HackerBox 0052: Vrije vorm: 10 stappen

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:16

Groeten HackerBox Hackers over de hele wereld! HackerBox 0052 onderzoekt de creatie van freeform-circuitsculpturen, inclusief een voorbeeld van een LED-chaser en uw keuze van structuren op basis van WS2812 RGB LED-modules. De Arduino IDE is geconfigureerd voor de Arduino Nano en we experimenteren met het programmeren van ATtiny85-microcontrollers voor onze freeform-sculpturen met behulp van de Arduino Nano. Mindmachines worden getest om hersengolven te trainen voor ontspanning, creativiteit en meditatie. MOSFET-schakelaars worden onderzocht voor het regelen van hoge stroombelastingen met behulp van eenvoudige microcontroller-IO-pinnen.

Deze handleiding bevat informatie om aan de slag te gaan met HackerBox 0052, die hier kan worden gekocht zolang de voorraad strekt. Als je elke maand zo'n HackerBox in je mailbox wilt ontvangen, schrijf je dan in op HackerBoxes.com en doe mee aan de revolutie!

HackerBoxes is de maandelijkse abonnementsservice voor hardwarehackers en liefhebbers van elektronica en computertechnologie. Doe mee en leef het HACK LIFE.

Stap 1: Inhoudslijst voor HackerBox 0052

• Arduino Nano
• Twintig WS2812B RGB LED-modules
• ATtiny85 DIP8-microcontroller
• USB LED-lamp (kleuren variëren)
• 555 Timer-chip
• CD4017 Tellerchip
• Soldeerloze Breadboard 400 Punt
• Koper Freeform Beeldhouwdraad 18G
• USB mannelijke-vrouwelijke kabel
• Stereo 3,5 mm mannelijk-vrouwelijke kabel
• Stereo 3,5 mm PCB-aansluiting
• Twee AOD417 P-kanaal MOSFET's
• Twee AOD514 N-kanaal MOSFET's
• 100K Potentiometer
• 10K Dual-Gang Potentiometer
• Vijftien groene 5 mm LED's
• 9V batterijclip met draadkabels
• Drie 10uF elektrolytische condensatoren
• Eén 1uF elektrolytische condensator
• Twee DIP8-chipaansluitingen
• Eén DIP16-chipaansluiting
• Weerstanden: 680R, 1.5K en 4.7K Ohm
• Toetsenbord Warrior Hacker Sticker
• Phish Hook Hacker-sticker
• Exclusieve HackerBox Sport-zonnebril

Enkele andere dingen die nuttig zullen zijn:

• Soldeerbout, soldeer en standaard soldeergereedschappen
• Computer voor het uitvoeren van softwaretools

Het belangrijkste is dat je gevoel voor avontuur, hackergeest, geduld en nieuwsgierigheid nodig hebt. Het bouwen van en experimenteren met elektronica, hoewel zeer de moeite waard, kan soms lastig, uitdagend en zelfs frustrerend zijn. Het doel is vooruitgang, niet perfectie. Als je volhoudt en geniet van het avontuur, kan er veel voldoening uit deze hobby worden gehaald. Neem elke stap langzaam, let op de details en wees niet bang om hulp te vragen.

Er is een schat aan informatie voor huidige en toekomstige leden in de HackerBoxes FAQ. Bijna alle niet-technische ondersteunings-e-mails die we ontvangen, worden daar al beantwoord, dus we stellen het zeer op prijs dat u een paar minuten de tijd neemt om de veelgestelde vragen te lezen.

Stap 2: Vrije circuits

Zoals beschreven door deze Hackaday Entry, heeft de techniek van het samenstellen van circuits zonder substraat vele namen: flywire, deadbug, point-to-point-bedrading of freeform-circuits. Soms wordt deze techniek gebruikt voor praktische doeleinden, zoals het corrigeren van ontwerpfouten na de productie, maar waarschijnlijk interessanter is het om kunst te maken van elektronische schakelingen.

Meestal opgebouwd uit koperdraad, aluminium of koperen staven, neemt elektronica met vrije vorm verschillende vormen aan en kan verbazingwekkend mooi en creatief zijn, zoals te zien is in deze voorbeelden…

• Vrije vorm elektronica als kunst
• Deadbug-prototyping en vrije-vorm-elektronica
• Elektronica Kunstwerk van Peter Vogel
• LED-sieraden
• Eirik Brandal elektronische sculpturen
• Sculpturale synthcircuits
• Mohit Bhoite-presentatievideo van Hackaday Supercon
• Hackaday Circuit Sculture-wedstrijd
• Skelet Bekijk video

Waarom deel je niet wat afbeeldingen en ideeën van je eigen freeform-circuitsculptuurpogingen?

Stap 3: Vrije vorm LED-chaser

Een interessant circuit voor je eerste freeform-sculptuurpoging is een LED Chaser zoals die in deze video wordt getoond.

