HackerBox 0025: Flair Ware: 15 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:38

Flair Ware - Este mês, os HackerBox Hackers estão criando uma variedade de talentos eletrônicos para usar como wearables, demos ou até mesmo enfeites de Natal. Este Instructable contém informações para trabalhar com o HackerBox # 0025, que você pode pegar aqui enquanto durarem os estoques. Além disso, 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!

Tópicos e objetivos de aprendizagem para HackerBox 0025:

• Monte uma placa de circuito simples alimentada por célula tipo moeda com LEDs que piscam automaticamente
• Explore osciladores analógicos em cascata para implementar um crachá com nome vestível
• Experimente vários dispositivos Digispark para projetos em miniatura do Arduino
• Interconectar módulos LilyPad vestíveis, incluindo LEDs coloridos NeoPixel
• Programar microcontroladores ATtiny85 vazios usando USBasp

HackerBoxes é o serviço de caixa de assinatura mensal para eletrônicos DIY e tecnologia de computador. Somos amadores, criadores e experimentadores. Somos os sonhadores dos sonhos. HACK THE PLANET!

Etapa 1: HackerBox 0025: conteúdo da caixa

• HackerBoxes # 0025 Cartão de Referência Coletável
• Kit LED Star Wearable
• Kit de crachá com nome de ciclismo de cores
• Kit Vestível BitHead ATtiny85
• Digispark plugável DevBoard
• Microcontrolador extra ATtiny85 8DIP
• Módulo CJMCU LilyTiny Digispark
• Três módulos LilyPad NeoPixel
• Módulo de célula de moeda LilyPad
• Células de moeda de lítio CR2032
• Programador USBasp Atmel AVR USB
• Placa de Prototipagem Verde 4x6cm
• Pin de lapela nas costas
• Tubulação retrátil - Variedade de 100 peças
• Tin Project Box
• Decalque exclusivo de HackerBoxes
• Gorro de malha HackerBoxes exclusivo

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 faça-você-mesmo e curiosidade de hacker. Eletrônicos hardcore DIY não é uma busca trivial, e não estamos diluindo isso para você. O objetivo é o progresso, não a perfeição. Quando você persiste e aproveita a aventura, uma grande satisfação pode ser derivada do aprendizado de novas tecnologias e, felizmente, de fazer alguns projetos funcionarem. Sugerimos dar cada passo devagar, atento aos detalhes e nunca hesitar em pedir ajuda.

PERGUNTAS MAIS FREQÜENTES: Precisamos de um grande favor dos membros do HackerBox por aí. Reserve alguns minutos para revisar as perguntas frequentes no site da HackerBoxes antes de entrar em contato com o suporte. Embora obviamente queiramos ajudar todos os membros tanto quanto necessário, a maioria dos nossos e-mails de suporte envolvem questões administrativas simples que são claramente abordadas no FAQ. Obrigado pela compreensão!

Etapa 2: expresse-se com wearables

Precisamos conversar sobre seu talento. Eletrônicos vestíveis podem ser uma maneira chamativa de aprender sobre miniaturização, redução de energia e layout de PCB estético. Você pode realmente se expressar com projetos como esses. Use-os, decore seu espaço de trabalho ou até mesmo use-os como enfeites de férias. Seja criativo e compartilhe seu próprio país das maravilhas de inverno vestível com o mundo!

Etapa 3: LED Star Wearable

Vamos começar com um exemplo bastante elegante em sua simplicidade. Este projeto apresenta cinco LEDs de 5 mm que piscam automaticamente. Como esses LEDs piscam automaticamente, nenhum circuito de controle externo é necessário. As outras únicas peças são um clipe de célula tipo moeda CR2032 e um botão liga / desliga.

Montagem: Oriente o clipe de célula tipo moeda e os cinco LEDs de acordo com as marcações na serigrafia PCB. Observe que cada LED tem um "lado plano" mostrado na placa. Antes de colocar o clipe da bateria, estanhe inteiramente as três almofadas com solda. Mesmo que nada seja soldado ao bloco central, um pouco de estanhagem ajuda a aumentar um pouco o bloco para garantir um bom contato com a superfície negativa da célula tipo moeda. Após a soldagem, opere a chave várias vezes para limpar os contatos de detritos ou oxidação.

Etapa 4: kit de crachá com nome de ciclagem de cores

Este crachá em miniatura possui dezoito LEDs com ciclo de cores controlado inteiramente por osciladores analógicos. Esse design analógico nos lembra que os microcontroladores, por mais que os amemos, nem sempre são necessários para obter resultados interessantes. O conjunto completo da placa de circuito pode ser usado como um crachá que pisca.

