HackerBox 0039: Sali di livello: 16 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:03

Con HackerBox 0039, gli hacker HackerBox di tutto il mondo sfruttano gli alimentatori ATX per alimentare i loro progetti, imparando come i transistor costituiscono le porte logiche ed esplorando i contenuti delle schede SIM cellulari. Questo Instructable contiene informazioni per iniziare con HackerBox #0039, 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!

Argomenti e obiettivi di apprendimento per HackerBox 0039:

• Tocca i livelli di tensione standard da un alimentatore per PC recuperato
• Converti 12 V CC in un'alimentazione di tensione di uscita variabile
• Assemblare sei diverse porte logiche utilizzando transistor NPN
• Esplora i contenuti delle schede SIM cellulari
• Accetta o lancia sfide con monete - stile hacker

HackerBoxes è il servizio di box in abbonamento mensile per l'elettronica fai da te e la tecnologia informatica. Siamo hobbisti, maker e sperimentatori. Siamo i sognatori dei sogni.

HACK IL PIANETA

Passaggio 1: elenco dei contenuti per HackerBox 0039

• Interruzione dell'alimentatore ATX
• Convertitore buck di alimentazione da CC a CC
• Custodia in acrilico per convertitore di potenza
• Tre esclusivi PCB da transistor a gate
• Kit di componenti per Transistor-to-Gate
• Morsettiera MicroUSB femmina
• Cavo MicroUSB
• Adattatore per scheda SIM a tre vie
• Lettore e scrittore di schede SIM USB
• Moneta sfida HackerBox esclusiva
• Decalcomanie per Transistor-to-Gate
• Trasferimento in vinile esclusivo di HackLife

Alcune altre cose che saranno utili:

• Saldatore, saldatore e strumenti di saldatura di base
• Alimentatore ATX recuperato

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 HackerBoxes. 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: CONTROLLO DELLA MONETA

Le MONETE DELLA SFIDA possono essere piccole monete o medaglioni, recanti le insegne o l'emblema di un'organizzazione e portate dai membri dell'organizzazione. Tradizionalmente, potrebbero essere dati per dimostrare l'appartenenza quando sfidati e per migliorare il morale. Inoltre, vengono anche raccolti dai membri del servizio. In pratica, le monete sfida vengono normalmente presentate dai comandanti dell'unità in riconoscimento di risultati speciali da parte di un membro dell'unità. Vengono anche scambiati in riconoscimento delle visite a un'organizzazione. (Wikipedia)

Passaggio 3: da transistor a gate

I PCB e il kit di componenti HackerBox Transistor-to-Gates aiutano a dimostrare ed esplorare come le porte logiche sono costruite dai transistor.

Nei dispositivi logici transistor-transistor (TTL), i transistor forniscono la funzionalità logica. I circuiti integrati TTL sono stati ampiamente utilizzati in applicazioni quali computer, controlli industriali, apparecchiature e strumentazione di test, elettronica di consumo e sintetizzatori. La serie 7400 di Texas Instruments è diventata particolarmente popolare. I produttori di TTL offrivano un'ampia gamma di porte logiche, flip-flop, contatori e altri circuiti. Le variazioni del design del circuito TTL originale offrivano una velocità maggiore o una dissipazione di potenza inferiore per consentire l'ottimizzazione del design. I dispositivi TTL sono stati originariamente realizzati in confezioni dual-in-line (DIP) in ceramica e plastica e in forma flat-pack. I chip TTL sono ora realizzati anche in pacchetti a montaggio superficiale. TTL è diventato il fondamento dei computer e di altri dispositivi elettronici digitali. Anche dopo che i circuiti integrati di integrazione su larga scala (VLSI) hanno reso obsoleti i processori a schede multiple, i dispositivi TTL hanno ancora trovato ampio uso come interfaccia logica colla tra componenti più densamente integrati. (Wikipedia)

PCB e contenuto del kit da transistor a gate:

• Tre PCB esclusivi transistor-to-gate
• Decalcomanie per circuiti da transistor a gate
• Dieci transistor NPN 2N2222A (pacchetto TO-92)
• Dieci resistori 1K (marrone, nero, rosso)
• Dieci resistori da 10K (marrone, nero, arancione)
• Dieci LED verdi da 5 mm
• Dieci pulsanti tattili momentanei

Passaggio 4: porta buffer

Un Buffer Gate è una porta logica di base che passa il suo ingresso, invariato, alla sua uscita. Il suo comportamento è l'opposto di una porta NOT. Lo scopo principale di un buffer è rigenerare l'input. Un buffer ha un input e un output; il suo output è sempre uguale al suo input. I buffer vengono utilizzati anche per aumentare il ritardo di propagazione dei circuiti. (Wiki-Chip)

Il circuito buffer utilizzato qui è un eccellente esempio di come un transistor può fungere da interruttore. Quando il pin della base è attivato, la corrente può fluire dal pin del collettore al pin dell'emettitore. Quella corrente attraversa (e illumina) il LED. Quindi diciamo che l'attivazione del transistor Base accende e spegne il LED.

