HackerBox 0039: Subir de nivel: 16 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

Con HackerBox 0039, HackerBox Hackers de todo el mundo están aprovechando las fuentes de alimentación ATX para alimentar sus proyectos, aprendiendo cómo los transistores forman puertas lógicas y explorando el contenido de las tarjetas SIM móviles. Este Instructable contiene información para comenzar con HackerBox # 0039, 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.

Temas y objetivos de aprendizaje para HackerBox 0039:

• Aproveche los niveles de voltaje estándar de un suministro de PC recuperado
• Convierta 12 V CC en una fuente de voltaje de salida variable
• Ensamble seis puertas lógicas diferentes usando transistores NPN
• Explore el contenido de las tarjetas SIM móviles
• Acepte o emita desafíos de monedas: estilo hacker

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¡HACKE EL PLANETA

Paso 1: Lista de contenido para HackerBox 0039

• Ruptura de la fuente de alimentación ATX
• Convertidor reductor de potencia CC a CC
• Caja de acrílico para convertidor de potencia
• Tres PCB exclusivos de transistor a puerta
• Kit de componentes para transistores a puertas
• Bloque de terminales MicroUSB hembra
• Cable microUSB
• Adaptador de tarjeta SIM de tres vías
• Lector y grabador de tarjetas SIM USB
• Moneda de desafío exclusiva de HackerBox
• Calcomanías para transistores a puertas
• Transferencia de vinilo exclusiva de HackLife

Algunas otras cosas que serán útiles:

• Soldador, soldadura y herramientas de soldadura básicas
• Fuente de alimentación ATX recuperada

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: ¡VERIFICACIÓN DE MONEDAS

LAS MONEDAS DE DESAFÍO pueden ser pequeñas monedas o medallones, que llevan la insignia o el emblema de una organización y que llevan los miembros de la organización. Tradicionalmente, se pueden otorgar para demostrar la membresía cuando se les desafía y para mejorar la moral. Además, también los recopilan los miembros del servicio. En la práctica, los comandantes de unidad suelen presentar las monedas de desafío en reconocimiento al logro especial de un miembro de la unidad. También se intercambian en reconocimiento a las visitas a una organización. (Wikipedia)

Paso 3: Transistores a puertas

Los PCB y el kit de piezas HackerBox Transistor-to-Gates ayudan a demostrar y explorar cómo se construyen las puertas lógicas a partir de transistores.

En los dispositivos de lógica de transistor-transistor (TTL), los transistores proporcionan la funcionalidad lógica. Los circuitos integrados TTL se utilizaron ampliamente en aplicaciones como computadoras, controles industriales, equipos e instrumentación de prueba, electrónica de consumo y sintetizadores. La serie 7400 de Texas Instruments se hizo particularmente popular. Los fabricantes de TTL ofrecían una amplia gama de puertas lógicas, flip-flops, contadores y otros circuitos. Las variaciones del diseño del circuito TTL original ofrecían mayor velocidad o menor disipación de energía para permitir la optimización del diseño. Los dispositivos TTL se fabricaron originalmente en paquetes de cerámica y plástico de doble línea (DIP) y en paquetes planos. Los chips TTL ahora también se fabrican en paquetes de montaje en superficie. TTL se convirtió en la base de las computadoras y otros dispositivos electrónicos digitales. Incluso después de que los circuitos integrados de integración a muy gran escala (VLSI) hicieran obsoletos los procesadores de placas de circuitos múltiples, los dispositivos TTL aún encontraron un uso extensivo como interfaz lógica de pegamento entre componentes más densamente integrados. (Wikipedia)

Transistores a puertas PCB y contenido del kit:

• Tres PCB exclusivos de transistores a puerta
• Calcomanías para circuitos de transistores a puertas
• Diez transistores NPN 2N2222A (paquete TO-92)
• Diez resistencias 1K (marrón, negro, rojo)
• Diez resistencias de 10K (marrón, negro, naranja)
• Diez LED verdes de 5 mm
• Diez botones táctiles momentáneos

Paso 4: puerta del búfer

Una puerta de búfer es una puerta lógica básica que pasa su entrada, sin cambios, a su salida. Su comportamiento es el opuesto al de una puerta NOT. El objetivo principal de un búfer es regenerar la entrada. Un búfer tiene una entrada y una salida; su salida siempre es igual a su entrada. Los búferes también se utilizan para aumentar el retardo de propagación de los circuitos. (WikiChip)

El circuito de búfer utilizado aquí es un excelente ejemplo de cómo un transistor puede actuar como interruptor. Cuando se activa el pin de la base, se permite que la corriente fluya desde el pin del colector al pin del emisor. Esa corriente pasa a través (e ilumina) el LED. Entonces decimos que la activación del transistor Base enciende y apaga el LED.

