USB -ohjatut mini -laavalamput: 9 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:03

Tässä ohjeessa kuvataan USB -virtalähteen ja ohjattavan laavalamppusarjan rakentaminen USB -näppäimistöltä ja kaksi Think Geek USB -laavalamppua käyttämällä yksinkertaista transistorirelekytkinpiiriä, jota ohjaavat näppäimistön LEDit. Se havainnollistaa yksinkertaisen tavan hallita jopa kolmea korkean latenssin kytkintä (jopa 120 volttia, 0,5 ampeeria) USB-liitännän kautta minimaalisella rahalla (0–40 dollaria roskapostista riippuen) ja ilman ohjelmoida USB -sarjaohjain tai mikro -ohjain. Mahdollisesti voit myös lisätä näppäimistön näppäimillä yli 100 tuloa, jotka kirjoittavat merkkejä, joita voidaan käyttää ohjelman ohjaamiseen (kuten Randofo ja David Merrill ovat kuvanneet, mutta tätä lähestymistapaa ei käytetty tässä projektissa. Tämä projekti suunniteltiin lahja ystävälleni Chris Lasherille muistoksi hänen siirtymisestään ja bioinformatiikan jatko -ohjelman aloittamisesta. Chris aikoo tehdä paljon ohjelmointia ja on käytännön / ketterän ohjelmoinnin kannattaja, jonka yksi periaatteista on yksikkötestaus. Ohjelman yksikkötestit ovat käynnissä, on mukava tietää, onnistuvatko vai epäonnistuvatko ja mikä on vallitsevaa. Kuuluisasti jotkut pragmaattiset ohjelmoijat tekivät palautejärjestelmän ohjaamalla täysikokoisia laavalamppuja yksikkötestauskehyksestä kytkemällä yhteen valmiista kodin ohjauslaitteista (se maksoi heille yli 60 dollaria). Lamppujen avulla he voivat nähdä, menivätkö testit läpi vai eivät, ja yhden lampun asteittainen lämmitys antoi heille mahdollisuuden nähdä, mitkä ts olivat hallitsevia. Tämä on hieno idea, mutta halusin tehdä Chrisille jotain, joka: 1) ohjaisi kahta pientä USB-virtalähdettä käyttävää laavalamppua, 2) sammuttaisi Chrisin hienon uuden kannettavan tietokoneen ja käyttöliittymän USB: n kautta (ei vanhoja portteja uusissa tietokoneissa, erityisesti kannettavat tietokoneet), 3) olisi hieman kotitekoisempi ja hakkeriystävällisempi, 4) olisi paljon halvempaa. Sarjaportin ohjausprojekteja varten on saatavilla verkossa monia piirejä. Yksi erinomainen projekti, jonka mukautin, oli osoitteessa https://www.windmeadow.com/node/4. Valitettavasti melkein kaikki USB -sarjalaitteet eivät salli näiden piirien käyttämiseen tarvittavaa matalan tason bittiä (ohjauslinjojen manuaalista vaihtamista). Toinen tapa olisi ostaa USB -liitäntäpiiri tai rakentaa se mikrokontrollerista. Kummassakin tapauksessa projekti vaatisi paljon mikrokontrollerikoodia ja ohjaimia (jopa käyttämällä olemassa olevia ihmisen käyttöliittymän ohjaimia tai valmiita ohjaimia). Päätin ratkaista tämän ongelman pelastetulla USB-näppäimistöllä, koska ne ovat suhteellisen halpoja ja sisältää kaiken, mitä tarvitaan kolmeen yksinkertaiseen päälle/pois -lähtöön, numeroiden, korkkien ja vierityslukon merkkivalojen muodossa. Linuxissa on useita mekanismeja, joilla voit vaihtaa LEDit ohjelmasta tai komentoriviltä (sellaiseen viitataan jopa Cryptonomiconissa). Setled on yksinkertaisin ja se on esiasennettu melkein kaikkiin koneisiin, ledd on rakennettu asiakas-palvelin-malliin ja siinä on jopa moduuli Ruby-ohjelmointikielellä. Windows- ja Mac -käyttöjärjestelmillä sekä muilla ohjelmointikielillä pitäisi olla vastaavat mekanismit - lähetä ne kommentteihin, jos tiedät kuinka vaihtaa näppäimistön LED -valoja muihin käyttöjärjestelmiin tai ohjelmointikieliin! Annoin Chrisille lahjan, ja nyt hän ei voi vain nähdä, yksikkötestit ovat ohi, kaikki uuden osaston ohjelmoijat voivat tietää, kuinka hieno DIY -valmistaja hän on.

