HackerBox 0035: Электрохими: 11 алхам

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:04

Энэ сард HackerBox хакерууд янз бүрийн цахилгаан химийн мэдрэгч, материалын физик шинж чанарыг хэмжих туршилтын аргыг судалж байна. Энэхүү зааварчилгаа нь HackerBox #0035 -ийг эхлүүлэх мэдээллийг агуулсан бөгөөд үүнийг хангамж дуусах үед эндээс худалдаж авч болно. Түүнчлэн, хэрэв та HackerBox -ийг яг ийм шуудангийн хайрцагт сар бүр авахыг хүсвэл HackerBoxes.com хаягаар бүртгүүлж, хувьсгалд нэгдээрэй!

HackerBox 0035 -ийн сэдэв ба сургалтын зорилго:

• Arduino Nano -г Arduino IDE -д ашиглахаар тохируулна уу
• Хэмжилтийг харуулахын тулд OLED модулийг утсаар холбож кодлоорой
• Спирт мэдрэгч ашиглан агааржуулагч демо бүтээх
• Агаарын чанарыг хэмжихийн тулд хийн мэдрэгчийг харьцуулж үзээрэй
• Нийт ууссан хатуу бодисын усны чанарыг тодорхойлох (TDS)
• Холбоо барихгүй, усанд шумбах дулаан мэдрэгчийг туршиж үзээрэй

HackerBoxes бол DIY цахилгаан хэрэгсэл, компьютерийн технологийн захиалгын хайрцагны үйлчилгээ юм. Бид бол хоббичид, бүтээгчид, туршигчид юм. Бид бол мөрөөдлийн мөрөөдөгчид юм. ПЛАНЕТИЙГ ХАК

Алхам 1: HackerBox 0035: Хайрцагны агуулга

• Arduino Nano 5V 16MHz MicroUSB
• OLED 0.96 128x64 пиксел I2C дэлгэц
• TDS-3 усны чанарын тоолуур
• GY-906 контактгүй температурын модуль
• MP503 Агаарын чанарын бохирдлын мэдрэгч
• DS18B20 ус нэвтэрдэггүй температур хэмжигч
• MQ-3 Архины мэдрэгчийн модуль
• MQ-135 Агаарын аюулын хийн мэдрэгчийн модуль
• DHT11 Чийглэг ба температурын модуль
• KY-008 лазер модуль
• LED, 1K резистор, хүрэлцэх товчлууруудын багц
• 400 оноотой "Болор тунгалаг" талхны самбар
• Холбогч утас багц - 65 ширхэг
• MircoUSB кабель
• Онцгой HackerBoxes Decals

Ашиг тустай бусад зүйлүүд:

• Гагнуурын төмөр, гагнуур, гагнуурын үндсэн хэрэгсэл
• Програм хангамжийн хэрэгслийг ажиллуулах компьютер

Хамгийн гол нь танд адал явдал, DIY сүнс, хакеруудын сониуч зан хэрэгтэй болно. Hardcore DIY цахилгаан хэрэгсэл нь тийм ч энгийн зүйл биш бөгөөд HackerBoxes -ийг усалдаггүй. Зорилго бол дэвшил, төгс төгөлдөр бус. Та адал явдлаа үргэлжлүүлж, таашаал авбал шинэ технологийг сурч, зарим төслүүдээ ажиллуулснаар маш их сэтгэл ханамж авах болно. Алхам бүрийг аажмаар, нарийн ширийн зүйлийг анхаарч, тусламж хүсэхээс бүү ай.

HackerBoxes FAQ -ийн гишүүдийн одоогийн болон ирээдүйн гишүүдэд зориулсан маш их мэдээлэл байдаг.

Алхам 2: Электрохими

Электрохими (Википедиа) нь хэмжигдэхүйц, тоон үзэгдэл болох тодорхой нэг химийн өөрчлөлт эсвэл эсрэгээр цахилгаан хоорондын хамаарлыг судалдаг физик химийн салбар юм. Химийн урвал нь электрод ба электролит (эсвэл уусмал дахь ион) хооронд шилжих цахилгаан цэнэгийг агуулдаг. Электрохими нь цахилгаан энерги ба химийн өөрчлөлтийн харилцан үйлчлэлийг авч үздэг.

