HackerBox 0046: Persistenz - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:18

Grüße an HackerBox-Hacker auf der ganzen Welt! Mit HackerBox 0046 experimentieren wir mit persistenten elektronischen Papierdisplays, LED-Persistenz-of-Vision-Texterzeugung (POV), Arduino-Mikrocontroller-Plattformen, elektronischem Prototyping und Akku-Powerbanks.

Dieses Instructable enthält Informationen für die ersten Schritte mit HackerBox 0046, die hier erworben werden 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!

HackerBoxes ist der monatliche Abo-Box-Service für Liebhaber von Elektronik und Computertechnik - Hardware Hackers - Die Träumer der Träume.

HACK DEN PLANETEN

Schritt 1: Inhaltsliste für HackerBox 0046

• ePaper-Modul
• Arduino UNO mit MicroUSB
• Zwei UNO-Prototyping-Schilde
• USB 18650 Akku-Powerbank
• Diffuse rote 5mm LEDs
• 560 Ohm Widerstände
• DuPont-Überbrückungsdrähte (männlich-weiblich)
• 9V Batteriehalter
• Hardware-Aufkleber öffnen
• Exklusive Anstecknadel mit offener Hardware

Einige andere Dinge, die hilfreich sein werden:

• 9V Batterie
• 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: Arduino UNO

Dieser Arduino UNO R3 wurde mit Blick auf die Benutzerfreundlichkeit entwickelt. Der MicroUSB-Schnittstellenanschluss ist mit den gleichen MicroUSB-Kabeln kompatibel, die bei vielen Mobiltelefonen und Tablets verwendet werden.

Spezifikation:

• Mikrocontroller: ATmega328P (Datenblatt)
• Serielle USB-Brücke: CH340G (Treiber)
• Betriebsspannung: 5V
• Eingangsspannung (empfohlen): 7-12V
• Eingangsspannung (Grenzwerte): 6-20V
• Digitale I/O-Pins: 14 (davon 6 PWM-Ausgang)
• Analogeingangspins: 6
• Gleichstrom pro I/O-Pin: 40 mA
• Gleichstrom für 3.3V Pin: 50 mA
• Flash-Speicher: 32 KB, davon 0,5 KB vom Bootloader verwendet
• SRAM: 2 KB
• EEPROM: 1 KB
• Taktfrequenz: 16 MHz

Arduino UNO-Boards verfügen über einen integrierten USB/Seriell-Bridge-Chip. Bei dieser speziellen Variante ist der Brückenchip der CH340G. Für die CH340 USB/Seriell-Chips stehen Treiber für viele Betriebssysteme (UNIX, Mac OS X oder Windows) zur Verfügung. Diese sind über den obigen Link zu finden.

Wenn Sie das Arduino UNO zum ersten Mal an einen USB-Anschluss Ihres Computers anschließen, leuchtet eine rote Betriebsanzeige (LED) auf. Fast unmittelbar danach beginnt eine rote Benutzer-LED normalerweise schnell zu blinken. Dies geschieht, weil der Prozessor mit dem BLINK-Programm vorgeladen ist, auf das wir weiter unten eingehen werden.

Wenn Sie die Arduino IDE noch nicht installiert haben, können Sie sie von Arduino.cc herunterladen und wenn Sie zusätzliche einführende Informationen zum Arbeiten im Arduino-Ökosystem wünschen, empfehlen wir Ihnen, die Anleitung zum HackerBoxes Starter Workshop zu lesen.

Schließen Sie die UNO mit einem MicroUSB-Kabel an Ihren Computer an. Starten Sie die Arduino IDE-Software.

Wählen Sie im IDE-Menü unter Tools>Board "Arduino UNO" aus. Wählen Sie auch den entsprechenden USB-Port in der IDE unter tools>port (wahrscheinlich ein Name mit "wchusb" darin).

Laden Sie zum Schluss einen Beispielcode hoch:

Datei->Beispiele->Grundlagen->Blinken

Dies ist eigentlich der Code, der auf die UNO vorgeladen wurde und jetzt laufen sollte, um die rote Benutzer-LED zu blinken. Programmieren Sie den BLINK-Code in die UNO, indem Sie auf die Schaltfläche UPLOAD (das Pfeilsymbol) direkt über dem angezeigten Code klicken. Beobachten Sie unten den Code für die Statusinfo: "Kompilieren" und dann "Hochladen". Schließlich sollte die IDE "Uploading Complete" anzeigen und Ihre LED sollte wieder zu blinken beginnen - möglicherweise mit einer etwas anderen Geschwindigkeit.

