HackerBox 0046: Persistencia: 9 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:42

¡Saludos a HackerBox Hackers de todo el mundo! Con HackerBox 0046, estamos experimentando con pantallas de papel electrónico persistente, generación de texto de persistencia de visión (POV) LED, plataformas de microcontroladores Arduino, prototipos electrónicos y bancos de energía de batería recargable.

Este Instructable contiene información para comenzar con HackerBox 0046, que se puede comprar aquí hasta agotar existencias. Si desea recibir un HackerBox como este en su buzón cada mes, suscríbase en HackerBoxes.com y únase a la revolución.

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Paso 1: Lista de contenido para HackerBox 0046

• Módulo ePaper
• Arduino UNO con MicroUSB
• Dos escudos de creación de prototipos UNO
• Banco de energía de batería USB 18650
• LED rojos difusos de 5 mm
• Resistencias de 560 ohmios
• Cables de puente DuPont macho-hembra
• Soporte de batería de 9V
• Etiqueta engomada abierta del hardware
• Pin de solapa de hardware abierto exclusivo

Algunas otras cosas que serán útiles:

• Batería de 9V
• Soldador, soldadura y herramientas de soldadura básicas
• Computadora para ejecutar herramientas de software

Lo más importante es que necesitará sentido de la aventura, espíritu hacker, paciencia y curiosidad. Construir y experimentar con la electrónica, aunque es muy gratificante, puede ser complicado, desafiante e incluso frustrante en ocasiones. El objetivo es el progreso, no la perfección. Cuando persiste y disfruta de la aventura, se puede derivar una gran satisfacción de este pasatiempo. Dé cada paso lentamente, preste atención a los detalles y no tema pedir ayuda.

Hay una gran cantidad de información para miembros actuales y potenciales en las preguntas frecuentes de HackerBoxes. Casi todos los correos electrónicos de soporte no técnico que recibimos ya están respondidos allí, por lo que realmente agradecemos que se tome unos minutos para leer las preguntas frecuentes.

Paso 2: Arduino UNO

Este Arduino UNO R3 está diseñado pensando en la facilidad de uso. El puerto de interfaz MicroUSB es compatible con los mismos cables MicroUSB que se utilizan con muchos teléfonos móviles y tabletas.

Especificación:

• Microcontrolador: ATmega328P (hoja de datos)
• Puente serie USB: CH340G (controladores)
• Voltaje de funcionamiento: 5 V
• Voltaje de entrada (recomendado): 7-12 V
• Voltaje de entrada (límites): 6-20 V
• Pines de E / S digitales: 14 (de los cuales 6 proporcionan salida PWM)
• Pines de entrada analógica: 6
• Corriente CC por pin de E / S: 40 mA
• Corriente CC para pin de 3.3V: 50 mA
• Memoria flash: 32 KB de los cuales 0.5 KB son usados por el gestor de arranque
• SRAM: 2 KB
• EEPROM: 1 KB
• Velocidad de reloj: 16 MHz

Las placas Arduino UNO cuentan con un chip de puente USB / serie integrado. En esta variante en particular, el chip puente es el CH340G. Para los chips USB / serie CH340, hay controladores disponibles para muchos sistemas operativos (UNIX, Mac OS X o Windows). Estos se pueden encontrar a través del enlace de arriba.

Cuando conecte por primera vez el Arduino UNO a un puerto USB de su computadora, se encenderá una luz roja de encendido (LED). Casi inmediatamente después, un LED de usuario rojo generalmente comenzará a parpadear rápidamente. Esto sucede porque el procesador está precargado con el programa BLINK, que discutiremos más adelante.

Si aún no tiene el IDE de Arduino instalado, puede descargarlo de Arduino.cc y si desea información introductoria adicional para trabajar en el ecosistema de Arduino, le sugerimos que consulte las instrucciones del Taller de inicio de HackerBoxes.

Conecte el UNO a su computadora usando un cable MicroUSB. Inicie el software Arduino IDE.

En el menú IDE, seleccione "Arduino UNO" en herramientas> tablero. Además, seleccione el puerto USB apropiado en el IDE en herramientas> puerto (probablemente un nombre con "wchusb" en él).