Электрохимийн хамгийн түгээмэл төхөөрөмж бол өдөр тутмын батерей юм. Батерей нь гар чийдэн, ухаалаг гар утас, цахилгаан машин гэх мэт цахилгаан төхөөрөмжийг тэжээх зориулалттай гадаад холболттой нэг буюу хэд хэдэн цахилгаан химийн эсүүдээс бүрдэх төхөөрөмжүүд юм.

Электрохимийн хийн мэдрэгч нь зорилтот хийн концентрацийг электрод дахь исэлдүүлэх эсвэл бууруулах замаар олж авсан гүйдлийг хэмжих хийн илрүүлэгч юм.

Электролиз бол шууд цахилгаан гүйдэл (DC) ашиглан аяндаа үүсэхгүй химийн урвалыг өдөөх арга юм. Электролиз нь арилжааны хувьд чухал ач холбогдолтой бөгөөд электролитийн эс ашиглан хүдэр гэх мэт байгалийн гаралтай эх үүсвэрээс элементүүдийг салгах үе шат юм.

Алхам 3: Arduino Nano микроконтроллер платформ

Arduino Nano эсвэл үүнтэй төстэй микроконтроллерийн самбар нь цахилгаан химийн мэдрэгчтэй харилцах, компьютер эсвэл видео дэлгэц дээр гарах гарцыг сонгоход тохиромжтой сонголт юм. Оруулсан Arduino Nano модуль нь толгойн зүүгээр дагалддаг боловч тэдгээр нь модульд гагнадаггүй. Одоогоор тээглүүрүүдийг орхи. Arduino Nano модулийн толгойн голыг гагнахаас өмнө эдгээр анхны туршилтуудыг хий. Дараагийн хоёр алхам хийхэд цорын ганц зүйл бол microUSB кабель, цүнхнээс гарах үед нано модуль юм.

Arduino Nano нь гадаргуу дээр суурилуулсан, талхны хавтан дээр ээлтэй, нэгдсэн USB-тэй жижигхэн Arduino самбар юм. Энэ бол гайхалтай онцлог шинж чанартай бөгөөд хакердахад хялбар юм.

Онцлог:

• Микроконтроллер: Atmel ATmega328P
• Хүчдэл: 5V
• Дижитал I/O зүү: 14 (6 PWM)
• Аналог оролтын зүү: 8
• Оролтын оролт бүрт тогтмол гүйдэл: 40 мА
• Флаш санах ой: 32 KB (ачаалагч ачаалахад 2KB)
• SRAM: 2 KB
• EEPROM: 1 KB
• Цагийн хурд: 16 МГц
• Хэмжээ: 17mm x 43mm

Arduino Nano -ийн энэхүү өвөрмөц хувилбар бол хар Robotdyn загвар юм. Интерфэйс нь олон гар утас, таблетад ашиглагддаг MicroUSB кабельтай нийцдэг MicroUSB порт дээр суурилагдсан.

Arduino Nanos нь USB/цуваа гүүрний чиптэй. Энэ хувилбар дээр гүүрний чип нь CH340G юм. Төрөл бүрийн Arduino самбар дээр өөр төрлийн USB/Цуваа гүүр чипүүд байдаг гэдгийг анхаарна уу. Эдгээр чипүүд нь компьютерын USB порт нь Arduino процессорын чип дээрх цуваа интерфейстэй холбогдох боломжийг олгодог.

