HackerBox 0039: līmenis uz augšu: 16 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:56

Izmantojot HackerBox 0039, HackerBox Hackers visā pasaulē izmanto ATX barošanas avotus, lai darbinātu savus projektus, uzzinātu, kā tranzistori veido loģiskos vārtus, un pēta mobilo sakaru SIM karšu saturu. Šajā pamācībā ir informācija, lai sāktu darbu ar HackerBox #0039, kuru var iegādāties šeit, kamēr beidzas krājumi. Ja vēlaties katru mēnesi saņemt šādu HackerBox tieši savā pastkastē, lūdzu, abonējiet to vietnē HackerBoxes.com un pievienojieties revolūcijai!

HackerBox 0039 tēmas un mācību mērķi:

• Pieskarieties standarta sprieguma līmeņiem no izglābta datora barošanas avota
• Pārveidojiet 12 V līdzstrāvu par mainīgu izejas sprieguma avotu
• Salieciet sešus dažādus loģiskos vārtus, izmantojot NPN tranzistorus
• Izpētiet mobilo SIM karšu saturu
• Pieņemt vai emitēt monētu izaicinājumus - hakeru stils

HackerBoxes ir ikmēneša abonēšanas kastes pakalpojums DIY elektronikai un datortehnoloģijai. Mēs esam hobiji, veidotāji un eksperimentētāji. Mēs esam sapņu sapņotāji.

HACK PLANET

1. darbība: satura saraksts HackerBox 0039

• ATX barošanas avota pārtraukums
• Līdzstrāvas līdzstrāvas strāvas padeves pārveidotājs
• Akrila korpuss jaudas pārveidotājam
• Trīs ekskluzīvi PCB no tranzistora līdz vārtiem
• Komponentu komplekts vārtiem no tranzistora līdz vārtiem
• Sieviešu MicroUSB spaiļu bloks
• MicroUSB kabelis
• Trīsceļu SIM kartes adapteris
• USB SIM karšu lasītājs un rakstītājs
• Ekskluzīva HackerBox izaicinājuma monēta
• Uzlīmes tranzistoriem līdz vārtiem
• Ekskluzīva HackLife vinila pārsūtīšana

Dažas citas lietas, kas būs noderīgas:

• Lodāmurs, lodētava un pamata lodēšanas rīki
• Glābts ATX barošanas avots

Vissvarīgākais - jums būs nepieciešama piedzīvojumu sajūta, hakeru gars, pacietība un zinātkāre. Būvēt un eksperimentēt ar elektroniku, lai arī tas ir ļoti izdevīgi, dažkārt var būt sarežģīti, izaicinoši un pat nomākti. Mērķis ir progress, nevis pilnība. Kad jūs neatlaidīgi izbaudāt piedzīvojumu, no šī hobija var gūt lielu gandarījumu. Speriet katru soli lēnām, ņemiet vērā detaļas un nebaidieties lūgt palīdzību.

Ir daudz informācijas pašreizējiem un potenciālajiem dalībniekiem HackerBoxes FAQ. Gandrīz uz visiem saņemtajiem e-pasta ziņojumiem, kas nav tehniskais atbalsts, tur jau ir atbildēts, tāpēc mēs patiesi pateicamies, ka veltāt dažas minūtes, lai izlasītu FAQ.

2. darbība: MONĒTAS PĀRBAUDE

IZAICINĀJUMA MONĒTAS var būt nelielas monētas vai medaljoni, uz kuriem ir organizācijas zīme vai emblēma un kurus nes organizācijas biedri. Tradicionāli tie var tikt doti, lai pierādītu dalību, kad tiek apstrīdēti, un lai uzlabotu morāli. Turklāt tos savāc arī dienesta locekļi. Praksē izaicinājuma monētas parasti pasniedz vienību komandieri, atzīstot vienības dalībnieka īpašos sasniegumus. Tie tiek apmainīti arī, atzīstot organizācijas apmeklējumus. (Wikipedia)

3. solis: tranzistori līdz vārtiem

HackerBox PCB un detaļu komplekts no tranzistora līdz vārtiem palīdz demonstrēt un izpētīt, kā no tranzistoriem tiek veidoti loģiskie vārti.

