HackerBox 0039: Level aufsteigen - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:19

Mit HackerBox 0039 nutzen HackerBox-Hacker auf der ganzen Welt ATX-Netzteile, um ihre Projekte mit Strom zu versorgen, lernen, wie Transistoren Logikgatter bilden, und erkunden den Inhalt von Mobilfunk-SIM-Karten. Dieses Instructable enthält Informationen für die ersten Schritte mit HackerBox # 0039, die hier gekauft 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 0039:

• Tippen Sie auf Standardspannungspegel von einer geretteten PC-Versorgung
• Wandeln Sie 12V DC in eine variable Ausgangsspannungsversorgung um
• Bauen Sie sechs verschiedene Logikgatter mit NPN-Transistoren zusammen
• Entdecken Sie den Inhalt von Mobilfunk-SIM-Karten
• Münzherausforderungen annehmen oder ausgeben - Hacker-Stil

HackerBoxes ist der monatliche Abo-Box-Service für DIY-Elektronik und Computertechnik. Wir sind Bastler, Macher und Experimentatoren. Wir sind die Träumer der Träume.

HACK DEN PLANETEN

Schritt 1: Inhaltsliste für HackerBox 0039

• ATX-Netzteil-Breakout
• DC-zu-DC-Leistungs-Abwärtswandler
• Acrylgehäuse für Stromwandler
• Drei exklusive Transistor-to-Gate-Leiterplatten
• Komponentenkit für Transistor-zu-Gates
• Weiblicher MicroUSB-Anschlussblock
• MicroUSB-Kabel
• Drei-Wege-SIM-Kartenadapter
• USB-SIM-Kartenleser und -schreiber
• Exklusive HackerBox Challenge Coin
• Abziehbilder für Transistor-zu-Gates
• Exklusiver HackLife-Vinyltransfer

Einige andere Dinge, die hilfreich sein werden:

• Lötkolben, Lötzinn und grundlegende Lötwerkzeuge
• Geborgenes ATX-Netzteil

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 finden Sie 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: MÜNZENCHECK

HERAUSFORDERUNGSMÜNZEN können kleine Münzen oder Medaillons sein, die das Abzeichen oder das Emblem einer Organisation tragen und von den Mitgliedern der Organisation getragen werden. Traditionell können sie gegeben werden, um die Mitgliedschaft zu beweisen, wenn sie herausgefordert werden, und um die Moral zu verbessern. Darüber hinaus werden sie auch von Service-Mitgliedern gesammelt. In der Praxis werden Herausforderungsmünzen normalerweise von Einheitskommandanten als Anerkennung für besondere Leistungen eines Mitglieds der Einheit überreicht. Sie werden auch in Anerkennung von Besuchen bei einer Organisation ausgetauscht. (Wikipedia)

Schritt 3: Transistoren-zu-Gates

Die HackerBox Transistor-to-Gates-Leiterplatten und das Teilekit helfen zu demonstrieren und zu untersuchen, wie Logikgatter aus Transistoren aufgebaut sind.

In Transistor-Transistor-Logik-(TTL)-Bauelementen stellen Transistoren die Logikfunktionalität bereit. Integrierte TTL-Schaltungen wurden häufig in Anwendungen wie Computern, industriellen Steuerungen, Testgeräten und Instrumenten, Unterhaltungselektronik und Synthesizern verwendet. Besonders beliebt wurde die 7400-Serie von Texas Instruments. TTL-Hersteller boten eine breite Palette von Logikgattern, Flip-Flops, Zählern und anderen Schaltungen an. Variationen des ursprünglichen TTL-Schaltungsdesigns boten eine höhere Geschwindigkeit oder eine geringere Verlustleistung, um eine Designoptimierung zu ermöglichen. TTL-Geräte wurden ursprünglich in Dual-in-Line (DIP)-Gehäusen aus Keramik und Kunststoff und in Flat-Pack-Form hergestellt. TTL-Chips werden jetzt auch in oberflächenmontierten Gehäusen hergestellt. TTL wurde zur Grundlage von Computern und anderer digitaler Elektronik. Selbst nachdem integrierte Schaltungen mit sehr großer Integration (VLSI) die Prozessoren mit mehreren Leiterplatten obsolet machten, fanden TTL-Bauelemente immer noch weit verbreitete Verwendung als Glue-Logik-Schnittstelle zwischen dichter integrierten Komponenten. (Wikipedia)

