Crazy микросхемалары: ачык булак электрониканы үйрөнүү системасы: 8 кадам (сүрөттөр менен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:41

By BrownDogGadgetsBrownDogGadgetsFollow More by the Author:

Жөнүндө: Мен орто мектепте илимден сабак берчүмүн, бирок азыр өзүмдүн онлайн билим берүү илим сайтымды иштетем. Мен күндөрүмдү студенттер менен жаратуучулар үчүн жаңы долбоорлорду иштеп чыгууга жумшайм. BrownDogGadgets жөнүндө көбүрөөк маалымат »

Билим берүү жана үй рыногу балдарга жана чоңдорго STEM жана STEAM негизги түшүнүктөрүн үйрөтүү үчүн иштелип чыккан модулдук электрониканын "үйрөнүү" системалары менен капталган. LittleBits же Snapcircuits сыяктуу продукциялар ар бир майрамдык белек көрсөтмөсүндө же билим берүүчү оюнчуктар үчүн ата -энелер блогунда үстөмдүк кылат окшойт. Бирок, бул системалар ар дайым кымбат баалар менен кошо келет жана көптөр окуу куралдарына караганда оюнчуктар сыяктуу сезишет.

Болжол менен үч жыл мурун биз Crazy схемаларын чыныгы үйрөнүү куралы катары колдонулуучу арзан, кайра колдонула турган, модулдук, ширетилбеген, көңүлдүү, тутум катары долбоорлоону баштадык. Биз ата -энелер менен мугалимдер текчедеги комплекттер менен оңой эле биригип кете турган нерсени кааладык же текченин компоненттеринен арзан. Жаратуучулар коомчулугу үчүн да, орточо чоң кишилер үчүн да бир нерсе.

Акырында Crazy Circuits биз үмүттөнгөн нерселердин бардыгы жана дагы көп нерселер болду. Система эч кандай LEGO негизделген чөйрө менен кемчиликсиз иштеген, тигүү үчүн өткөргүч жип менен оңой колдонулушу мүмкүн жана жөнөкөй схемалардан негизги программалоо аркылуу оңой эле масштабдалган. Оо, ошондой эле колдонуу кызыктуу болду, бул биздин бардык жашообузду жеңилдетти.

Бул жазууда биз сизге Crazy Circuits компоненттерин кантип түзгөнүбүздү, окуу программабызды, өзүңүздүн бөлүктөрүңүздү кантип жасоо жана долбоорлооңузду жана Crazy Circuits башка системалар менен иштөө жолдорун көрсөтөбүз.

Толук маалымат: Биз Crazy Circuits тетиктерин жана комплекттерин сатабыз, бирок сиз ачык булак файлдарыбызды колдонуп, өзүңүздүн тактаңызды жасоо үчүн же өзүңүздүн бөлүктөрүңүздү иштеп чыгуу үчүн колдоно аласыз. Сиз бул системаны ар кандай нерселер үчүн колдоно аласыз жана бизге эч качан бир тыйын жөнөтө албайсыз.

Бергиле: Биз 2019 -жылы жаңы бир нерсеге аракет кылып жатабыз. Бизди инструкцияларда, фейсбукта, инстаграмда жана ютубда ээрчиген адамдарга (АКШ тургундары үчүн) бекер бөлүктөрдү жана комплекттерди белекке беребиз. Кыязы, биз бир нече толук комплекттерди, даяр бөлүктөрдү жана бош ПКБларды беребиз. Жөн эле ээрчиңиз же жазылыңыз, биз нерселерди бере баштайбыз.

1 -кадам: Жинди схемалардын артындагы философия

Мен мугалим болуп жүргөндө, мен катышкан ар бир окуу конференциясы же тейлөөсү аларды сунуштап турса да, классташыма кооз электроника системасын бере албаганыма абдан кыжырданчумун. Менде беш бөлүктөн турган 100 долларлык комплектке бюджети жок болчу жана эң жакшы дегенде үч окуучуну беш мүнөткө ээлеп турчу. Мен көпчүлүк илим мугалимдеринин кылганын кылып бүттүм жана жөн эле eBay менен Amazonдон арзан чийки бөлүктөрдү сатып алдым, бирок бул мага жаңы сабак пландаштыруу жана активдүүлүктү долбоорлоо боюнча көп иштерди жасоону талап кылды. Мен дагы кичинекей окуучуларымдын башын нанга тактайга ороп, кыйналганын көрдүм.

Акыры мен мектептен кийинки илимий клубумда колдонуу үчүн LittleBits комплекттерин сатып алууга каражат таптым. Аларды колдонуу абдан кызыктуу болчу (жана чынын айтсам, жакшы түзүлгөн система), бирок мен орто класстын окуучуларынан кантип иштешкенин түшүндүрүүнү суранганымда, мен "Билбейм, магниттер?" Деген жылдын эң жакшы көргөн жообун алдым. Бул бир нече жума мурун татаал схемаларды курган балдар болчу, бирок LittleBits башка нерселерге караганда оюнчук болуп чыкты.

