HackerBox 0052: Forma livre: 10 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:36

Saudações aos Hackers HackerBox de todo o mundo! HackerBox 0052 explora a criação de esculturas de circuito de forma livre, incluindo um exemplo de perseguidor de LED e sua escolha de estruturas com base em módulos de LED WS2812 RGB. O IDE do Arduino está configurado para o Arduino Nano e experimentamos a programação de microcontroladores ATtiny85 para nossas esculturas de forma livre usando o Arduino Nano. As máquinas mentais são testadas para treinar ondas cerebrais para relaxamento, criatividade e meditação. As chaves MOSFET são exploradas para controlar cargas de alta corrente usando pinos IO de microcontrolador simples.

Este guia contém informações para começar a usar o HackerBox 0052, que pode ser adquirido aqui enquanto durar o estoque. Se você gostaria de receber um HackerBox como este diretamente em sua caixa de correio a cada mês, inscreva-se em HackerBoxes.com e junte-se à revolução!

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Etapa 1: Lista de conteúdo para HackerBox 0052

• Arduino Nano
• Vinte módulos LED RGB WS2812B
• Microcontrolador ATtiny85 DIP8
• Lâmpada LED USB (as cores variam)
• 555 Timer Chip
• CD4017 Contador Chip
• Placa de ensaio sem solda 400 pontos
• Fio de escultura de cobre de forma livre 18G
• Cabo USB Macho-Fêmea
• Cabo estéreo macho-fêmea de 3,5 mm
• Conector PCB estéreo de 3,5 mm
• Dois MOSFETs de canal P AOD417
• Dois MOSFETs de canal N AOD514
• Potenciômetro 100K
• Potenciômetro 10K Dual-Gang
• Quinze LEDs verdes de 5 mm
• Clipe de bateria de 9V com fios de arame
• Três capacitores eletrolíticos de 10uF
• Um capacitor eletrolítico de 1uF
• Dois soquetes de chip DIP8
• Um soquete de chip DIP16
• Resistores: 680R, 1,5K e 4,7K Ohm
• Adesivo de hacker de guerreiro de teclado
• Adesivo de Hacker Phish Hook
• Óculos de sol esportivos exclusivos HackerBox

Algumas outras coisas que serão úteis:

• Ferro de soldar, solda e ferramentas básicas de solda
• Computador para executar ferramentas de software

Mais importante ainda, você precisará de um senso de aventura, espírito hacker, paciência e curiosidade. Construir e experimentar com eletrônicos, embora muito gratificante, pode ser complicado, desafiador e até mesmo frustrante às vezes. O objetivo é o progresso, não a perfeição. Quando você persiste e aproveita a aventura, uma grande satisfação pode ser derivada deste hobby. Dê cada passo lentamente, preste atenção aos detalhes e não tenha medo de pedir ajuda.

Há uma grande quantidade de informações para membros atuais e potenciais nas Perguntas frequentes dos HackerBoxes. Quase todos os e-mails de suporte não técnico que recebemos já foram respondidos lá, portanto, agradecemos por dedicar alguns minutos para ler o FAQ.

Etapa 2: circuitos de forma livre

Conforme descrito por esta entrada Hackaday, a técnica de montagem de circuitos sem substrato tem vários nomes: flywire, deadbug, fiação ponto a ponto ou circuitos de forma livre. Às vezes, essa técnica é usada para fins práticos, como consertar erros de design na pós-produção, mas provavelmente o mais interessante é que é usada para criar arte a partir de circuitos eletrônicos.

Normalmente feito de fio de cobre, estoque de alumínio ou hastes de latão, a eletrônica de forma livre assume várias formas e pode ser incrivelmente bela e criativa, como pode ser visto nesses exemplos …

• Eletrônica de forma livre como arte
• Prototipagem Deadbug e Eletrônica de Forma Livre
• Arte Eletrônica de Peter Vogel
• Joias LED
• Esculturas eletrônicas de Eirik Brandal
• Circuitos sintéticos esculturais
• Vídeo de apresentação do Mohit Bhoite do Hackaday Supercon
• Concurso Hackaday Circuit Sculture
• Skeleton Assistir ao Vídeo

Por que não compartilhar algumas imagens e ideias de suas próprias tentativas de escultura de circuito de forma livre?

