HackerBox 0039: Niveau omhoog: 16 stappen

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:17

Met HackerBox 0039 maken HackerBox-hackers over de hele wereld gebruik van ATX-voedingen om hun projecten van stroom te voorzien, leren ze hoe transistors logische poorten vormen en verkennen ze de inhoud van mobiele simkaarten. Deze Instructable bevat informatie om aan de slag te gaan met HackerBox #0039, 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!

Onderwerpen en leerdoelen voor HackerBox 0039:

• Tik op standaard spanningsniveaus van een geborgen pc-voeding
• Converteer 12V DC naar een variabele uitgangsspanningsvoeding
• Monteer zes verschillende logische poorten met behulp van NPN-transistoren
• Verken de inhoud van mobiele simkaarten
• Accepteer of geef muntuitdagingen uit - hackerstijl

HackerBoxes is de maandelijkse abonnementsservice voor doe-het-zelf-elektronica en computertechnologie. Wij zijn hobbyisten, makers en experimenteerders. Wij zijn de dromers van dromen.

HACK DE PLANEET

Stap 1: Inhoudslijst voor HackerBox 0039

• Uitbraak ATX-voeding
• DC-naar-DC Power Buck-converter
• Acrylbehuizing voor stroomomvormer
• Drie exclusieve transistor-naar-poort-printplaten
• Componentenset voor transistor-naar-poorten
• Vrouwelijk MicroUSB-aansluitblok
• MicroUSB-kabel
• Drieweg simkaartadapter
• USB-simkaartlezer en -schrijver
• Exclusieve HackerBox Challenge Coin
• Decals voor transistor-naar-poorten
• Exclusieve HackLife-vinyloverdracht

Enkele andere dingen die nuttig zullen zijn:

• Soldeerbout, soldeer en standaard soldeergereedschappen
• Geborgen ATX-voeding

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: MUNTEN CONTROLEREN

CHALLENGE COINS kunnen kleine munten of medaillons zijn, met het insigne of embleem van een organisatie en gedragen door de leden van de organisatie. Traditioneel kunnen ze worden gegeven om lidmaatschap te bewijzen wanneer ze worden uitgedaagd en om het moreel te verbeteren. Daarnaast worden ze ook opgehaald door servicemedewerkers. In de praktijk worden uitdagingsmunten normaal gesproken aangeboden door eenheidscommandanten als erkenning voor een speciale prestatie van een lid van de eenheid. Ze worden ook uitgewisseld als erkenning voor bezoeken aan een organisatie. (Wikipedia)

Stap 3: Transistors-naar-poorten

De HackerBox Transistor-to-Gates PCB's en onderdelenkit helpen om te demonstreren en te onderzoeken hoe logische poorten zijn opgebouwd uit transistors.

In transistor-transistorlogica (TTL) -apparaten bieden transistors de logische functionaliteit. TTL-geïntegreerde schakelingen werden veel gebruikt in toepassingen zoals computers, industriële besturingen, testapparatuur en instrumentatie, consumentenelektronica en synthesizers. Vooral de 7400 serie van Texas Instruments werd populair. TTL-fabrikanten boden een breed scala aan logische poorten, flip-flops, tellers en andere circuits. Variaties van het oorspronkelijke TTL-circuitontwerp boden een hogere snelheid of een lagere vermogensdissipatie om ontwerpoptimalisatie mogelijk te maken. TTL-apparaten werden oorspronkelijk gemaakt in dual-in-line (DIP) -verpakkingen van keramiek en plastic en in platte verpakking. TTL-chips worden nu ook gemaakt in opbouwverpakkingen. TTL werd de basis van computers en andere digitale elektronica. Zelfs nadat door zeer grootschalige integratie (VLSI) geïntegreerde schakelingen processors met meerdere printplaten overbodig maakten, werden TTL-apparaten nog steeds veelvuldig gebruikt als de lijmlogica-interface tussen dichter geïntegreerde componenten. (Wikipedia)

Transistors-naar-gates PCB's en kitinhoud:

• Drie exclusieve transistor-naar-poort-printplaten
• Decals voor transistors-naar-poorten-circuits
• Tien 2N2222A NPN-transistoren (TO-92-pakket)
• Tien 1K-weerstanden (bruin, zwart, rood)
• Tien 10K-weerstanden (bruin, zwart, oranje)
• Tien 5 mm groene LED's
• Tien tactiele kortstondige knoppen

Stap 4: Bufferpoort

Een bufferpoort is een logische basispoort die zijn invoer ongewijzigd doorgeeft aan zijn uitvoer. Het gedrag is het tegenovergestelde van een NIET-poort. Het belangrijkste doel van een buffer is om de invoer te regenereren. Een buffer heeft één ingang en één uitgang; zijn output is altijd gelijk aan zijn input. Buffers worden ook gebruikt om de voortplantingsvertraging van circuits te vergroten. (WikiChip)

Het hier gebruikte buffercircuit is een uitstekend voorbeeld van hoe een transistor als schakelaar kan fungeren. Wanneer de basispen is geactiveerd, mag er stroom vloeien van de collectorpen naar de emitterpen. Die stroom gaat door (en verlicht) de LED. We zeggen dus dat de activering van de transistor Base de LED aan- en uitschakelt.

MONTAGE OPMERKINGEN:

• NPN-transistors: emitterpen naar onderkant van PCB, platte kant van transistorbehuizing naar rechts
• LED: korte pin wordt in de richting van het aardingsnet gestoken (naar de onderkant van de printplaat)
• Weerstanden: polariteit maakt niet uit, plaatsing wel. De basisweerstanden zijn 10K Ohm en de weerstanden in lijn met de LED's zijn 1K Ohm.
• Voeding: sluit 5VDC en aarde aan op de corresponderende pads op de achterkant van elke PCB

VOLG DEZE OVEREENKOMSTEN VOOR ALLE DRIE PCB's

Stap 5: Omvormerpoort

Een Inverter Gate of een NOT Gate is een logische poort die logische negatie implementeert. Als de ingang LAAG is, is de uitgang HOOG en als de ingang HOOG is, is de uitgang LAAG. Omvormers vormen de kern van alle digitale systemen. Inzicht in de werking, het gedrag en de eigenschappen voor een specifiek proces maakt het mogelijk om het ontwerp uit te breiden naar complexere structuren zoals NOR- en NAND-poorten. Het elektrisch gedrag van veel grotere en complexe schakelingen kan worden afgeleid door het gedrag dat is waargenomen bij eenvoudige omvormers te extrapoleren. (WikiChip)

Stap 6: OF-poort

De OR-poort is een digitale logische poort die logische disjunctie implementeert. Een HOGE uitgang (1) resulteert als een of beide ingangen naar de poort HOOG (1) zijn. Als geen van beide inputs hoog is, resulteert een LAGE output (0). In een andere zin vindt de functie van OF effectief het maximum tussen twee binaire cijfers, net zoals de complementaire EN-functie het minimum vindt. (Wikipedia)

Stap 7: NOR-poort

De NOR-poort (NOT-OF) is een digitale logische poort die logische NOR implementeert. Een HOGE uitgang (1) resulteert als beide ingangen naar de poort LAAG (0) zijn; als een of beide invoer HOOG (1) is, resulteert een LAGE uitvoer (0). NOR is het resultaat van de ontkenning van de OR-operator. Het kan ook worden gezien als een EN-poort met alle ingangen omgekeerd. NOR-poorten kunnen worden gecombineerd om elke andere logische functie te genereren. Ze delen deze eigenschap met de NAND-poort. Daarentegen is de OR-operator monotoon omdat deze alleen van LAAG naar HOOG kan veranderen, maar niet omgekeerd. (Wikipedia)

