Mini lampes à lave contrôlées par USB : 9 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:10

Cette instructable décrit la construction d'un ensemble de lampes à lave alimentées et contrôlées par USB à partir d'un clavier USB et de deux lampes à lave USB Think Geek à l'aide d'un simple circuit de commutation de relais à transistor piloté par les LED du clavier. Il illustre un moyen simple de contrôler jusqu'à trois commutateurs à haute latence (jusqu'à 120 volts, 0,5 ampères) via une connexion USB, pour une somme d'argent minimale (0 $ à 40 $ selon votre collection de déchets), et sans avoir à pour programmer un pilote de contrôle série USB ou un microcontrôleur. Potentiellement, vous pouvez également utiliser les touches du clavier pour ajouter plus de 100 entrées qui saisiraient des caractères pouvant être utilisés pour contrôler un programme (comme décrit par randofo et par David Merrill, mais cette approche n'a pas été utilisée pour ce projet. Ce projet a été conçu comme un cadeau pour mon ami Chris Lasher pour commémorer son déménagement et le début d'un programme d'études supérieures en bioinformatique. Chris fera beaucoup de programmation et est un adepte de la programmation pragmatique / agile, dont l'un des principaux est les tests unitaires. les tests unitaires d'un programme sont en cours d'exécution, il est bon de savoir s'ils réussissent ou échouent, et lequel est prédominant. Célèbre, certains programmeurs pragmatiques ont créé un système de rétroaction en contrôlant des lampes à lave de taille normale à partir d'un cadre de test unitaire en branchant quelques des appareils de contrôle domestique du commerce (cela leur a coûté plus de 60 $). ts étaient prédominants. C'est une bonne idée, mais je voulais faire de Chris quelque chose qui: 1) contrôlerait deux petites lampes à lave alimentées par USB, 2) serait alimenté par le nouvel ordinateur portable sophistiqué de Chris et s'interface via USB (pas de ports hérités sur les ordinateurs plus récents, en particulier les ordinateurs portables), 3) serait un peu plus artisanal et convivial pour les pirates, 4) serait beaucoup moins cher. Piloter des relais à partir d'un convertisseur USB vers port série semblerait être une solution simple. Il existe de nombreux circuits disponibles en ligne pour les projets de contrôle de port série. Un excellent projet que j'ai adapté était sur https://www.windmeadow.com/node/4. Malheureusement, presque tous les périphériques USB vers série ne permettent pas le bit banging de bas niveau (le basculement manuel des lignes de contrôle) qui est nécessaire pour utiliser ces circuits. Une autre approche serait d'acheter un circuit d'interface USB ou d'en construire un à partir d'un microcontrôleur. Dans tous les cas, le projet nécessiterait une bonne partie du code et des pilotes du microcontrôleur (même en utilisant les pilotes d'interface humaine préexistants ou un contrôleur préfabriqué). J'ai choisi de résoudre ce problème avec un clavier USB récupéré, car ils sont relativement bon marché., et contiennent tout ce qui est nécessaire pour trois sorties marche/arrêt simples, sous la forme du nombre, des majuscules et des LED de verrouillage du défilement. Sous Linux, il existe un certain nombre de mécanismes pour basculer vos LED à partir d'un programme ou d'une ligne de commande (un est même référencé dans Cryptonomicon). Setled est le plus simple et est pré-installé sur presque toutes les machines, ledd est construit sur un modèle client-serveur, et il existe même un module dans le langage de programmation Ruby. Les systèmes d'exploitation Windows et Mac, et d'autres langages de programmation, devraient avoir des mécanismes comparables - postez-les dans les commentaires si vous savez comment basculer les voyants du clavier dans d'autres systèmes d'exploitation ou langages de programmation ! J'ai offert son cadeau à Chris, et maintenant il peut non seulement voir si son les tests unitaires passent, tous les programmeurs de son nouveau département peuvent savoir à quel point il est un bricoleur cool.

Étape 1: Liste des pièces

2 lampes à lave USB (de Thinkgeek ou froogle ~ 10 $ chacune) 1 clavier USB (un clavier Apple vous permettrait également de récupérer deux prises USB, rendant inutile le piratage répertorié dans l'étape "prise USB du pauvre") 0 $ pour un clavier éraflé avec une clé morte ou deux, à 4 $ en ligne (https://froogle.google.com/froogle?q=usb%20keyboard) à 30 $ au meilleur achat) 2 relais de commutateur à lames (Radio Shack #275-233 3,00 $, Mouser #677-OMR-112H 1,54 $) tous les autres composants électriques ne devraient coûter que quelques dollars. 2 transistors (comme un 2N2222) (Radio Shack #276-1617, Mouser #511-2N2222A)2 résistances (Radio Shack #271-1124, Mouser #291-4.7k, bandes jaune-violet-rouge-or)4 diodes, quelque chose comme 1N404 (Radio Shack #276-1103, Mouser #512-1N414B)1 interrupteur d'alimentation (SPST)un peu de fil1 perfboard (Radio Shack #276-1395)1 Altoids tinsome carton, une feuille de transparent/overhead filmOutils: fer à souder et/ou outil d'enroulement de fil et outil wiredremel ou outil à main et perceuse de patience et multimètre numérique bitsa marqueur sharpie rouge et vertConnaissances et compétences:Connaissances de base en soudure et en électronique. Je recommande fortement le livre de Forest Mimm si vous êtes un débutant en électronique et que vous aimeriez savoir comment fonctionnent les circuits. Durée: Ce projet a pris deux soirées et un après-midi, y compris le dépannage.

