porta USB di tipo A
  • 3 connettori per erogare 3V fino a 1A
  • 3 connettori per erogare 5V fino a 2A

• Indicatore di stato a LED

  • Verde = batteria carica
  • Rosso = in carica)
• Protezione della batteria (sovraccarico o sovrascaricamento)
• ATTENZIONE: Non c'è protezione contro l'inversione di polarità!

Passaggio 9: vivi l'hackLife

Ci auguriamo che l'avventura di HackerBox di questo mese nell'elettronica e nella tecnologia informatica si stia godendo. Raggiungi e condividi il tuo successo 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.

Qual è il prossimo? Unisciti alla Rivoluzione. Vivi l'hackLife. Ricevi ogni mese una bella scatola di attrezzatura hackerabile direttamente nella tua casella di posta. Naviga su HackerBoxes.com e iscriviti al tuo abbonamento HackerBox mensile.