USB ovládané mini lávové lampy: 9 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:24

Tento instruktážní dokument popisuje stavbu lávových lamp napájených z USB z USB klávesnice a dvou lávových lamp Think Geek USB pomocí jednoduchého tranzistorového spínacího obvodu ovládaného LED diodami na klávesnici. Ukazuje jednoduchý způsob ovládání až tří přepínačů s vysokou latencí (až 120 voltů, 0,5 ampéru) přes USB připojení za minimální částku peněz (0 $ až 40 $ v závislosti na vaší sbírce nevyžádané pošty) a bez nutnosti k naprogramování ovladače USB sériového ovládání nebo mikrokontroléru. Potenciálně můžete také použít klávesy klávesnice k přidání více než 100 vstupů, které by zadávaly znaky, které by mohly být použity k ovládání programu (jak popsal randofo a David Merrill, ale tento přístup nebyl pro tento projekt použit. Tento projekt byl koncipován jako dárek pro mého přítele Chrise Lashera na památku jeho stěhování a zahájení postgraduálního programu v bioinformatice. Chris bude hodně programovat a je zastáncem Pragmatického / Agilního programování, jehož jedním z principů je testování jednotek. probíhají jednotkové testy programu, je hezké vědět, zda jsou úspěšné nebo neúspěšné, a co převládá. Je známé, že někteří pragmatičtí programátoři vytvořili systém zpětné vazby ovládáním lávových lamp v plné velikosti z rámce testování jednotek propojením některých běžná domácí ovládací zařízení (stálo je to přes 60 dolarů). Lampy jim umožňovaly zjistit, zda testy prošly nebo neuspěly, a postupné zahřívání jedné lampy jim umožnilo zjistit, které dokonce převládaly ts. Je to skvělý nápad, ale chtěl jsem z Chrise udělat něco, co: 1) bude ovládat dvě malé lávové lampy napájené USB, 2) bude napájeno z Chrisova fantastického nového notebooku a rozhraní přes USB (žádné starší porty na novějších počítačích, zejména notebooky), 3) by byly trochu více domácí a hackerské, 4) by byly o hodně levnější. Řídicí relé z převodníku USB na sériový port se zdá být jednoduchým řešením. On-line pro projekty řízení sériového portu je k dispozici mnoho obvodů. Jeden vynikající projekt, který jsem upravil, byl na adrese https://www.windmeadow.com/node/4. Bohužel téměř všechna zařízení USB na sériová připojení neumožňují bit bumping na nízké úrovni (ruční přepínání řídicích linek), který je k použití těchto obvodů nutný. Dalším přístupem by bylo koupit obvod rozhraní USB nebo jej postavit z mikrokontroléru. Ať tak či onak, projekt by vyžadoval hodně kódu a ovladačů mikrokontroléru (dokonce i s použitím již existujících ovladačů lidského rozhraní nebo předem vyrobeného ovladače). Tento problém jsem se rozhodl vyřešit pomocí zachráněné USB klávesnice, protože jsou relativně levné, a obsahují vše, co je potřeba pro tři jednoduché výstupy zapnutí/vypnutí, ve formě LED diod s čísly, čepicemi a zámkem posouvání. V Linuxu existuje řada mechanismů pro přepínání vašich LED diod z programu nebo příkazového řádku (na jeden se dokonce odkazuje v Cryptonomicon). Setled je nejjednodušší a je předinstalován na téměř všech počítačích, ledd je postaven na modelu klient-server a dokonce existuje modul v programovacím jazyce Ruby. Windows a Mac OS a další programovací jazyky by měly mít srovnatelné mechanismy - zveřejněte je v komentářích, pokud víte, jak přepínat LED diody klávesnice v jiných OS nebo programovacích jazycích! Dal jsem Chrisovi jeho dárek a nyní může nejen vidět, jestli jeho jednotkové testy procházejí, všichni programátoři v jeho novém oddělení mohou vědět, jaký je skvělý výrobce kutilů.

Krok 1: Seznam dílů

2 lávové lampy USB (od Thinkgeek nebo froogle ~ 10 $ za kus) 1 klávesnice USB (klávesnice Apple by vám také umožnila zachránit dva konektory USB, takže hackery uvedené v kroku „USB jack chudáka“nejsou nutné) $ 0 za škrábanou klávesnici s mrtvým klíčem nebo dvěma, na $ 4 on-line (https://froogle.google.com/froogle?q=usb%20keyboard) na 30 $ při nejlepší koupi) 2 reléová relé (Radio Shack #275-233 $ 3,00, Mouser #677-OMR-112H 1,54 $) všechny ostatní elektrické komponenty by měly stát jen pár dolarů. 2 tranzistory (jako 2N2222) (Radio Shack #276-1617, Mouser #511-2N2222A) 2 odpory (Radio Shack #271-1124, Mouser #291-4.7k, žluto-fialovo-červeno-zlaté pásy) 4 diody, něco jako 1N404 (Radio Shack #276-1103, Mouser #512-1N414B) 1 vypínač (SPST) trocha wire1 perfboard (Radio Shack #276-1395) 1 Altoids tinsome cardboard, a sheet of transparent/overhead film páječka a / nebo drátěný ovíjecí nástroj a drátěný nástroj na ručním nebo ručním nástroji a patiencedrill a bitsa digitální multimetrová a zelená značka ostří Znalosti a dovednosti: Základní znalosti o pájení a elektronice. Knihu Forest Mimm vřele doporučuji, pokud jste začátečník v elektronice a chcete vědět, jak obvody fungují. Čas: Tento projekt trval dva večery a odpoledne, včetně řešení problémů.