Vaihe 1: Osaluettelo

2 USB -laavalamppua (Thinkgeek tai froogle ~ 10 dollaria) kuolleella avaimella tai kahdella, 4 dollariin verkossa (https://froogle.google.com/froogle?q=usb%20keyboard) parhaaseen hintaan 30 dollariin) 2 reed-kytkinreleet (Radio Shack #275-233 3,00 $, Mouser #677-OMR-112H $ 1.54) kaikkien muiden sähkökomponenttien pitäisi maksaa vain muutama dollari. 2 transistoria (esim. jotain 1N404 (Radio Shack #276-1103, Mouser #512-1N414B) 1 virtakytkin (SPST) hieman lankaa juotosraudan ja / tai langankääritystyökalu ja langallinen Remel-työkalu tai käsityökalu ja potilaspora ja bittinen digitaalinen yleismittari ja vihreä terävämerkki Tieto ja taidot: Perusjuotos- ja elektroniikkatiedot. Suosittelen lämpimästi Forest Mimmin kirjaa, jos olet elektroniikan aloittelija ja haluat tietää miten piirit toimivat.

Vaihe 2: Näppäimistön poistaminen

Irrota näppäimistö mahdollisimman tuhoamattomasti. Näppäimistö, jonka olin maannut, oli Dynex-multimedia-USB-näppäimistö, mallinumero DX-MKB101. Kun purat osia, varo rikkomasta usein käytettyjä ohuita johtoja. Sinun pitäisi nähdä jotain toisen kuvan kaltaista näppäimistön avaamisen jälkeen. Haluat pelastaa piirin rungon ja piirilevyn LED -valoilla (usein samalla piirilevyllä) ja menettää tilaa vievän näppäimistön. Toivottavasti voit irrottaa ohuen muovikalvon, joka toimii näppäimistön avainkytkiminä, tai jollakin muulla tavalla katkaista näppäimistön kytkimet vahingoittamatta pääpiiriä. Minun täytyi leikata muovia levyn vapauttamiseksi, mutta viimeistelyn jälkeen sinun pitäisi pystyä kytkemään näppäimistö pistorasiaan, tunnistamaan se ja vaihtamaan paljaat LED -valot toisella, toimivalla näppäimistön lukitusnäppäimellä, joka on kytketty samaan tietokoneeseen. Sinulla voi olla useita näppäimistöjä, USB ja ei, kytkettynä samanaikaisesti useimpien nykyaikaisten käyttöjärjestelmien kanssa, ja ne käynnistävät toistensa Caps Lockin ja muut lukitusnäppäimet. Tässä vaiheessa minun on sanottava, että tietokoneesi voi vahingoittua tai tuhoutua kytkemällä paljaat piirit siihen. Ole varovainen ja jatka varovasti. Jos olet huolissasi, testaa halvalla USB -keskittimellä. Toisaalta yritin kaikenlaisia asioita tämän piirin vianetsinnän aikana, mukaan lukien jännitteisten piirien uudelleenjohdotus, ja kannettava tietokoneeni on paahtamaton.

Vaihe 3: Köyhän miehen USB -pistoke

En halunnut tuhota laavalamppujen USB -pistokkeita, jotta niitä voitaisiin käyttää erikseen, ja jotta USB -laavalamppuohjain olisi modulaarinen (muita laitteita voitaisiin käyttää kytkettynä päälle ja pois lampun sijasta). Jos puret omenanäppäimistön viimeisessä vaiheessa, sinulla olisi kaksi naaraspuolista USB-A-liitäntää, joita voit käyttää, joten voit ohittaa tämän vaiheen. Voit myös ostaa naaraspuoliset USB-A-liittimet hiirestä tai pelastusliittimiä vara-USB-keskittimestä. Päätin kuitenkin valita halvan ja yksinkertaisen vaihtoehdon - yksinkertaisen USB -liitännän, joka on valmistettu jostain raidallisesta lankakääröstä (mikä tahansa ohut lanka riittäisi), hieman parkettilevyä ja erästä paperia ja läpinäkyvää kalvoa. Leikkaa vain pieni osa perfboardista mennäksesi USB -pistokkeiden sisään, lisää johto reikien läpi, jotta pistokkeen asettaminen ei vedä niitä irti ja sallii niiden koskettaa pistokkeen +5 V: n ja maadoitusliittimiä (ks. Tee piiri vaihe, jolle yhteys on mikä). Leikkaa sitten läpinäkyvä kalvo levyn toisen puolen peittämiseksi, jotta perfboard -lanka ei osu pistokkeen metallirunkoon. Työnnä tämä eristetty levy USB -pistokkeeseen ja vahvista yleismittarilla, että johdot muodostavat hyvän kontaktin eivätkä oikosulje. Näin USB -laavalamput on kytketty piiriin. Tätä projektia varten tee kaksi näistä köyhän miehen pistokkeista päätä vasten samalla laudalla (katso kuva). Asennuksen aikana näet, miten kotelo pitää molemmat tämän liittimen USB -liittimet.

