HackerBox 0052: Freiform - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:17

Grüße an HackerBox-Hacker auf der ganzen Welt! HackerBox 0052 untersucht die Erstellung von Freiform-Schaltungsskulpturen einschließlich eines LED-Chaser-Beispiels und Ihrer Wahl von Strukturen basierend auf WS2812 RGB-LED-Modulen. Die Arduino IDE ist für den Arduino Nano konfiguriert und wir experimentieren mit der Programmierung von ATtiny85-Mikrocontrollern für unsere Freiformskulpturen mit dem Arduino Nano. Mind Machines werden getestet, um Gehirnwellen für Entspannung, Kreativität und Meditation zu trainieren. MOSFET-Schalter werden untersucht, um hohe Stromlasten mit einfachen Mikrocontroller-IO-Pins zu steuern.

Diese Anleitung enthält Informationen zum Einstieg in die HackerBox 0052, die Sie hier erwerben können, solange der Vorrat reicht. Wenn Sie jeden Monat eine solche HackerBox direkt in Ihre Mailbox erhalten möchten, abonnieren Sie bitte HackerBoxes.com und machen Sie mit bei der Revolution!

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Schritt 1: Inhaltsliste für HackerBox 0052

• Arduino Nano
• Zwanzig WS2812B RGB-LED-Module
• ATtiny85 DIP8 Mikrocontroller
• USB-LED-Lampe (Farben variieren)
• 555 Timer-Chip
• CD4017 Zählerchip
• Lötfreies Steckbrett 400 Punkte
• Kupferfreiform-Sculpting-Draht 18G
• USB-Stecker-Buchse-Kabel
• 3,5-mm-Stereo-Kabel (männlich-weiblich)
• 3,5-mm-Stereo-Leiterplattenbuchse
• Zwei AOD417 P-Kanal-MOSFETs
• Zwei AOD514 N-Kanal-MOSFETs
• 100K Potentiometer
• 10K Dual-Gang-Potentiometer
• Fünfzehn grüne 5mm LEDs
• 9V Batterieklemme mit Kabeladern
• Drei 10uF Elektrolytkondensatoren
• Ein 1uF Elektrolytkondensator
• Zwei DIP8-Chip-Sockel
• Ein DIP16-Chipsockel
• Widerstände: 680R, 1,5K und 4,7K Ohm
• Tastatur-Krieger-Hacker-Aufkleber
• Phish-Hook-Hacker-Aufkleber
• Exklusive HackerBox Sport Sonnenbrille

Einige andere Dinge, die hilfreich sein werden:

• Lötkolben, Lötzinn und grundlegende Lötwerkzeuge
• Computer zum Ausführen von Softwaretools

Am wichtigsten sind Abenteuerlust, Hackergeist, Geduld und Neugier. Das Bauen und Experimentieren mit Elektronik ist zwar sehr lohnend, kann jedoch knifflig, herausfordernd und manchmal sogar frustrierend sein. Das Ziel ist Fortschritt, nicht Perfektion. Wenn man hartnäckig bleibt und das Abenteuer genießt, kann man viel Befriedigung aus diesem Hobby ziehen. Machen Sie jeden Schritt langsam, achten Sie auf die Details und haben Sie keine Angst, um Hilfe zu bitten.

In den HackerBoxes FAQ gibt es eine Fülle von Informationen für aktuelle und zukünftige Mitglieder. Fast alle nicht-technischen Support-E-Mails, die wir erhalten, werden dort bereits beantwortet. Wir freuen uns daher sehr, dass Sie sich ein paar Minuten Zeit nehmen, um die FAQ zu lesen.

Schritt 2: Freiformschaltungen

Wie in diesem Hackaday-Eintrag beschrieben, hat die Technik des Zusammenbaus von Schaltungen ohne Substrat viele Namen: Flywire, Deadbug, Point-to-Point-Verdrahtung oder Freiformschaltungen. Manchmal wird diese Technik für praktische Zwecke wie das Beheben von Designfehlern nach der Produktion verwendet, aber wahrscheinlich noch interessanter wird sie verwendet, um Kunst aus elektronischen Schaltungen zu erstellen.