Krok 2: Vyhodnocení klávesnice

Rozeberte klávesnici tak nedestruktivně, jak je to jen možné. Klávesnice, kolem které jsem ležel, byla multimediální USB klávesnice Dynex, číslo modelu DX-MKB101. Při rozebírání dávejte pozor, abyste nepřetrhli tenké vodiče, které se často používají. Po otevření klávesnice byste měli vidět něco jako druhý obrázek. Chcete zachránit tělo obvodu a desku pomocí LED diod (často na stejné desce s obvody) a přijít o objemnou klávesnici. Naštěstí můžete oddělit tenkou plastovou fólii, která funguje jako klíčové spínače klávesnice, nebo jiným způsobem odříznout spínače klávesnice, aniž byste poškodili hlavní obvod. Musel jsem proříznout nějaký plast, abych uvolnil desku, ale po dokončení byste měli být schopni klávesnici zapojit, nechat ji rozpoznat a přepínat holé LED diody pomocí jiných, funkčních kláves zámku klávesnice zapojených do stejného počítače. Můžete mít více klávesnic, USB i ne, zapojených současně s většinou moderních operačních systémů a budou navzájem spouštět caps lock a další zamykací klávesy. Na tomto místě bych měl říci, že je možné váš počítač poškodit nebo zničit zapojením holých obvodů do něj. Buďte opatrní a postupujte opatrně. Pokud máte obavy, vyzkoušejte levný rozbočovač USB. Na druhou stranu jsem při řešení problémů s tímto obvodem zkoušel všelijaké věci, včetně přepojování obvodů pod napětím, a můj notebook zůstává nesmažený.

Krok 3: USB konektor chudého muže

Nechtěl jsem zničit USB zástrčky na lávových lampách, aby mohly být použity samostatně, a aby byl ovladač USB lávové lampy modulární (místo lamp bylo možné používat zapnutá a vypnutá jiná zařízení). Pokud byste v posledním kroku rozebrali klávesnici Apple, měli byste dvě zásuvky USB-A, které můžete použít, a tento krok tedy můžete přeskočit. Můžete si také zakoupit ženské USB-A konektory od myši nebo záchranné z náhradního rozbočovače USB. Rozhodl jsem se však pro levnou a jednoduchou možnost - jednoduchý konektor USB vyrobený z nějakého pruhovaného drátěného obalu (stačil by jakýkoli tenký drát), trochu perfboardu a nějaký papír a průhledná fólie pro izolaci. Jednoduše uřízněte kousek perfboardu a VNITŘ USB zástrčky přidejte drát skrz otvory tak, aby je zástrčka nevytáhla a umožnila jim kontakt s +5V a uzemňovacími konektory v zástrčce (viz vývody na Proveďte obvod “krok, pro které připojení je které). Poté odřízněte průhlednou fólii tak, aby zakryla jednu stranu desky, aby se drát perfboardu nezkratoval proti kovovému tělu zástrčky. Zapojte tuto izolovanou desku do konektoru USB a multimetrem potvrďte, že vodiče vytvářejí dobrý kontakt a nezkratují se. Takto jsou k obvodu připojeny lávové lampy USB. U tohoto projektu vyrobte dvě z těchto ucpaných zátek proti sobě na stejném kousku perfboardu (viz obrázek). Během kroku montáže uvidíte, jak pouzdro drží oba konektory USB na tomto konektoru.

Krok 4: Vyrežte skříň a Perfboard

Zjistěte rozvržení projektu v jeho příloze. Použil jsem stále oblíbenější plech Altoids. Do zadní části plechu Altoids vyvrtejte otvor pro velký vypínač SPST, jeden vpředu pro kabel USB klávesnice a dva otvory na bocích pro zástrčky lávové žárovky USB. Vyřízněte štěrbiny klíčovou dírkou odřezávacím kotoučem dremel až k předním a bočním otvorům, aby se do nich mohly vejít kabely USB (viz obrázek). Ořízněte otvory lepicí páskou, abyste zabránili proříznutí kabelů. Rozhodněte se o tvaru své desky pro svůj obvod a tento tvar vyřízněte nástrojem dremel. Bude to docela těsné…