Компьютерийн үйлдлийн систем нь USB/цуваа чиптэй холбогдохын тулд төхөөрөмжийн драйвер шаарддаг. Жолооч нь IDE -ийг Arduino самбартай харилцах боломжийг олгодог. Шаардлагатай төхөөрөмжийн драйвер нь OS хувилбар болон USB/цуваа чипийн төрлөөс хамаарна. CH340 USB/Цуваа чипийн хувьд олон үйлдлийн системд зориулсан драйверууд байдаг (UNIX, Mac OS X, эсвэл Windows). CH340 үйлдвэрлэгч эдгээр жолооч нарыг энд нийлүүлдэг.

Та Arduino Nano -г компьютерийн USB порт руу залгахад ногоон гэрэл асч, удалгүй цэнхэр LED аажмаар анивчиж эхлэх ёстой. Нано нь цоо шинэ Arduino Nano дээр ажилладаг BLINK програмыг урьдчилан ачаалж ажиллуулснаас болж ийм зүйл тохиолддог.

Алхам 4: Arduino -ийн нэгдсэн хөгжлийн орчин (IDE)

Хэрэв танд Arduino IDE хараахан суулгаагүй байгаа бол Arduino.cc дээрээс татаж авах боломжтой

Хэрэв та Arduino экосистемд ажиллах талаар нэмэлт мэдээлэл авахыг хүсвэл HackerBoxes Starter Workshop -ийн зааврыг үзэхийг санал болгож байна.

Нано -г MicroUSB кабель руу холбож, кабелийн нөгөө үзүүрийг компьютер дээрх USB порт руу залгаарай, Arduino IDE програмыг ажиллуулна уу.). Багаж хэрэгсэл> самбар дээрээс IDE дээрээс "Arduino Nano" -г сонгоно уу.

Эцэст нь жишээ кодын хэсгийг ачаална уу:

Файл-> Жишээ-> Үндсэн мэдээлэл-> Нүдээ анив

Энэ бол үнэндээ Нано дээр ачаалагдсан код бөгөөд цэнхэр LED -ийг аажмаар анивчихын тулд яг одоо ажиллаж байх ёстой. Үүний дагуу, хэрэв бид энэ жишээ кодыг ачаалвал юу ч өөрчлөгдөхгүй. Үүний оронд кодыг жаахан өөрчилье.

Анхааралтай ажиглавал програм нь LED -ийг асааж, 1000 миллисекунд (нэг секунд) хүлээж, LED -ийг унтрааж, өөр секунд хүлээж, дараа нь үүрд мөнхөд хийдэг болохыг харж болно.

"Delay (1000)" гэсэн хоёуланг нь "delay (100)" болгож өөрчилснөөр кодыг өөрчилнө үү. Энэхүү өөрчлөлт нь LED -ийг арав дахин хурдан анивчих болно, тийм үү?

Таны өөрчилсөн кодын яг дээр байгаа UPLOAD товчийг (сумны дүрс) дарж өөрчилсөн кодыг Нано руу ачаалж үзье. Статусын мэдээллийг авахын тулд кодыг доороос үзнэ үү: "эмхэтгэх", дараа нь "байршуулах". Эцэст нь IDE нь "Байршуулж дууссан" гэж зааж өгөх ёстой бөгөөд таны LED илүү хурдан анивчих ёстой.

Хэрэв тийм бол баяр хүргэе! Та дөнгөж оруулсан анхны кодоо хакердсан байна.

Таны хурдан анивчих хувилбарыг ачаалж, ажиллуулсны дараа LED-ийг хоёр удаа хурдан анивчихын тулд кодоо дахин өөрчилж, дахин давтахаасаа өмнө хэдхэн секунд хүлээгээд үзээрэй. Үүнийг нэг туршаад! Бусад загваруудын талаар юу хэлэх вэ? Хүссэн үр дүнг төсөөлөх, кодлох, төлөвлөсний дагуу ажиллахын тулд амжилтанд хүрсний дараа та чадварлаг техник хангамжийн хакер болохын тулд асар том алхам хийсэн болно.