Conteúdo do kit:

• Placa de circuito impresso roxa personalizada
• Dois clipes de célula tipo moeda CR2032
• Seis LEDs VERMELHOS de 3 mm
• Seis LEDs laranja de 3 mm
• Seis LEDs amarelos de 3 mm
• Três Transistores NPN 9014
• Três capacitores 47uF (observe que também há um capacitor 10uF)
• Três resistores de 1K ohm (marrom-preto-vermelho)
• Três resistores de 10K ohm (marrom-preto-laranja)
• Interruptor deslizante
• Soquete JST-PH com Pigtail
• Decalque com três faces de sinal intercambiáveis

Etapa 5: Teoria de operação do crachá

O design apresenta três osciladores em cascata para controlar o ciclo de cores do LED. Cada um dos resistores de 10K e capacitores de 47uF forma um oscilador RC que aciona periodicamente o transistor associado. Os três osciladores RC são colocados em cascata em uma cadeia para mantê-los ciclando fora de fase, o que faz com que o piscar pareça aleatório ao redor do sinal. Quando o transistor está "ligado", a corrente passa por seu banco de 6 LEDs e seu resistor limitador de corrente de 1K, fazendo com que esse banco de 6 LEDs pisque.

Aqui está uma boa explicação do conceito básico usando um único estágio (um oscilador e um transistor).

Etapa 6: Montagem do kit de crachá com nome

Use o esquema e o diagrama de colocação de PCB ao montar o kit do crachá.

Existem dois valores diferentes de resistores. Eles não são intercambiáveis. Para mantê-los retos, anote os valores no esquema e os números das peças no diagrama de colocação. Os resistores não são polarizados. Eles podem ser inseridos em qualquer direção.

Observe que existem três "bancos" de LEDs D1-D6, D7-D12 e D13-D18. Cada banco deve ser de uma cor para equilibrar a carga atual e também para um bom efeito visual. Por exemplo, os LEDs D1-D6 podem ser vermelhos, D7-D12 todos laranja e D13-D18 todos amarelos.

Os capacitores são polarizados. Observe o "+" feito no digrama de posicionamento e a marcação "-" no próprio capacitor. Eles indicam pinos opostos, obviamente.

Os LEDs também são polarizados. Observe a marcação "+" no diagrama de posicionamento. O pino longo do LED deve estar nesse orifício "+". O "lado plano" do LED deve ser adjacente ao OUTRO orifício.

Estanhe totalmente as três almofadas para cada um dos clipes de célula tipo moeda com solda. Mesmo que nada seja soldado às almofadas centrais, o estanhador ajuda a aumentar a almofada para garantir um bom contato com a respectiva célula tipo moeda.

Após a soldagem, opere a chave várias vezes para limpar os contatos de detritos ou oxidação.

Um dos decalques pode ser afixado no centro do crachá preenchido.

As costas do pino ou ímãs podem ser colados na parte de trás do crachá.

Tome cuidado para não encurtar os dois clipes de célula de moeda enquanto o crachá estiver sendo usado.

Etapa 7: Digispark

Digispark é um projeto de código aberto originalmente financiado pelo Kickstarter. É uma placa compatível com Arduino superminiatura baseada em ATtiny usando o Atmel ATtiny85. O ATtiny85 é um microcontrolador de 8 pinos primo próximo do chip Arduino típico, o ATMega328P. O ATtiny85 tem cerca de um quarto da memória e apenas seis pinos de E / S. No entanto, ele pode ser programado a partir do IDE do Arduino e ainda pode executar o código do Arduino sem problemas.

Por ser um design de código aberto, existem muitas variações no Digispark. Alguns dos mais comuns são mostrados aqui. Estaremos trabalhando com alguns deles.

A revisão do esquema deve imediatamente levantar a questão: "Onde está o chip USB?"

O micronúcleo é a mágica que permite que o design do Digispark funcione sem um chip de interface USB. Micronucleus é um bootloader projetado para microcontroladores AVR ATtiny com uma interface USB mínima, ferramenta de upload de programa baseada em libusb de plataforma cruzada e uma forte ênfase na compactação do bootloader. É, de longe, o menor bootloader USB para o AVR ATtiny.

DRIVER DE LIBUSB

libusb é uma biblioteca C que fornece acesso genérico a dispositivos USB. Destina-se a ser usado por desenvolvedores para facilitar a produção de aplicativos que se comunicam com hardware USB. A funcionalidade do libusb deve estar automaticamente disponível no Linux e OSX. Um driver, como zadig, pode ser necessário para máquinas Windows.