Sobald Sie den ursprünglichen BLINK-Code herunterladen und die Änderung der LED-Geschwindigkeit überprüfen können. Schauen Sie sich den Code genau an. Sie können sehen, dass das Programm die LED einschaltet, 1000 Millisekunden (eine Sekunde) wartet, die LED ausschaltet, eine weitere Sekunde wartet und dann alles wieder tut - für immer. Ändern Sie den Code, indem Sie beide "delay(1000)"-Anweisungen in "delay(100)" ändern. Diese Änderung führt dazu, dass die LED zehnmal schneller blinkt, oder?

Laden Sie den geänderten Code in die UNO und Ihre LED sollte schneller blinken. Wenn ja, herzlichen Glückwunsch! Sie haben gerade Ihren ersten eingebetteten Code gehackt. Wenn Ihre Fast-Blink-Version geladen ist und ausgeführt wird, können Sie den Code erneut ändern, damit die LED zweimal schnell blinkt, und dann einige Sekunden warten, bevor Sie den Vorgang wiederholen. Versuche es! Wie wäre es mit anderen Mustern? Sobald es Ihnen gelungen ist, ein gewünschtes Ergebnis zu visualisieren, zu codieren und zu beobachten, dass es wie geplant funktioniert, haben Sie einen enormen Schritt in Richtung Embedded-Programmierer und Hardware-Hacker gemacht.

Schritt 3: Elektronische Papieranzeigetechnologie

Electronic Paper-, ePaper-, Electronic Ink- oder E-Ink-Technologien ermöglichen Anzeigegeräte, die das Aussehen von gewöhnlicher Tinte auf Papier nachahmen. Elektronische Papieranzeigen sind im Allgemeinen insofern beständig, als das Bild auch ohne Strom oder mit entfernter oder abgeschalteter Steuerschaltung sichtbar bleibt. Im Gegensatz zu herkömmlichen Flachbildschirmen mit Hintergrundbeleuchtung, die Licht emittieren, reflektieren elektronische Papierdisplays Licht wie Papier. Dadurch sind sie angenehmer zu lesen und bieten einen breiteren Betrachtungswinkel als die meisten lichtemittierenden Displays.

Das Kontrastverhältnis nähert sich an Zeitungspapier mit neu entwickelten Displays (seit 2008) und ist noch etwas besser. Ein ideales ePaper-Display kann bei direkter Sonneneinstrahlung gelesen werden, ohne dass das Bild zu verblassen scheint.

Flexibles elektronisches Papier verwendet biegsame Kunststoffsubstrate und Kunststoffelektronik für die Display-Rückwand. Es gibt einen anhaltenden Wettbewerb zwischen den Herstellern, um Unterstützung für vollfarbiges elektronisches Papier bereitzustellen.

(Wikipedia)

Schritt 4: Multicolor-EPaper-Modul

Das MH-ET LIVE 1,54-Zoll-ePaper-Modul kann sowohl schwarze als auch rote Tinte anzeigen. Das Modul wird im Beispiel und der Dokumentation als schwarz/weiß/rot (s/w/r) 200x200 Electronic Paper Display (EPD) bezeichnet.

Die Displaytechnologie ist Microencapsulated Electrophoretic Display (MED), das winzige Kügelchen verwendet, in denen die geladenen Farbpigmente im transparenten Öl schweben und je nach aufgebrachter elektronischer Ladung sichtbar werden.

Der ePaper-Bildschirm kann Muster anzeigen, indem er Umgebungslicht reflektiert, sodass er ohne Hintergrundbeleuchtung funktioniert. Selbst bei hellem Sonnenlicht bietet der ePaper-Bildschirm eine hohe Sichtbarkeit mit einem 180-Grad-Betrachtungswinkel.

Verwendung des MH-ET-Moduls mit Arduino UNO:

1. Arduino IDE installieren (falls noch nicht installiert)
2. Verwenden Sie den Bibliotheksmanager (Extras->Bibliotheken verwalten), um die Adafruit GFX-Bibliothek zu installieren
3. Verwenden Sie den Bibliotheksmanager, um GxEPD (NICHT GxEPD2) zu installieren
4. Datei öffnen->Beispiele->GxEPD>GxEPD_Beispiel
5. Entkommentieren Sie die Zeile, um GxGDEW0154Z04 (1,54" s/w/r 200x200) einzuschließen.
6. UNO zu EPD verdrahten: Busy=7, DC=8, Reset=9, CS=10, DIN=11, CLK=13, GND=GND, VCC=5V
7. Stellen Sie die EPD-Schalter BEIDE auf „L“
8. Laden Sie die GxEPD_Example-Skizze wie gewohnt von der IDE in die UNO herunter

Eine weitere Bibliothek mit Democode (vom EPD-Hersteller geliefert) finden Sie hier. Beachten Sie, dass diese Demos (und einige andere online verfügbare Beispiele) andere Pinbelegungen haben als die oben im GxEPD-Beispiel verwendeten. Vor allem die Pins 8 und 9 sind oft vertauscht.

