HackerBox 0046: Persistência: 9 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:37

Saudações aos Hackers HackerBox de todo o mundo! Com o HackerBox 0046, estamos experimentando telas de papel eletrônico persistentes, geração de texto com LED persistência de visão (POV), plataformas de microcontroladores Arduino, prototipagem eletrônica e bancos de energia de bateria recarregável.

Este Instructable contém informações para começar a usar o HackerBox 0046, 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!

HackerBoxes é o serviço de caixa de assinatura mensal para entusiastas da eletrônica e da tecnologia da computação - Hackers de Hardware - Os sonhadores dos sonhos.

HACK THE PLANET

Etapa 1: Lista de conteúdo para HackerBox 0046

• Módulo ePaper
• Arduino UNO com MicroUSB
• Dois escudos de prototipagem UNO
• USB 18650 bateria banco de energia
• LEDs vermelhos difusos de 5 mm
• Resistores de 560 Ohm
• Fios de ligação macho-fêmea DuPont
• Suporte de bateria 9V
• Abra o adesivo de hardware
• Pin de lapela de hardware aberto exclusivo

Algumas outras coisas que serão úteis:

• Bateria 9V
• 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: Arduino UNO

Este Arduino UNO R3 foi projetado pensando na facilidade de uso. A porta de interface MicroUSB é compatível com os mesmos cabos MicroUSB usados com muitos telefones celulares e tablets.

Especificação:

• Microcontrolador: ATmega328P (folha de dados)
• Ponte serial USB: CH340G (drivers)
• Tensão de operação: 5V
• Tensão de entrada (recomendada): 7-12V
• Tensão de entrada (limites): 6-20V
• Pinos de E / S digital: 14 (dos quais 6 fornecem saída PWM)
• Pinos de entrada analógica: 6
• Corrente DC por pino de E / S: 40 mA
• Corrente DC para 3,3 V Pin: 50 mA
• Memória Flash: 32 KB, dos quais 0,5 KB usados pelo bootloader
• SRAM: 2 KB
• EEPROM: 1 KB
• Velocidade do relógio: 16 MHz

As placas Arduino UNO apresentam um chip de ponte USB / Serial integrado. Nesta variante em particular, o chip ponte é o CH340G. Para os chips CH340 USB / Serial, existem drivers disponíveis para muitos sistemas operacionais (UNIX, Mac OS X ou Windows). Eles podem ser encontrados no link acima.

Quando você conecta o Arduino UNO pela primeira vez a uma porta USB do seu computador, uma luz vermelha de energia (LED) acende. Quase imediatamente depois, um LED vermelho do usuário geralmente começa a piscar rapidamente. Isso acontece porque o processador é pré-carregado com o programa BLINK, que discutiremos mais adiante.

Se você ainda não tem o Arduino IDE instalado, pode baixá-lo em Arduino.cc e se desejar informações introdutórias adicionais para trabalhar no ecossistema Arduino, sugerimos verificar as instruções do HackerBoxes Starter Workshop.

Conecte o UNO ao seu computador usando um cabo MicroUSB. Inicie o software Arduino IDE.

No menu IDE, selecione "Arduino UNO" em ferramentas> placa. Além disso, selecione a porta USB apropriada no IDE em ferramentas> porta (provavelmente um nome com "wchusb").

Finalmente, carregue um pedaço de código de exemplo:

Arquivo-> Exemplos-> Básico-> Blink

Na verdade, este é o código que foi pré-carregado no UNO e deve estar em execução agora para piscar o LED vermelho do usuário. Programe o código BLINK no UNO clicando no botão UPLOAD (o ícone de seta) logo acima do código exibido. Veja abaixo o código para as informações de status: "compilando" e depois "enviando". Eventualmente, o IDE deve indicar "Upload concluído" e seu LED deve começar a piscar novamente - possivelmente em uma taxa ligeiramente diferente.

