HackerBox 0052 : Forme libre : 10 étapes

2025 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2025-01-13 06:57

Salutations aux HackerBox Hackers du monde entier ! HackerBox 0052 explore la création de sculptures de circuits de forme libre, y compris un exemple de chenillard LED et votre choix de structures basées sur des modules LED WS2812 RGB. L'IDE Arduino est configuré pour l'Arduino Nano et nous expérimentons la programmation de microcontrôleurs ATtiny85 pour nos sculptures de forme libre à l'aide de l'Arduino Nano. Les machines mentales sont testées pour entraîner les ondes cérébrales à la relaxation, à la créativité et à la méditation. Les commutateurs MOSFET sont explorés pour contrôler les charges à courant élevé à l'aide de simples broches d'E/S de microcontrôleur.

Ce guide contient des informations pour démarrer avec HackerBox 0052, qui peuvent être achetées ici jusqu'à épuisement des stocks. Si vous souhaitez recevoir une HackerBox comme celle-ci directement dans votre boîte mail chaque mois, veuillez vous inscrire sur HackerBoxes.com et rejoignez la révolution !

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Étape 1: Liste de contenu pour HackerBox 0052

• Arduino Nano
• Vingt modules LED RVB WS2812B
• Microcontrôleur ATtiny85 DIP8
• Lampe LED USB (les couleurs varient)
• Puce de minuterie 555
• Puce de compteur CD4017
• Planche à pain sans soudure 400 points
• Fil de sculpture de forme libre en cuivre 18G
• Câble USB mâle-femelle
• Câble stéréo 3,5 mm mâle-femelle
• Prise PCB stéréo 3,5 mm
• Deux MOSFET à canal P AOD417
• Deux MOSFET AOD514 à canal N
• Potentiomètre 100K
• Potentiomètre double 10K
• Quinze LED vertes de 5 mm
• Clip de batterie 9V avec fils
• Trois condensateurs électrolytiques 10uF
• Un condensateur électrolytique 1uF
• Deux sockets de puce DIP8
• Une prise de puce DIP16
• Résistances: 680R, 1,5K et 4,7K Ohm
• Clavier Guerrier Hacker Sticker
• Phish Hook Hacker Sticker
• Lunettes de soleil sport exclusives HackerBox

Quelques autres choses qui seront utiles:

• Fer à souder, soudure et outils de soudure de base
• Ordinateur pour exécuter des outils logiciels

Plus important encore, vous aurez besoin d'un sens de l'aventure, d'un esprit de hacker, de patience et de curiosité. Construire et expérimenter avec l'électronique, bien que très gratifiant, peut être délicat, stimulant et même parfois frustrant. Le but est le progrès, pas la perfection. Lorsque vous persistez et profitez de l'aventure, une grande satisfaction peut être tirée de ce passe-temps. Faites chaque pas lentement, faites attention aux détails et n'ayez pas peur de demander de l'aide.

Il y a une mine d'informations pour les membres actuels et potentiels dans la FAQ HackerBoxes. Presque tous les e-mails d'assistance non techniques que nous recevons y sont déjà répondus, nous apprécions donc vraiment que vous preniez quelques minutes pour lire la FAQ.

Étape 2: Circuits de forme libre

Comme décrit par cette entrée Hackaday, la technique d'assemblage de circuits sans substrat porte de nombreux noms: flywire, deadbug, câblage point à point ou circuits de forme libre. Parfois, cette technique est utilisée à des fins pratiques comme la correction d'erreurs de conception après la production, mais il est probablement plus intéressant de l'utiliser pour créer de l'art à partir de circuits électroniques.

Habituellement construit à partir de fil de cuivre, d'aluminium ou de tiges de laiton, l'électronique de forme libre prend diverses formes et peut être incroyablement belle et créative, comme le montrent ces exemples…

• L'électronique de forme libre comme art
• Deadbug Prototyping et Freeform Electronics
• Oeuvre électronique de Peter Vogel
• Bijoux LED
• Sculptures électroniques Eirik Brandal
• Circuits de synthés sculpturaux
• Vidéo de présentation de Mohit Bhoite de Hackaday Supercon
• Concours de culture du circuit Hackaday
• Squelette Regarder la vidéo

Pourquoi ne pas partager quelques images et idées de vos propres tentatives de sculpture en circuit libre ?

Étape 3: Chasseur de LED de forme libre

Un circuit intéressant pour votre première tentative de sculpture de forme libre est un LED Chaser comme celui montré dans cette vidéo.

