Aqlsiz davrlar: Ochiq manbali elektronikani o'rganish tizimi: 8 qadam (rasmlar bilan)

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:26

BrownDogGadgetsBrownDogGadgets tomonidan Muallifning boshqa maqolalari:

Haqida: Men ilgari o'rta maktabda fan o'rgatganman, lekin hozirda men o'zimning onlayn ta'lim fanlari veb -saytini ochaman. Men kunlarimni talabalar va ishlab chiqaruvchilar birlashtirishi uchun yangi loyihalar ishlab chiqishga sarflayman. BrownDogGadgets haqida ko'proq ma'lumot »

Ta'lim va uy bozori bolalar va kattalarga STEM va STEAM asosiy tushunchalarini o'rgatish uchun mo'ljallangan modulli elektronikani o'rganish tizimlari bilan to'lib toshgan. LittleBits yoki Snapcircuits kabi mahsulotlar har bir bayram sovg'alari qo'llanmasida yoki o'quv o'yinchoqlari uchun ota -onalar blogida ustunlik qiladi. Biroq, bu tizimlar har doim qimmat narx yorlig'i bilan birga keladi va ko'pchilik o'zlarini o'qitish vositalaridan ko'ra o'yinchoqdek his qilishadi.

Taxminan uch yil oldin, biz Crazy Circuit-ni haqiqiy o'quv vositasi sifatida ishlatilishi mumkin bo'lgan arzon, qayta ishlatiladigan, modulli, lehimsiz, qiziqarli tizim sifatida loyihalashtirishni boshladik. Biz ota -onalar va o'qituvchilarni javonlarda mavjud bo'lgan to'plamlar bilan osongina birlashtira oladigan narsalarni xohladik. Yaratuvchilar hamjamiyatiga ham, kattalarga ham yoqadigan narsa.

Oxir -oqibat, Crazy Circuits biz kutgan hamma narsa edi. Tizim LEGO -ga asoslangan har qanday muhit bilan mukammal ishladi, uni tikuvchilik uchun o'tkazgichli ip bilan osongina ishlatish mumkin edi va oddiy sxemalardan oddiy dasturlash orqali osonlikcha kattalashtirish mumkin edi. Oh, va bundan foydalanish ham kulgili edi, bu butun hayotimizni osonlashtirdi.

Ushbu maqolada biz sizga "Crazy Circuits" komponentlarini qanday yaratganimizni, bizning o'quv dasturimizni, o'zingiz qanday qismlar yasashingiz va loyihalashingiz va "Crazy Circuits" ning boshqa tizimlar bilan ishlash usullarini ko'rsatib beramiz.

To'liq oshkor qilish: Biz Crazy Circuits qismlari va to'plamlarini sotamiz, lekin siz o'zingizning shaxsiy taxtalaringizni yasash yoki o'z qismlaringizni loyihalash uchun ochiq manba fayllarimizdan osongina foydalanishingiz mumkin. Siz bu tizimdan har xil narsalar uchun foydalanishingiz mumkin va hech qachon bizga bir tiyin ham yubormaysiz.

Away Give: 2019 yilda biz yangi narsalarni sinab ko'ramiz. Bizni instruksiyalar, facebook, instagram va youtube orqali kuzatib boradigan odamlarga (faqat AQSh aholisi) bepul qismlar va to'plamlarni sovg'a qilamiz. Ehtimol, biz bir nechta to'liq to'plamlarni, tayyor qismlarni va bo'sh PCBlarni beramiz. Faqat kuzatib boring yoki obuna bo'ling, shunda biz narsalarni berishni boshlaymiz.

1 -qadam: Aqlsiz davrlar ortidagi falsafa

O'qituvchi bo'lganimda, men o'z sinfim uchun chiroyli elektron tizimlarni sotib ololmasligimdan g'azablandim, garchi men qatnashgan har bir o'quv konferentsiyasi yoki xizmatlari ularni tavsiya qilar edi. Menda besh qismdan iborat 100 dollarlik to'plam uchun byudjet yo'q edi va eng yaxshisi uchta o'quvchini besh daqiqa band qilib qo'yardi. Men ko'pchilik fan o'qituvchilari qiladigan ishni qildim va shunchaki eBay va Amazon -dan arzon xom ashyo sotib oldim, lekin bu menga yangi darslarni rejalashtirish va mashg'ulotlarni loyihalash ishlarini bajarishimni talab qildi. Bundan tashqari, men yosh o'quvchilarim boshini non taxtasiga o'rashda qiynalganini payqadim.