Tranzistoru -tranzistoru loģikas (TTL) ierīcēs tranzistori nodrošina loģikas funkcionalitāti. TTL integrētās shēmas tika plaši izmantotas tādos lietojumos kā datori, rūpnieciskās vadības ierīces, pārbaudes iekārtas un instrumenti, plaša patēriņa elektronika un sintezatori. Īpaši populāra kļuva Texas Instruments sērija 7400. TTL ražotāji piedāvāja plašu loģisko vārtu, flip-flop, skaitītāju un citu shēmu klāstu. Sākotnējās TTL shēmas konstrukcijas variācijas piedāvāja lielāku ātrumu vai zemāku jaudas izkliedi, lai varētu optimizēt dizainu. TTL ierīces sākotnēji tika izgatavotas keramikas un plastmasas divrindu (DIP) iepakojumos un plakanā iepakojumā. TTL mikroshēmas tagad tiek izgatavotas arī virsmas montāžas iepakojumos. TTL kļuva par datoru un citas digitālās elektronikas pamatu. Pat pēc ļoti liela mēroga integrācijas (VLSI) integrālās shēmas padarīja novecojušus vairāku shēmu plates procesorus, TTL ierīces joprojām tika plaši izmantotas kā līmes loģikas saskarne starp blīvāk integrētiem komponentiem. (Wikipedia)

Transistoru līdz vārtiem PCB un komplekta saturs:

• Trīs ekskluzīvi PCB no tranzistoriem līdz vārtiem
• Uzlīmes tranzistoru-vārtu shēmām
• Desmit 2N2222A NPN tranzistori (TO-92 pakete)
• Desmit 1K rezistori (brūns, melns, sarkans)
• Desmit 10K rezistori (brūni, melni, oranži)
• Desmit 5 mm zaļas gaismas diodes
• Desmit taktiskas īslaicīgas pogas

4. solis: bufera vārti

Bufera vārti ir pamata loģikas vārti, kas nemainītā veidā nodod savu ievadi izejai. Tās uzvedība ir pretēja NOT vārtiem. Bufera galvenais mērķis ir ievades atjaunošana. Buferim ir viena ieeja un viena izeja; tā izlaide vienmēr ir vienāda ar tās ieguldījumu. Buferi tiek izmantoti arī, lai palielinātu ķēžu izplatīšanās kavēšanos. (WikiChip)

Šeit izmantotā bufera ķēde ir lielisks piemērs tam, kā tranzistors var darboties kā slēdzis. Kad bāzes tapa ir aktivizēta, strāvai ir atļauts plūst no kolektora tapas uz izstarotāja tapu. Šī strāva iet cauri (un izgaismo) LED. Tātad mēs sakām, ka tranzistora bāzes aktivizēšana ieslēdz un izslēdz gaismas diodi.

MONTĀŽAS PIEZĪMES

• NPN tranzistori: izstarotāja tapa uz PCB apakšas, tranzistora korpusa plakanā puse pa labi
• LED: īss tapa ir ievietots pret strāvas zemējuma tīklu (pret PCB apakšējo daļu)
• Rezistori: polaritātei nav nozīmes, bet izvietojumam ir nozīme. Bāzes rezistori ir 10K omi, un rezistori, kas savienoti ar gaismas diodēm, ir 1K omi.
• Barošana: pievienojiet 5VDC un zemējumu katras PCB aizmugurē esošajiem atbilstošajiem paliktņiem

IEVĒROJIET ŠO KONVENCIJU VISIEM TRĪS PCB

5. solis: invertora vārti

Invertora vārti vai NOT vārti ir loģikas vārti, kas īsteno loģisko noliegumu. Ja ieeja ir LOW, izeja ir HIGH, un, ja ievade ir HIGH, izeja ir LOW. Invertori ir visu digitālo sistēmu kodols. Izpratne par tā darbību, uzvedību un īpašībām konkrētam procesam ļauj paplašināt tā dizainu, iekļaujot sarežģītākās konstrukcijās, piemēram, NOR un NAND vārtos. Daudz lielāku un sarežģītāku shēmu elektrisko uzvedību var iegūt, ekstrapolējot uzvedību, kas novērota no vienkāršiem invertoriem. (WikiChip)

6. darbība: VAI vārti

VAI vārti ir digitālie loģikas vārti, kas īsteno loģisku disjunkciju. AUGSTA izeja (1) rodas, ja viena vai abas vārtu ieejas ir HIGH (1). Ja neviena no ievadēm nav augsta, tiek iegūta zema izeja (0). Citā nozīmē OR funkcija faktiski atrod maksimumu starp diviem binārajiem cipariem, tāpat kā funkcija AND atrod minimumu. (Wikipedia)