Биз модулдук системага мээ чабуулун баштаганда, биз студенттердин КАНТИП БӨЛҮКТӨРДҮН өз ара аракеттенип жатканын билишине жана андай бөлүктөргө окшоштуктарды түзө алышканына ынангыбыз келди. Биз ошондой эле бизге нанга окшош бир нерсе керек экенин билчүбүз, бирок баштарын ороо чыныгы нанга караганда жеңилирээк. Биз аны кызыктуу жана кызыктуу кылышыбыз керек эле.

Чакырык кабыл алынды!

2 -кадам: Эмне үчүн LEGO?

"loading =" жалкоо"

Акыр -аягы, биз баарын кантип бириктирүүнү ойлонушубуз керек болчу. Биз дароо зымдарды жана аллигатор клиптерин жек көрүүнү чечтик; ал бардык нерсенин жөнөкөйлүгүнөн алып салды. Бизге өткөргүч лентаны колдонуу жакты, бирок жез фольга лентасын колдонуу мүмкүн эмес эле. Биз тасманы түшүрө алмакпыз, бирок кайра кайтып келбейт. Атүгүл өткөргүч жипти колдонууга аракет кылдык, бирок аны көзөмөлдөө мүмкүн эмес болуп чыкты. Кытайда скотч фабрикасы менен Skype боюнча көп сааттан кийин биз кайра нейлон өткөргүч лентасын (Maker тасмасы) чыгардык, ал кайра жукарып кете турган күчтүү, бирок жалпы жез фольга тасмасы менен атаандашуу үчүн жетиштүү арзан.

Биздин устаканада ар кандай өлчөмдөгү тешиктери бар көптөгөн сыноочу ПХБлардын бар экендигинин аркасында биз нейлон өткөргүч лентасын колдонуп, кысым жасоого мүмкүндүк берген өлчөм аралыкты тез таба алдык. Ошентип студенттер белгилүү бир жерде лентасын бүтүрүшү керек эле: алар чындыгында убакыт бөлүп, өз схемасын иштеп чыгышы керек болчу. Бул жагы бизге жинди схемаларды оюнчукка эмес, окуу куралына айландырууга мүмкүндүк берди.

1/8 дюймдук скотчту колдонуу эки катмар схемаларга жол берүүнүн кызыктай жагы болгон. Адатта, биз лентаны LEGO дөбөлөрүнүн үстүнө коймокпуз, бирок 1/8 дюймдук тасма LEGO дөңгөчтөрүнүн ортосуна өтүү үчүн да мыкты иштеген. Адамдар LEGOдогу лента аркылуу ар кандай татаал схемаларды жасай алышкан. (Бир аз ыңгайсыз болсо да. Эгерде башка эч нерсе жок болсо, анда студенттерге бир аз аракет менен эле бар сызыкты "секирүүгө" уруксат берген.)

Негизги мисал схемасы өчүргүчтү, батарея кармагычты жана LEDди колдонушу мүмкүн. Бардык бөлүктөрүбүз үчүн ак жибек скринингин колдонуп GND (Негатив) уюлдарын жана түстүү жагын Позитивдүү уюлдарды көрсөтүү үчүн белгиледик. Жогорудагы видео менин жөнөкөй схема түзгөнүмдү көрсөтөт. Тасманы коюп, бөлүктөргө басым жасаңыз, күч кошуңуз.

5 -кадам: Өткөрүүчү жип

Сыноо учурунда биз өткөргүч жип биздин бөлүктөрүбүз менен абдан жакшы иштээрин аныктадык. Көрсө, чоң жез менен капталган тешиктер өткөргүч тигүүнү чындап эле оңой кылган экен. Кээ бир сыноочуларыбыз LEGO менен колдонуудан көрө бөлүктөрүбүз менен тигүүнү артык көрүштү.

Эгерде сиз өткөргүч теманы колдоно элек болсоңуз, анда аракет кылышыңыз керек! Бул, адатта, өтө жакшы өткөрүүчү болоттон/ нейлондон жасалган жип. Аны кол менен тигүү абдан оңой, ал эми бөлүктөрдү тигүү баскычты тигүүдөн кыйын эмес. Биз Arduino аркылуу татаал интерактивдүү көйнөктөрдү жасоого чейин бардык. Өткөргүч тигүүнүн жакшы жагы - эгерде сиз өзүңүздүн долбооруңузду чындап жек көрсөңүз, анда тетиктерин ар дайым чечип, башка нерсеге колдоно аласыз.

