مصابيح الحمم البركانية الصغيرة التي يتم التحكم فيها بواسطة USB: 9 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:41

يصف هذا التوجيه بناء مجموعة من مصابيح الحمم التي تعمل بالطاقة والتحكم عن طريق USB من لوحة مفاتيح USB ومصابيحين من مصابيح الحمم البركانية Think Geek USB باستخدام دائرة تبديل ترانزستور بسيطة يتم تشغيلها بواسطة مصابيح LED للوحة المفاتيح. يوضح طريقة بسيطة للتحكم في ما يصل إلى ثلاثة مفاتيح عالية الكمون (حتى 120 فولت ، 0.5 أمبير) عبر اتصال USB ، مقابل مبلغ ضئيل من المال (من 0 دولار إلى 40 دولارًا اعتمادًا على مجموعة البريد غير الهام الخاصة بك) ، وبدون الحاجة إلى لبرمجة مشغل تحكم تسلسلي USB أو متحكم. من المحتمل أن تتمكن أيضًا من استخدام مفاتيح لوحة المفاتيح لإضافة أكثر من 100 إدخال من شأنها كتابة الأحرف التي يمكن استخدامها للتحكم في البرنامج (كما هو موضح بواسطة randofo و David Merrill ، ولكن لم يتم استخدام هذا الأسلوب لهذا المشروع. تم تصور هذا المشروع على أنه هدية لصديقي كريس لاشر لإحياء ذكرى انتقاله وبدء برنامج الدراسات العليا في المعلوماتية الحيوية. سيقدم كريس الكثير من البرمجة ، وهو ملتزم بالبرمجة البراغماتية / الرشيقة ، وأحد مبادئها هو اختبار الوحدة. اختبارات الوحدة الخاصة بالبرنامج قيد التشغيل ، ومن الجيد معرفة ما إذا كانت ناجحة أم فاشلة ، وأيها هو السائد. ومن المعروف أن بعض المبرمجين البراغماتيين صنعوا نظام تغذية مرتدة عن طريق التحكم في مصابيح الحمم كاملة الحجم من إطار اختبار الوحدة عن طريق توصيل بعض أجهزة التحكم في المنزل الجاهزة (تكلفتها أكثر من 60 دولارًا). سمحت لهم المصابيح بمعرفة ما إذا كانت الاختبارات ناجحة أو فاشلة ، كما أن التسخين التدريجي لمصباح واحد سمح لهم بمعرفة أي منها كانت ts هي السائدة. هذه فكرة رائعة ، لكنني أردت أن أجعل كريس شيئًا: 1) يتحكم في مصباحي حمم صغير يعملان بواسطة USB ، 2) سيتم تشغيله من الكمبيوتر المحمول الجديد الرائع الخاص بكريس ، والواجهة عبر USB (لا توجد منافذ قديمة على أجهزة الكمبيوتر الأحدث ، على وجه الخصوص أجهزة الكمبيوتر المحمولة) ، 3) قد تكون محلية الصنع أكثر قليلاً وملائمة للقراصنة ، 4) سيكون أرخص. قيادة المرحلات من USB إلى محول المنفذ التسلسلي يبدو أنه حل بسيط. هناك العديد من الدوائر المتاحة عبر الإنترنت لمشاريع التحكم في المنافذ التسلسلية. أحد المشاريع الممتازة التي قمت بتكييفها كان في https://www.windmeadow.com/node/4. لسوء الحظ ، لا تسمح جميع أجهزة USB إلى الأجهزة التسلسلية تقريبًا بضرب مستوى البت المنخفض (تبديل خطوط التحكم يدويًا) المطلوب لاستخدام هذه الدوائر. هناك طريقة أخرى تتمثل في شراء دائرة واجهة USB ، أو بناء واحدة من متحكم دقيق. في كلتا الحالتين ، سيتطلب المشروع قدرًا كبيرًا من كود وحدة التحكم الدقيقة وبرامج التشغيل (حتى باستخدام برامج تشغيل الواجهة البشرية الموجودة مسبقًا أو وحدة تحكم مسبقة الصنع). اخترت حل هذه المشكلة باستخدام لوحة مفاتيح USB تم إصلاحها ، لأنها رخيصة نسبيًا ، وتحتوي على كل ما هو مطلوب لثلاثة مخرجات تشغيل / إيقاف بسيطة ، في شكل عدد ، وقبعات ، ومصابيح LED لقفل التمرير. في نظام Linux ، يوجد عدد من الآليات لتبديل مصابيح LED الخاصة بك من برنامج أو سطر أوامر (تمت الإشارة إلى إحداها في Cryptonomicon). Setled هو الأبسط ، ويتم تثبيته مسبقًا على جميع الأجهزة تقريبًا ، وقد تم تصميم ledd على نموذج خادم العميل ، وهناك أيضًا وحدة نمطية في لغة برمجة Ruby. يجب أن يكون لدى أنظمة تشغيل Windows و Mac ولغات البرمجة الأخرى آليات قابلة للمقارنة - قم بنشرها في التعليقات إذا كنت تعرف كيفية تبديل مصابيح LED للوحة المفاتيح في أنظمة تشغيل أو لغات برمجة أخرى! اجتازت اختبارات الوحدة ، ويمكن لجميع المبرمجين في قسمه الجديد معرفة ما هو صانع DIY الرائع.