Алхам 5: Гагнуургүй талхны самбар дээрх толгойн зүү ба OLED

Таны хөгжүүлэлтийн компьютер Arduino Nano -д кодыг ачаалахаар тохируулагдсан бөгөөд Nano -г туршиж үзсэний дараа USB кабелийг Nano -оос салгаж, толгойн тээглүүрийг гагнахад бэлэн байгаарай. Хэрэв та тулааны клубт анхны шөнө бол гагнах хэрэгтэй! Интернет дээр гагнуурын талаар маш олон гайхалтай гарын авлага, видео байдаг (жишээлбэл). Хэрэв танд нэмэлт туслалцаа хэрэгтэй гэж үзэж байгаа бол орон нутгийнхаа үйлдвэрлэгчдийн бүлэг эсвэл хакеруудын орон зай хайж олохыг хичээгээрэй. Түүнчлэн сонирхогчдын радио клубууд нь электроникийн туршлагын маш сайн эх сурвалж болдог.

Хоёр эгнээний толгойг (тус бүр нь арван таван голтой) Arduino Nano модульд гагнана. Зургаан зүү ICSP (хэлхээний цуваа програмчлал) холбогчийг энэ төсөлд ашиглахгүй тул эдгээр тээглүүрийг унтраах хэрэгтэй. Гагнуур дууссаны дараа гагнуурын гүүр ба/эсвэл хүйтэн гагнуурын үеийг сайтар шалгаж үзээрэй. Эцэст нь Arduino Nano -г USB кабелиар холбож, бүх зүйл хэвийн ажиллаж байгаа эсэхийг шалгаарай.

OLED -ийг нано руу залгахын тулд хоёуланг нь харуулсны дагуу гагнуургүй талхны тавцанд хийж, тэдгээрийн хоорондох хүснэгтийн дагуу утсыг холбоно уу.

OLED…. NanoGND….. GNDVCC…..5VSCL….. A5SDA….. A4

OLED дэлгэцийг жолоодохын тулд эндээс олдсон SSD1306 OLED дэлгэцийн драйверийг Arduino IDE -д суулгаарай.

OLED дэлгэцийг ssd1306/snowflakes жишээг ачаалж, нано програмчлах замаар туршиж үзээрэй.

SDD1306 номын сангийн бусад жишээг OLED дэлгэц ашиглан судлах нь ашигтай байдаг.

Алхам 6: MQ-3 Спиртийн мэдрэгч ба Breathalyzer Демо

MQ-3 Alcohol Gas Sensor (мэдээллийн хуудас) нь бага өртөгтэй хагас дамжуулагч мэдрэгч бөгөөд 0.05 мг/л-ээс 10 мг/л хүртэлх концентрацитай спиртийн хий байгааг илрүүлж чаддаг. MQ-3-д ашигладаг мэдрэгч материал бол SnO2 бөгөөд энэ нь архины хийн агууламж нэмэгдэх үед цахилгаан дамжуулах чанарыг нэмэгдүүлдэг. MQ-3 нь архи, согтууруулах ундаанд маш мэдрэмтгий байдаг тул утаа, уур, бензинд маш бага хөндлөн мэдрэмтгий байдаг.

Энэхүү MQ-3 модуль нь архины агууламжтай харьцуулахад түүхий аналог гаралтыг өгдөг. Модуль нь дижитал гаралтын босгыг хангах LM393 (мэдээллийн хуудас) харьцуулагчтай.

MQ-3 модулийг дараах хүснэгтийн дагуу нано руу холбож болно.

MQ-3…. NanoA0 …… A0VCC…..5VGND….. GNDD0 …… Хэрэглээгүй

Видео бичлэгийн демо код.

АНХААРУУЛГА: Энэхүү төсөл нь зөвхөн боловсролын үзүүлбэр юм. Энэ бол эмнэлгийн хэрэгсэл биш юм. Үүнийг тохируулаагүй болно. Хуулийн болон аюулгүй байдлын хязгаарыг үнэлэхийн тулд цусан дахь архины түвшинг тодорхойлох зорилготой биш юм. Битгий тэнэгтээрэй. Архи ууж, машин жолоодох хэрэггүй. Амьд ирээрэй!