Normalerweise aus Kupferdraht, Aluminiummaterial oder Messingstäben aufgebaut, nimmt Freiformelektronik verschiedene Formen an und kann erstaunlich schön und kreativ sein, wie in diesen Beispielen zu sehen ist…

• Freiformelektronik als Kunst
• Deadbug-Prototyping und Freiformelektronik
• Elektronik-Kunstwerk von Peter Vogel
• LED-Schmuck
• Elektronische Skulpturen von Eirik Brandal
• Skulpturale Synth-Schaltungen
• Mohit Bhoite Präsentationsvideo von Hackaday Supercon
• Hackaday Circuit Sculture Contest
• Skelett Video ansehen

Warum teilen Sie nicht einige Bilder und Ideen Ihrer eigenen Versuche mit Freiformschaltungen?

Schritt 3: Freiform-LED-Chaser

Eine interessante Schaltung für Ihren ersten Versuch einer Freiformskulptur ist ein LED-Chaser wie der in diesem Video gezeigte.

Der 18-Gauge-Draht kann von Hand oder mit einer Zange in Position gebracht werden.

Schwerere Teile wie die 9-V-Batterie oder das Potentiometer können an der Unterseite der Struktur angebracht werden, um eine stabile Basis zu bieten.

Für die beiden IC-Chips können DIP-Sockel verwendet werden, um Hitzeschäden beim Löten zu vermeiden.

Schritt 4: Arduino Nano

Der Arduino Nano ist eines der beliebtesten MCU-Module. Wir verwenden sie für eine Vielzahl von Experimenten und DIY-Systemen.

Das mitgelieferte Arduino Nano Board enthält Header-Pins, die nicht mit dem Modul verlötet werden. Lassen Sie die Stifte vorerst weg. Führen Sie die ersten Tests am Arduino Nano-Modul durch, bevor Sie die Header-Pins anlöten. Es wird lediglich ein MiniUSB-Kabel benötigt und das Arduino Nano Board kommt so wie es ist aus der Tasche.

Wenn Sie in letzter Zeit keinen Arduino Nano verwendet haben, finden Sie im Handbuch für HackerBox 0051 Informationen zur Arduino IDE, zum CH340G USB / Serial Bridge-Chip und zur Durchführung der anfänglichen "Blink"-Sketch-Validierung des Arduino Nano-Moduls und Werkzeugkette. Nachdem Sie alles überprüft haben, löten Sie die Header-Pins auf den Nano.

Wenn Sie zusätzliche einführende Informationen zum Arbeiten im Arduino-Ökosystem wünschen, lesen Sie den Leitfaden für den HackerBoxes-Starter-Workshop, der mehrere Beispiele und einen Link zu einem PDF-Arduino-Lehrbuch enthält.

Schritt 5: Programmierung der ATtiny85 MCU mit Arduino Nano

Dieses Video zeigt, wie Sie den Arduino Nano (mit ArduinoISP) und einen Kondensator schnell verwenden, um den ATtiny85-Mikrocontroller von der Arduino IDE aus zu programmieren.

Schritt 6: Freiform-RGB-LED-Module

Die RGB-LED-Module (basierend auf WS2812B-Komponenten) sind ein großartiges Medium für FREEFORM CIRCUIT SCULPTING, insbesondere wenn sie von der 8-Pin ATtiny85 MCU angesteuert werden. In die MCU können verschiedene Strukturen gelötet und kreative Licht-/Farbmuster programmiert werden.

Für unser Beispiel haben wir die FastLED Library in der Arduino IDE installiert.