NOTAS DE MONTAJE

• Transistores NPN: pin emisor hacia la parte inferior de la PCB, lado plano de la caja del transistor a la derecha
• LED: el pin corto se inserta hacia la red de tierra de energía (hacia la parte inferior de la PCB)
• Resistencias: la polaridad no importa, pero la ubicación sí. Las resistencias base son de 10 K ohmios y las resistencias en línea con los LED son de 1 K ohmios.
• Energía: conecte 5VDC y tierra a las almohadillas correspondientes en la parte posterior de cada PCB

SIGA ESTAS CONVENCIONES PARA LOS TRES PCB

Paso 5: puerta del inversor

Una puerta inversora o una puerta NOT, es una puerta lógica que implementa la negación lógica. Cuando la entrada es BAJA, la salida es ALTA y cuando la entrada es ALTA, la salida es BAJA. Los inversores son el núcleo de todos los sistemas digitales. Comprender su operación, comportamiento y propiedades para un proceso específico hace posible expandir su diseño a estructuras más complejas como las puertas NOR y NAND. El comportamiento eléctrico de circuitos mucho más grandes y complejos se puede derivar extrapolando el comportamiento observado en inversores simples. (WikiChip)

Paso 6: Puerta OR

La puerta OR es una puerta lógica digital que implementa la disyunción lógica. Una salida ALTA (1) resulta si una o ambas entradas a la puerta son ALTA (1). Si ninguna de las entradas es alta, se obtiene una salida BAJA (0). En otro sentido, la función de OR encuentra efectivamente el máximo entre dos dígitos binarios, al igual que la función Y complementaria encuentra el mínimo. (Wikipedia)

Paso 7: Puerta NOR

La puerta NOR (NOT-OR) es una puerta lógica digital que implementa NOR lógica. Una salida ALTA (1) resulta si ambas entradas a la puerta son BAJAS (0); si una o ambas entradas es ALTA (1), se obtiene una salida BAJA (0). NOR es el resultado de la negación del operador OR. También puede verse como una puerta AND con todas las entradas invertidas. Las puertas NOR se pueden combinar para generar cualquier otra función lógica. Comparten esta propiedad con la puerta NAND. Por el contrario, el operador OR es monótono, ya que solo puede cambiar de BAJO a ALTO, pero no al revés. (Wikipedia)

Paso 8: Y puerta

La puerta AND es una puerta lógica digital básica que implementa la conjunción lógica. Una salida ALTA (1) resulta solo si todas las entradas a la puerta AND son ALTA (1). Si ninguna o no todas las entradas a la puerta AND son ALTAS, se obtiene una salida BAJA. La función se puede ampliar a cualquier número de entradas. (Wikipedia)

Paso 9: puerta NAND

La puerta NAND (NOT-AND) es una puerta lógica que produce una salida que es falsa solo si todas sus entradas son verdaderas. Su salida es complementaria a la de una puerta AND. Una salida BAJA (0) resulta solo si todas las entradas a la puerta son ALTAS (1); si alguna entrada es BAJA (0), se obtiene una salida ALTA (1).

Según el teorema de De Morgan, la lógica de una puerta NAND de dos entradas puede expresarse como AB = A + B, lo que hace que una puerta NAND sea equivalente a inversores seguidos de una puerta OR.

La puerta NAND es importante porque cualquier función booleana se puede implementar utilizando una combinación de puertas NAND. Esta propiedad se llama completitud funcional. Comparte esta propiedad con la puerta NOR. Los sistemas digitales que emplean ciertos circuitos lógicos aprovechan la integridad funcional de NAND.

(Wikipedia)

Paso 10: puerta XOR

La puerta XOR o la OR exclusiva es una operación lógica que genera como verdadero solo cuando las entradas son diferentes (una es verdadera, la otra es falsa). Obtiene el nombre "exclusivo o" porque el significado de "o" es ambiguo cuando ambos operandos son verdaderos; el operador exclusivo u excluye ese caso. Esto a veces se considera "uno o el otro, pero no ambos". Esto podría escribirse como "A o B, pero no como A y B". (Wikipedia)

Si bien el XOR es una puerta lógica importante, se puede construir a partir de otras puertas más simples. En consecuencia, no estamos construyendo uno aquí, pero podemos estudiar esta buena redacción para un circuito de compuerta XOR de transistores NPN como un primer ejemplo de combinar las compuertas basadas en transistores para hacer una lógica más compleja.