Transistor-to-Gates-Leiterplatten und Kit-Inhalt:

• Drei exklusive Transistor-to-Gate-Leiterplatten
• Abziehbilder für Transistor-to-Gates-Schaltungen
• Zehn 2N2222A NPN-Transistoren (TO-92-Paket)
• Zehn 1K-Widerstände (braun, schwarz, rot)
• Zehn 10K Widerstände (braun, schwarz, orange)
• Zehn 5mm grüne LEDs
• Zehn taktile momentane Tasten

Schritt 4: Puffer-Gate

Ein Puffergatter ist ein einfaches Logikgatter, das seinen Eingang unverändert an seinen Ausgang weitergibt. Sein Verhalten ist das Gegenteil eines NOT-Gatters. Der Hauptzweck eines Puffers besteht darin, die Eingabe zu regenerieren. Ein Puffer hat einen Eingang und einen Ausgang; sein Output ist immer gleich seinem Input. Puffer werden auch verwendet, um die Ausbreitungsverzögerung von Schaltungen zu erhöhen. (WikiChip)

Die hier verwendete Pufferschaltung ist ein hervorragendes Beispiel dafür, wie ein Transistor als Schalter fungieren kann. Wenn der Basis-Pin aktiviert ist, kann Strom vom Kollektor-Pin zum Emitter-Pin fließen. Dieser Strom fließt durch (und beleuchtet) die LED. Wir sagen also, dass die Aktivierung des Transistors Base die LED ein- und ausschaltet.

MONTAGEHINWEISE

• NPN-Transistoren: Emitterstift zur Unterseite der Platine, flache Seite des Transistorgehäuses nach rechts
• LED: Kurzer Stift wird in Richtung des Stromerdungsnetzes (in Richtung der Unterseite der Platine) eingesteckt
• Widerstände: Die Polarität spielt keine Rolle, aber die Platzierung schon. Die Basiswiderstände sind 10K Ohm und die Widerstände inline mit den LEDs sind 1K Ohm.
• Stromversorgung: Verbinden Sie 5 VDC und Masse mit den entsprechenden Pads auf der Rückseite jeder Platine

BEFOLGEN SIE DIESE KONVENTIONEN FÜR ALLE DREI PCBS

Schritt 5: Wechselrichter-Gate

Ein Inverter-Gatter oder ein NOT-Gatter ist ein Logikgatter, das eine logische Negation implementiert. Wenn der Eingang LOW ist, ist der Ausgang HIGH und wenn der Eingang HIGH ist, ist der Ausgang LOW. Wechselrichter sind die Keimzelle aller digitalen Systeme. Das Verständnis seiner Funktionsweise, seines Verhaltens und seiner Eigenschaften für einen bestimmten Prozess ermöglicht es, sein Design auf komplexere Strukturen wie NOR- und NAND-Gatter auszudehnen. Das elektrische Verhalten von viel größeren und komplexeren Schaltungen kann durch Extrapolation des von einfachen Wechselrichtern beobachteten Verhaltens abgeleitet werden. (WikiChip)

Schritt 6: ODER-Gatter

Das ODER-Gatter ist ein digitales Logikgatter, das eine logische Disjunktion implementiert. Ein HIGH-Ausgang (1) ergibt sich, wenn einer oder beide Eingänge zum Gate HIGH (1) sind. Wenn keiner der Eingänge High ist, ergibt sich ein LOW-Ausgang (0). In einem anderen Sinne findet die OR-Funktion effektiv das Maximum zwischen zwei Binärziffern, genauso wie die komplementäre AND-Funktion das Minimum findet. (Wikipedia)

Schritt 7: NOR-Gatter

Das NOR-Gatter (NOT-OR) ist ein digitales Logikgatter, das logisches NOR implementiert. Ein HIGH-Ausgang (1) ergibt sich, wenn beide Eingänge zum Gate LOW (0) sind; wenn einer oder beide Eingänge HIGH (1) sind, ergibt sich ein LOW-Ausgang (0). NOR ist das Ergebnis der Negation des OR-Operators. Es kann auch als UND-Gatter mit invertierten Eingängen angesehen werden. NOR-Gatter können kombiniert werden, um jede andere logische Funktion zu erzeugen. Sie teilen sich diese Eigenschaft mit dem NAND-Gatter. Im Gegensatz dazu ist der ODER-Operator monoton, da er nur LOW in HIGH ändern kann, aber nicht umgekehrt. (Wikipedia)