Beginnen Sie mit der einfachen Skizze:

Beispiele>FastLED>Farbpalette

Nur ändern:

#define LED_PIN auf einen beliebigen IO-Pin, der für die LED "Dateneingang" verwendet wird

#define NUM_LEDS für wie viele LEDs in der Kette sind

#definiere HELLIGKEIT auf einen Wert von etwa 10-15, um Strom zu sparen

und

#define LED_TYPE zu WS2812B

Schritt 7: Mind Machines

Laut Wikipedia werden Mind Machines auch als „Brain Machines“oder „Light and Sound Machines“bezeichnet.

Mind Machines verwenden normalerweise pulsierende rhythmische Klänge und blinkende Lichter, um die Frequenz der Gehirnwellen des Benutzers zu ändern. Dies kann zu tiefen Entspannungs- und Konzentrationszuständen und in einigen Fällen zu veränderten Bewusstseinszuständen führen, die mit denen aus Meditation und schamanischer Erforschung verglichen wurden.

Mind Machines können Signale für pulsierende Lichter erzeugen, die in eine Brille eingebettet sind, die von dem Benutzer getragen wird, der die Lichter durch seine Augenlider mit geschlossenen Augen beobachtet.

Mind Machines erzeugen auch Audiostimuli, einschließlich binauraler Beats, die als Frequenzunterschied wahrgenommen werden, wenn zwei unterschiedliche Reinton-Sinuswellen einem Hörer dichotisch präsentiert werden (eine durch jedes Ohr). Wenn beispielsweise dem rechten Ohr einer Person ein reiner Ton von 530 Hz präsentiert wird, während dem linken Ohr der Person ein reiner Ton von 520 Hz präsentiert wird, nimmt der Hörer die auditive Illusion eines dritten Tons wahr. Der dritte Ton wird binauraler Beat genannt und hätte in diesem Beispiel eine wahrgenommene Tonhöhe, die mit einer Frequenz von 10 Hz korreliert, was der Differenz zwischen den 530 Hz und 520 Hz reinen Tönen ist, die jedem Ohr präsentiert werden.

WICHTIGER SICHERHEITSHINWEIS:

Schnell blinkende Lichter können für Menschen mit lichtempfindlicher Epilepsie oder anderen nervösen Störungen gefährlich sein. Wenn Sie empfindlich auf blinkende Lichter reagieren oder an Epilepsie, Krampfanfällen oder anderen nervösen Störungen leiden, vermeiden Sie solche Geräte oder andere Projekte mit blinkenden Lichtern.

Schritt 8: DIY Mind Machine Plattform

Eine Mind Machine-Plattform kann wie hier gezeigt mit dem Arduino Nano zusammengebaut werden, der mit der beigefügten mind_demo-Skizze programmiert wurde. Die Skizze trainiert für 9Hz Alpha Brainwaves mit Lichtern und binauralen Beats. Alpha-Gehirnwellen können, wie hier beschrieben, eine tiefe Entspannung fördern. Der Code kann geändert und erweitert werden, um andere Gehirnwellenfrequenzen oder Trainingsmuster zu erkunden.

Beachten Sie, dass die mind_demo zwei Bibliotheken erfordert: FastLED und ToneLibrary, die beide über Tools > Manage Libraries in der Arduino IDE gefunden werden können. Die spezielle Tone Library wird benötigt, da die Standard-Arduino-Tonfunktionalität nicht zwei verschiedene Töne gleichzeitig erzeugen kann.

Zwei der WS2812B-Module (in einer Zweierkette) eignen sich perfekt zum Einsetzen in die Sonnenbrillengläser. Sie können mit dem 3,5-mm-Audiokabel an den Controller-Schaltkreis angeschlossen werden. Das 3,5-mm-Audiokabel kann in der Nähe des weiblichen Endes abgeschnitten werden. Das weibliche Ende ist mit der MCU-Schaltung verdrahtet und das lange Kabel mit dem männlichen Ende kann mit den LEDs in der Brille verbunden werden. Dies macht eine schöne steckbare Schnittstelle für die LED-Brille.