Paso 11: Lógica combinacional

La lógica combinacional, en la teoría de circuitos digitales, a veces se denomina lógica independiente del tiempo porque no tiene elementos de memoria. La salida es una función pura de la entrada actual únicamente. Esto contrasta con la lógica secuencial, en la que la salida depende no solo de la entrada actual, sino también del historial de la entrada. En otras palabras, la lógica secuencial tiene memoria, mientras que la lógica combinacional no. La lógica combinacional se usa en circuitos de computadora para realizar álgebra booleana en señales de entrada y en datos almacenados. Los circuitos de computadora prácticos normalmente contienen una mezcla de lógica combinacional y secuencial. Por ejemplo, la parte de una unidad lógica aritmética, o ALU, que realiza cálculos matemáticos se construye utilizando lógica combinacional. Otros circuitos que se utilizan en las computadoras, como sumadores, multiplexores, demultiplexores, codificadores y decodificadores también se fabrican mediante el uso de lógica combinacional. (Wikipedia)

Paso 12: Interrupción de la fuente de alimentación ATX

Las unidades de fuente de alimentación ATX convierten la CA doméstica en CC regulada de bajo voltaje para los componentes internos de una computadora. Los ordenadores personales modernos utilizan universalmente fuentes de alimentación conmutadas. Una ruptura de la fuente de alimentación ATX está diseñada para aprovechar una fuente de alimentación ATX para crear una fuente de alimentación de sobremesa con suficiente corriente para ejecutar casi cualquiera de sus proyectos electrónicos. Dado que las fuentes de alimentación ATX son bastante comunes, generalmente se pueden recuperar fácilmente de una computadora desechada y, por lo tanto, su adquisición cuesta poco o nada. La ruptura ATX se conecta al conector ATX de 24 pines y rompe 3.3V, 5V, 12V y -12V. Estos rieles de voltaje y la referencia de tierra están acoplados a los bornes de conexión de salida. Cada canal de salida tiene un fusible de 5A reemplazable

Paso 13: Convertidor reductor CC a CC de control digital

La fuente de alimentación reductora CC-CC tiene un voltaje de salida ajustable y una pantalla LCD.

• Chip de potencia: MP2307 (hoja de datos)
• Voltaje de entrada: 5-23 V (20 V máximo recomendado)
• Voltaje de salida: 0 V-18 V continuamente ajustable
• Guarda automáticamente el último voltaje configurado
• El voltaje de entrada debe ser aproximadamente 1 V más alto que el voltaje de salida
• Corriente de salida: nominal de 3 A, pero 2 A sin disipación de calor

Calibración: con la alimentación de entrada apagada, mantenga presionado el botón izquierdo y encienda la alimentación. Cuando la pantalla comience a parpadear, suelte el botón izquierdo. Utilice un multímetro para medir el voltaje de salida. Presione los botones izquierdo y derecho para ajustar el voltaje hasta que el multímetro mida aproximadamente 5,00 V (4,98 V o 5,02 V está bien). Durante el ajuste, ignore la pantalla LCD de la unidad. Una vez ajustado, apague la unidad y luego vuelva a encenderla. La calibración está completa, pero puede repetirse según sea necesario.

Paso 14: Salida de microUSB

Este módulo rompe los pines del conector MicroUSB a los tornillos VCC, GND, ID, D- y D + en un bloque de terminales.

En cuanto a la señal de identificación, un cable OTG (wikipedia) tiene un conector micro-A en un extremo y un conector micro-B en el otro extremo. No puede tener dos enchufes del mismo tipo. OTG agregó un quinto pin al conector USB estándar, llamado ID-pin. El enchufe micro-A tiene el pin ID conectado a tierra, mientras que el ID en el enchufe micro-B está flotando. Un dispositivo con un conector micro-A insertado se convierte en un dispositivo OTG A, y un dispositivo con un conector micro-B insertado se convierte en un dispositivo B. El tipo de enchufe insertado es detectado por el estado de la identificación del pin.

Paso 15: Herramientas SIM

Un módulo de identificación de abonado (SIM), ampliamente conocido como tarjeta SIM, es un circuito integrado destinado a almacenar de forma segura el número de identidad de abonado móvil internacional (IMSI) y su clave relacionada, que se utilizan para identificar y autenticar abonados en telefonía móvil. dispositivos (como teléfonos móviles y computadoras). También es posible almacenar información de contacto en muchas tarjetas SIM. Las tarjetas SIM siempre se utilizan en teléfonos GSM. Para los teléfonos CDMA, las tarjetas SIM solo son necesarias para los teléfonos más nuevos con capacidad LTE. Las tarjetas SIM también se pueden utilizar en teléfonos satelitales, relojes inteligentes, computadoras o cámaras. (Wikipedia)

El software MagicSIM de Windows para el adaptador USB se puede utilizar con el dispositivo USB. También hay un controlador para el chip USB Prolific PL2303 si es necesario.

Paso 16: Vive la HackLife

Esperamos que haya disfrutado del viaje de este mes a la electrónica de bricolaje. Comuníquese y comparta su éxito en los comentarios a continuación o en el grupo de Facebook de HackerBoxes. Ciertamente, háganos saber si tiene alguna pregunta o necesita ayuda con algo.

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