Finalmente, cargue un fragmento de código de ejemplo:

Archivo-> Ejemplos-> Conceptos básicos-> Parpadeo

Este es en realidad el código que se precargó en el UNO y debería estar ejecutándose ahora mismo para hacer parpadear el LED de usuario rojo. Programe el código BLINK en UNO haciendo clic en el botón SUBIR (el icono de flecha) justo encima del código mostrado. Mire a continuación el código para ver la información de estado: "compilando" y luego "cargando". Finalmente, el IDE debería indicar "Carga completa" y su LED debería empezar a parpadear de nuevo, posiblemente a una velocidad ligeramente diferente.

Una vez que pueda descargar el código BLINK original y verificar el cambio en la velocidad del LED. Eche un vistazo de cerca al código. Puede ver que el programa enciende el LED, espera 1000 milisegundos (un segundo), apaga el LED, espera otro segundo y luego lo hace todo de nuevo, para siempre. Modifique el código cambiando las dos declaraciones "delay (1000)" por "delay (100)". Esta modificación hará que el LED parpadee diez veces más rápido, ¿verdad?

Cargue el código modificado en UNO y su LED debería parpadear más rápido. Si es así, ¡enhorabuena! Acaba de piratear su primer código incrustado. Una vez que su versión de parpadeo rápido esté cargada y ejecutándose, ¿por qué no ver si puede cambiar el código nuevamente para que el LED parpadee rápidamente dos veces y luego espere un par de segundos antes de repetir? ¡Darle una oportunidad! ¿Qué tal algunos otros patrones? Una vez que haya logrado visualizar un resultado deseado, codificarlo y observar que funciona según lo planeado, habrá dado un paso enorme para convertirse en un programador integrado y un pirata informático.

Paso 3: Tecnología de visualización de papel electrónico

Las tecnologías de papel electrónico, ePaper, tinta electrónica o tinta electrónica permiten dispositivos de visualización que imitan la apariencia de la tinta común en el papel. Las pantallas de papel electrónico son generalmente persistentes en el sentido de que la imagen permanece visible incluso sin energía o con los circuitos de control retirados o apagados. A diferencia de las pantallas planas retroiluminadas convencionales que emiten luz, las pantallas de papel electrónico reflejan la luz como el papel. Esto puede hacerlos más cómodos de leer y proporcionar un ángulo de visión más amplio que la mayoría de las pantallas emisoras de luz.

La relación de contraste se acerca al de los periódicos con pantallas desarrolladas recientemente (desde 2008) siendo un poco mejor aún. Una pantalla de ePaper ideal se puede leer bajo la luz solar directa sin que la imagen parezca desvanecerse.

El papel electrónico flexible utiliza sustratos plásticos flexibles y componentes electrónicos de plástico para el panel posterior de la pantalla. Existe una competencia constante entre los fabricantes para proporcionar soporte de papel electrónico a todo color.

(Wikipedia)

Paso 4: Módulo EPaper multicolor

El módulo de papel electrónico MH-ET LIVE de 1,54 pulgadas puede mostrar tinta negra y roja. En el ejemplo y la documentación se hace referencia al módulo como pantalla de papel electrónico (EPD) de 200x200 negro / blanco / rojo (b / n / r).

La tecnología de visualización es la pantalla electroforética microencapsulada (MED), que utiliza esferas diminutas en las que los pigmentos de color cargados se suspenden en el aceite transparente y aparecen a la vista en función de las cargas electrónicas aplicadas.

La pantalla ePaper puede mostrar patrones al reflejar la luz ambiental, por lo que funciona sin luz de fondo. Incluso a plena luz del sol, la pantalla ePaper proporciona una alta visibilidad con un ángulo de visión de 180 grados.

Uso del módulo MH-ET con Arduino UNO:

1. Instale Arduino IDE (si aún no está instalado)
2. Utilice el Administrador de bibliotecas (Herramientas-> Administrar bibliotecas) para instalar Adafruit GFX Library
3. Utilice el Administrador de bibliotecas para instalar GxEPD (NO GxEPD2)
4. Abrir archivo-> ejemplos-> GxEPD> GxEPD_Example
5. Descomente la línea para incluir GxGDEW0154Z04 (1.54 "b / w / r 200x200)
6. Cable UNO a EPD: Ocupado = 7, CC = 8, Reinicio = 9, CS = 10, DIN = 11, CLK = 13, GND = GND, VCC = 5V
7. Coloque los interruptores EPD AMBOS en "L"
8. Descargue el boceto GxEPD_Example de IDE a UNO como de costumbre

Aquí puede encontrar otra biblioteca con código de demostración (suministrada por el fabricante de EPD). Tenga en cuenta que estas demostraciones (y algunos otros ejemplos disponibles en línea) tienen asignaciones de pines diferentes a las utilizadas anteriormente en el ejemplo de GxEPD. En particular, los pines 8 y 9 a menudo se invierten.