Vaihe 4: Leikkaa kotelo ja perfboard

Selvitä projektisi ulkoasu sen kotelossa. Käytin aina suosittua Altoids-tinaa. Poraa reikä Altoids -purkin takaosaan suurta päälle/pois -SPST -kytkintä varten, yksi eteen näppäimistön USB -kaapelia varten ja kaksi reikää sivuille USB -lavalampputulppia varten. Leikkaa avaimenreikien raot dremelin katkaisupyörällä tai käsisahalla etu- ja sivureikiin, jotta USB-kaapelit mahtuvat (katso kuva). Vuoraa reiät teipillä kaapeleiden katkeamisen estämiseksi. Päätä piirilevyn muoto ja piirrä se dremel -työkalulla. Tästä tulee aika tiukka istuvuus…

Vaihe 5: Tee piiri

Tämän projektin ydin on yksinkertaisesti ohjelmiston käyttäminen näppäimistön LED -valojen vaihtamiseksi ja LED -kaappaaminen suuremman virran vaihtamiseksi. Mainitsen tässä, että jotkut LEDit kytketään päälle antamalla positiivinen jännite anodille, kun taas muut piirit (kuten tässä näppäimistössä) kelluttavat LED -anodin korkealle (joten LED ei pala) ja sitovat LED -katodin maahan, kun se on aktivoitu (alasvetokytkin). Voit muokata tätä piiriä toimimaan kumman tahansa kanssa, mutta kaavion negatiivisen sitomismenetelmän. Sammutettava (korkealle asetettu) LED kytkee päälle transistorikytkimen, joka sulkee releen ja lopulta laavalamppu aktivoituu. Tämä tarkoittaa, että lampun ohjelmistokytkin kääntyy päinvastaiseksi LED -valosta. Muokkasin piirin tuulen niityltä, mutta se perustuu yksinkertaiseen transistorikytkimeen, kuten on kuvattu useimmissa elektroniikkateksteissä (s. 50 Mimmin kirjassa tai wikipediassa). Olen sisällyttänyt ktechlab -tiedoston, jotta voit nähdä, miten transistorikytkin toimii, ja täydellisen kaavion (svg- ja-p.webp

Vaihe 6: Värilliset USB -laavalamput

Väritä kirkkaat USB -laavalamput värittämällä yläpuolen kalvon laastari punaisilla tai vihreillä merkeillä ja leikkaamalla sitten ympyrä, joka asetetaan lampun pohjaan valon ja "laavakammion" väliin. Kokoa laavavalot.

Vaihe 7: Lopullinen kokoonpano

Altoids -tölkit muodostavat upeita koteloita. Ne ovat hyviä suojaamaan, mutta ne ovat valitettavasti johtimia ja oikosulje suojaamattomia piirejä. Tämän estämiseksi leikkaa pahvi ja läpinäkyvä kalvo tinan kokoisiksi ja sovi näppäimistön piirilevyn ja perfboardisi väliin. Aseta kytkin vuoan takareikään. Työnnä köyhän miehen USB -liittimeen liitetyt USB -pistokkeet sivussa oleviin avaimenreikiin, jotta tina pitää liittimet liittimessä. Täytä pahvilevyllä ja pelastetulla näppäimistöpiirillä, eristä pahvilla ja läpinäkyvällä kalvolla. Yritä sulkea purkki (meidän tuskin mahtuu).

Vaihe 8: Koodi

Laavalamppuja ohjataan järjestelmän kutsuilla "asetettuun" ohjelmaan, joka kytkee päälle ja pois päälukon ja vierityslukon LEDit. Testaa se suorittamalla seuraavat komentoriviltä (mahdollista rootina kokoonpanostasi riippuen) saadaksesi lamput vilkkumaan: setleds -L -caps +scroll < /dev /tty0; sleep 3s; setleds -L +caps -croll < /dev /tty0; nukkua 3; setleds -L </dev/tty0 tämän rikkominen: #Punaisen lampun sytyttäminen: setleds -L -caps +scroll </dev/tty0#vihreän lampun sytyttämiseksi: setleds -L +caps -scroll </dev/ tty0#palataksesi tilaan, jossa LED -valot näyttävät näppäimistöasetukset -L </dev/tty0 Voit sisällyttää nämä järjestelmäkutsut omaan ohjelmaan tai käyttää Phython -yksikön testimoduulia, jonka Chris kirjoitti PyUnit -yksikön testauskehyksen perusteella pythoniin. Pura tiedostot tar-arkistosta (tar -xzvf lava_unittest.tar.gz konsolista) ja kokeile seuraavia komentoja konsolista: python lava_unittest.py test_lava_unittest-passpython lava_unittest.py test_lava_unittest-failorpython test_lava_unittun-pass. fail.pyJos haluat käyttää pääteemulaattoreita, poista varoitusmerkittyjen rivien kommentit ja yritä ajaa itas root pääteemulaattorista. Tällä koodilla sinun tarvitsee vain vaihtaa "unittest" -tapahtumat "lava_unittest" -sovellukseen Python-skripteissä, jotka on kirjoitettu yksikkötestaus. Uudelleenkoodausta ei tarvita.

Vaihe 9: Kaunis pakkaus

Viimeistele tämä projekti tekemällä ja tulostamalla oma tarrasi tai käyttämällä mukana tulevaa kuvaa (avaa täysikokoinen secong-kuva tai xcf-tiedosto gimpillä). Liitä vain hämmästyttävien USB -ohjattavien laavalamppujen kanteen.