HackerBox 0043: Falkens Labyrinth - Gunook

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

Grüße an HackerBox-Hacker auf der ganzen Welt! HackerBox 0043 bringt uns eingebettetes Webcam-Streaming, Kondensatorschaltungen, Mikro-Servo-Schwenk-Neige-Baugruppen und vieles mehr. Dieses Instructable enthält Informationen für die ersten Schritte mit HackerBox 0043, 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!

Themen und Lernziele für HackerBox 0043:

• Konfigurieren Sie die ESP32-CAM für Arduino IDE
• Programmieren Sie eine Webcam-Demo für ESP32-CAM
• Keramikkondensatoren messen
• Bauen Sie ein analoges LED-Fahrradabzeichen zusammen
• Entdecken Sie Mikroservos und Schwenk-Neige-Baugruppen

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 0043

• ESP32-CAM-Modul
• Arduino Nano 5V 16Mhz
• Schwenk-Neige-Baugruppe mit Dual Micro Servos
• FT232RL USB-Seriell-Adaptermodul
• USB 5V und 3,3V Strommodul
• Keramikkondensator-Kit
• WOPR-Abzeichen - Lötkit
• Zwei CR2032 Lithium-Knopfzellen
• Miniatur lötfreies Steckbrett
• DuPont Pullover für Damen und Herren
• MiniUSB-Kabel
• Java-Aufkleber
• Exklusive HackerBoxes Falken's Maze Game
• Exklusiver von WarGames inspirierter Aufkleber

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: Gehen Sie direkt durch Falkens Labyrinth

Falkens Labyrinth: Spieltheorie, Informatik und die Inspirationen des Kalten Krieges für WarGames

"Ein seltsames Spiel. Der einzige Gewinnzug ist, nicht zu spielen. Wie wäre es mit einer schönen Partie Schach?"

-1983 Film WarGames

Schritt 3: ESP32-CAM-Verdrahtungsmodi

Das ESP32-CAM-Modul kombiniert ein ESP32-S-Modul, eine OV2640-Kamera, einen microSD-Kartensteckplatz, LED-Blitz und mehrere I/O-Pins. Mit der ESP32-CAM können Sie drahtloses Videostreaming einrichten, eine Webserver-Schnittstelle bereitstellen, eine drahtlose Überwachungskamera in Ihr Hausautomationssystem integrieren, Gesichtserkennung/-erkennung durchführen und vieles mehr.

Installieren Sie die Kamera: Der Kameraanschluss am ESP32 ist ein weißer Steckplatz mit einem dunkleren braunen oder schwarzen Druckknopf am Rand. Der dunkle Schnappverschluss schwenkt von der Platine weg in Richtung des weißen Teils des Steckers. Nach dem Öffnen wird der Flex Connector mit der Linse nach außen in den weißen Slot gesteckt. Zum Schluss wird der dunkle Druckknopf wieder nach unten in den Slot-Anschluss gedrückt. Beachten Sie, dass das Objektiv über eine Schutzfolie verfügt, die vor der Verwendung abgezogen werden kann.

PROGRAMMIERMODUS

Um die ESP32-CAM zu programmieren, verdrahten Sie den FT232RL USB Serial Adapter wie abgebildet. Stellen Sie sicher, dass der Strom-Jumper am FT232RL USB-Seriell-Adapter auf 3,3 V eingestellt ist. Der Kurzschluss zwischen den Pins IO0 und GND wird verwendet, um den ESP32 in den Programmiermodus zu versetzen. Dieser Draht kann entfernt werden, damit der ESP32 in den Ausführungsmodus booten kann.

WEBCAM-MODUS

Nach der Programmierung muss die ESP32-CAM nur 5V und GND angeschlossen haben. Das USB-Netzteilmodul kann verwendet werden oder jede andere 5-V-Versorgung, die genügend Strom liefert.

SERIELLE MONITOR-UNTERSTÜTZUNG

Um die ESP32-CAM zu betreiben, während sie noch an USB angeschlossen ist (z. B. um den seriellen Monitorausgang anzuzeigen), schließen Sie einfach beide Module wie hier gezeigt gleichzeitig an, aber entfernen Sie dann die IO0-Masse, sobald die Programmierung abgeschlossen ist. Dadurch kann der ESP32 die USB/serielle Verbindung ausführen und verwenden und gleichzeitig genügend Strom über den 5-V-Pin bereitstellen, um den ESP32 vollständig mit Strom zu versorgen. Ohne die 5-V-Versorgung wird der 3,3-V-Ausgang des FT232RL den ESP32 nicht vollständig mit Strom versorgen und es tritt eine "Brownout"-Fehlermeldung auf.