Schritt 5: Arduino UNO Prototyping Shield

Ein Arduino UNO Prototyping Shield passt wie jedes andere Shield direkt auf ein Arduino UNO (oder kompatibles) Board. Das Arduino UNO Prototyping Shield verfügt jedoch über einen universellen "Perf-Board" -Bereich in der Mitte, in dem Sie Ihre eigenen Komponenten anlöten können, um Ihren eigenen benutzerdefinierten Shield zu konstruieren. Löten Sie einfach die Header an den äußeren Reihen der Abschirmung so, dass sie direkt auf die UNO gesteckt werden können. Die plattierten Löcher neben den Headern werden mit den Header-Signalen verbunden, so dass die Leitungen vom UNO problemlos in Ihre kundenspezifische Schaltung angeschlossen werden können.

Schritt 6: Sieben LED-Setup auf Prototyp-Schild

Ein Arduino Prototype Shield kann verwendet werden, um die dargestellte Schaltung zu unterstützen. Die Schaltung hat die I / O-Pins 1-7 des Arduino, die mit sieben LEDs verbunden sind. Jede LED ist in Reihe mit einem eigenen Strombegrenzungswiderstand verdrahtet, der in diesem Beispiel 560-Ohm-Widerstände sind.

Beachten Sie, dass der kurze Pin jeder LED auf den GND-Pin des Arduino ausgerichtet sein muss. Die Widerstände können jeweils in beide Richtungen orientiert sein. Der 9V-Akkuhalter kann angeschlossen werden, um das Projekt "tragbar" zu machen, muss jedoch an den Vin-Pin (nicht an 5V oder 3,3V) angeschlossen werden.

Sobald die Schaltungs-LEDs und Widerstände verdrahtet sind, experimentieren Sie mit der Blink-Beispielskizze, indem Sie die Pin-Nummer auf verschiedene Werte zwischen 1 und 7 ändern.

Probieren Sie abschließend die hier angehängte knight_rider.ino-Skizze für eine Rückblende aus den 80er Jahren aus.

Schritt 7: Beständigkeit der Vision

Persistenz des Sehens [VIDEO] bezieht sich auf die optische Täuschung, die auftritt, wenn die visuelle Wahrnehmung eines Objekts für einige Zeit nicht aufhört, nachdem die von ihm ausgehenden Lichtstrahlen nicht mehr in das Auge eintreten. Die Illusion wird auch als "Retinale Persistenz", "Persistenz von Eindrücken" oder einfach "Persistenz" bezeichnet. (Wikipedia)

Probieren Sie die hier enthaltene POV.ino-Skizze im Hardware-Setup "Seven LED" aus dem letzten Schritt aus. Experimentieren Sie in der Skizze mit verschiedenen Nachrichtentext- und Timing-Parametern, um verschiedene Effekte zu erzielen.

Inspiration: Arduino POV-Projekt von Ahmad Saeed.

Bildnachweis: Charles Marshall

Schritt 8: USB 18650 Batterie Power Bank

Stecken Sie einfach eine 18650 Lithium-Ionen-Zelle in dieses Baby, um Ihre eigene wiederaufladbare "Power Bank" für verschiedene 5V- und 3V-Projekte herzustellen!

Sie können diese gängigen 18650 Lithium-Ionen-Zellen aus verschiedenen Quellen finden, einschließlich dieser von Amazon.

Spezifikationen des Powerbank-Moduls:

• Eingang (Laden) Versorgung: 5 bis 8V über Micro-USB-Anschluss bis zu 0,5A

• Ausgangsleistung:

  • 5V über USB-Typ-A-Anschluss
  • 3 Anschlüsse für 3V bis 1A
  • 3 Anschlüsse für 5V bis 2A

• LED-Statusanzeige

  • Grün = Akku geladen
  • Rot = Aufladen)
• Batterieschutz (Überladung oder Tiefentladung)
• ACHTUNG: Es besteht kein Verpolungsschutz!

Schritt 9: Lebe das HackLife

Wir hoffen, dass wir das diesmonatige HackerBox-Abenteuer in Elektronik und Computertechnologie genießen werden. Melde dich und teile deinen Erfolg in den Kommentaren unten oder in der HackerBoxes Facebook-Gruppe. Denken Sie auch daran, dass Sie jederzeit eine E-Mail an [email protected] senden können, wenn Sie eine Frage haben oder Hilfe benötigen.

Was kommt als nächstes? Schließen Sie sich der Revolution an. Lebe das HackLife. Erhalten Sie jeden Monat eine Kühlbox mit hackbarer Ausrüstung direkt in Ihre Mailbox. Surfen Sie zu HackerBoxes.com und melden Sie sich für Ihr monatliches HackerBox-Abonnement an.