Krok 5: Vytvořte obvod

Jádrem tohoto projektu je jednoduše použití softwaru k přepínání LED diod na klávesnici a únos LED pro přepínání větších proudů. Zde bych měl zmínit, že některé LED diody se zapínají přivedením kladného napětí na anodu, zatímco jiné obvody (jako ten v této klávesnici) vznášejí LED anodu vysoko (takže LED nesvítí) a přivazují katodu LED k uzemnění, když je aktivováno (rozbalovací přepínání). Tento obvod můžete upravit tak, aby fungoval s kterýmkoli z nich, ale já nakreslím negativní metodu tie-down. Vypnutá (nastavená) LED zapne tranzistorový spínač, který sepne relé a nakonec se aktivuje lávová lampa. To znamená, že softwarový přepínač pro lampu bude obrácen z LED. Obvod jsem upravil z větrné louky, ale je založen na jednoduchém tranzistorovém spínači, jak je popsáno ve většině textů o elektronice (str. 50 v Mimmově knize nebo na wikipedii). Zahrnul jsem soubor ktechlab, abyste viděli, jak funguje tranzistorový přepínač, a úplné schéma (ve formátech svg a png). K vytištění použijte původní schéma nebo soubor svn, protože menší obrázky nejsou jasné. Budete muset vyjmout LED diody z desky plošných spojů klávesnice a určit jejich polaritu a kterou stranu přepínat pomocí multimetru. Z každé LED zapojte jeden vodič, který bude zapojen do spínacího obvodu (na schématu jsou označeny SCROLLLOCK a CAPSLOCK). Odpojte +5 V a uzemněte z obvodu klávesnice, abyste poskytli napájení perfboardu, a poté spusťte vodiče pro návrat napájení na desku (to je +5 V a uzemnění na schématu). Poté podle schématu vytvořte obvod pomocí vývodů komponent k identifikaci připojení. Nejprve sestavte tento obvod na prkénku a obvod otestujte. To byl krok, kdy jsem zjistil, že LED diody byly vytaženy místo vytaženého spínače, a obecně dosáhl bodu maximálního chaosu na mém pracovním stole. Když obvod funguje (lze to ověřit stisknutím klávesy Caps Lock nebo Scroll Lock a zjistit, zda se lávové lampy přepínají), zjistěte, jak zabalit součásti na perfboard. Lze použít drátěný obal, ale nejjednodušší způsob montáže je prosté prostrčení součástí skrz otvory, zabalení vodičů dohromady a jejich pájení dohromady. Otestujte, zda sestavený obvod funguje na perfboardu.

Krok 6: Barevné lávové lampy USB

Vybarvěte čiré lávové lampy USB vybarvením skvrny na stropní fólii červenými nebo zelenými značkami a poté vyříznutím kruhu, který vložte do základny lampy mezi světlo a „lávovou“komoru. Znovu sestavte lávová světla.

Krok 7: Konečná montáž

Altoidové plechovky dělají skvělé skříně. Jsou dobří ve stínění, ale bohužel jsou to vodiče a zkracují nechráněné obvody. Abyste tomu zabránili, nastříhejte lepenku a průhlednou fólii na velikost cínu a vložte ji mezi desku plošných spojů klávesnice a perfboard. Vložte spínač do zadního otvoru v plechu. Vložte zástrčky USB připojené k USB konektoru chudáka do zářezů klíčové dírky na boku, aby cín držel zástrčky v konektoru. Naplňte obvod perfboardu a zachráněné klávesnice, izolujte lepenkou a průhlednou fólií. Zkuste cín zavřít (ten náš se sotva vejde).

Krok 8: Kód

Lávové lampy budou ovládány systémovými voláními do „nastaveného“programu, který bude zapínat a vypínat LED diody capslock a scroll lock. Vyzkoušejte to spuštěním následujícího příkazu z příkazového řádku (možné jako root, v závislosti na vaší konfiguraci), aby vaše kontrolky blikaly: setleds -L -caps +scroll < /dev /tty0; sleep 3s; setleds -L +caps -scroll < /dev /tty0; spát 3; setleds -L </dev/tty0 prolomení:#Zapnutí červené kontrolky: setleds -L -caps +posun </dev/tty0#pro zapnutí zelené lampy: setleds -L +caps -scroll </dev/ tty0#pro návrat do stavu, kdy LED diody zobrazují nastavení klávesnice setls -L </dev/tty0 Tato systémová volání můžete zahrnout do vlastního programu, nebo můžete použít testovací modul jednotky phythmon, který Chris napsal na základě integrovaného rámce testování jednotek PyUnit do pythonu. Stačí rozbalit soubory z archivu tar (tar -xzvf lava_unittest.tar.gz z konzoly) a vyzkoušet z konzoly následující příkazy: python lava_unittest.py test_lava_unittest-passpython lava_unittest.py test_lava_unittest-failorpython test_lava_unitt_py_py.py fail.py Chcete-li spustit z emulátorů terminálu, odkomentujte řádky označené příznakem varování a zkuste jej spustit jako root z emulátoru terminálu. S tímto kódem stačí vyměnit instance „unittest“za „lava_unittest“ve skriptech Pythonu napsaných pro jednotkové testování. Není nutné překódování.

Krok 9: Pěkné balení

Chcete-li dokončit tento projekt, vytvořte a vytiskněte si vlastní štítek nebo použijte přiložený obrázek (otevřete obrázek secong v plné velikosti nebo soubor xcf s gimp). Jednoduše vložte na kryt svých úžasných lávových lamp ovládaných USB.