Schritt 4: ESP32-CAM Webcam-Streaming-Server

1. Stellen Sie sicher, dass der Jumper für die Stromversorgung des FT232RL-Moduls auf 3,3 V eingestellt ist
2. Falls noch nicht installiert, nimm die Arduino IDE
3. Befolgen Sie die Installationsanweisungen für das ESP32 Arduino IDE Board Support Package
4. Setzen Sie in den IDE-Tools Board auf ESP32 Wrover Module
5. Legen Sie in den IDE-Tools das Partitionsschema auf Huge APP fest
6. Stellen Sie in den IDE-Tools den Port auf den seriellen USB-Adapter FT232RL ein
7. Öffnen Sie in IDE-Dateien Beispiele > ESP32 > Kamera > CameraWebServer
8. Ändern Sie das Kameramodell #define in "CAMERA_MODEL_AI_THINKER"
9. Ändern Sie die SSID- und Passwort-Strings so, dass sie zu Ihrem WLAN-Netzwerk passen
10. Kompilieren Sie das geänderte Beispiel und laden Sie es hoch
11. Entfernen Sie den IO0-Jumper
12. Bestätigen Sie, dass die 5-V-Versorgung auch angeschlossen ist, oder ESP32 kann "braun werden"
13. Öffnen Sie den seriellen Monitor (115200 Baud)
14. Drücken Sie die Reset-Taste am ESP32-CAM-Modul
15. Kopieren Sie die IP-Adresse vom Serial Monitor-Ausgang
16. Fügen Sie die IP-Adresse in Ihren Webbrowser ein
17. Die ESP32-CAM-Webcam-Schnittstelle sollte angezeigt werden
18. Klicken Sie in der Webcam-Benutzeroberfläche auf die Schaltfläche "Stream starten".

Schritt 5: Keramikkondensatoren

Ein Keramikkondensator ist ein Festwertkondensator, bei dem das Keramikmaterial als Dielektrikum fungiert. Es besteht aus zwei oder mehr abwechselnden Keramikschichten und einer Metallschicht, die als Elektroden dienen. Die Zusammensetzung des Keramikmaterials bestimmt das elektrische Verhalten des Kondensators. (Wikipedia)

Circuit Basics enthält eine nützliche Diskussion über die Messung von Kapazitäten, einschließlich einiger Beispiele für die Messung von Kondensatoren mit Arduino-Hardware und -Programmen. Scrollen Sie nach unten zur Abschnittsüberschrift "KAPAZITANZMESSGERÄT FÜR KONDENSATOREN VON 470 UF BIS 18 PF" für eine Demo, die mit dem Typ von Keramikkondensatoren im Keramikkondensator-Kit verwendet werden kann. Während die Demo ein Arduino UNO darstellt, kann auch der Arduino Nano verwendet werden. Nachdem Sie die Arduino-IDE eingerichtet haben, um den Arduino Nano zu programmieren, fügen Sie einfach "THE CODE FOR SERIAL MONITOR OUTPUT" von der verlinkten Seite in die IDE ein und kompilieren / laden Sie den eingefügten Code in den Nano herunter.

Weitere Informationen zur Konfiguration und Programmierung des Arduino Nano finden Sie in der Online-Anleitung zum HackerBoxes Starter Workshop.

Schritt 6: WOPR-Abzeichen-Kit

Dieses WOPR-Abzeichen verfügt über achtzehn LEDs mit Farbzyklen, die vollständig von analogen, kondensator-getakteten Oszillatoren gesteuert werden. Frühere HackerBox-Beispiele haben diese Art von analoger Schaltung für ähnliche LED-Blinkanwendungen verwendet. Das Design erinnert uns daran, dass Mikrocontroller, so sehr wir sie lieben, nicht immer erforderlich sind, um interessante Ergebnisse zu erzielen. Die fertige Leiterplattenbaugruppe kann als blinkendes LED-Abzeichen getragen werden.

Kit-Inhalt:

• Kundenspezifische WOPR-Leiterplatte
• Zwei CR2032-Knopfzellen-Clips
• Sechs rote 3mm LEDs
• Sechs orangefarbene 3mm LEDs
• Sechs grüne 3mm LEDs
• Drei 9014 NPN-Transistoren
• Drei 22uF Kondensatoren
• Drei 1K Ohm Widerstände (braun-schwarz-rot)
• Drei 10K Ohm Widerstände (braun-schwarz-orange)
• Schiebeschalter
• Zwei geteilter Ring

Das Design verfügt über drei kaskadierte Oszillatoren, um den LED-Farbzyklus zu steuern. Jeder der 10K-Widerstände und 22uF-Kondensatoren bildet einen RC-Oszillator, der den zugehörigen Transistor periodisch durchschaltet. Die drei RC-Oszillatoren sind in einer Kette kaskadiert, um sie phasenverschoben zu halten, wodurch das Blinken zufällig auf der Platine erscheint. Wenn der Transistor "ein" ist, fließt Strom durch seine Bank von 6 LEDs und ihren 1K-Strombegrenzungswiderstand, wodurch diese Bank von 6 LEDs blinkt.