Schritt 8: UND-Gate

Das UND-Gatter ist ein grundlegendes digitales Logikgatter, das eine logische Verknüpfung implementiert. Ein HIGH-Ausgang (1) ergibt sich nur, wenn alle Eingänge des UND-Gatters HIGH (1) sind. Wenn keine oder nicht alle Eingänge des UND-Gatters HIGH sind, ergibt sich ein LOW-Ausgang. Die Funktion kann auf beliebig viele Eingänge erweitert werden. (Wikipedia)

Schritt 9: NAND-Gate

Das NAND-Gatter (NOT-AND) ist ein logisches Gatter, das eine Ausgabe erzeugt, die nur dann falsch ist, wenn alle ihre Eingaben wahr sind. Sein Ausgang ist komplementär zu dem eines UND-Gatters. Ein LOW (0)-Ausgang ergibt sich nur, wenn alle Eingänge zum Gate HIGH (1) sind; wenn irgendein Eingang LOW (0) ist, ergibt sich ein HIGH (1) Ausgang.

Nach dem Theorem von De Morgan kann die Logik eines NAND-Gatters mit zwei Eingängen als AB = A + B ausgedrückt werden, wodurch ein NAND-Gatter äquivalent zu Invertern, gefolgt von einem ODER-Gatter, wird.

Das NAND-Gatter ist von Bedeutung, da jede boolesche Funktion durch Verwendung einer Kombination von NAND-Gattern implementiert werden kann. Diese Eigenschaft wird als funktionale Vollständigkeit bezeichnet. Es teilt diese Eigenschaft mit dem NOR-Gatter. Digitale Systeme, die bestimmte Logikschaltungen verwenden, nutzen die funktionale Vollständigkeit von NAND.

(Wikipedia)

Schritt 10: XOR-Gatter

Das XOR-Gatter oder Exklusiv-ODER ist eine logische Operation, die nur dann wahr ausgibt, wenn sich die Eingänge unterscheiden (einer ist wahr, der andere ist falsch). Es erhält den Namen "exklusives oder", weil die Bedeutung von "oder" mehrdeutig ist, wenn beide Operanden wahr sind; der exklusive oder Operator schließt diesen Fall aus. Dies wird manchmal als "das eine oder das andere, aber nicht beides" bezeichnet. Dies könnte als "A oder B, aber nicht, A und B" geschrieben werden. (Wikipedia)

Obwohl das XOR ein wichtiges Logikgatter ist, kann es aus anderen, einfacheren Gattern aufgebaut werden. Dementsprechend bauen wir hier keinen, aber wir können diesen schönen Aufsatz für eine NPN-Transistor-XOR-Gate-Schaltung als erstes Beispiel für die Kombination der Transistor-basierten Gatter untersuchen, um eine komplexere Logik zu erstellen.

Schritt 11: Kombinatorische Logik

Kombinatorische Logik wird in der digitalen Schaltungstheorie manchmal als zeitunabhängige Logik bezeichnet, da sie keine Speicherelemente hat. Die Ausgabe ist nur eine reine Funktion der aktuellen Eingabe. Dies steht im Gegensatz zur sequentiellen Logik, bei der die Ausgabe nicht nur von der aktuellen Eingabe, sondern auch von der Historie der Eingabe abhängt. Mit anderen Worten, die sequentielle Logik hat Speicher, während die kombinatorische Logik dies nicht hat. Kombinatorische Logik wird in Computerschaltungen verwendet, um Boolesche Algebra an Eingangssignalen und gespeicherten Daten durchzuführen. Praktische Computerschaltungen enthalten normalerweise eine Mischung aus kombinatorischer und sequentieller Logik. Beispielsweise wird der Teil einer arithmetisch-logischen Einheit oder ALU, der mathematische Berechnungen durchführt, unter Verwendung von kombinatorischer Logik konstruiert. Andere in Computern verwendete Schaltungen wie Addierer, Multiplexer, Demultiplexer, Codierer und Decodierer werden ebenfalls unter Verwendung von kombinatorischer Logik hergestellt. (Wikipedia)