الخطوة 1: قائمة الأجزاء

مصباحا لافا USB (من Thinkgeek أو froogle ~ 10 دولارات لكل منهما) لوحة مفاتيح USB واحدة (ستسمح لك لوحة مفاتيح Apple أيضًا بإنقاذ مقابس USB ، مما يجعل الاختراق المدرج في خطوة "مقبس USB للرجل الفقير" غير ضروري) 0 دولار للوحة مفاتيح مسروقة باستخدام مفتاح غير نشط أو اثنين ، إلى 4 دولارات عبر الإنترنت (https://froogle.google.com/froogle؟q=usb٪20keyboard) إلى 30 دولارًا في أفضل سعر) مرحلتي تبديل من القصب (Radio Shack # 275-233 $ 3.00 ، Mouser # 677-OMR-112H 1.54 دولارًا أمريكيًا) يجب أن تكلف جميع المكونات الكهربائية الأخرى بضعة دولارات فقط. 2 ترانزستور (مثل 2N2222) (راديو شاك # 276-1617 ، صائد الفئران # 511-2N2222A) 2 مقاومات (راديو شاك # 271-1124 ، صائد الفئران # 291-4.7 ك ، عصابات صفراء بنفسجية - حمراء - ذهبية) 4 صمامات ثنائية ، شيء مثل 1N404 (Radio Shack # 276-1103 ، Mouser # 512-1N414B) مفتاح طاقة واحد (SPST) قليلًا من wire1 perfboard (Radio Shack # 276-1395) 1 Altoids كرتون مقوى ، ورقة شفافة / فيلم علوي الأدوات: مكواة لحام و / أو أداة لف الأسلاك وأداة سلكية أو أداة يدوية وعلامة شارب رقمية متعددة المقاييس وخضراء. المعرفة والمهارات: اللحام الأساسي والمعرفة الإلكترونية. أوصي بشدة بكتاب Forest Mimm إذا كنت مبتدئًا في مجال الإلكترونيات وترغب في معرفة كيفية عمل الدوائر. الوقت: استغرق هذا المشروع ليلتين وبعد الظهر ، بما في ذلك استكشاف الأخطاء وإصلاحها.