Le fil de calibre 18 peut être mis en place à la main ou à l'aide de pinces.

Les pièces plus lourdes, telles que la pile 9V ou le potentiomètre peuvent être situées en bas de la structure pour fournir une base stable.

Des prises DIP peuvent être utilisées pour les deux puces IC afin d'éviter les dommages causés par la chaleur lors du soudage.

Étape 4: Arduino Nano

L'Arduino Nano est l'un des modules MCU préférés. Nous les utilisons pour une variété d'expériences et de systèmes de bricolage.

La carte Arduino Nano incluse comprend des broches d'en-tête qui ne sont pas soudées au module. Laissez les épingles pour l'instant. Effectuez les tests initiaux sur le module Arduino Nano avant de souder les broches de l'en-tête. Tout ce dont vous avez besoin est un câble MiniUSB et la carte Arduino Nano telle qu'elle sort du sac.

Si vous n'avez pas utilisé d'Arduino Nano récemment, consultez le Guide pour HackerBox 0051 pour plus d'informations sur l'IDE Arduino, la puce de pont USB/Série CH340G et comment effectuer la validation initiale de l'esquisse « clignotement » du module Arduino Nano et chaîne d'outils. Après avoir tout vérifié, soudez les broches de l'en-tête sur le Nano.

Si vous souhaitez des informations d'introduction supplémentaires pour travailler dans l'écosystème Arduino, consultez le Guide de l'atelier de démarrage HackerBoxes, qui comprend plusieurs exemples et un lien vers un manuel PDF Arduino.

Étape 5: Programmation du MCU ATtiny85 à l'aide d'Arduino Nano

Cette vidéo montre comment utiliser rapidement l'Arduino Nano (exécutant ArduinoISP) et un condensateur pour programmer le microcontrôleur ATtiny85 à partir de l'IDE Arduino.

Étape 6: Modules LED RVB de forme libre

Les modules LED RVB (basés sur des composants WS2812B) sont un excellent support pour la SCULPTION DE CIRCUITS FREEFORM, en particulier lorsqu'ils sont pilotés par le MCU ATtiny85 à 8 broches. Diverses structures peuvent être soudées et des motifs créatifs de lumière/couleur peuvent être programmés dans le MCU.

Pour notre exemple, nous avons installé la bibliothèque FastLED dans l'IDE Arduino.

Commencez par le croquis simple:

Exemples>FastLED>ColorPalette

Changez simplement:

#define LED_PIN à n'importe quelle broche IO utilisée pour la LED "data in"

#define NUM_LEDS à quel que soit le nombre de LED dans la chaîne

#définissez la LUMINOSITÉ sur une valeur d'environ 10-15 pour économiser l'énergie

et

#define LED_TYPE à WS2812B

Étape 7: Machines mentales

Selon wikipedia, les Mind Machines sont également connues sous le nom de « Brain Machines » ou « Light and Sound Machines ».

Les Mind Machines utilisent généralement des sons rythmiques pulsés et des lumières clignotantes pour modifier la fréquence des ondes cérébrales de l'utilisateur. Cela peut induire des états profonds de relaxation, de concentration et, dans certains cas, des états de conscience altérés, qui ont été comparés à ceux obtenus à partir de la méditation et de l'exploration chamanique.

Les Mind Machines peuvent générer des signaux pour des lumières pulsées intégrées dans les lunettes portées par l'utilisateur qui regarde les lumières à travers ses paupières les yeux fermés.

Les Mind Machines génèrent également un stimulus audio comprenant des battements binauraux, qui sont perçus à la différence de fréquence lorsque deux ondes sinusoïdales à son pur différentes se présentent à un auditeur de manière dichotique (une dans chaque oreille). Par exemple, si un ton pur de 530 Hz est présenté à l'oreille droite d'un sujet, alors qu'un ton pur de 520 Hz est présenté à l'oreille gauche du sujet, l'auditeur percevra l'illusion auditive d'un troisième ton. Le troisième son est appelé un battement binaural, et dans cet exemple aurait une hauteur perçue en corrélation avec une fréquence de 10 Hz, qui est la différence entre les sons purs de 530 Hz et 520 Hz présentés à chaque oreille.

AVIS DE SÉCURITÉ IMPORTANT:

Les lumières clignotantes rapidement peuvent être dangereuses pour les personnes atteintes d'épilepsie photosensible ou d'autres troubles nerveux. Si vous êtes sensible aux lumières clignotantes ou si vous avez des antécédents d'épilepsie, de convulsions ou d'autres troubles nerveux, évitez de tels appareils ou tout autre projet avec des lumières clignotantes.