Stap 8: EN-poort

De EN-poort is een eenvoudige digitale logische poort die logische conjunctie implementeert. Een HOGE uitgang (1) resulteert alleen als alle ingangen naar de EN-poort HOOG (1) zijn. Als geen of niet alle ingangen naar de EN-poort HOOG zijn, resulteert een LAGE uitgang. De functie kan worden uitgebreid tot een willekeurig aantal ingangen. (Wikipedia)

Stap 9: NAND-poort

De NAND-poort (NIET-EN) is een logische poort die een uitvoer produceert die alleen onwaar is als alle invoer waar is. De output is complementair aan die van een EN-poort. Een LAGE (0) uitgang resulteert alleen als alle ingangen naar de poort HOOG (1) zijn; als een invoer LAAG (0) is, resulteert een HOOG (1) uitvoer.

Volgens de stelling van De Morgan kan de logica van een NAND-poort met twee ingangen worden uitgedrukt als AB=A+B, waardoor een NAND-poort equivalent is aan inverters gevolgd door een OF-poort.

De NAND-poort is belangrijk omdat elke booleaanse functie kan worden geïmplementeerd door een combinatie van NAND-poorten te gebruiken. Deze eigenschap wordt functionele volledigheid genoemd. Het deelt deze eigenschap met de NOR-poort. Digitale systemen die gebruikmaken van bepaalde logische circuits profiteren van de functionele volledigheid van NAND.

(Wikipedia)

Stap 10: XOR-poort

De XOR-poort of exclusieve OF is een logische bewerking die alleen waar uitvoert als de ingangen verschillen (de ene is waar, de andere is onwaar). Het krijgt de naam "exclusief of" omdat de betekenis van "of" dubbelzinnig is wanneer beide operanden waar zijn; de exclusieve of exploitant sluit dat geval uit. Dit wordt soms gezien als "het een of het ander, maar niet beide". Dit kan worden geschreven als "A of B, maar niet, A en B". (Wikipedia)

Hoewel de XOR een belangrijke logische poort is, kan deze worden opgebouwd uit andere, eenvoudigere poorten. Daarom bouwen we er hier geen, maar we kunnen deze mooie beschrijving voor een NPN Transistor XOR Gate Circuit bestuderen als een eerste voorbeeld van het combineren van de op transistors gebaseerde poorten om complexere logica te maken.

Stap 11: Combinatielogica

Combinatielogica, in de digitale circuittheorie, wordt soms tijdonafhankelijke logica genoemd omdat het geen geheugenelementen heeft. De output is een pure functie van alleen de huidige input. Dit in tegenstelling tot sequentiële logica, waarbij de output niet alleen afhangt van de huidige input maar ook van de geschiedenis van de input. Met andere woorden, sequentiële logica heeft geheugen, terwijl combinatorische logica dat niet heeft. Combinatielogica wordt gebruikt in computercircuits om Booleaanse algebra uit te voeren op ingangssignalen en op opgeslagen gegevens. Praktische computerschakelingen bevatten normaal gesproken een combinatie van combinatorische en sequentiële logica. Het deel van een rekenkundige logische eenheid, of ALU, dat wiskundige berekeningen doet, wordt bijvoorbeeld geconstrueerd met behulp van combinatorische logica. Andere circuits die in computers worden gebruikt, zoals optellers, multiplexers, demultiplexers, encoders en decoders, worden ook gemaakt met behulp van combinatorische logica. (Wikipedia)

Stap 12: Uitbraak ATX-voeding

ATX-voedingen zetten huishoudelijke wisselstroom om in laagspanningsgereguleerde gelijkstroom voor de interne componenten van een computer. Moderne personal computers gebruiken universeel geschakelde voedingen. Een breakout van een ATX-voeding is ontworpen om te profiteren van een ATX-voeding om een benchtop-voeding te creëren met voldoende stroom om bijna al uw elektronicaprojecten uit te voeren. Aangezien ATX-voedingen heel gewoon zijn, kunnen ze meestal gemakkelijk worden hersteld van een afgedankte computer en kosten ze dus weinig of niets om aan te schaffen. De ATX-breakout wordt aangesloten op de 24-pins ATX-connector en breekt uit met 3,3 V, 5 V, 12 V en -12 V. Deze spanningsrails en de grondreferentie zijn gekoppeld aan uitgangsaansluitingen. Elk uitgangskanaal heeft een vervangbare 5A-zekering

Stap 13: Digitale besturing DC-naar-DC Buck Converter

De DC-DC Step-Down Power Supply heeft een instelbare uitgangsspanning en een LCD-display.