Oxir -oqibat, maktabdan keyingi fan klubida foydalanish uchun LittleBits to'plamlarini sotib olish uchun mablag 'oldim. Ulardan foydalanish juda qiziq edi (va rostini aytsam, yaxshi yig'ilgan tizim), lekin men o'rta maktab o'quvchilaridan qanday ishlashini tushuntirishlarini so'raganimda, men yilning eng sevimli javobini "Bilmadim, magnitlar?" Deb oldim. Bu bir necha hafta oldin murakkab sxemalarni qurgan bolalar edi, lekin LittleBits hamma narsadan ko'ra o'yinchoq bo'lib chiqdi.

Biz modulli tizimga miya bo'ronini boshlaganimizda, biz o'quvchilar qanday QANDAY qismlar o'zaro ta'sir qilishidan xabardor bo'lishlarini, so'ngra umumiy qismlarga parallellik yasashga ishonch hosil qilishni xohladik. Biz, shuningdek, non taxtasiga o'xshash narsaga muhtoj ekanligimizni bilardik, lekin boshini o'rab olish haqiqiy non taxtasidan ko'ra osonroq edi. Biz ham buni qiziqarli va qiziqarli qilishimiz kerak edi.

Da'vat qabul qilindi!

2 -qadam: Nima uchun LEGO?

"yuklanish =" dangasa"

Oxir -oqibat, biz hamma narsani bir -biriga qanday ulashni aniqlashimiz kerak edi. Biz darhol simlar va alligator kliplari g'oyasini yomon ko'rishga qaror qildik; hamma narsaning soddaligini olib tashladi. Bizga o'tkazgichli lentani ishlatish yoqdi, lekin mis folga tasmasini ishlatish imkonsiz edi. Biz tasmani tushirishimiz mumkin edi, lekin u qaytadan chiqmaydi. Biz hatto o'tkazgichli ipni ishlatishga harakat qildik, lekin uni boshqarish imkonsiz bo'lib chiqdi. Xitoydagi lenta fabrikasi bilan Skype -da ko'p soat ishlaganimizdan so'ng, biz neylon o'tkazgichli lentani ishlab chiqardik, uni qayta tiklash uchun etarlicha kuchli, lekin mis mis folga tasmasi bilan raqobat qila oladigan darajada arzon.

Bizning ustaxonamizda har xil o'lchamdagi teshiklari bo'lgan juda ko'p sinovli PCBlar borligi tufayli, biz neylon o'tkazgichli lenta yordamida bosimni moslashtirishga imkon beradigan o'lchov oralig'ini tezda topa oldik. Shunday qilib, talabalar tasmasini ma'lum bir joyda tugatishlari kerak edi: ular vaqt ajratib, o'z sxemalarini loyihalashlari kerak edi. Bu jihat bizga "Crazy Circuits" ni o'yinchoq emas, balki o'quv vositasiga aylantirishga imkon berdi.

1/8 dyuymli lentani ishlatish, shuningdek, ikki qatlamli sxemalarga ruxsat berishning g'alati tomoni edi. Odatda biz tasmani LEGO ustunlarining ustki qismiga yotqizardik, lekin 1/8 dyuymli lenta ham LEGO arqonlari orasiga o'tish uchun juda yaxshi ishlagan. Odamlar LEGO tasmasi yordamida har xil murakkab sxemalarni yasashlari mumkin edi. (Biroz noqulay bo'lsa -da. Boshqa hech narsa bo'lmasa, bu talabalarga ozgina harakat bilan mavjud chiziqdan "sakrash" ga imkon beradi.)

Asosiy sxemada kalit, batareya ushlagichi va LED ishlatilishi mumkin. Bizning barcha qismlarimiz uchun biz oq ipak skrining yordamida GND (Salbiy) qutblarini va ijobiy qutblarni ko'rsatish uchun rangli tomonni ishlatdik. Yuqoridagi videoda men oddiy sxemani ko'rsataman. Lentani qo'ying, qismlarga bosim o'tkazing, quvvat qo'shing.

5 -qadam: Supero'tkazuvchilar ip

Sinov paytida biz o'tkazgichlar bizning qismlarimiz bilan yaxshi ishlashini aniqladik. Ma'lum bo'lishicha, mis bilan qoplangan katta teshiklar o'tkazuvchan tikuvni chindan ham osonlashtirgan. Bizning ba'zi sinovchilarimiz LEGO bilan ishlashdan ko'ra, qismlarimiz bilan tikishni afzal ko'rishdi.