Etapa 8: Digispark como USB Rubber Ducky

O USB Rubber Ducky é uma ferramenta favorita do hacker. É um dispositivo de injeção de teclas disfarçado como uma unidade flash genérica. Os computadores o reconhecem como um teclado normal e aceitam automaticamente suas cargas de pressionamento de tecla pré-programadas em mais de 1000 palavras por minuto. Siga o link para saber tudo sobre Rubber Duckies da Hak5 onde você também pode comprar o negócio real. Enquanto isso, este tutorial em vídeo mostra como usar um Digispark como um patinho de borracha. Outro vídeo tutorial mostra como converter Rubber Ducky Scripts para rodar no Digispark.

Etapa 9: CJMCU LilyTiny e NeoPixels

O CJMCU LilyTiny usa o mesmo design de hardware e bootloader que o Digispark. No entanto, o LilyTiny é construído em um PCB roxo em forma de disco que lembra as placas LilyPad. Leia mais sobre os wearables do LilyPad aqui.

PISCANDO LED PISCANDO

Nosso primeiro passo será piscar o LilyTiny com o exemplo de piscar de LED apenas para ter certeza de que nossas ferramentas estão em ordem.

Se você não tiver o IDE do Arduino instalado, faça isso primeiro.

Siga as instruções aqui para carregar o suporte digistump no IDE do Arduino.

Carregue o código de exemplo "Iniciar":

Arquivo-> Exemplos-> Digispark_Examples-> Iniciar

Clique no botão de upload. O IDE o instruirá a conectar sua placa de destino. Depois de fazer isso, o programador do Digispark fará a varredura nas portas USB e programará o ATtiny85.

Após a conclusão do upload, o LED deve estar piscando.

Como um teste, você pode alterar AMBAS as declarações de “atraso (1000)” para “atraso (100)” e reflash.

Agora o LED deve piscar dez vezes mais rápido (atraso alterado de 1000 para 100).

MÓDULOS LILYPAD NEOPIXEL

Conecte os três módulos NeoPixel conforme mostrado aqui.

Carregue o código de demonstração do strandtest no IDE:

Arquivo-> Exemplos -> (para Digispark) -> NeoPixel-> teste de vertente

No código: Altere o Parâmetro 1 (número de pixels na faixa) para 3 Altere o Parâmetro 2 (número do pino do Arduino) para 3

Faça upload e aproveite o show de luzes - tudo sem chips USB!

Etapa 10: USBasp - Programador Atmel AVR USB

Quando você compra um chip ATtiny85 bruto (como os dois chips DIP de 8 pinos nesta caixa) da Mouser ou DigiKey, ele está completamente vazio. Os chips não têm micronúcleos ou qualquer outro bootloader neles. Eles precisarão ser programados. Por exemplo, usando um ISP (programador no circuito).

USBasp é um programador em circuito USB para controladores Atmel AVR. Ele simplesmente consiste em um ATMega88 ou ATMega8 e alguns componentes passivos. O programador usa um driver USB somente de firmware, nenhum controlador USB especial é necessário.

Insira o ATtiny85 na placa de desenvolvimento plugável (preste atenção ao indicador do pino um) e conecte a placa no USBasp como mostrado aqui.

Adicione suporte ATtiny ao seu IDE Arduino (veja os detalhes em High-LowTech):

Em preferências, adicione uma entrada à lista de URLs do gerente do conselho para:

raw.githubusercontent.com/damellis/attiny/ide-1.6.x-boards-manager/package_damellis_attiny_index.json

Em Ferramentas-> Quadros-> Gerenciadores de Conselho, adicione o pacote do gerenciador de conselho de ATtiny de David A. Mellis.

Isso adicionará placas ATtiny à lista de placas, onde agora você pode selecionar …

Placa: ATtiny25 / 45 / 85Processador: ATtiny85 Relógio: Interno 1 MHz

[NOTA IMPORTANTE: Nunca ajuste o relógio para um relógio externo, a menos que o chip realmente tenha uma fonte de relógio externa.]

Carregue o exemplo de código para "piscar"

Altere LED_BUILTIN para 1 em três lugares nesse esboço e carregue-o no ATtiny85 usando USBasp.

O LED DevBoard conectável agora deve piscar da mesma forma que o LED LilyTiny saiu da caixa.

Nota de rodapé - Usando o DevBoard conectável como um Digispark:

Tecnicamente, estamos usando o Pluggable DevBoard aqui como uma solução para conectar o USBasp, não como um Digispark. Para utilizá-lo como um Digispark, o microcontrolador precisará ser programado com a carga de inicialização do micronúcleo, que pode ser baixada aqui.

Etapa 11: Kit Vestível BitHead ATtiny85

BitHead é o crânio de mascote super sexy do HackerBox. Este mês, ele vem em forma de PCB pronto para balançar um micro ATtiny85, uma campainha piezoelétrica e dois globos oculares NeoPixel.

