HackerBox 0039: Nivel sus: 16 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:44

Cu HackerBox 0039, HackerBox Hackers din întreaga lume folosesc surse de alimentare ATX pentru a-și alimenta proiectele, învățând cum tranzistorii alcătuiesc porțile logice și explorează conținutul cartelelor SIM celulare. Acest Instructable conține informații pentru a începe să utilizați HackerBox # 0039, care poate fi achiziționat aici până la epuizarea stocurilor. Dacă doriți să primiți o HackerBox ca aceasta chiar în cutia poștală în fiecare lună, vă rugăm să vă abonați la HackerBoxes.com și să vă alăturați revoluției!

Subiecte și obiective de învățare pentru HackerBox 0039:

• Atingeți nivelurile standard de tensiune dintr-o sursă de computer recuperată
• Convertiți 12V DC într-o tensiune de ieșire variabilă
• Asamblați șase porți logice diferite folosind tranzistoare NPN
• Explorează conținutul cartelelor SIM celulare
• Acceptați sau emiteți provocări cu monede - stil hacker

HackerBoxes este serviciul de cutie de abonament lunar pentru electronice DIY și tehnologie computerizată. Suntem pasionați, creatori și experimentatori. Suntem visătorii viselor.

HACK PLANETA

Pasul 1: Lista de conținut pentru HackerBox 0039

• ATX Power Supply Breakout
• Convertor DC-to-DC Buck
• Carcasă acrilică pentru convertor de putere
• Trei PCB-uri exclusive de la tranzistor la poartă
• Set de componente pentru tranzistor-la-porți
• Bloc terminal feminin MicroUSB
• Cablu MicroUSB
• Adaptor pentru card SIM cu trei căi
• Cititor și scriitor de carduri SIM USB
• Monedă exclusivă de provocare HackerBox
• Decalcomanii pentru tranzistor-la-porți
• Transfer exclusiv de vinil HackLife

Câteva alte lucruri care vă vor fi de ajutor:

• Instrument de lipit, lipit și instrumente de lipit de bază
• Alimentare ATX recuperată

Cel mai important, veți avea nevoie de un sentiment de aventură, spirit hacker, răbdare și curiozitate. Construirea și experimentarea cu electronice, deși foarte plină de satisfacții, poate fi dificilă, provocatoare și chiar frustrantă uneori. Scopul este progresul, nu perfecțiunea. Când persistați și vă bucurați de aventură, din acest hobby se poate obține o mulțime de satisfacții. Faceți fiecare pas încet, țineți cont de detalii și nu vă fie teamă să cereți ajutor.

Există o mulțime de informații pentru membrii actuali și potențiali din FAQ-ul HackerBoxes. Aproape toate e-mailurile de asistență non-tehnică pe care le primim au primit deja un răspuns acolo, așa că apreciem foarte mult că ați luat câteva minute pentru a citi FAQ.

Pasul 2: VERIFICĂ MONEDA

MONEDELE DE PROVOCARE pot fi mici monede sau medalioane, purtând însemnele sau emblema unei organizații și purtate de membrii organizației. În mod tradițional, acestea ar putea fi date pentru a dovedi calitatea de membru când sunt contestate și pentru a spori moralul. În plus, sunt colectate și de membrii serviciului. În practică, monedele provocatoare sunt prezentate în mod normal de către comandanții de unitate ca recunoaștere a realizărilor speciale de către un membru al unității. De asemenea, acestea sunt schimbate în recunoașterea vizitelor la o organizație. (Wikipedia)

Pasul 3: tranzistoare-la-porți

PCB-urile și kitul de piese HackerBox Transistor-to-Gates ajută la demonstrarea și explorarea modului în care sunt construite porțile logice din tranzistoare.