• Stroomchip: MP2307 (gegevensblad)
• Ingangsspanning: 5-23V (20V aanbevolen maximum)
• Uitgangsspanning: 0V-18V traploos instelbaar
• Slaat automatisch de laatst ingestelde spanning op
• Ingangsspanning moet ongeveer 1V hoger zijn dan de uitgangsspanning;
• Uitgangsstroom: nominaal tot 3A, maar 2A zonder warmteafvoer

Kalibratie: Houd de linkerknop ingedrukt terwijl de ingang is uitgeschakeld en schakel de stroom in. Wanneer het display begint te knipperen, laat u de linkerknop los. Gebruik een multimeter om de uitgangsspanning te meten. Druk op de linker- en rechterknop om de spanning aan te passen totdat de multimeter ongeveer 5,00V meet (4,98V of 5,02V is prima). Negeer tijdens het afstellen het LCD-scherm op het apparaat. Eenmaal afgesteld, schakelt u het apparaat uit en vervolgens weer in. De kalibratie is voltooid, maar kan indien nodig worden herhaald.

Stap 14: MicroUSB-uitbraak

Deze module breekt een MicroUSB-connectorpinnen uit naar VCC-, GND-, ID-, D- en D+-schroeven op een aansluitblok.

Wat betreft het ID-signaal, een OTG-kabel (wikipedia) heeft aan het ene uiteinde een micro-A-stekker en aan het andere uiteinde een micro-B-stekker. Er kunnen geen twee stekkers van hetzelfde type zijn. OTG voegde een vijfde pin toe aan de standaard USB-connector, de ID-pin. De micro-A-stekker heeft de ID-pin geaard, terwijl de ID in de micro-B-stekker zwevend is. Een apparaat met een geplaatste micro-A-stekker wordt een OTG A-apparaat en een apparaat met een geplaatste micro-B-stekker wordt een B-apparaat. Het type stekker dat is geplaatst, wordt gedetecteerd door de status van de pin-ID.

Stap 15: SIM-hulpmiddelen

Een Subscriber Identification Module (SIM), algemeen bekend als een simkaart, is een geïntegreerd circuit dat bedoeld is om het internationale mobiele abonnee-identiteitsnummer (IMSI) en de bijbehorende sleutel veilig op te slaan, die worden gebruikt om abonnees op mobiele telefonie te identificeren en te authenticeren apparaten (zoals mobiele telefoons en computers). Het is ook mogelijk om contactgegevens op veel simkaarten op te slaan. SIM-kaarten worden altijd gebruikt op GSM-telefoons. Voor CDMA-telefoons zijn simkaarten alleen nodig voor nieuwere LTE-compatibele handsets. Simkaarten kunnen ook worden gebruikt in satelliettelefoons, smartwatches, computers of camera's. (Wikipedia)

MagicSIM Windows-software voor USB-adapter kan worden gebruikt met het USB-apparaat. Indien nodig is er ook een driver voor de Prolific PL2303 USB-chip.

Stap 16: Leef de HackLife

We hopen dat je genoten hebt van de reis van deze maand naar doe-het-zelf-elektronica. Reik uit en deel uw succes in de reacties hieronder of op de HackerBoxes Facebook Group. Laat het ons zeker weten als je vragen hebt of ergens hulp bij nodig hebt.

Doe mee met de revolutie. Leef het HackLife. Je kunt elke maand een coole doos met hackbare elektronica en computertechnologieprojecten rechtstreeks in je mailbox krijgen. Surf gewoon naar HackerBoxes.com en abonneer u op de maandelijkse HackerBox-service.