Agar siz hech qachon Supero'tkazuvchilar ipni ishlatmagan bo'lsangiz, sinab ko'rishingiz kerak! Bu odatda po'latdan/ neylondan yasalgan ip. Qo'l bilan tikish juda oson va qismlarni tikish tugmani tikishdan ko'ra qiyin emas. Biz hatto Arduino yordamida murakkab interaktiv ko'ylaklar yasashga ham bordik. Supero'tkazuvchilar tikuvning yaxshi tomoni shundaki, agar siz loyihangizni chindan ham yomon ko'rsangiz, siz har doim uning qismlarini echib, boshqa narsaga ishlatishingiz mumkin.

Bizning bolalar uchun "boradigan" mashg'ulotimiz - ularni LED, batareya ushlagichi va qisqichlar yordamida tugmachali bilaguzuk yasash. Qoplamalar bilaguzukning oxiriga o'tadi va kontaktlarning zanglashiga olib keladi. Agar kimdir uni ustaxonalarda yoki uy mashg'ulotlarida ishlatmoqchi bo'lsa, biz chop etiladigan PDF -ni yig'amiz.

6 -qadam: Supero'tkazuvchilar siyoh va xamirlar

Dastlab biz qismlarimizni o'tkazgichli siyoh bilan ishlashga tayyor edik. Bu faqat qisman ishladi.

Yalang'och o'tkazgichli siyoh

Bu Supero'tkazuvchilar siyoh puflangan bo'yoqqa juda o'xshaydi. Har qanday sirtga bo'yash oson, juda arzon va suv bilan yuvilishi oson tozalash uchun. Salbiy tomoni shundaki, grafit juda o'tkazuvchan emas va hamma narsadan ko'ra katta qarshilikka o'xshaydi. Biz uni Crazy Circuit qismlariga ulashda hech qanday muammoga duch kelmadik, chunki biz PCB ustida siyoh pufakchalarini quritib qo'yishimiz mumkin edi, lekin bizda kontaktlarning zanglashiga olib o'tish muammosi bor edi.

Biz buni oxirigacha ishlatdik, bu bizning Arduino -ga mos keladigan Teensy LC plitalari uchun sig'imli bo'yoq "tegish nuqtasi" edi. Biz lentani PCB -dan bo'yoq pufagiga o'tkazamiz, keyin odamlar bo'yoqqa tegib ketishadi. Bu har xil qiziqarli stencillarga, devor pianinolariga yoki interaktiv badiiy loyihalarga imkon beradi.

O'chirish yozuvi

Bu Supero'tkazuvchilar siyoh xuddi kumush jel qalam kabi ishlaydi, faqat qog'ozda o'ta o'tkazuvchi izlarni qoldiradi. Bu siyohning ijobiy tomoni shundaki, izlar juda o'tkazuvchan va u haqiqiy qalam kabi ishlaydi. Kamchiliklari shundaki, qalamlar qimmat, qurib ketishga moyil va mustahkam aloqa o'rnatish uchun siz qandaydir tarzda qismlaringizni qog'ozga mahkamlashingiz kerak.

Dastlab bizda LEGO teshiklari orqali mos keladigan maxsus magnitlar bor edi. Bizning GitHub Repo "magnit mos keladi" deb belgilangan eski qismlarga to'la. Yakuniy natija zarba berdi yoki o'tkazib yuborildi va biz "Circuit Scribe" elektron komponentlarining yomon versiyalarini yaratganimizni angladik. Yagona foyda Arduino -ga asoslangan yirik loyihalarni amalga oshirish edi, chunki Circuit Scribe hech qanday Arduino platasini ishlab chiqarmaydi, lekin juda ko'p magnitlarni bir -biriga yaqin qo'yish o'z muammolarini keltirib chiqaradi.

Biz, shuningdek, biz bu siyoh bilan qilayotgan ishimizni o'tkazuvchi lenta bilan yaxshiroq qilishimiz mumkinligini tushundik.

Squishy Circuits Xamir - AKA Supero'tkazuvchi Xamir

Men har doim bu yosh o'quvchilarga asosiy elektronikani o'rgatish uchun ajoyib o'quv vositasi deb topdim. Xamirning afzal tomoni shundaki, u juda qiziqarli, ayniqsa, pechene kesuvchilar bilan. Salbiy tomoni shundaki, u quriydi (har qanday xamir singari) va juda qarshilikka ega.

Biz xamirni yalang'och o'tkazgichli bo'yoqdan foydalangan holda, sig'imli sensorli loyihalar uchun sensorli nuqta sifatida ishlatamiz. Bu aralashmaga qiziqarli element qo'shadi. Bundan tashqari, agar siz haqiqatan ham katta bo'lakli xamirni tayyorlasangiz, tanangiz unga tegishdan oldin sxemaga javob beradi. Ba'zan bir dyuymgacha. Odamlarning nima uchun bu sodir bo'layotganini tushunishga harakat qilish har doim qiziqarli.