Dieses Beispiel enthält eine schöne Erklärung dieses analogen Oszillatorkonzepts unter Verwendung einer einzelnen Stufe (ein Oszillator und ein Transistor).

Schritt 7: WOPR Badge Kit Montage

SEHR WICHTIGER HINWEIS ZUR AUSRICHTUNG DER KOMPONENTEN: Das Abzeichen sieht am besten aus, wenn es mit den Durchgangslochkomponenten auf der "Vorderseite" der Leiterplatte montiert wird, wo das Artwork des WOPR angezeigt wird. Die Umrisse der Komponenten befinden sich jedoch auf der Rückseite und geben die richtige Ausrichtung der Komponenten vor. Dies kann insbesondere im Hinblick auf die TO-92-Transistoren verwirrend sein, die von der Vorderseite der Platine mit dem flachen Teil nach oben eingesetzt werden sollten, die aus der erforderlichen Ausrichtung gedreht werden, wenn sie von der Rückseite der Platine eingesetzt werden. Die TO-92 Transistoren können auch wie im Beispiel gezeigt mit der ebenen Fläche gegen die Leiterplattenvorderseite gelegt werden.

Beachten Sie, dass es zwei verschiedene Werte von Widerständen gibt. Sie sind nicht austauschbar. Widerstände sind nicht polarisiert. Sie können in beide Richtungen eingefügt werden.

Beachten Sie, dass es drei "Bänke" mit LEDs D1-D6, D7-D12 und D13-D18 gibt. Jede Bank sollte alle eine Farbe haben, um die aktuelle Last auszugleichen und auch für einen schönen visuellen Effekt. Zum Beispiel könnten die LEDs D1-D6 alle (R)ED, D7-D12 alle (G)REEN und D13-D18 alle (O)RANGE sein.

Die Kondensatoren sind polarisiert. Beachten Sie das "+" auf dem PCB-Siebdruck. Die "-" Markierung (und der kurze Stift) am Kondensator sollte in das ANDERE Loch gesteckt werden.

Die LEDs sind auch polarisiert. Beachten Sie die flache Seite der LED auf dem PCB-Siebdruck. Der kurze Stift (Kathode oder negative Leitung) der LED sollte sich in dem Loch befinden, das der "flachen Seite" des LED-Siebdrucks am nächsten liegt.

Verzinnen Sie alle drei Pads für jeden der Knopfzellenclips vollständig mit Lötzinn. Auch wenn an den mittleren Pads nichts angelötet wird, hilft das Verzinnen beim Aufbau des Pads, um einen guten Kontakt zur jeweiligen Knopfzelle zu gewährleisten.

Nach dem Löten den Schalter mehrmals betätigen, um die Kontakte von Schmutz oder Oxidation zu befreien.

Achten Sie darauf, die beiden Knopfzellenclips nicht kurzzuschließen, während das WOPR-Abzeichen getragen wird.

Schritt 8: Mikro-Servo-Schwenk-Neige-Baugruppe

Die Pan-Tilt-Baugruppe besteht aus zwei Mikroservos, vier mechanischen Kunststoffelementen aus geformtem Kunststoff und verschiedenen Hardwarekomponenten. Die Montage kann bei Adafruit erworben werden, wo Sie auch eine großartige Anleitung finden, die veranschaulicht, wie die Montage funktioniert.

Die Arduino Servo Library kann verwendet werden, um eines der Mikroservos zu steuern, um die Baugruppe um ihre Mittelachse zu schwenken, und das andere Mikroservo, um die Baugruppe nach oben und unten zu neigen. Dieses Instructable bietet ein detailliertes Beispiel für die Positionierung der beiden Servos mit Arduino-Code.

Die Schwenk-Neige-Baugruppe kann verwendet werden, um Displays, Laser, Lichter, Kameras oder so ziemlich alles zu positionieren. Lass uns wie immer sehen, was dir einfällt!

Eine interessante Herausforderung besteht darin, dem Webinterface des Beispiels "CameraWebCamera" zwei Schieberegler (Pan und Tilt) hinzuzufügen, die Positionsparameter an die ESP32-CAM-Firmware übertragen, die wiederum die beiden Servos auf setzt Positionieren Sie die Webcam während des Streamings.

Schritt 9: Lebe das HackLife

Wir hoffen, Ihnen hat die Reise in diesem Monat in die Elektronik und Computertechnologie gefallen. Melde dich und teile deinen Erfolg in den Kommentaren unten oder in der HackerBoxes Facebook-Gruppe. Lassen Sie es uns auf jeden Fall wissen, wenn Sie Fragen haben oder Hilfe bei irgendetwas benötigen.

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