الخطوة الثانية: نزع لوحة المفاتيح

افصل لوحة المفاتيح بشكل غير مدمر قدر الإمكان. كانت لوحة المفاتيح التي كنت أرقدها هي لوحة مفاتيح Dynex متعددة الوسائط USB ، رقم الموديل DX-MKB101. أثناء التفكيك ، احرص على عدم كسر الأسلاك الرفيعة التي يتم استخدامها غالبًا. يجب أن ترى شيئًا مثل الصورة الثانية بعد فتح لوحة المفاتيح. تريد إنقاذ جسم الدائرة واللوحة باستخدام مصابيح LED (غالبًا على نفس لوحة الدائرة) وتفقد لوحة المفاتيح الضخمة. نأمل أن تتمكن من فصل الفيلم البلاستيكي الرقيق الذي يعمل كمفاتيح مفاتيح للوحة المفاتيح ، أو بطريقة أخرى قطع مفاتيح لوحة المفاتيح دون إتلاف الدائرة الرئيسية. اضطررت إلى قطع بعض البلاستيك لتحرير اللوحة ، ولكن بعد الانتهاء ، يجب أن تكون قادرًا على توصيل لوحة المفاتيح ، والتعرف عليها ، وتبديل مصابيح LED العارية بمفاتيح قفل لوحة مفاتيح وظيفية أخرى متصلة بالكمبيوتر نفسه. يمكن أن يكون لديك العديد من لوحات المفاتيح ، USB وليس ، موصولة في وقت واحد مع معظم أنظمة التشغيل الحديثة وستقوم بتشغيل قفل caps لبعضها البعض ومفاتيح قفل أخرى. في هذه المرحلة ، يجب أن أقول إنه من الممكن إتلاف جهاز الكمبيوتر الخاص بك أو تدميره عن طريق توصيل دوائر عارية به. توخي الحذر والمضي قدما بعناية. إذا كنت قلقًا ، فاختبر باستخدام موزع USB رخيص. من ناحية أخرى ، جربت جميع أنواع الأشياء أثناء استكشاف أخطاء هذه الدائرة وإصلاحها ، بما في ذلك إعادة توصيل الدوائر الحية ، ولا يزال جهاز الكمبيوتر المحمول الخاص بي غير محمل.

الخطوة 3: قابس USB للرجل الفقير

لم أكن أرغب في إتلاف مقابس USB الموجودة في مصابيح الحمم البركانية بحيث يمكن استخدامها بشكل منفصل ، بحيث تكون وحدة التحكم في مصباح الحمم USB معيارية (يمكن استخدام الأجهزة الأخرى في وضع التشغيل والإيقاف بدلاً من المصابيح). إذا قمت بفك لوحة مفاتيح Apple في الخطوة الأخيرة ، فسيكون لديك مقابسان من نوع USB-A يمكنك استخدامهما ، وبالتالي يمكنك تخطي هذه الخطوة. يمكنك أيضًا شراء مقابس USB-A الأنثوية من الفأرة أو مقابس الإنقاذ من موزع USB احتياطي. ومع ذلك ، اخترت أن أختار خيارًا رخيصًا وبسيطًا - مقبس USB بسيط مصنوع من بعض لفائف الأسلاك المخططة (يكفي أي سلك رفيع) ، وقليلًا من اللوح ، وبعض الورق وأغشية الشفافية للعزل. ما عليك سوى قص القليل من لوحة التحكم للدخول إلى داخل مقابس USB ، وإضافة الأسلاك من خلال الفتحات بحيث لا يؤدي إدخال القابس إلى سحبها وسيسمح لها بالاتصال بالموصلات + 5 فولت والموصلات الأرضية في القابس (انظر المداخل الموجودة على " قم بعمل الدائرة "الخطوة التي يتم الاتصال بها). ثم قم بقص بعض فيلم الشفافية لتغطية جانب واحد من اللوحة بحيث لا يقصر سلك perfboard على الجسم المعدني للمقبس. قم بتشويش هذه اللوحة المعزولة في قابس USB ، وتأكد من خلال جهاز القياس المتعدد الخاص بك أن الأسلاك تقوم باتصال جيد وليست تقصيرًا. هذه هي الطريقة التي يتم بها توصيل مصابيح الحمم USB بالدائرة. بالنسبة لهذا المشروع ، اصنع اثنين من مقابس هؤلاء الرجال المسكين وجهاً لوجه على نفس القطعة من لوحة الأداء (انظر الصورة). أثناء خطوة التجميع ، سترى كيف تمسك العلبة بمقبسي USB على هذا الموصل.