Assim que você conseguir baixar o código BLINK original e verificar a mudança na velocidade do LED. Dê uma olhada no código. Você pode ver que o programa liga o LED, espera 1000 milissegundos (um segundo), desliga o LED, espera mais um segundo e depois faz tudo de novo - para sempre. Modifique o código alterando ambas as instruções "delay (1000)" para "delay (100)". Essa modificação fará com que o LED pisque dez vezes mais rápido, certo?

Carregue o código modificado no UNO e seu LED deve piscar mais rápido. Se sim, parabéns! Você acabou de hackear seu primeiro código embutido. Depois que sua versão de piscar rápido estiver carregada e em execução, por que não ver se você pode alterar o código novamente para fazer o LED piscar rápido duas vezes e esperar alguns segundos antes de repetir? De uma chance! Que tal alguns outros padrões? Depois de conseguir visualizar um resultado desejado, codificá-lo e observá-lo para funcionar conforme planejado, você deu um enorme passo para se tornar um programador embarcado e hacker de hardware.

Etapa 3: Tecnologia de exibição de papel eletrônico

As tecnologias de papel eletrônico, papel eletrônico, tinta eletrônica ou tinta eletrônica permitem dispositivos de exibição que imitam a aparência de tinta comum no papel. Os displays eletrônicos de papel geralmente são persistentes no sentido de que a imagem permanece visível mesmo sem energia ou com o circuito de controle removido ou desligado. Ao contrário dos monitores de tela plana retroiluminados convencionais que emitem luz, os monitores eletrônicos de papel refletem a luz como o papel. Isso pode torná-los mais confortáveis para ler e fornecer um ângulo de visão mais amplo do que a maioria dos monitores emissores de luz.

A taxa de contraste se aproxima de jornais com monitores recém-desenvolvidos (desde 2008) sendo um pouco melhor ainda. Um display ePaper ideal pode ser lido sob a luz direta do sol sem que a imagem pareça desbotar.

O papel eletrônico flexível usa substratos de plástico flexíveis e eletrônicos de plástico para o painel traseiro da tela. Há uma competição contínua entre os fabricantes para fornecer suporte de papel eletrônico colorido.

(Wikipedia)

Etapa 4: Módulo EPaper Multicolor

O Módulo ePaper MH-ET LIVE de 1,54 pol. Pode exibir tinta preta e vermelha. O módulo é referido no exemplo e na documentação como display eletrônico de papel 200x200 (EPD) preto / branco / vermelho (b / w / r).

A tecnologia do display é Microencapsulated Electrophoretic Display (MED), que usa pequenas esferas onde os pigmentos coloridos carregados ficam suspensos no óleo transparente e se movem para a visualização dependendo das cargas eletrônicas aplicadas.

A tela do ePaper pode exibir padrões refletindo a luz ambiente, portanto, funciona sem luz de fundo. Mesmo sob luz solar intensa, a tela do ePaper oferece alta visibilidade com um ângulo de visão de 180 graus.

Uso do Módulo MH-ET com Arduino UNO:

1. Instale o Arduino IDE (se ainda não estiver instalado)
2. Use o Gerenciador de Biblioteca (Ferramentas-> Gerenciar Bibliotecas) para instalar a Biblioteca Adafruit GFX
3. Use o Library Manager para instalar GxEPD (NÃO GxEPD2)
4. Abrir arquivo-> exemplos-> GxEPD> GxEPD_Example
5. Remova o comentário da linha para incluir GxGDEW0154Z04 (1,54 "b / w / r 200x200)
6. Ligue UNO ao EPD: Ocupado = 7, DC = 8, Reset = 9, CS = 10, DIN = 11, CLK = 13, GND = GND, VCC = 5V
7. Defina os interruptores EPD AMBOS para “L”
8. Baixe GxEPD_Example sketch de IDE para UNO como de costume

Outra biblioteca com código de demonstração (fornecida pelo fabricante do EPD) pode ser encontrada aqui. Observe que esses demos (e alguns outros exemplos disponíveis online) têm atribuições de pinos diferentes daqueles usados acima no exemplo GxEPD. Mais notavelmente, os pinos 8 e 9 são freqüentemente invertidos.