Schritt 12: ATX-Netzteil Breakout

ATX-Netzteile wandeln Haushalts-Wechselstrom in geregelten Niederspannungs-Gleichstrom für die internen Komponenten eines Computers um. Moderne Personalcomputer verwenden universell Schaltnetzteile. Ein ATX-Netzteil-Breakout wurde entwickelt, um ein ATX-Netzteil zu nutzen, um ein Tischnetzteil mit genügend Strom zu schaffen, um fast jedes Ihrer Elektronikprojekte zu betreiben. Da ATX-Netzteile weit verbreitet sind, können sie in der Regel leicht aus einem ausrangierten Computer gerettet werden und kosten daher wenig oder nichts in der Anschaffung. Der ATX-Breakout wird an den 24-Pin-ATX-Anschluss angeschlossen und bricht 3,3 V, 5 V, 12 V und -12 V aus. Diese Spannungsschienen und die Massereferenz sind mit Ausgangs-Bindungspfosten verbunden. Jeder Ausgangskanal verfügt über eine austauschbare 5-A-Sicherung

Schritt 13: DC-zu-DC-Abwärtswandler mit digitaler Steuerung

Das DC-DC Step-Down-Netzteil verfügt über eine einstellbare Ausgangsspannung und ein LCD-Display.

• Leistungschip: MP2307 (Datenblatt)
• Eingangsspannung: 5-23V (20V empfohlenes Maximum)
• Ausgangsspannung: 0V-18V stufenlos einstellbar
• Speichert automatisch die zuletzt eingestellte Spannung
• Die Eingangsspannung muss ca. 1V höher sein als die Ausgangsspannung
• Ausgangsstrom: Bewertet bis 3A, aber 2A ohne Wärmeableitung

Kalibrierung: Halten Sie bei ausgeschaltetem Eingang die linke Taste gedrückt und schalten Sie das Gerät ein. Wenn die Anzeige zu blinken beginnt, lassen Sie die linke Taste los. Verwenden Sie ein Multimeter, um die Ausgangsspannung zu messen. Drücken Sie die linke und rechte Taste, um die Spannung einzustellen, bis das Multimeter etwa 5,00 V misst (4,98 V oder 5,02 V ist in Ordnung). Ignorieren Sie während der Einstellung die LCD-Anzeige am Gerät. Nach der Einstellung schalten Sie das Gerät aus und dann wieder ein. Die Kalibrierung ist abgeschlossen, kann aber bei Bedarf wiederholt werden.

Schritt 14: MicroUSB-Breakout

Dieses Modul bricht einen MicroUSB-Anschlussstifte auf VCC, GND, ID, D- und D+ Schrauben an einem Klemmenblock aus.

In Bezug auf das ID-Signal hat ein OTG-Kabel (Wikipedia) an einem Ende einen Micro-A-Stecker und am anderen Ende einen Micro-B-Stecker. Es kann nicht zwei Stecker des gleichen Typs haben. OTG fügte dem Standard-USB-Anschluss einen fünften Pin hinzu, den sogenannten ID-Pin. Beim Micro-A-Stecker ist der ID-Pin geerdet, während die ID im Micro-B-Stecker potenzialfrei ist. Ein Gerät mit eingestecktem Micro-A-Stecker wird zu einem OTG-A-Gerät und ein Gerät mit eingestecktem Micro-B-Stecker wird zu einem B-Gerät. Die Art des eingesteckten Steckers wird durch den Zustand der Pin-ID erkannt.

Schritt 15: SIM-Tools

Ein Subscriber Identification Module (SIM), allgemein als SIM-Karte bekannt, ist ein integrierter Schaltkreis, der die internationale Mobilfunkteilnehmeridentitätsnummer (IMSI) und den dazugehörigen Schlüssel sicher speichern soll, die zur Identifizierung und Authentifizierung von Teilnehmern bei der Mobiltelefonie verwendet werden Geräte (wie Mobiltelefone und Computer). Es ist auch möglich, Kontaktinformationen auf vielen SIM-Karten zu speichern. Bei GSM-Telefonen werden immer SIM-Karten verwendet. Bei CDMA-Telefonen werden SIM-Karten nur für neuere LTE-fähige Mobilteile benötigt. SIM-Karten können auch in Satellitentelefonen, Smartwatches, Computern oder Kameras verwendet werden. (Wikipedia)

Die MagicSIM Windows-Software für den USB-Adapter kann mit dem USB-Gerät verwendet werden. Bei Bedarf gibt es auch einen Treiber für den Prolific PL2303 USB Chip.

Schritt 16: Lebe das HackLife

Wir hoffen, Ihnen hat die Reise in diesem Monat in die DIY-Elektronik 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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