De draad van 18 gauge kan met de hand of met een tang op zijn plaats worden gevormd.

Zwaardere onderdelen, zoals de 9V-batterij of de potentiometer, kunnen aan de onderkant van de structuur worden geplaatst om een stabiele basis te bieden.

Voor de twee IC-chips kunnen DIP-sockets worden gebruikt om hitteschade tijdens het solderen te voorkomen.

Stap 4: Arduino Nano

De Arduino Nano is een van de favoriete MCU-modules. We gebruiken ze voor verschillende experimenten en doe-het-zelf-systemen.

Het meegeleverde Arduino Nano-bord bevat header-pinnen die niet op de module zijn gesoldeerd. Laat de pinnen er voorlopig af. Voer de eerste tests uit op de Arduino Nano-module voordat u op de header-pinnen gaat solderen. Het enige dat nodig is, is een MiniUSB-kabel en het Arduino Nano-bord komt precies zoals het uit de tas komt.

Als je onlangs geen Arduino Nano hebt gebruikt, bekijk dan de Gids voor HackerBox 0051 voor informatie over de Arduino IDE, de CH340G USB/Serial bridge-chip, en hoe je de eerste "knipperende" schetsvalidatie van de Arduino Nano-module uitvoert en gereedschap ketting. Nadat je alles hebt gecontroleerd, soldeer je de header-pinnen op de Nano.

Als je aanvullende inleidende informatie wilt voor het werken in het Arduino-ecosysteem, bekijk dan de Guide for the HackerBoxes Starter Workshop, die verschillende voorbeelden en een link naar een PDF Arduino Textbook bevat.

Stap 5: ATtiny85 MCU programmeren met Arduino Nano

Deze video laat zien hoe je snel de Arduino Nano (met ArduinoISP) en één condensator kunt gebruiken om de ATtiny85-microcontroller vanuit de Arduino IDE te programmeren.

Stap 6: RGB LED-modules met vrije vorm

De RGB LED-modules (gebaseerd op WS2812B-componenten) zijn een geweldig medium voor FREEFORM CIRCUIT SCULPTING, vooral wanneer ze worden aangestuurd door de 8-pins ATtiny85 MCU. In de MCU kunnen verschillende structuren worden gesoldeerd en creatieve licht-/kleurpatronen worden geprogrammeerd.

Voor ons voorbeeld hebben we geïnstalleerd in de FastLED-bibliotheek in de Arduino IDE.

Begin met de eenvoudige schets:

Voorbeelden>FastLED>ColorPalette

Verander gewoon:

#define LED_PIN naar elke IO-pin die wordt gebruikt voor LED "data in"

#definieer NUM_LEDS tot hoeveel LED's er ook in de keten zitten

#definieer HELDERHEID tot een waarde van ongeveer 10-15 om stroom te besparen

en

#definieer LED_TYPE naar WS2812B

Stap 7: Mind-machines

Volgens wikipedia worden Mind Machines ook wel "Brain Machines" of "Light and Sound Machines" genoemd.

Mind Machines gebruiken meestal pulserend ritmisch geluid en knipperende lichten om de frequentie van de hersengolven van de gebruiker te veranderen. Dit kan diepe staten van ontspanning, concentratie en in sommige gevallen veranderde staten van bewustzijn veroorzaken, die zijn vergeleken met die verkregen door meditatie en sjamanistische verkenning.

Mind Machines kunnen signalen genereren voor pulserende lichten die zijn ingebed in een bril die wordt gedragen door de gebruiker die met gesloten ogen door zijn oogleden naar de lichten kijkt.

Mind Machines genereren ook audio-stimulus, waaronder binaurale beats, die worden waargenomen bij het verschil in frequentie wanneer twee verschillende zuivere sinusgolven dichotisch aan een luisteraar worden gepresenteerd (één door elk oor). Als bijvoorbeeld een zuivere toon van 530 Hz wordt aangeboden aan het rechteroor van een proefpersoon, terwijl een zuivere toon van 520 Hz wordt aangeboden aan het linkeroor van de proefpersoon, zal de luisteraar de auditieve illusie van een derde toon waarnemen. Het derde geluid wordt een binaural beat genoemd, en in dit voorbeeld zou het een waargenomen toonhoogte hebben die correleert met een frequentie van 10 Hz, wat het verschil is tussen de zuivere tonen van 530 Hz en 520 Hz die aan elk oor worden gepresenteerd.

BELANGRIJKE VEILIGHEIDSINFORMATIE:

Snel knipperende lichten kunnen gevaarlijk zijn voor mensen met lichtgevoelige epilepsie of andere zenuwaandoeningen. Als u gevoelig bent voor flitsende lichten of een voorgeschiedenis heeft van epilepsie, toevallen of andere zenuwaandoeningen, vermijd dan dergelijke apparaten of andere projecten met flitsende lichten.