Étape 2: Éviscération du clavier

Démontez votre clavier de manière aussi non destructive que possible. Le clavier que j'avais était un clavier USB multimédia Dynex, numéro de modèle DX-MKB101. Lors du démontage, veillez à ne pas casser les fils fins qui sont souvent utilisés. Vous devriez voir quelque chose comme la deuxième image après avoir ouvert le clavier. Vous voulez récupérer le corps du circuit et la carte avec les LED (souvent sur la même carte de circuit) et perdre le clavier encombrant. J'espère que vous pourrez détacher le film plastique mince qui sert de commutateur à clé pour le clavier ou, d'une autre manière, couper les commutateurs du clavier sans endommager le circuit principal. J'ai dû couper du plastique pour libérer la carte, mais après avoir terminé, vous devriez pouvoir brancher le clavier, le faire reconnaître et basculer les LED nues avec les autres touches de verrouillage du clavier fonctionnelles branchées sur le même ordinateur. Vous pouvez avoir plusieurs claviers, USB et non, branchés simultanément avec la plupart des systèmes d'exploitation modernes et ils déclencheront le verrouillage des majuscules et d'autres touches de verrouillage. À ce stade, je dois dire qu'il est possible d'endommager ou de détruire votre ordinateur en y branchant des circuits nus. Soyez prudent et procédez prudemment. Si vous êtes inquiet, testez avec un hub USB bon marché. D'un autre côté, j'ai essayé toutes sortes de choses lors du dépannage de ce circuit, y compris le recâblage des circuits sous tension, et mon ordinateur portable n'est pas frit.

Étape 3: Prise USB du pauvre

Je ne voulais pas détruire les prises USB sur les lampes à lave pour qu'elles puissent être utilisées séparément, et pour que le contrôleur de lampe à lave USB soit modulaire (d'autres appareils pouvaient être utilisés allumés et éteints à la place des lampes). Si vous avez démonté un clavier Apple à la dernière étape, vous auriez deux prises USB-A femelles que vous pouvez utiliser, et vous pouvez donc ignorer cette étape. Vous pouvez également acheter les prises USB-A femelles de mouser ou récupérer celles d'un concentrateur USB de rechange. J'ai cependant choisi d'opter pour une option simple et bon marché - une simple prise USB fabriquée à partir d'une pellicule de fil rayé (n'importe quel fil mince suffirait), un peu de panneau perforé et du papier et du film transparent pour l'isolation. Coupez simplement un peu de panneau perforé pour aller à l'INTÉRIEUR des fiches USB, ajoutez du fil à travers les trous de sorte que l'insertion de la fiche ne les retire pas et leur permette de contacter les connecteurs +5V et de masse dans la fiche (voir les brochages sur le " Faire le circuit" étape pour quelle connexion est laquelle). Ensuite, coupez un film transparent pour couvrir un côté de la carte afin que le fil de la carte ne soit pas court-circuité contre le corps métallique de la fiche. Insérez cette carte isolée dans la prise USB et confirmez avec votre multimètre que les fils établissent un bon contact et ne sont pas en court-circuit. C'est ainsi que les lampes à lave USB sont connectées au circuit. Pour ce projet, faites deux de ces bouchons de pauvre homme en tête-à-tête sur le même morceau de panneau perforé (voir l'image). Lors de l'étape d'assemblage, vous verrez comment le boîtier tient les deux prises USB sur ce connecteur.

Étape 4: Couper le boîtier et le panneau perforé

Déterminez la disposition de votre projet dans son enceinte. J'ai utilisé la boîte toujours populaire Altoids. Percez un trou à l'arrière de la boîte Altoids pour le grand interrupteur marche/arrêt SPST, un à l'avant pour le câble USB du clavier et deux trous sur les côtés pour les prises USB de la lampe à lave. Découpez des fentes en trou de serrure avec une molette ou une scie à main Dremel jusqu'aux trous avant et latéraux afin que les câbles USB puissent s'y insérer (voir photo). Alignez les trous avec du ruban adhésif pour éviter de couper les câbles. Décidez de la forme de votre perfboard pour votre circuit et découpez cette forme avec un outil dremel. Cela va être un ajustement assez serré…