Балдар үчүн биздин "бара турган" ишибиз - бул аларды LED, батарейка кармагыч жана илгичтер топтомун колдонуп, баскычты тагуучу билерик жасатуу. Кыскычтар билериктин аягына чыгып, схеманы бүтүрүү үчүн колдонулат. Кимдир бирөө аны семинарларга же үйдөгү иш -чараларга колдонууну кааласа, биз жакшы басып чыгаруучу PDFти чогулттук.

6 -кадам: өткөргүч сыялар жана камыр

Башында биз бөлүктөрүбүздү өткөрүүчү сыя менен иштетүүгө даярбыз. Бул жарым -жартылай гана иштеген.

Жалаң өткөргүч сыя

Бул өткөрүүчү сыя көбүк боёкко абдан окшош. Кандайдыр бир бетке боёо оңой, абдан арзан жана сууну оңой тазалоо үчүн жууса болот. Кемчилиги графит өтө өткөргүч эмес жана чындыгында баарынан чоң резистор сыяктуу иштейт. Бизде аны Crazy Circuit Parts менен туташтырууда эч кандай көйгөй болгон жок, анткени бизде PCBлердин үстүндө сыя бөртпөлөрү кургап калышы мүмкүн, бирок бизде электр энергиясын коопсуз түрдө жылдыруу көйгөйлөрү бар болчу.

Биз муну колдонуп бүткөнүбүз Arduino менен шайкеш келген Teensy LC такталары үчүн сыйымдуу боек "тийүү чекити" болду. Биз ПКБдан лентаны боёкторго чейин иштетебиз, анан адамдар боёкко тийишет. Бул ар кандай кызыктуу трафареттерге, дубал пианинолоруна же интерактивдүү көркөм долбоорлорго мүмкүнчүлүк берет.

Circuit Scribe

Бул өткөрүүчү сыя күмүш гел калеминдей иштейт, болгону кагазда өтө өткөргүч издерди калтырат. Бул сыянын артыкчылыгы - издер өтө өткөргүч жана чыныгы калем сыяктуу иштейт. Кемчиликтери - калемдер кымбат, кургап кетет жана бекем туташуу үчүн кандайдыр бир жол менен кагазга тетиктериңизди кысышыңыз керек.

Башында бизде LEGO тешиктерибизге туура келген атайын магниттер болгон. Биздин GitHub Repo "магнитке шайкеш" деп белгиленген мурас бөлүктөргө толгон. Акыркы натыйжа тийди же сагындым, биз Circuit Scribe буга чейин жасаган электроника бөлүктөрүнүн жаман версияларын чыгарганыбызды түшүндүк. Жалгыз пайда Ардуиного негизделген ири долбоорлорду жасоо болду, анткени Circuit Scribe эч кандай Arduino тактасын чыгарбайт, бирок өтө көп магнитти бири -бирине жакын коюу өз көйгөйлөрүн жаратат.

Биз ошондой эле бул сыя менен жасап жаткан нерселерибизди өткөргүч лента менен жакшыраак кыла аларыбызды түшүндүк.

Squishy схемалары камыры - AKA өткөргүч камыры

Мен муну жаш студенттерге негизги электрониканы үйрөтүүнүн эң сонун куралы деп таптым. Камырдын артыкчылыгы - бул абдан кызыктуу, өзгөчө куки кескичтер менен. Кемчилиги - ал кургап кетет (ар кандай камыр сыяктуу), ошондой эле өтө каршылыктуу.

Биз камырды жылаңач өткөргүч боёкту кандай колдонсок, сыйымдуу тийүү долбоорлору үчүн тийүү чекити катары да колдонобуз. Бул аралашмага кызыктуу элемент кошот. Мындан тышкары, эгер сиз чын эле чоң жалпак камырды жасасаңыз, анда аны тийгизгенге чейин сиздин денеңиз схемага жооп берет. Кээде бир дюймга чейин жетет. Адамдардын эмне үчүн мындай болуп жатканын түшүнүүгө аракет кылуу ар дайым кызыктуу.

7 -кадам: Arduino, Raspberry Pi, Micro: Bit жана Wireless Board

Биздин GitHub Repoго тез карасаңыз, бизде көптөгөн популярдуу микробдор бар экенин көрөсүз. Көптөгөн курулуш системасы боюнча биздин башкы даттанууларыбыздын бири - бул адамдарды программалоо системасын колдонууга киргизиши же сизге бир платформаны колдонууга уруксат берүү. Аппараттык жана программалык камсыздоо дайыма өнүгүп жаткандыктан, бир нече жылдан кийин адамдарды кулпулап коюу же бөлүктөрүн ыргытып жиберүү кызыктай көрүндү.