În dispozitivele logice tranzistor-tranzistor (TTL), tranzistoarele asigură funcționalitatea logică. Circuitele integrate TTL au fost utilizate pe scară largă în aplicații precum computere, comenzi industriale, echipamente și instrumente de testare, electronice de consum și sintetizatoare. Seria 7400 de la Texas Instruments a devenit deosebit de populară. Producătorii de TTL au oferit o gamă largă de porți logice, flip-flops, contoare și alte circuite. Variațiile designului original al circuitului TTL au oferit o viteză mai mare sau o disipare mai mică a puterii pentru a permite optimizarea proiectării. Dispozitivele TTL au fost fabricate inițial în pachete dual-in-line (DIP) din ceramică și plastic și sub formă de pachet plat. Cipurile TTL sunt acum fabricate și în pachete de montare la suprafață. TTL a devenit baza computerelor și a altor electronice digitale. Chiar și după integrarea pe scară largă (VLSI), circuitele integrate au făcut ca procesoarele cu circuite multiple să devină învechite, dispozitivele TTL au găsit încă o utilizare extinsă ca interfață logică de lipici între componentele mai dens integrate. (Wikipedia)

PCB-uri de tranzistoare la porți și conținutul kitului:

• Trei PCB-uri exclusive de tranzistor-la-poartă
• Decalcomanii pentru circuite tranzistoare-porți
• Zece tranzistoare NPN 2N2222A (pachet TO-92)
• Zece rezistențe 1K (maro, negru, roșu)
• Zece rezistențe 10K (maro, negru, portocaliu)
• Zece LED-uri verzi de 5 mm
• Zece butoane momentane tactile

Pasul 4: Poarta tampon

O Poartă tampon este o poartă logică de bază care își transmite intrarea, neschimbată, la ieșirea sa. Comportamentul său este opusul unei porți NU. Scopul principal al unui buffer este de a regenera intrarea. Un buffer are o intrare și o ieșire; ieșirea sa este întotdeauna egală cu intrarea sa. Bufferele sunt, de asemenea, utilizate pentru a crește întârzierea de propagare a circuitelor. (WikiChip)

Circuitul tampon utilizat aici este un exemplu excelent al modului în care un tranzistor poate acționa ca un comutator. Când pinul de bază este activ, curentul este permis să curgă de la pinul colector la pinul emițătorului. Curentul respectiv trece (și luminează) LED-ul. Deci, spunem că activarea bazei tranzistorului activează și stinge LED-ul.

NOTE DE ASAMBLARE

• Tranzistoare NPN: pinul emițătorului spre partea inferioară a PCB-ului, partea plană a carcasei tranzistorului spre dreapta
• LED: Pinul scurt este introdus spre rețeaua de împământare (spre partea inferioară a PCB-ului)
• Rezistențe: polaritatea nu contează, dar plasarea este importantă. Rezistențele de bază sunt de 10K Ohm, iar rezistențele în linie cu LED-urile sunt de 1K Ohm.
• Alimentare: conectați 5VDC și împământare la tampoanele corespunzătoare de pe spatele fiecărui PCB

URMAȚI ACESTE CONVENȚII PENTRU TOATE CELE TREI PCB-uri

Pasul 5: Poarta invertorului

O poartă invertor sau o poartă NOT, este o poartă logică care implementează negarea logică. Când intrarea este LOW, ieșirea este HIGH și când intrarea este HIGH, ieșirea este LOW. Invertoarele sunt nucleul tuturor sistemelor digitale. Înțelegerea funcționării, comportamentului și proprietăților sale pentru un proces specific face posibilă extinderea proiectării sale pe structuri mai complexe, cum ar fi porțile NOR și NAND. Comportamentul electric al circuitelor mult mai mari și complexe poate fi derivat prin extrapolarea comportamentului observat de la invertoare simple. (WikiChip)

Pasul 6: SAU Poartă

Poarta OR este o poartă logică digitală care implementează disjuncția logică. O ieșire HIGH (1) rezultă dacă una sau ambele intrări la poartă sunt HIGH (1). Dacă niciuna dintre intrări nu este mare, rezultă o ieșire LOW (0). Într-un alt sens, funcția OR găsește efectiv maximul între două cifre binare, la fel cum funcția AND complementară găsește minimul. (Wikipedia)