الخطوة 4: قص الضميمة ولوح الأداء

اكتشف تخطيط مشروعك في العلبة الخاصة به. لقد استخدمت قصدير Altoids المشهور. قم بحفر ثقب في الجزء الخلفي من علبة Altoids لمفتاح SPST الكبير للتشغيل / الإيقاف ، واحد في الأمام لكابل USB للوحة المفاتيح ، وثقبين في الجانبين لمقابس مصباح الحمم USB. قم بقطع فتحات ثقب المفتاح باستخدام عجلة قطع dremel أو المنشار اليدوي لأسفل في الفتحات الأمامية والجانبية بحيث يمكن تركيب كبلات USB (انظر الصورة). قم بربط الثقوب بشريط لاصق لمنع قطع الكابلات. حدد شكل لوحة الأداء الخاصة بك لدائرتك واقطع هذا الشكل باستخدام أداة dremel. سيكون هذا مناسبًا جدًا…

الخطوة 5: اصنع الدائرة

جوهر هذا المشروع هو ببساطة استخدام برنامج لتبديل مصابيح LED للوحة المفاتيح ، واختطاف مصابيح LED لتبديل التيارات الأكبر. يجب أن أذكر هنا أن بعض مصابيح LED يتم تشغيلها عن طريق تطبيق جهد موجب على الأنود ، بينما تطفو دوائر أخرى (مثل تلك الموجودة في لوحة المفاتيح هذه) على ارتفاع أنود LED (بحيث يكون مؤشر LED مطفأ) وربط كاثود LED بـ الأرض عندما يتم تنشيطها (التبديل المنسدلة). يمكنك تعديل هذه الدائرة للعمل مع أي منهما ، لكنني سأخطط طريقة الربط السالب. يتم إيقاف تشغيل مؤشر LED (ضبط عالي) على مفتاح الترانزستور ، والذي يغلق المرحل ، وفي النهاية يتم تنشيط مصباح الحمم. هذا يعني أنه سيتم عكس برنامج تبديل المصباح من مؤشر LED. لقد قمت بتكييف الدائرة من المروج الهوائية ، لكنها تعتمد على مفتاح ترانزستور بسيط كما هو موصوف في معظم نصوص الإلكترونيات (ص 50 في كتاب Mimm ، أو في ويكيبيديا). لقد قمت بتضمين ملف ktechlab حتى تتمكن من رؤية كيفية عمل مفتاح الترانزستور ، وتخطيطي كامل (بتنسيقات svg و png). تأكد من استخدام المخطط الأصلي أو ملف svn للطباعة ، حيث إن الصور الأصغر ليست واضحة ، وستحتاج إلى إزالة مصابيح LED من لوحة دائرة لوحة المفاتيح وتحديد قطبيتها وأي جانب يتم تبديله بمقياس متعدد. قم بتشغيل سلك واحد من كل LED سيتم تضمينه في دائرة التبديل (تسمى هذه SCROLLLOCK و CAPSLOCK على التخطيطي). قم بفصل + 5 فولت والأرضي من دائرة لوحة المفاتيح لتوفير الطاقة للوحة الأداء ، ثم قم بتشغيل الأسلاك لإعادة الطاقة إلى اللوحة (هذا هو + 5 فولت والأسس على التخطيطي). ثم اتبع التخطيطي لعمل الدائرة ، باستخدام أطراف توصيل المكونات لتحديد التوصيلات. قم بتجميع هذه الدائرة على اللوح أولاً ، واختبر الدائرة. كانت هذه هي الخطوة التي حددت فيها أن مصابيح LED كانت قابلة للسحب بدلاً من تبديل المنسدلة ، ووصلت عمومًا إلى نقطة الفوضى القصوى على طاولة العمل الخاصة بي. عندما تعمل الدائرة (قابلة للاختبار عن طريق الضغط على مفتاح Caps Lock أو مفتاح Scroll Lock ومعرفة ما إذا كانت مصابيح الحمم تقوم بالتبديل) ، اكتشف كيفية حزم المكونات على لوحة التحكم. يمكن استخدام التفاف الأسلاك ، ولكن أبسط طريقة للتجميع هي ببساطة دفع المكونات من خلال الثقوب ، ولف الأسلاك معًا ، ولحامها معًا. اختبار أن الدائرة المجمعة تعمل على لوحة الأداء.