NOTE DI MONTAGGIO

• Transistor NPN: pin dell'emettitore verso la parte inferiore del PCB, lato piatto della custodia del transistor a destra
• LED: Il pin corto è inserito verso la rete di massa dell'alimentazione (verso la parte inferiore del PCB)
• Resistori: la polarità non ha importanza, ma il posizionamento sì. I resistori di base sono 10K Ohm e i resistori in linea con i LED sono 1K Ohm.
• Alimentazione: collegare 5VDC e massa ai pad corrispondenti sul retro di ogni PCB

SEGUI QUESTE CONVENZIONI PER TUTTI E TRE I PCB

Passaggio 5: cancello inverter

Un gate inverter o un gate NOT è un gate logico che implementa la negazione logica. Quando l'ingresso è BASSO, l'uscita è ALTA e quando l'ingresso è ALTO, l'uscita è BASSO. Gli inverter sono il nucleo di tutti i sistemi digitali. Comprendere il suo funzionamento, comportamento e proprietà per un processo specifico consente di espandere il suo design su strutture più complesse come le porte NOR e NAND. Il comportamento elettrico di circuiti molto più grandi e complessi può essere derivato estrapolando il comportamento osservato da semplici inverter. (Wiki-Chip)

Passaggio 6: O cancello

L'OR Gate è una porta logica digitale che implementa la disgiunzione logica. Un'uscita HIGH (1) risulta se uno o entrambi gli ingressi al gate sono HIGH (1). Se nessun ingresso è alto, ne risulta un'uscita LOW (0). In un altro senso, la funzione OR trova effettivamente il massimo tra due cifre binarie, proprio come la funzione AND complementare trova il minimo. (Wikipedia)

Passaggio 7: cancello NOR

La porta NOR (NOT-OR) è una porta logica digitale che implementa la logica NOR. Un'uscita ALTA (1) risulta se entrambi gli ingressi alla porta sono BASSI (0); se uno o entrambi gli ingressi sono ALTI (1), ne risulta un'uscita BASSO (0). NOR è il risultato della negazione dell'operatore OR. Può anche essere visto come una porta AND con tutti gli ingressi invertiti. Le porte NOR possono essere combinate per generare qualsiasi altra funzione logica. La condivisione di questa proprietà con il cancello NAND. Al contrario, l'operatore OR è monotono in quanto può cambiare solo da BASSO a ALTO ma non viceversa. (Wikipedia)

Passaggio 8: AND Gate

La porta AND è una porta logica digitale di base che implementa la congiunzione logica. Un'uscita ALTA (1) risulta solo se tutti gli ingressi alla porta AND sono ALTA (1). Se nessuno o non tutti gli ingressi alla porta AND sono ALTI, ne risulta un'uscita BASSO. La funzione può essere estesa a qualsiasi numero di ingressi. (Wikipedia)

Passaggio 9: porta NAND

La NAND Gate (NOT-AND) è una porta logica che produce un output falso solo se tutti i suoi input sono veri. La sua uscita è complementare a quella di una porta AND. Un'uscita BASSO (0) risulta solo se tutti gli ingressi alla porta sono ALTI (1); se un qualsiasi input è BASSO (0), si ottiene un output ALTO (1).

Per il teorema di De Morgan, la logica di una porta NAND a due ingressi può essere espressa come AB=A+B, rendendo una porta NAND equivalente agli inverter seguita da una porta OR.

La porta NAND è significativa perché qualsiasi funzione booleana può essere implementata utilizzando una combinazione di porte NAND. Questa proprietà è chiamata completezza funzionale. Condivide questa proprietà con la porta NOR. I sistemi digitali che impiegano determinati circuiti logici sfruttano la completezza funzionale della NAND.

(Wikipedia)

Passaggio 10: cancello XOR

La porta XOR o OR esclusivo è un'operazione logica che restituisce vero solo quando gli input differiscono (uno è vero, l'altro è falso). Prende il nome di "o esclusivo" perché il significato di "o" è ambiguo quando entrambi gli operandi sono veri; l'esclusivo o l'operatore esclude quel caso. Questo è a volte pensato come "uno o l'altro ma non entrambi". Questo potrebbe essere scritto come "A o B, ma non, A e B". (Wikipedia)

Sebbene lo XOR sia un'importante porta logica, può essere costruito da altre porte più semplici. Di conseguenza, non ne stiamo costruendo uno qui, ma possiamo studiare questo simpatico articolo per un circuito di gate XOR a transistor NPN come primo esempio di combinazione di gate basati su transistor per creare una logica più complessa.