Pasul 7: Poarta NOR

Poarta NOR (NOT-OR) este o poartă logică digitală care implementează NOR-ul logic. O ieșire HIGH (1) rezultă dacă ambele intrări la poartă sunt LOW (0); dacă una sau ambele intrări sunt HIGH (1), rezultă o ieșire LOW (0). NOR este rezultatul negării operatorului OR. Poate fi văzut și ca o poartă ȘI cu toate intrările inversate. Porțile NOR pot fi combinate pentru a genera orice altă funcție logică. Partajați această proprietate cu poarta NAND. În schimb, operatorul OR este monoton, deoarece poate schimba doar LOW în HIGH, dar nu și invers. (Wikipedia)

Pasul 8: ȘI Poarta

Poarta AND este o poartă logică digitală de bază care implementează conjuncția logică. O ieșire HIGH (1) rezultă numai dacă toate intrările către poarta AND sunt HIGH (1). Dacă niciuna sau nu toate intrările la poarta AND sunt HIGH, rezultă o ieșire LOW. Funcția poate fi extinsă la orice număr de intrări. (Wikipedia)

Pasul 9: Poarta NAND

Poarta NAND (NOT-AND) este o poartă logică care produce o ieșire care este falsă numai dacă toate intrările sale sunt adevărate. Ieșirea sa este complementară cu cea a unei porți ȘI. O ieșire LOW (0) rezultă numai dacă toate intrările la poartă sunt HIGH (1); dacă orice intrare este LOW (0), rezultă o ieșire HIGH (1).

Prin teorema lui De Morgan, logica unei porți NAND cu două intrări poate fi exprimată ca AB = A + B, făcând o poartă NAND echivalentă cu invertoarele urmată de o poartă SAU.

Poarta NAND este semnificativă deoarece orice funcție booleană poate fi implementată utilizând o combinație de porți NAND. Această proprietate se numește completitudine funcțională. Împarte această proprietate cu poarta NOR. Sistemele digitale care utilizează anumite circuite logice profită de completitudinea funcțională a NAND.

(Wikipedia)

Pasul 10: Poarta XOR

Poarta XOR sau OR exclusiv este o operație logică care produce ieșiri adevărate numai atunci când intrările diferă (una este adevărată, cealaltă este falsă). Câștigă numele „exclusiv sau” deoarece sensul lui „sau„ este ambiguu atunci când ambii operanzi sunt adevărați; exclusivul sau operatorul exclude acest caz. Uneori acest lucru este gândit ca „unul sau altul, dar nu ambele”. Acest lucru ar putea fi scris ca „A sau B, dar nu, A și B”. (Wikipedia)

În timp ce XOR este o poartă logică importantă, acesta poate fi construit din alte porți mai simple. În consecință, nu construim una aici, dar putem studia această scriere frumoasă pentru un circuit de poartă XOR cu tranzistor NPN ca un prim exemplu de pieptănare a porților bazate pe tranzistori pentru a face o logică mai complexă.

Pasul 11: Logică combinațională

Logica combinațională, în teoria circuitelor digitale, este uneori denumită logică independentă de timp, deoarece nu are elemente de memorie. Ieșirea este doar o funcție pură a intrării actuale. Acest lucru este în contrast cu logica secvențială, în care ieșirea depinde nu numai de intrarea actuală, ci și de istoricul intrării. Cu alte cuvinte, logica secvențială are memorie, în timp ce logica combinațională nu. Logica combinațională este utilizată în circuitele computerizate pentru a efectua algebră booleană pe semnalele de intrare și pe datele stocate. Circuitele practice de computer conțin în mod normal un amestec de logică combinațională și logică secvențială. De exemplu, partea unei unități logice aritmetice, sau ALU, care face calcule matematice este construită folosind logica combinațională. Alte circuite utilizate în computere, cum ar fi addere, multiplexoare, demultiplexere, codificatoare și decodificatoare sunt, de asemenea, realizate utilizând logica combinațională. (Wikipedia)

Pasul 12: ATX Power Supply Breakout

Unitățile de alimentare ATX convertesc AC de uz casnic în curent continuu reglementat de joasă tensiune pentru componentele interne ale unui computer. Computerele personale moderne folosesc universal surse de alimentare cu comutare. O întrerupere a sursei de alimentare ATX este concepută pentru a profita de o sursă de alimentare ATX pentru a crea o sursă de alimentare de masă cu suficient curent pentru a rula aproape orice proiect electronic. Deoarece sursele de alimentare ATX sunt destul de frecvente, ele pot fi de obicei recuperate cu ușurință de pe un computer aruncat și, prin urmare, costă puțin sau nimic de achiziționat. Breakout-ul ATX se conectează la conectorul ATX cu 24 pini și se dezlănțuie la 3,3V, 5V, 12V și -12V. Aceste șine de tensiune și referința la sol sunt cuplate la posturile de legare de ieșire. Fiecare canal de ieșire are o siguranță de 5A înlocuibilă