Stap 8: DIY Mind Machine-platform

Een Mind Machine-platform kan worden geassembleerd zoals hier wordt weergegeven met behulp van de Arduino Nano die is geprogrammeerd met de bijgevoegde mind_demo-schets. De schets traint voor 9Hz Alpha Brainwaves met behulp van lichten en binaurale beats. Alpha Hersengolven kunnen diepe ontspanning bevorderen, zoals hier besproken. De code kan worden gewijzigd en uitgebreid om andere hersengolffrequenties of trainingspatronen te verkennen.

Merk op dat de mind_demo twee bibliotheken vereist: FastLED en ToneLibrary, die beide te vinden zijn met Tools > Manage Libraries binnen de Arduino IDE. De speciale Tone Library is nodig omdat de standaard Arduino-toonfunctionaliteit niet twee verschillende tonen tegelijk kan genereren.

Twee van de WS2812B-modules (in een ketting van twee) zijn perfect om in de zonnebrilglazen te plaatsen. Ze kunnen worden aangesloten op het controllercircuit met behulp van de 3,5 mm audiokabel. De 3,5 mm audiokabel kan bij het vrouwelijke uiteinde worden doorgeknipt. Het vrouwelijke uiteinde is aangesloten op het MCU-circuit en het lange snoer met het mannelijke uiteinde kan worden aangesloten op de LED's in de bril. Dit maakt een mooie pluggable interface voor de LED-bril.

Sommige ducttape of cyanoacrylaat werken prima om de LED's in de bril te bevestigen. Hete lijm hecht meestal moeilijk aan glad plastic zoals zonnebrilglazen. Als je je Exclusive HackerBox-tinten als echte tinten wilt gebruiken, ga dan naar je handschoenenkastje, rommellade of lokale dollarwinkel voor een aantal verschillende zonnebrillen om aan dit project te offeren.

Het dual-gang audiocircuit werkt goed om standaard oordopjes of hoofdtelefoons aan te sturen die zijn aangesloten op de 3,5 mm PCB-aansluiting.

Stap 9: MOSFET's voor het schakelen van hoge stroombelastingen

Heb je ooit apparaten willen bedienen die meer stroom trekken dan ondersteund door de IO-pinnen op je MCU? Hoe zit het met het besturen van apparaten op andere spanningen dan de MCU?

Deze Andreas Spiess-video is het bekijken waard. Andreas doorloopt (de meeste van) de bloederige details om te bepalen welke soorten transistors we bij de hand moeten hebben om stroombelastingen van onze digitale / MCU-projecten te schakelen. Hij komt erop neer dat hij:

N-kanaal FET's om lage-zijdige belastingen te schakelen, en

P-Channel FET's om high-side belastingen te schakelen.

Van elk zijn er een paar meegeleverd om te experimenteren met het in- en uitschakelen van een USB-belasting (LED-lamp). Knip de USB-verlengkabel open. Gebruik een P-kanaal FET (D- en S-pinnen) om de rode draad (hoge kant) te wisselen. OF gebruik een N-kanaal FET (D- en S-pinnen) om de zwarte draad (lage zijde) te wisselen. Sluit het MCU-stuursignaal via een van de 680 ohm weerstanden aan op de gate (G)-pin van de FET en stuur weg! Probeer ook de "magische handen" op de G-pin zoals getoond in de video. Merk op dat de "magische handen" slechts in één richting werken, maar een korte kortsluiting van de poort naar 5V of GND zal de FET-schakelaar omdraaien.

Nadat u met deze USB-stroomscenario's voor FET-switching hebt geëxperimenteerd, kunt u de twee USB-"pigtails" opnieuw gebruiken door krokodillenklemmen op de rode en zwarte draden te plaatsen. De kant van de USB-aansluiting kan worden vastgeklikt op een 5V-voeding en vervolgens worden gebruikt om elke USB-gizmo van stroom te voorzien die u in de aansluiting steekt. De USB-stekkerzijde kan worden gebruikt om de clips (en waar de clips ook op zijn aangesloten) van stroom te voorzien vanaf elke USB-voeding of muurwrat. Deze staartjes met krokodillenklemmen zijn handig voor een verscheidenheid aan test- en meetscenario's, dus u wilt ze misschien bij de hand houden op uw werkbank.

Stap 10: moet tinten dragen

De toekomst van elektronica, computertechnologie en informatiebeveiliging is zo rooskleurig dat u uw HackerBox-bril moet dragen.

Vergeet niet om uw HackerBox 0052-projecten te delen in de opmerkingen hieronder of op de HackerBoxes Facebook Group. Onthoud ook dat je [email protected] op elk moment kunt e-mailen als je een vraag hebt of hulp nodig hebt.

Wat is het volgende? Doe mee met de revolutie. Leef het HackLife. Ontvang elke maand een koelbox met hackbare uitrusting rechtstreeks in je mailbox. Surf naar HackerBoxes.com en meld u aan voor uw maandelijkse HackerBox-abonnement.