Etapa 5: Escudo de prototipagem do Arduino UNO

Um Arduino UNO Prototyping Shield se encaixa diretamente em uma placa Arduino UNO (ou compatível) como qualquer outro escudo. No entanto, o Arduino UNO Prototyping Shield tem uma área de "perf-board" de uso geral no meio, onde você pode soldar seus próprios componentes para construir seu próprio escudo personalizado. Simplesmente solde os conectores nas fileiras externas da blindagem de forma que ele possa se conectar diretamente no topo do UNO. Os orifícios metalizados próximos aos cabeçalhos conectam-se aos sinais dos cabeçalhos para que as linhas do UNO possam ser facilmente conectadas ao seu circuito personalizado.

Etapa 6: Configuração de sete LEDs na blindagem do protótipo

Um Arduino Prototype Shield pode ser usado para dar suporte ao circuito ilustrado. O circuito tem os pinos de E / S 1-7 do Arduino conectados a sete LEDs. Cada LED é conectado em linha com seu próprio resistor de limitação de corrente, que neste exemplo são resistores de 560 Ohm.

Observe que o pino curto de cada LED precisa ser orientado para o pino GND do Arduino. Cada um dos resistores pode ser orientado em qualquer direção. O porta-bateria de 9 V pode ser conectado para tornar o projeto "portátil", mas deve ser conectado ao pino Vin (não a 5 V ou 3,3 V).

Depois que os LEDs e resistores do circuito estiverem ligados, experimente o esboço de exemplo intermitente, alterando o número do pino para vários valores entre 1 e 7.

Finalmente, experimente o esboço knight_rider.ino anexado aqui para um flashback dos anos 80.

Etapa 7: Persistência da Visão

Persistência da visão [VÍDEO] refere-se à ilusão de ótica que ocorre quando a percepção visual de um objeto não cessa por algum tempo após os raios de luz provenientes dele terem deixado de entrar no olho. A ilusão também é descrita como "persistência retiniana", "persistência de impressões" ou simplesmente "persistência". (wikipedia)

Experimente o esboço POV.ino incluído aqui na configuração de hardware "Sete LED" da última etapa. No esboço, experimente diferentes textos de mensagens e parâmetros de tempo para obter vários efeitos.

Inspiração: Projeto Arduino POV de Ahmad Saeed.

Crédito da foto: Charles Marshall

Etapa 8: Banco de energia da bateria USB 18650

Basta colocar uma célula 18650 de íons de lítio neste bebê para fazer seu próprio "banco de energia" recarregável para uso com vários projetos de 5V e 3V!

Você pode encontrar essas células 18650 de íons de lítio comuns de várias fontes, incluindo esta da Amazon.

Especificações do módulo de banco de potência:

• Fonte de entrada (carregamento): 5 a 8 V via porta micro USB de até 0,5 A

• Potência de saída:

  • 5 V via porta USB Tipo A
  • 3 conectores para fornecer 3V até 1A
  • 3 conectores para fornecer 5V a 2A

• LED indicador de status

  • Verde = bateria carregada
  • Vermelho = carregando)
• Proteção da bateria (sobrecarga ou descarga excessiva)
• ATENÇÃO: Não há proteção contra polaridade reversa!

Etapa 9: viva o HackLife

Esperamos estar aproveitando a aventura HackerBox deste mês em eletrônica e tecnologia de computador. Entre em contato e compartilhe seu sucesso nos comentários abaixo ou no Grupo HackerBoxes no Facebook. Além disso, lembre-se de que você pode enviar um e-mail para [email protected] a qualquer momento se tiver alguma dúvida ou precisar de ajuda.

Qual é o próximo? Junta-te à revolução. Viva o HackLife. Receba uma caixa de equipamentos hackeavel diretamente em sua caixa de correio a cada mes. Navegue até HackerBoxes.com e cadastre-se para obter sua assinatura mensal do HackerBox.