Чакан өлчөмү жана баасы боюнча Arduino Nano (биздин Робототехника Башкармасы болуп калды) менен баштоо эң ачык тандоо. Бул жарыктандыруучу эффекттер же бурулуучу серволор сыяктуу көптөгөн программалоо долбоорлору үчүн идеалдуу болгон. Биз, негизинен, сыйымдуу тийүү мүмкүнчүлүктөрү үчүн Teensy LCди колдонуп, көбүрөөк өзгөчөлүктөргө бай версияны чыгарууну чечтик. Teensy LC (Invention Board) дагы жакшы клавиатуранын эмуляция өзгөчөлүктөрүнө ээ жана биз аны колдонуп кээ бир кызыктуу оюн контроллерлерин түздүк. Өткөн жылы биз алп LEGO NES контроллерин жасап, аны Instructablesге жайгаштырдык.

Программалоо кызыктуу, бирок баары эле кыйынчылыктан өтүүнү каалашпайт. Биз алдын ала программаланган ATtiny85 микросхемасынын тегерегинде иштелип чыккан тактаны чогултуп, ал көз ирмемдерди өчүрөт. Биздин өндүрүш версиясы SMT бөлүктөрүн колдонот, бирок сиз биздин репо аркылуу тешикче версиясын таба аласыз. Алар кичинекей долбоорлорго, мисалы, чиркин Рождество көйнөгү же жылтылдаган жылдыздарга жардам берет.

Биз унуткан бир нерсе - Raspberry Pi Zero жана Micro: Bit такталарын жылтыратуу. Жалпысынан бизге Micro: Bit жана анын тегерегинде пайда болгон коомчулук жагат. Биздин Raspberry Pi Zero тактасына келсек … биз аны эмне кылуу керектигин түшүнбөйбүз. Чынын айтканда, кимдир бирөө кызыктуу нерсе жасайт жана биз сизге айрым бөлүктөрүн жөнөтөбүз.

Бизде ошондой эле кээ бир зымсыз долбоорлорду чогултууга аракет кылуу жөнүндө түшүнүксүз идея бар болчу. Биз, бирок бирге Particle Photon Board, Adafruit Feather Board жуптары жана жалпы NodeMCU тактасы үчүн тактайчалар. Биз аларды Нано ПХБбыздын негизги дизайнына негиздеп, арткы жагында бир нече төөнөгүчтөрдү баштадык.

8 -кадам: Келечектеги пландар?

Учурда биз бөлүктөрдүн үчүнчү өндүрүшүнүн ортосунда турабыз, сатууларыбыздын көбү мектептерге, китепканаларга жана Maker Spacesке кетет. Биз бардык курактагы колдонуучулардан көптөгөн жакшы пикирлерди алдык, бул бизге жакшы бөлүктөрдү иштеп чыгууга жардам берди.

Окуу планы

Эң кеңири таралган өтүнүчтөрдүн бири-бул класска даяр окуу планы. Долбоорлорду түзүү жөнөкөй; студенттер жана мугалимдер үчүн алты жума ресурстарды түзүү кыйыныраак. Март айынын аягына чейин биз биринчи окуу долбоорлорубузду веб -сайтыбызга жайгаштырабыз, эч ким колдоно албайт. Бизде эки трек болот, бири негизги схема үчүн, экинчиси негизги программалоо үчүн. Экөө тең биздин Crazy Circuits бөлүктөрүнүн тегерегинде болот, бирок аларды текченин бөлүктөрүн колдонуу үчүн оңой эле өзгөртүүгө болот.

Дагы Өндүрүш линиясынын бөлүктөрү

Учурда биз жаңы бөлүктөргө суроо -талаптарды кабыл алып жатабыз. Процесс жай, бирок биз ушул жылдын аягында биздин курамга бир нече жаңы бөлүктөрдү кошкубуз келет. Балким, биз кээ бир потенциометрлерди жана NeoPixel компоненттерин чыгарабыз жана аларды комплектибизге кошо баштайбыз деп үмүттөнөбүз. Биз өзүбүздүн компоненттерибизди иштеп чыккан жана биз менен бөлүшкөн шыктанган күйөрмандарга ээ болуу бактысына ээ болдук жана келечекте дагы башка адамдар болот деп үмүттөнөбүз.

Ачык булакка милдеттенме

Биз өлгөн атты сабап жаткандай сезилиши мүмкүн, бирок биз компоненттерибиздин ачык булак болушун абдан жакшы көрөбүз. Биз долбоордун ресурстарын, окуу планын жана дизайн файлдарын кошууну улантабыз. Биз чындап эле noice жана алдынкы колдонуучулар өз бөлүктөрүн түзө башташат же жаңы долбоорлор үчүн аларды өзгөртө алышат деп үмүттөнөбүз.

PCB сынагынын экинчи сыйлыгы