7. solis: NOR vārti

NOR vārti (NOT-OR) ir digitālie loģikas vārti, kas īsteno loģisko NOR. AUGSTA izeja (1) rodas, ja abas vārtu ieejas ir LOW (0); ja viena vai abas ieejas ir HIGH (1), tiek iegūta LOW izeja (0). NOR ir OR operatora nolieguma rezultāts. To var uzskatīt arī par AND vārtiem, kad visas ieejas ir apgrieztas. NOR vārtus var apvienot, lai ģenerētu jebkuru citu loģisku funkciju. Kopīgojiet šo īpašumu ar NAND vārtiem. Turpretī operators OR ir monotonisks, jo tas var mainīt tikai LOW uz HIGH, bet ne otrādi. (Wikipedia)

8. solis: UN vārti

UN vārti ir pamata digitālās loģikas vārti, kas īsteno loģisko savienojumu. AUGSTAS izejas (1) rezultāts ir tikai tad, ja visas ieejas AND vārtos ir HIGH (1). Ja neviena vai visas ieejas AND vārtos nav AUGSTAS, tiek iegūta LOW izeja. Funkciju var paplašināt līdz jebkuram ieeju skaitam. (Wikipedia)

9. solis: NAND vārti

NAND vārti (NOT-AND) ir loģiski vārti, kas rada nepatiesu izvadi tikai tad, ja visas tās ievades ir patiesas. Tās izeja papildina AND vārtu izvadi. LOW (0) izvade tiek sasniegta tikai tad, ja visas vārtu ieejas ir HIGH (1); ja kāda ieeja ir LOW (0), iznāk HIGH (1).

Saskaņā ar De Morgana teorēmu divu ieeju NAND vārtu loģiku var izteikt kā AB = A+B, padarot NAND vārtus līdzvērtīgus invertoriem, kam seko VAI vārti.

NAND vārti ir nozīmīgi, jo jebkuru Būla funkciju var īstenot, izmantojot NAND vārtu kombināciju. Šo īpašību sauc par funkcionālo pilnīgumu. Tā koplieto šo īpašumu ar NOR vārtiem. Digitālās sistēmas, kurās tiek izmantotas noteiktas loģiskās shēmas, izmanto NAND funkcionālās pilnības priekšrocības.

(Wikipedia)

10. solis: XOR vārti

XOR vārti vai ekskluzīvie VAI ir loģiska darbība, kas izvada patiesu tikai tad, ja ievades atšķiras (viena ir patiesa, otra - nepatiesa). Tas iegūst nosaukumu "ekskluzīvs vai", jo "vai" nozīme ir neskaidra, ja abi operandi ir patiesi; ekskluzīvais vai operators izslēdz šo gadījumu. To dažreiz uzskata par “vienu vai otru, bet ne abiem”. To var uzrakstīt kā "A vai B, bet ne, A un B". (Wikipedia)

Lai gan XOR ir svarīgi loģikas vārti, to var veidot no citiem, vienkāršākiem vārtiem. Attiecīgi mēs šeit to neveidojam, bet mēs varam izpētīt šo jauko NPN tranzistora XOR vārtu ķēdes pierakstu kā pirmo piemēru tam, kā apvienot uz tranzistoriem balstītus vārtus, lai radītu sarežģītāku loģiku.

11. solis: kombinētā loģika

Kombinēto loģiku digitālās shēmas teorijā dažreiz sauc par no laika neatkarīgu loģiku, jo tai nav atmiņas elementu. Izeja ir tikai pašreizējās ievades funkcija. Tas ir pretstatā secīgai loģikai, kurā izvade ir atkarīga ne tikai no pašreizējās ievades, bet arī no ievades vēstures. Citiem vārdiem sakot, secīgai loģikai ir atmiņa, bet kombinētai loģikai nav. Kombinēto loģiku izmanto datoru shēmās, lai veiktu Būla algebru ievades signāliem un saglabātajiem datiem. Praktiskās datoru shēmas parasti satur kombinētu un secīgu loģiku. Piemēram, aritmētiskās loģikas vienības (ALU) daļa, kas veic matemātiskus aprēķinus, tiek veidota, izmantojot kombinēto loģiku. Citas datoros izmantotās shēmas, piemēram, pievienotāji, multipleksori, demultiplekseri, kodētāji un dekodētāji, tiek veidotas, izmantojot kombinēto loģiku. (Wikipedia)