Etapa 3: Chaser de LED de forma livre

Um circuito interessante para sua primeira tentativa de escultura de forma livre é um LED Chaser como o mostrado neste vídeo.

O fio de calibre 18 pode ser moldado no lugar manualmente ou usando um alicate.

As peças mais pesadas, como a bateria de 9 V ou o potenciômetro, podem ser localizadas na parte inferior da estrutura para fornecer uma base estável.

Os soquetes DIP podem ser usados para os dois chips IC para evitar danos por calor durante a soldagem.

Etapa 4: Arduino Nano

O Arduino Nano é um dos módulos MCU favoritos. Nós os usamos para uma variedade de experimentos e sistemas DIY.

A placa Arduino Nano incluída inclui pinos de cabeçalho que não vêm soldados ao módulo. Deixe os pinos de fora por enquanto. Execute os testes iniciais no módulo Arduino Nano antes de soldar os pinos do cabeçalho. Tudo o que é necessário é um cabo MiniUSB e a placa Arduino Nano assim que ela sair da bolsa.

Se você não usou um Arduino Nano recentemente, verifique o Guia do HackerBox 0051 para obter informações sobre o IDE do Arduino, o chip de ponte CH340G USB / Serial e como executar a validação de esboço inicial "intermitente" do módulo Arduino Nano e conjunto de ferramentas. Depois de verificar tudo, soldar os pinos do cabeçote no Nano.

Se você quiser informações introdutórias adicionais para trabalhar no ecossistema Arduino, verifique o Guia para o HackerBoxes Starter Workshop, que inclui vários exemplos e um link para um PDF Arduino Textbook.

Etapa 5: Programar ATtiny85 MCU usando Arduino Nano

Este vídeo mostra como usar rapidamente o Arduino Nano (executando o ArduinoISP) e um capacitor para programar o microcontrolador ATtiny85 a partir do IDE do Arduino.

Etapa 6: Módulos de LED RGB de forma livre

Os módulos RGB LED (baseados nos componentes WS2812B) são um ótimo meio para ESCULTURA DO CIRCUITO FREEFORM, especialmente quando acionados pelo MCU ATtiny85 de 8 pinos. Várias estruturas podem ser soldadas e padrões criativos de luz / cor podem ser programados no MCU.

Para nosso exemplo, instalamos na Biblioteca FastLED no Arduino IDE.

Comece com o esboço simples:

Exemplos> FastLED> ColorPalette

Apenas mude:

# define LED_PIN para qualquer pino IO usado para LED "dados em"

# define NUM_LEDS para quantos LEDs estão na cadeia

#define BRILHO para um valor em torno de 10-15 para conservar energia

e

# define LED_TYPE para WS2812B

Etapa 7: Máquinas mentais

De acordo com a Wikipedia, Mind Machines também são conhecidos como "Brain Machines" ou "Light and Sound Machines".

Máquinas mentais geralmente empregam sons rítmicos pulsantes e luzes piscantes para alterar a frequência das ondas cerebrais do usuário. Isso pode induzir estados profundos de relaxamento, concentração e, em alguns casos, estados alterados de consciência, que foram comparados aos obtidos na meditação e na exploração xamânica.

Mind Machines podem gerar sinais para luzes pulsantes embutidas em óculos usados pelo usuário que observa as luzes através de suas pálpebras com os olhos fechados.

Mind Machines também geram estímulos de áudio, incluindo batidas binaurais, que são percebidas na diferença de frequência quando duas ondas senoidais de tons puros diferentes apresentadas a um ouvinte dicoticamente (uma em cada orelha). Por exemplo, se um tom puro de 530 Hz é apresentado ao ouvido direito de um sujeito, enquanto um tom puro de 520 Hz é apresentado ao ouvido esquerdo do sujeito, o ouvinte perceberá a ilusão auditiva de um terceiro tom. O terceiro som é chamado de batimento binaural e, neste exemplo, teria um tom percebido correlacionado a uma frequência de 10 Hz, que é a diferença entre os tons puros de 530 Hz e 520 Hz apresentados a cada ouvido.