Алхам 7: Кетоныг илрүүлэх

Кетон бол карбонил бүлэг (нүүрстөрөгчийн хүчилтөрөгчийн давхар холбоо) агуулсан энгийн нэгдлүүд юм. Олон кетонууд нь аж үйлдвэр, биологийн аль алинд нь чухал ач холбогдолтой юм. Нийтлэг уусгагч ацетон бол хамгийн жижиг кетон юм.

Өнөөдөр олон хүн кетоген хоолны дэглэмийг мэддэг болсон. Энэ бол өөх тос, хангалттай уураг, бага нүүрс ус агуулсан хоол хүнс юм. Энэ нь бие махбодийг нүүрс уснаас илүү өөх тосыг шатаахад хүргэдэг. Ихэвчлэн хоол хүнсэнд агуулагдах нүүрс усыг глюкоз болгон хувиргадаг бөгөөд үүнийг биеэр дамжуулж тархины үйл ажиллагааг идэвхжүүлэхэд онцгой ач холбогдолтой байдаг. Гэсэн хэдий ч хэрэв хоолны дэглэмд нүүрс ус бага байвал элэг нь өөх тосны хүчлүүд болон кетоны биед хувирдаг. Кетон биетүүд тархинд нэвтэрч, глюкозыг энергийн эх үүсвэр болгон орлуулдаг. Цусан дахь кетон биетүүдийн хэмжээ ихсэх нь кетоз гэж нэрлэгддэг байдалд хүргэдэг.

Кетон илрүүлэх төслийн жишээ

Кетон мэдрэгч төслийн бас нэг жишээ

MQ-3 ба TGS822 хийн мэдрэгчийг харьцуулах

Алхам 8: Агаарын чанарыг хэмжих

Агаар мандалд хий, тоосонцор, биологийн молекулууд зэрэг хортой эсвэл хэт их хэмжээний бодис оруулах үед агаарын бохирдол үүсдэг. Бохирдол нь хүмүүст өвчин, харшил, тэр ч байтугай үхэлд хүргэж болзошгүй юм. Энэ нь амьтан, хүнсний ногоо, байгаль орчин гэх мэт бусад амьд организмд хор хөнөөл учруулж болзошгүй юм. Хүний үйл ажиллагаа, байгалийн үйл явц хоёулаа агаарын бохирдлыг үүсгэж болно. Дотоод орчны агаарын бохирдол, хотын агаарын чанар муу зэрэг нь дэлхийн хамгийн хортой бохирдлын хоёр асуудалд багтдаг.

Бид агаарын чанарын (эсвэл агаарын аюулын) хоёр өөр мэдрэгчийн ажиллагааг харьцуулж болно. Эдгээр нь MQ-135 (мэдээллийн хуудас) ба MP503 (мэдээллийн хуудас) юм.

MQ-135 нь метан, азотын исэл, спирт, бензол, утаа, CO2 болон бусад молекулуудад мэдрэмтгий байдаг. Түүний интерфэйс нь MQ-3 интерфэйстэй ижил байна.

MP503 нь формальдегидийн хий, бензол, нүүрстөрөгчийн дутуу исэл, устөрөгч, архи, аммиак, тамхины утаа, олон үнэр, бусад молекулуудад мэдрэмтгий байдаг. Түүний интерфэйс нь маш энгийн бөгөөд бохирдуулагч бодисын дөрвөн түвшинг тодорхойлох хоёр дижитал гаралтыг өгдөг. MP503 дээрх үндсэн холбогч нь хуванцар халхавч бүхий эрэгтэй толгойтой бөгөөд үүнийг гагнуургүй талх, DuPont холбогч эсвэл ижил төстэй нийтлэг холбогчтой хамт ашиглахад зориулагдсан стандарт 4 зүү толгой (цүнхэнд өгсөн) -ээр сольж болно.