12. solis: ATX barošanas avota pārtraukums

ATX barošanas bloki pārveido mājsaimniecības maiņstrāvu par zemsprieguma regulētu līdzstrāvas jaudu datora iekšējām sastāvdaļām. Mūsdienu personālie datori universāli izmanto barošanas avotus ar komutācijas režīmu. ATX strāvas padeves pārtraukums ir paredzēts, lai izmantotu ATX barošanas avota priekšrocības, lai izveidotu darbvirsmas barošanas avotu ar pietiekamu strāvu, lai darbotos gandrīz visi jūsu elektronikas projekti. Tā kā ATX barošanas avoti ir diezgan izplatīti, tos parasti var viegli izglābt no izmesta datora, un tādējādi to iegāde maksā maz vai neko. ATX izlaušanās savienojas ar 24 kontaktu ATX savienotāju un izplūst 3.3V, 5V, 12V un -12V. Šīs sprieguma sliedes un zemes atskaite ir savienotas ar izejas saistošajiem stabiem. Katram izejas kanālam ir nomaināms 5A drošinātājs

13. darbība. Digitālās vadības līdzstrāvas maiņas pārveidotājs

DC-DC pazemināmajam barošanas blokam ir regulējams izejas spriegums un LCD displejs.

• Barošanas mikroshēma: MP2307 (datu lapa)
• Ieejas spriegums: 5-23V (ieteicamais maksimums 20V)
• Izejas spriegums: 0V-18V nepārtraukti regulējams
• Automātiski saglabā pēdējo iestatīto spriegumu
• Ieejas spriegumam jābūt apmēram 1 V augstākam par izejas spriegumu
• Izejas strāva: Nominālā līdz 3A, bet 2A bez siltuma izkliedes

Kalibrēšana: Kad izejas barošana ir izslēgta, turiet nospiestu kreiso pogu un ieslēdziet strāvu. Kad displejs sāk mirgot, atlaidiet kreiso pogu. Lai izmērītu izejas spriegumu, izmantojiet multimetru. Nospiediet kreiso un labo pogu, lai pielāgotu spriegumu, līdz multimetrs mēra aptuveni 5,00 V (4,98 V vai 5,02 V ir labi). Pielāgošanas laikā ignorējiet ierīces LCD displeju. Kad ierīce ir noregulēta, izslēdziet to un pēc tam atkal ieslēdziet. Kalibrēšana ir pabeigta, bet vajadzības gadījumā to var atkārtot.

14. darbība: MicroUSB pārtraukums

Šis modulis izslēdz MicroUSB savienotāja tapas ar spaiļu bloka VCC, GND, ID, D- un D+ skrūvēm.

Attiecībā uz ID signālu OTG kabeļa (wikipedia) vienā galā ir mikro-A kontaktdakša, bet otrā-mikro-B spraudnis. Tam nevar būt divi viena veida kontaktdakšas. OTG pievienoja piekto tapu standarta USB savienotājam, ko sauc par ID tapu. Mikro-A kontaktdakšas ID kontakts ir iezemēts, savukārt mikro-B kontaktdakšas ID ir peldošs. Ierīce ar ievietotu mikro-A kontaktdakšu kļūst par OTG A ierīci, un ierīce ar ievietotu mikro-B spraudni kļūst par B ierīci. Ievietotā kontaktdakšas veidu nosaka tapas ID stāvoklis.

15. darbība: SIM rīki

Abonenta identifikācijas modulis (SIM), plaši pazīstams kā SIM karte, ir integrēta shēma, kas paredzēta, lai droši uzglabātu starptautiskā mobilā abonenta identitātes (IMSI) numuru un ar to saistīto atslēgu, ko izmanto, lai identificētu un autentificētu abonentus mobilajā telefonijā. ierīces (piemēram, mobilie tālruņi un datori). Kontaktinformāciju ir iespējams saglabāt arī daudzās SIM kartēs. SIM kartes vienmēr tiek izmantotas GSM tālruņos. CDMA tālruņiem SIM kartes ir nepieciešamas tikai jaunākiem tālruņiem ar LTE. SIM kartes var izmantot arī satelīttelefonos, viedpulksteņos, datoros vai kamerās. (Wikipedia)

Ar USB ierīci var izmantot Windows programmatūru MagicSIM USB adapterim. Vajadzības gadījumā ir pieejams arī Prolific PL2303 USB mikroshēmas draiveris.

16. darbība: dzīvojiet HackLife

Mēs ceram, ka jums patika šī mēneša ceļojums uz DIY elektroniku. Sazinieties un dalieties savos panākumos zemāk esošajos komentāros vai HackerBoxes Facebook grupā. Noteikti informējiet mūs, ja jums ir kādi jautājumi vai nepieciešama palīdzība ar kaut ko.

Pievienojieties revolūcijai. Dzīvojiet HackLife. Katru mēnesi tieši uz jūsu pastkasti varat saņemt lielisku uzlaužamas elektronikas un datortehnikas projektu kastīti. Vienkārši pārlūkojiet vietni HackerBoxes.com un abonējiet ikmēneša HackerBox pakalpojumu.