Etwas Klebeband oder Cyanacrylat eignet sich hervorragend, um die LEDs in den Gläsern zu befestigen. Heißkleber haftet normalerweise nur schwer an glattem Kunststoff wie Sonnenbrillengläsern. Wenn Sie Ihre exklusiven HackerBox-Sonnenbrillen als echte Schattierungen tragen möchten, suchen Sie einfach in Ihrem Handschuhfach, Ihrer Junk-Schublade oder Ihrem lokalen Dollar-Laden nach verschiedenen Sonnenbrillen, um diesem Projekt zu opfern.

Die Dual-Gang-Audioschaltung eignet sich gut zum Ansteuern von Standard-Ohrhörern oder Kopfhörern, die an die 3,5-mm-PCB-Buchse angeschlossen sind.

Schritt 9: MOSFETs zum Schalten von Hochstromlasten

Wollten Sie schon immer Geräte steuern, die mehr Strom verbrauchen, als von den IO-Pins Ihrer MCU unterstützt wird? Wie wäre es mit der Steuerung von Geräten mit anderen Spannungen als der MCU?

Dieses Andreas Spiess Video ist sehenswert. Andreas geht (die meisten) die blutigen Details durch, um zu bestimmen, welche Arten von Transistoren wir zur Hand haben sollten, um Leistungslasten aus unseren Digital-/MCU-Projekten zu schalten. Er bringt es auf den Punkt:

N-Kanal-FETs zum Schalten von Low-Side-Lasten und

P-Kanal-FETs zum Schalten von High-Side-Lasten.

Jeweils ein paar sind enthalten, um mit dem Ein- und Ausschalten einer USB-Last (LED-Lampe) zu experimentieren. Schneiden Sie das USB-Verlängerungskabel auf. Verwenden Sie einen P-Kanal-FET (D- und S-Pins), um das rote Kabel (High-Side) zu schalten. ODER Verwenden Sie einen N-Kanal-FET (D- und S-Pins), um das schwarze Kabel (Low-Side) zu schalten. Verbinden Sie das MCU-Steuersignal über einen der 680-Ohm-Widerstände mit dem Gate (G)-Pin des FET und steuern Sie weg! Probieren Sie auch die "magischen Hände" am G-Pin aus, wie im Video gezeigt. Beachten Sie, dass die "magischen Hände" nur in eine Richtung funktionieren, aber ein kurzer Kurzschluss des Gates an 5V oder GND wird den FET-Schalter umlegen.

Nachdem Sie mit diesen USB-Stromversorgungsszenarien für die FET-Umschaltung experimentiert haben, können Sie die beiden USB-"Pigtails" wiederverwenden, indem Sie Krokodilklemmen an den roten und schwarzen Drähten anbringen. Die Seite der USB-Buchse kann an eine 5-V-Versorgung angeklemmt und dann verwendet werden, um jedes USB-Gerät mit Strom zu versorgen, das Sie an die Buchse anschließen. Die USB-Steckerseite kann verwendet werden, um die Clips (und alles, womit die Clips verbunden sind) über eine USB-Versorgung oder Wandwarze mit Strom zu versorgen. Diese Krokodilklemmen-Pigtails sind für eine Vielzahl von Test- und Messszenarien nützlich, sodass Sie sie möglicherweise auf Ihrer Werkbank griffbereit haben möchten.

Schritt 10: Muss Schatten tragen

Die Zukunft der Elektronik, Computertechnologie und Informationssicherheit ist so rosig, dass Sie Ihre HackerBox-Brille tragen müssen.

Denken Sie daran, Ihre HackerBox 0052-Projekte in den Kommentaren unten oder in der HackerBoxes-Facebook-Gruppe zu teilen. Denken Sie auch daran, dass Sie jederzeit eine E-Mail an [email protected] senden können, wenn Sie eine Frage haben oder Hilfe benötigen.

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