Étape 5: faire un circuit

Le cœur de ce projet consiste simplement à utiliser un logiciel pour basculer les LED du clavier et à détourner les LED pour commuter des courants plus importants. Je dois mentionner ici que certaines LED sont allumées en appliquant une tension positive à l'anode, tandis que d'autres circuits (comme celui de ce clavier) font flotter l'anode LED vers le haut (donc la LED est éteinte) et attachent la cathode de la LED à masse lorsqu'elle est activée (commutation pull-down). Vous pouvez modifier ce circuit pour qu'il fonctionne avec l'un ou l'autre, mais je vais schématiser la méthode d'arrimage négative. La LED éteinte (réglée à l'état haut) allume un interrupteur à transistor, qui ferme un relais, et enfin la lampe à lave est activée. Cela signifie que la bascule logicielle de la lampe sera inversée par rapport à la LED. J'ai adapté le circuit de windmeadow, mais il est basé sur un simple interrupteur à transistor comme décrit dans la plupart des textes sur l'électronique (p. 50 dans le livre de Mimm, ou sur wikipedia). J'ai inclus un fichier ktechlab pour que vous puissiez voir comment fonctionne le commutateur à transistor, ainsi qu'un schéma complet (aux formats svg et png). Assurez-vous d'utiliser le schéma d'origine ou le fichier svn pour l'impression, car les images plus petites ne sont pas claires. Vous devrez retirer les LED du circuit imprimé du clavier et déterminer leur polarité et de quel côté est commuté avec un multimètre. Faites passer un fil de chaque LED qui sera impliqué dans un circuit de commutation (ceux-ci sont étiquetés SCROLLLOCK et CAPSLOCK sur le schéma). Dessoudez le +5v et la masse du circuit du clavier pour alimenter la carte de perf, puis faites passer les fils pour renvoyer l'alimentation à la carte (il s'agit du +5V et de la masse sur le schéma). Suivez ensuite le schéma pour faire le circuit, en utilisant les brochages des composants pour identifier les connexions. Assemblez d'abord ce circuit sur une maquette et testez le circuit. C'était l'étape où j'ai déterminé que les LED étaient commutées vers le haut plutôt que vers le bas, et j'ai généralement atteint le point de chaos maximum sur mon établi. Lorsque le circuit fonctionne (testable en appuyant sur la touche de verrouillage des majuscules ou la touche de verrouillage du défilement et en voyant si les lampes à lave basculent), découvrez comment emballer les composants sur le panneau perforé. Le wirewrap peut être utilisé, mais la méthode d'assemblage la plus simple consiste simplement à pousser les composants à travers les trous, à enrouler les fils ensemble et à les souder ensemble. Testez que le circuit assemblé fonctionne sur le perfboard.

Étape 6: Lampes à lave USB couleur

Faites colorer les lampes à lave USB transparentes en coloriant un patch du film aérien avec les marqueurs rouges ou verts, puis en découpant un cercle à insérer dans la base de la lampe entre la lumière et la chambre "lave". Remontez les lampes à lave.

Étape 7: Assemblage final

Les boîtes Altoids font d'excellents boîtiers. Ils sont bons pour le blindage, mais ils sont malheureusement conducteurs et court-circuitent les circuits non protégés. Pour éviter cela, coupez le carton et le film transparent à la taille de la boîte et placez-les entre le circuit imprimé du clavier et votre panneau perforé. Insérez l'interrupteur dans le trou arrière de votre boîte. Insérez les fiches USB couplées au connecteur USB du pauvre dans les trous de serrure sur le côté afin que l'étain retienne les fiches dans le connecteur. Cram in perfboard et circuit clavier récupéré, isolez avec le carton et le film transparent. Essayez de fermer la boîte (la nôtre tient à peine).

Étape 8: Coder

Les lampes à lave seront contrôlées par des appels système au programme "réglé" qui allumera et éteindra les LED de verrouillage des majuscules et des défilements. Testez-le en exécutant ce qui suit à partir d'une ligne de commande (possible en tant que root, selon votre configuration) pour faire clignoter vos lampes: setleds -L -caps +scroll < /dev/tty0;sleep 3s;setleds -L +caps -scroll < /dev/tty0; dormir 3; setleds -L </dev/tty0 décomposer ceci:#Pour allumer le voyant rouge:setleds -L -caps +scroll < /dev/tty0#pour allumer le voyant vert:setleds -L +caps -scroll < /dev/ tty0#pour revenir à l'état où les voyants affichent les paramètres du claviersetleds -L </dev/tty0Vous pouvez inclure ces appels système dans votre propre programme, ou utiliser le module de test unitaire phython que Chris a écrit sur la base du framework de test unitaire PyUnit construit en python. Décompressez simplement les fichiers de l'archive tar (tar -xzvf lava_unittest.tar.gz depuis une console) et essayez les commandes suivantes depuis une console: python lava_unittest.py test_lava_unittest-passpython lava_unittest.py test_lava_unittest-failorpython test_lava_unittest_pass.python fail.pyPour exécuter à partir d'un émulateur de terminal, décommentez les lignes signalées par un avertissement et essayez de l'exécuter en tant que root à partir d'un émulateur de terminal. tests unitaires. Aucun recodage n'est nécessaire.

Étape 9: joli emballage

Pour terminer ce projet, créez et imprimez votre propre étiquette ou utilisez l'image incluse (ouvrez l'image secondaire en taille réelle ou le fichier xcf avec le gimp). Collez simplement sur le couvercle de vos incroyables lampes à lave contrôlées par USB.