AVISO DE SEGURANÇA IMPORTANTE:

Luzes que piscam rapidamente podem ser perigosas para pessoas com epilepsia fotossensível ou outros distúrbios nervosos. Se você é sensível a luzes que piscam ou tem qualquer histórico de epilepsia, convulsões ou outros distúrbios nervosos, evite esses dispositivos ou quaisquer outros projetos com luzes que piscam.

Etapa 8: Plataforma de máquina mental faça você mesmo

Uma plataforma Mind Machine pode ser montada conforme mostrado aqui usando o Arduino Nano programado com o esboço mind_demo anexado. O esboço treina para ondas cerebrais alfa de 9 Hz usando luzes e batidas binaurais. Alpha Brainwaves pode promover relaxamento profundo, conforme discutido aqui. O código pode ser alterado e expandido para explorar outras frequências de ondas cerebrais ou padrões de treinamento.

Observe que o mind_demo requer duas bibliotecas: FastLED e ToneLibrary, ambas as quais podem ser encontradas em Ferramentas> Gerenciar bibliotecas no IDE do Arduino. A Biblioteca de tons especial é necessária porque a funcionalidade de tons padrão do Arduino não pode gerar dois tons diferentes ao mesmo tempo.

Dois dos módulos WS2812B (em uma cadeia de dois) são perfeitos para a colocação das lentes dos óculos de sol. Eles podem ser conectados ao circuito do controlador usando o cabo de áudio de 3,5 mm. O cabo de áudio de 3,5 mm pode ser cortado próximo à extremidade fêmea. A extremidade fêmea é conectada ao circuito MCU e o cabo longo com a extremidade macho pode ser conectada aos LEDs nos óculos. Isso é uma ótima interface plugável para os óculos de LED.

Um pouco de fita adesiva ou cianoacrilato funciona muito bem para fixar os LEDs nos óculos. A cola quente geralmente tem dificuldade em aderir ao plástico liso, como lentes de óculos de sol. Se você quiser exibir seus óculos exclusivos da HackerBox como reais, basta ir ao porta-luvas, gaveta de lixo ou loja local para comprar óculos de sol diferentes para sacrificar a este projeto.

O circuito de áudio dual-gang funciona bem para acionar fones de ouvido padrão ou fones de ouvido conectados ao conector PCB de 3,5 mm.

Etapa 9: MOSFETs para alternar cargas de alta corrente

Você já quis controlar dispositivos que consomem mais corrente do que o suportado pelos pinos IO em seu MCU? Que tal controlar dispositivos em tensões diferentes do MCU?

Vale a pena assistir a esse vídeo de Andreas Spiess. Andreas analisa (a maioria) os detalhes sangrentos de determinar quais tipos de transistores devemos manter à disposição para alternar as cargas de energia de nossos projetos digitais / MCU. Ele se resume a ter:

FETs N-Channel para alternar as cargas do lado inferior, e

FETs do canal P para alternar as cargas do lado alto.

Alguns de cada são incluídos para experimentar a ativação e desativação de uma carga USB (lâmpada LED). Corte o cabo de extensão USB. Use um FET de canal P (pinos D e S) para alternar o fio vermelho (lado alto). OU use um FET de canal N (pinos D e S) para alternar o fio preto (lado baixo). Conecte o sinal de controle MCU por meio de um dos resistores de 680 ohms ao pino da porta (G) do FET e controle-o! Experimente também as "mãos mágicas" no pino G, conforme mostrado no vídeo. Observe que as "mãos mágicas" funcionam apenas em uma direção, mas um rápido curto do portão para 5V ou GND acionará a chave FET.

Depois de experimentar esses cenários de alimentação USB para comutação FET, você pode reutilizar os dois "rabichos" USB colocando pinças de crocodilo nos fios vermelho e preto. O lado do soquete USB pode ser preso a uma fonte de 5 V e, em seguida, usado para alimentar qualquer dispositivo USB que você conecte ao soquete. O lado do plugue USB pode ser usado para alimentar os clipes (e quaisquer que sejam os clipes conectados) a partir de qualquer fonte USB ou parede wart. Essas tranças de pinça de crocodilo são úteis para uma variedade de cenários de teste e medição, então você pode querer mantê-las à mão em sua bancada de trabalho.

Etapa 10: preciso usar óculos escuros

O futuro da eletrônica, da tecnologia de computadores e da segurança da informação é tão brilhante que você precisa usar seus óculos de proteção HackerBox.

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