Passaggio 11: logica combinata

La logica combinatoria, nella teoria dei circuiti digitali, viene talvolta definita logica indipendente dal tempo perché non ha elementi di memoria. L'uscita è una pura funzione solo dell'ingresso presente. Ciò è in contrasto con la logica sequenziale, in cui l'uscita dipende non solo dall'ingresso presente ma anche dalla storia dell'ingresso. In altre parole, la logica sequenziale ha memoria mentre la logica combinatoria no. La logica combinatoria viene utilizzata nei circuiti dei computer per eseguire l'algebra booleana sui segnali di ingresso e sui dati memorizzati. I circuiti informatici pratici normalmente contengono una combinazione di logica combinatoria e sequenziale. Ad esempio, la parte di un'unità logica aritmetica, o ALU, che esegue calcoli matematici viene costruita utilizzando la logica combinatoria. Anche altri circuiti utilizzati nei computer, come sommatori, multiplexer, demultiplexer, codificatori e decodificatori, sono realizzati utilizzando la logica combinatoria. (Wikipedia)

Passaggio 12: rottura dell'alimentatore ATX

Gli alimentatori ATX convertono la corrente alternata domestica in corrente continua regolata a bassa tensione per i componenti interni di un computer. I moderni personal computer utilizzano universalmente alimentatori a modalità commutata. Un breakout di alimentazione ATX è progettato per sfruttare un alimentatore ATX per creare un alimentatore da banco con una corrente sufficiente per eseguire quasi tutti i tuoi progetti di elettronica. Poiché gli alimentatori ATX sono abbastanza comuni, di solito possono essere facilmente recuperati da un computer scartato e quindi l'acquisto costa poco o nulla. Il breakout ATX si collega al connettore ATX a 24 pin e rilascia 3,3 V, 5 V, 12 V e -12 V. Queste linee di tensione e il riferimento di massa sono accoppiati ai morsetti di uscita. Ogni canale di uscita ha un fusibile da 5A sostituibile

Passaggio 13: convertitore buck CC-CC a controllo digitale

L'alimentatore step-down DC-DC ha una tensione di uscita regolabile e un display LCD.

• Chip di alimentazione: MP2307 (scheda tecnica)
• Tensione di ingresso: 5-23 V (20 V consigliato massimo)
• Tensione di uscita: 0V-18V regolabile in continuo
• Salva automaticamente l'ultima tensione impostata
• La tensione di ingresso deve essere di circa 1 V superiore alla tensione di uscita
• Corrente di uscita: nominale a 3A, ma 2A senza dissipazione di calore

Calibrazione: con l'alimentazione in ingresso spenta, tenere premuto il pulsante sinistro e accendere l'unità. Quando il display inizia a lampeggiare, rilasciare il pulsante sinistro. Utilizzare un multimetro per misurare la tensione di uscita. Premere i pulsanti sinistro e destro per regolare la tensione finché il multimetro non misura circa 5,00 V (4,98 V o 5,02 V va bene). Durante la regolazione, ignorare il display LCD sull'unità. Una volta regolato, spegnere l'unità e poi riaccenderla. La calibrazione è completata, ma può essere ripetuta se necessario.

Passaggio 14: rottura MicroUSB

Questo modulo separa i pin di un connettore MicroUSB su viti VCC, GND, ID, D- e D+ su una morsettiera.

Per quanto riguarda il segnale ID, un cavo OTG (wikipedia) ha una spina micro-A a un'estremità e una spina micro-B all'altra estremità. Non può avere due spine dello stesso tipo. OTG ha aggiunto un quinto pin al connettore USB standard, chiamato ID-pin. La spina micro-A ha il pin ID messo a terra, mentre l'ID nella spina micro-B è flottante. Un dispositivo con una spina micro-A inserita diventa un dispositivo A OTG e un dispositivo con una spina micro-B inserita diventa un dispositivo B. Il tipo di spina inserita viene rilevato dallo stato del pin ID.

Passaggio 15: strumenti SIM

Un modulo di identificazione dell'abbonato (SIM), ampiamente noto come carta SIM, è un circuito integrato destinato a memorizzare in modo sicuro il numero di identità dell'abbonato mobile internazionale (IMSI) e la relativa chiave, utilizzati per identificare e autenticare gli abbonati sulla telefonia mobile dispositivi (come telefoni cellulari e computer). È anche possibile memorizzare le informazioni di contatto su molte carte SIM. Le schede SIM sono sempre utilizzate sui telefoni GSM. Per i telefoni CDMA, le schede SIM sono necessarie solo per i nuovi telefoni con capacità LTE. Le schede SIM possono essere utilizzate anche in telefoni satellitari, smartwatch, computer o fotocamere. (Wikipedia)

Il software MagicSIM Windows per adattatore USB può essere utilizzato con il dispositivo USB. C'è anche un driver per il chip USB Prolific PL2303, se necessario.

Passaggio 16: vivi l'HackLife

Ci auguriamo che il viaggio di questo mese nell'elettronica fai-da-te ti sia piaciuto. Raggiungi e condividi il tuo successo nei commenti qui sotto o sul gruppo Facebook HackerBoxes. Certamente fateci sapere se avete domande o avete bisogno di aiuto con qualsiasi cosa.

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