Pasul 13: Control digital DC-to-DC Buck Converter

Sursa de alimentare DC-DC Step-Down are tensiune de ieșire reglabilă și un afișaj LCD.

• Power Chip: MP2307 (foaie de date)
• Tensiunea de intrare: 5-23V (20V maxim recomandat)
• Tensiune de ieșire: 0V-18V reglabil continuu
• Salvează automat ultima tensiune setată
• Tensiunea de intrare trebuie să fie cu aproximativ 1V mai mare decât tensiunea de ieșire
• Curent de ieșire: evaluat la 3A, dar 2A fără disipare de căldură

Calibrare: cu intrarea oprită, țineți apăsat butonul din stânga și porniți alimentarea. Când afișajul începe să clipească, eliberați butonul din stânga. Folosiți un multimetru pentru a măsura tensiunea de ieșire. Apăsați butoanele stânga și dreapta pentru a regla tensiunea până când multimetrul măsoară aproximativ 5,00 V (4,98 V sau 5,02 V este bine). În timpul reglării, ignorați afișajul LCD de pe unitate. Odată reglat, opriți unitatea și apoi reporniți-o. Calibrarea este finalizată, dar poate fi repetată după cum este necesar.

Pasul 14: MicroUSB Breakout

Acest modul sparge pinii unui conector MicroUSB la șuruburile VCC, GND, ID, D- și D + de pe un bloc de borne.

În ceea ce privește semnalul de identificare, un cablu OTG (wikipedia) are o mufă micro-A la un capăt și o mufă micro-B la celălalt capăt. Nu poate avea două prize de același tip. OTG a adăugat un al cincilea pin la conectorul USB standard, numit ID-pin. Mufa micro-A are pinul de identificare la pământ, în timp ce ID-ul din mufa micro-B este plutitor. Un dispozitiv cu o mufă micro-A introdusă devine un dispozitiv OTG A, iar un dispozitiv cu o mufă micro-B introdus devine un dispozitiv B. Tipul de mufă introdus este detectat de starea codului PIN.

Pasul 15: Instrumente SIM

Un modul de identificare a abonatului (SIM), cunoscut pe scară largă ca o cartelă SIM, este un circuit integrat destinat stocării în siguranță a numărului internațional de identitate a abonatului mobil (IMSI) și a cheii aferente, care sunt utilizate pentru a identifica și autentifica abonații pe telefonie mobilă dispozitive (cum ar fi telefoanele mobile și computerele). De asemenea, este posibil să stocați informații de contact pe multe cartele SIM. Cartelele SIM sunt utilizate întotdeauna pe telefoanele GSM. Pentru telefoanele CDMA, cardurile SIM sunt necesare numai pentru telefoanele mai noi compatibile LTE. Cartelele SIM pot fi utilizate și în telefoane prin satelit, ceasuri inteligente, computere sau camere. (Wikipedia)

Software-ul Windows MagicSIM pentru adaptor USB poate fi utilizat cu dispozitivul USB. Există, de asemenea, un driver pentru Prolific PL2303 USB Chip, dacă este necesar.

Pasul 16: Trăiește HackLife

Sperăm că v-ați bucurat de călătoria acestei luni în electronica DIY. Intindeți-vă și împărtășiți-vă succesul în comentariile de mai jos sau pe grupul Facebook HackerBoxes. Cu siguranță, anunțați-ne dacă aveți întrebări sau aveți nevoie de ajutor cu ceva.

Alatura-te revolutiei. Trăiește HackLife. Puteți obține o cutie interesantă de proiecte electronice hackabile și tehnologii informatice livrate direct în cutia poștală în fiecare lună. Navigați doar la HackerBoxes.com și abonați-vă la serviciul HackerBox lunar.