Алхам 9: Усны чанарыг хэмжих

TDS-3 усны чанарын шалгагч

Нийт ууссан хатуу бодис (TDS) нь тодорхой хэмжээний усанд ууссан эрдэс бодис, давс, металлыг багтаасан хөдөлгөөнт цэнэгтэй ионуудын нийт хэмжээг хэлнэ. Цахилгаан дамжуулах чадвар дээр үндэслэсэн TDS нь сая тутамд (ppm) эсвэл литр тутамд миллиграммаар (мг/л) илэрхийлэгддэг. Ууссан хатуу бодисууд нь цэвэр усны молекул (H2O) ба түдгэлзүүлсэн хатуу бодисоос бусад ямар ч дамжуулагч органик бус элементийг агуулдаг. Хүний хэрэглээнд зориулсан TDS -ийн EPA бохирдуулагч бодисын дээд хэмжээ 500 ppm байна.

TDS хэмжилт хийх

1. Хамгаалалтын тагийг ав.
2. TDS тоолуурыг асаана уу. ON/OFF унтраалга нь самбар дээр байрладаг.
3. Тоолуурыг хамгийн их хэмжээгээр ус/уусмал руу дүрнэ. усанд орох түвшин (2 ").
4. Агаарын бөмбөлгийг зайлуулахын тулд тоолуурыг бага зэрэг хутгана.
5. Дэлгэц тогтворжих хүртэл хүлээнэ үү. Уншилт тогтворжсоны дараа (ойролцоогоор 10 секунд) HOLD товчлуурыг дарж уснаас гарч буй уншилтыг харах боломжтой.
6. Хэрэв тоолуур нь анивчсан 'x10' тэмдгийг харуулдаг бол заалтыг 10 -аар үржүүлнэ үү.
7. Хэрэглэсний дараа тоолуурын илүүдэл усыг зайлуулна. Малгайгаа солих.

Эх сурвалж: Бүрэн зааварчилгааны хуудас

Туршилт: TDS-3-ийг тохируулж, туршиж үзэх боломжтой өөрийн энгийн TDS тоолуур (энд видео бичлэг бүхий төсөл) хий.

Алхам 10: Дулааны мэдрэгч

GY-906 контактгүй температур мэдрэгч модуль

GY-906 дулаан мэдрэгч модуль нь MLX90614 төхөөрөмжөөр тоноглогдсон (дэлгэрэнгүй мэдээлэл). Энэ нь ашиглахад хялбар боловч маш хүчирхэг нэг бүсийн хэт улаан туяаны термометр бөгөөд объектын температурыг -70-аас 380 хэм хүртэл хэмжих чадвартай. Энэ нь I2C интерфэйсийг ашигладаг бөгөөд энэ нь микроконтроллероос интерфэйс хийхийн тулд зөвхөн хоёр утас салгах шаардлагатай гэсэн үг юм.

Демо термо-мэдрэх төсөл.

Өөр нэг дулаан мэдрэгч төсөл.

DS18B20 усны хамгаалалттай температур мэдрэгч

DS18B20 нэг утастай температур мэдрэгч (дэлгэрэнгүй мэдээлэл) -55 ℃ -аас 125 ℃ хүртэл ± 5 нарийвчлалтайгаар хэмжих боломжтой.

Алхам 11: ОДОРХОЙГ ХАК

Хэрэв танд энэхүү зааварчилгаа таалагдсан бөгөөд сар бүр шуудангийн хайрцаг дээрээ хакердах электроник, компьютерийн технологийн төслүүдийг оруулахыг хүсч байвал HackerBoxes.com руу орж, манай гэнэтийн хайрцгийг хүлээн авахаар бүртгүүлээрэй.

Доорх сэтгэгдлүүд эсвэл HackerBoxes фэйсбүүк хуудсан дээр гарч амжилтаа хуваалцаарай. Хэрэв танд ямар нэгэн асуулт байвал эсвэл ямар нэгэн зүйлд тусламж хэрэгтэй байгаа бол бидэнд мэдэгдээрэй. HackerBoxes -ийн нэг хэсэг болсонд баярлалаа!