Conteúdo do kit:

• Placa de circuito impresso de cabeçote preto personalizado
• Dois clipes de célula tipo moeda CR2032
• Soquete DIP de 8 pinos
• Circuito integrado DIP ATtiny85 de 8 pinos
• Piezo Buzzer Passivo
• Dois LEDs NeoPixel redondos de 8 mm
• Capacitor 10uf
• Interruptor deslizante
• Soquete JST-PH com Pigtail

Etapa 12: Conjunto Wearable BitHead

Uma vez que a serigrafia PCB é usada para arte, os indicadores típicos da serigrafia não estão presentes na PCB. Em vez disso, eles são mostrados aqui como um diagrama de montagem. Oriente cuidadosamente o buzzer, o capacitor, o soquete DIP8 e ambos os NeoPixels de acordo com as marcações neste diagrama de montagem. Os terminais dos NeoPixels têm uma ponta larga alguns milímetros abaixo da cúpula de plástico. Eles são difíceis de passar pelos orifícios do PCB, então pode ajudar a cortar os cabos logo acima deles antes da inserção. Certifique-se de deixar fios suficientes para se estenderem através do PCB para soldagem.

Lembre-se de estanhar totalmente todas as três almofadas para os clipes de célula tipo moeda com solda. Mesmo que nada seja soldado às almofadas centrais, estanhá-las ajuda a aumentar a almofada para garantir um bom contato.

Etapa 13: Programação BitHead Wearable

O esboço em anexo "WearableSkull.ino" demonstra como controlar a campainha e os LEDs do BitHead a partir de um ATtiny85.

Use o DevBoard conectável para programar o esboço no ATtiny85.

Para usar a biblioteca NeoPixel, precisamos aumentar a taxa de clock interno de 1 MHz para 8 MHz em Ferramentas-> Relógio. Sempre que você fizer uma alteração na taxa de clock, terá que realizar uma operação "Gravar Bootloader" nas ferramentas, então faça isso agora também.

Carregue o programa de demonstração BitHead para o ATtiny85, retire cuidadosamente o chip com uma pequena chave de fenda, conecte o chip (orientação mental) no BitHead, gire a chave e se tudo estiver certo … ESTÁ VIVO!

Você pode brincar com as luzes e os sons. Veja quanto tempo leva para ficar doente do ciclo de "queimar e aprender" de colocar e tirar o chip. Bem-vindo de volta aos anos 1980.

Etapa 14: Mini-crachá BitHead PCB

Esta aplicação alternativa do mascote PCB BitHead requer dois LEDs de 5 mm de flash automático para olhos em vez de dois NeoPixels. Como os LEDs piscam automaticamente, nenhum circuito de controle é necessário.

PREPARAR OS LEDs

As pontas dos dois LEDs têm uma ponta larga alguns milímetros abaixo da cúpula de plástico. Eles são difíceis de passar pelos orifícios do PCB. Corte as pontas logo acima dos pontos largos, conforme mostrado na imagem. Certifique-se de deixar fios suficientes apenas para estender através do PCB para soldagem.

LADO TRASEIRO DO PCB

Os LEDs que piscam automaticamente requerem apenas um dos dois clipes da bateria. Faça um curto nas almofadas superiores da bateria, conforme mostrado na imagem. Use um dos condutores cortados dos LEDs como um fio de curto.

Estanhe todas as três almofadas para o clipe de célula tipo moeda inferior com solda. Mesmo que nada seja soldado à almofada central, o estanho ajuda a aumentar a almofada para garantir um bom contato com a célula tipo moeda.

Oriente o clipe de célula tipo moeda conforme mostrado na serigrafia e solde as duas abas no lugar.

LADO FRONTAL DO PCB

Oriente cuidadosamente os LEDs aparados de acordo com as marcações de “ponto plano” na imagem. Os cabos vão para os dois orifícios centrais, deixando os dois orifícios externos sem uso. Aperte os terminais ligeiramente para coincidir com o espaçamento do orifício e, em seguida, balance o LED suavemente no lugar.

Com os LEDs e o switch inseridos na parte frontal do PCB. Solde seus cabos na parte de trás do PCB.

TOQUES FINAIS

Cabos soldados com corte nivelado na parte traseira do PCB.

Insira a célula tipo moeda.

Opere a chave várias vezes para limpar os contatos de detritos ou oxidação.

TRATAMENTO OPCIONAL

Como o clipe de célula tipo moeda superior não é usado, há espaço para fazer um orifício para prender uma corrente de esferas ou talabarte.

Etapa 15: hackear o planeta

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