الخطوة 6: مصابيح الحمم USB الملونة

اجعل مصابيح الحمم البركانية USB الشفافة ملونة عن طريق تلوين رقعة من الفيلم العلوي بعلامات حمراء أو خضراء ، ثم قص دائرة لإدخالها في قاعدة المصباح بين الضوء وغرفة "الحمم". أعد تجميع مصابيح الحمم البركانية.

الخطوة 7: التجميع النهائي

علب Altoids تصنع حاويات كبيرة. إنهم جيدون في الحماية ، لكنهم للأسف موصلات وسيقصون الدوائر غير المحمية. لمنع حدوث ذلك ، قم بقص ورق الكرتون وفيلم الشفافية وفقًا لحجم القصدير ، وللتناسب بين لوحة دوائر لوحة المفاتيح ولوح الأداء. أدخل المفتاح في الفتحة الخلفية في القصدير. أدخل مقابس USB الموصولة بموصل USB للرجل الفقير في فتحات ثقب المفتاح في الجانب بحيث يثبت القصدير المقابس في الموصل. حشر في لوحة بيرف بورد ودائرة لوحة مفاتيح تم إنقاذها ، وعزلها باستخدام الورق المقوى وفيلم الشفافية. حاول إغلاق القصدير (لدينا بالكاد مناسبة).

الخطوة 8: الكود

سيتم التحكم في مصابيح الحمم بواسطة مكالمات النظام إلى البرنامج "setled" الذي سيقوم بتشغيل وإيقاف تشغيل كابسلوك ومصابيح قفل التمرير. اختبرها عن طريق تشغيل ما يلي من سطر الأوامر (ممكن كجذر ، اعتمادًا على التكوين الخاص بك) لجعل المصابيح تومض: setleds -L -caps + scroll </ dev / tty0؛ sleep 3s؛ setleds -L + caps -scroll </ ديف / tty0 ؛ ينام 3 setleds -L </ dev / tty0 كسر هذا: # لتشغيل المصباح الأحمر: setleds -L -caps + scroll </ dev / tty0 # لتشغيل المصباح الأخضر: setleds -L + caps -scroll </ dev / tty0 # للعودة إلى الحالة التي تعرض فيها مصابيح LED إعدادات لوحة المفاتيح setleds -L </ dev / tty0 يمكنك تضمين مكالمات النظام هذه في برنامجك الخاص ، أو استخدام وحدة اختبار وحدة phython التي كتبها كريس بناءً على إطار اختبار وحدة PyUnit الذي تم إنشاؤه في الثعبان. فقط قم بفك ضغط الملفات من أرشيف tar (tar -xzvf lava_unittest.tar.gz من وحدة تحكم) وجرب الأوامر التالية من وحدة التحكم: python lava_unittest.py test_lava_unittest-passpython lava_unittest.py test_lava_unittest-failorpython test_lava_unittest fail.py للتشغيل من المحاكيات الطرفية ، قم بإلغاء التعليق على الأسطر التي تحمل علامة تحذير وحاول تشغيلها كجذر من محاكي طرفي. باستخدام هذا الرمز ، كل ما يحتاج المرء فعله هو تبديل مثيلات "unittest" مع "lava_unittest" في نصوص Python المكتوبة من أجل وحدة التجارب. لا يلزم إعادة الترميز.

الخطوة 9: تغليف جميل

لإنهاء هذا المشروع ، اصنع الملصق الخاص بك واطبعه أو استخدم الصورة المضمنة (افتح صورة secong بالحجم الكامل أو ملف xcf باستخدام gimp). ما عليك سوى لصق غطاء مصابيح الحمم البركانية المذهلة التي يتم التحكم فيها عن طريق USB.