Étape 8: Plate-forme DIY Mind Machine

Une plate-forme Mind Machine peut être assemblée comme indiqué ici à l'aide de l'Arduino Nano programmé avec le croquis mind_demo ci-joint. L'esquisse s'entraîne pour les ondes cérébrales Alpha 9 Hz en utilisant des lumières et des battements binauraux. Les ondes cérébrales alpha peuvent favoriser une relaxation profonde comme discuté ici. Le code peut être modifié et étendu pour explorer d'autres fréquences d'ondes cérébrales ou modèles d'entraînement.

Notez que mind_demo nécessite deux bibliothèques: FastLED et ToneLibrary, qui peuvent toutes deux être trouvées en utilisant Outils > Gérer les bibliothèques dans l'IDE Arduino. La bibliothèque de tonalités spéciale est requise car la fonctionnalité de tonalité standard d'Arduino ne peut pas générer deux tonalités différentes à la fois.

Deux des modules WS2812B (dans une chaîne de deux) sont parfaits pour être placés dans les verres de lunettes de soleil. Ils peuvent être connectés au circuit du contrôleur à l'aide du câble audio 3,5 mm. Le câble audio 3,5 mm peut être coupé près de l'extrémité femelle. L'extrémité femelle est câblée au circuit MCU et le long cordon avec l'extrémité mâle peut être câblé aux LED dans les lunettes. Cela fait une belle interface enfichable pour les lunettes LED.

Du ruban adhésif ou du cyanoacrylate fonctionnent très bien pour fixer les LED dans les verres. La colle chaude a généralement du mal à adhérer au plastique lisse comme les verres de lunettes de soleil. Si vous souhaitez arborer vos lunettes de soleil exclusives HackerBox comme de vraies lunettes de soleil, il vous suffit de frapper votre boîte à gants, votre tiroir à déchets ou votre magasin à un dollar local pour acheter différentes lunettes de soleil à sacrifier à ce projet.

Le circuit audio à double bande fonctionne bien pour piloter des écouteurs ou des écouteurs standard branchés sur la prise PCB de 3,5 mm.

Étape 9: MOSFET pour la commutation de charges à courant élevé

Avez-vous déjà voulu contrôler des appareils qui consomment plus de courant que ce qui est pris en charge par les broches IO de votre MCU ? Que diriez-vous de contrôler des appareils à des tensions différentes de celles du MCU ?

Cette vidéo d'Andreas Spiess vaut la peine d'être regardée. Andreas passe en revue (la plupart) les détails sanglants de la détermination des types de transistors que nous devons garder à portée de main pour commuter les charges d'alimentation de nos projets numériques/MCU. Il se résume à avoir:

FET à canal N pour commuter les charges côté bas, et

FET à canal P pour commuter les charges côté haut.

Un couple de chacun est inclus pour expérimenter l'allumage et l'extinction d'une charge USB (lampe LED). Coupez le câble d'extension USB. Utilisez un FET à canal P (broches D et S) pour commuter le fil rouge (côté haut). OU utilisez un FET à canal N (broches D et S) pour commuter le fil noir (côté bas). Connectez le signal de commande du MCU via l'une des résistances de 680 ohms à la broche de porte (G) du FET et contrôlez loin ! Essayez également les "mains magiques" sur la broche G comme indiqué dans la vidéo. Notez que les "mains magiques" ne fonctionnent que dans un sens, mais un court-circuit rapide de la porte à 5V ou GND fera basculer le commutateur FET.

Après avoir expérimenté ces scénarios d'alimentation USB pour la commutation FET, vous pouvez réutiliser les deux « pigtails » USB en plaçant des pinces crocodiles sur les fils rouge et noir. Le côté prise USB peut être clipsé sur une alimentation 5V puis utilisé pour alimenter n'importe quel gadget USB que vous branchez sur la prise. Le côté prise USB peut être utilisé pour alimenter les clips (et quels que soient les clips auxquels les clips sont connectés) à partir de n'importe quelle alimentation USB ou verrue murale. Ces tresses en pince crocodile sont utiles pour une variété de scénarios de test et de mesure, vous voudrez donc peut-être les garder à portée de main sur votre établi.

Étape 10: Je dois porter des nuances

L'avenir de l'électronique, de la technologie informatique et de la sécurité de l'information est si brillant que vous devez porter vos lunettes de soleil HackerBox.

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