Paso 5: Arduino UNO Prototyping Shield

Un Arduino UNO Prototyping Shield encaja directamente en una placa Arduino UNO (o compatible) como cualquier otro shield. Sin embargo, el Arduino UNO Prototyping Shield tiene un área de "placa de perforación" de uso general en el medio donde puede soldar sus propios componentes para construir su propio escudo personalizado. Simplemente suelde los encabezados en las filas exteriores del blindaje de manera que pueda enchufarse justo en la parte superior del UNO. Los orificios plateados junto a los encabezados se conectan a las señales del encabezado para que las líneas del UNO se puedan conectar fácilmente a su circuito personalizado.

Paso 6: Configuración de siete LED en Prototype Shield

Se puede utilizar un Arduino Prototype Shield para soportar el circuito ilustrado. El circuito tiene los pines de E / S 1-7 del Arduino conectados a siete LED. Cada LED está cableado en línea con su propia resistencia limitadora de corriente, que en este ejemplo son resistencias de 560 ohmios.

Tenga en cuenta que el pin corto de cada LED debe estar orientado hacia el pin GND del Arduino. Cada una de las resistencias puede orientarse en cualquier dirección. El soporte de la batería de 9 V se puede conectar para que el proyecto sea "portátil", pero debe conectarse al pin Vin (no a 5 V o 3,3 V).

Una vez que los LED del circuito y las resistencias estén conectados, experimente con el boceto de ejemplo de parpadeo cambiando el número de pin a varios valores entre 1 y 7.

Finalmente, pruebe el boceto de knight_rider.ino adjunto aquí para un flashback de los 80.

Paso 7: Persistencia de la visión

La persistencia de la visión [VIDEO] se refiere a la ilusión óptica que se produce cuando la percepción visual de un objeto no cesa durante algún tiempo después de que los rayos de luz que proceden de él han dejado de entrar en el ojo. La ilusión también se describe como "persistencia retiniana", "persistencia de impresiones" o simplemente "persistencia". (wikipedia)

Pruebe el boceto de POV.ino incluido aquí en la configuración del hardware "Siete LED" desde el último paso. En el boceto, experimente con diferentes parámetros de tiempo y texto del mensaje para obtener varios efectos.

Inspiración: Proyecto Arduino POV de Ahmad Saeed.

Crédito de la foto: Charles Marshall

Paso 8: Banco de energía de batería USB 18650

¡Simplemente coloque una celda de iones de litio 18650 en este bebé para hacer su propio "banco de energía" recargable para usar con varios proyectos de 5V y 3V!

Puede encontrar estas celdas comunes de iones de litio 18650 de varias fuentes, incluida esta de Amazon.

Especificaciones del módulo Power Bank:

• Suministro de entrada (carga): 5 a 8 V a través del puerto micro USB hasta 0,5 A

• Potencia de salida:

  • 5 V a través del puerto USB tipo A
  • 3 conectores para entregar 3V hasta 1A
  • 3 conectores para entregar 5V hasta 2A

• Indicador de estado LED

  • Verde = batería cargada
  • Rojo = cargando)
• Protección de la batería (sobrecarga o descarga excesiva)
• ATENCIÓN: ¡No hay protección de polaridad inversa!

Paso 9: Vive la HackLife

Esperamos estar disfrutando de la aventura de HackerBox de este mes en la electrónica y la tecnología informática. Comuníquese y comparta su éxito en los comentarios a continuación o en el grupo de Facebook de HackerBoxes. Además, recuerde que puede enviar un correo electrónico a [email protected] en cualquier momento si tiene una pregunta o necesita ayuda.

¿Que sigue? Únete a la revolución. Vive la HackLife. Reciba una caja fresca de equipo pirateable directamente en su buzón de correo cada mes. Navegue a HackerBoxes.com y regístrese para obtener su suscripción mensual a HackerBox.