7 -qadam: Arduino, Raspberry Pi, Micro: Bit va simsiz platalar

Bizning GitHub Repo-ga tez nazar tashlasangiz, bizda ko'plab mashhur mikrokontrollerlar bilan ishlashga mo'ljallangan juda katta PCBlar borligini ko'rasiz. Ko'p qurilish tizimi haqida bizning asosiy shikoyatlarimizdan biri shundaki, ular odamlarni to'g'ri dasturlash tizimidan foydalanishi yoki faqat bitta platformadan foydalanishga ruxsat berishi. Uskunalar va dasturiy ta'minot doimiy ravishda rivojlanib borayotgani sababli, odamlarni qulflash yoki ularni bir necha yildan keyin tashlab yuborish g'alati tuyuldi.

Kichik o'lcham va narx nuqtai nazaridan Arduino Nano (bizning Robototexnika kengashimizga aylangan) bilan boshlashning eng aniq tanlovi. Bu yorug'lik effektlari yoki burilish servolari kabi keng ko'lamli dasturlash loyihalari uchun juda mos edi. Biz, shuningdek, Teensy LC -ni ishlatib, asosan, sig'imli sensorli imkoniyatlar uchun ko'proq xususiyatlarga boy versiyani ishlab chiqarishga qaror qildik. Teensy LC (Invention Board) shuningdek, klaviatura emulyatsiyasining yaxshi xususiyatlariga ega va biz tezda uni ishlatib, qiziqarli o'yin boshqaruvchilarini tuzdik. O'tgan yili biz hatto LEGO NES gigantini ham yasadik va Instructables -ga joylashtirdik.

Dasturlash juda qiziqarli, lekin hamma ham qiyinchiliklardan o'tishni xohlamaydi. Biz oldindan dasturlashtirilgan ATtiny85 chipi atrofida ishlab chiqarilgan taxtani yig'dik, u shunchaki miltillaydi va o'chadi. Bizning ishlab chiqarish versiyamizda SMT qismlari ishlatiladi, ammo siz bizning Repo -da teshikli versiyani topasiz. Ular kichik loyihalarda, masalan, chirkin Rojdestvo ko'ylagi yoki miltillovchi yulduzlarda yordam beradi.

Biz e'tiborsiz qoldirgan narsalardan biri bu Raspberry Pi Zero va Micro: Bit taxtalarini tozalash. Umuman olganda, biz Micro: Bit va uning atrofida paydo bo'lgan jamoani yaxshi ko'ramiz. Bizning Raspberry Pi Zero taxtasiga kelsak … biz u bilan nima qilishni bilmaymiz. Rostini aytganda, kimdir u bilan qiziqarli narsalarni tayyorlaydi va biz sizga ba'zi qismlarni yuboramiz.

Shuningdek, bizda simsiz loyihalarni birlashtirishga urinish g'oyasi bor edi. Biz birgalikda zarracha foton taxtasi, bir nechta Adafruit tuklar taxtasi va NodeMCU kengashining umumiy taxtasi. Biz ularni Nano PCB bilan bir xil asosiy dizaynga asosladik, uning orqa tomonida pinli sarlavhalar bor.

8 -qadam: Kelgusi rejalar?

Hozir biz uchinchi qism ishlab chiqarish bosqichida turibmiz, sotuvlarimizning katta qismi maktablar, kutubxonalar va Maker maydonlariga to'g'ri keladi. Bizga har xil yoshdagi foydalanuvchilardan juda yaxshi fikrlar keldi, bu bizga yaxshi qismlarni loyihalashda yordam berdi.

O'quv dasturi

Eng keng tarqalgan so'rovlardan biri bu sinfga tayyor o'quv dasturi. Loyihalarni tuzish juda oddiy; talabalar va o'qituvchilar uchun olti haftalik resurslarni tayyorlash ancha qiyin. Mart oyining oxiriga qadar biz o'quv dasturining birinchi loyihalarini veb -saytimizda joylashtiramiz, bunda hamma foydalanishi mumkin. Bizda ikkita trek bo'ladi, biri asosiy sxemalar uchun, ikkinchisi asosiy dasturlash uchun. Ikkalasi ham bizning "Crazy Circuits" qismlari atrofida joylashgan bo'ladi, lekin ularni javonlardan foydalanish uchun osongina o'zgartirish mumkin.

Ishlab chiqarish liniyasining boshqa qismlari

Hozirda biz yangi qismlarga talablarni qabul qilmoqdamiz. Jarayon sekin, lekin biz bu yil oxirigacha tarkibimizga bir nechta yangi qismlarni qo'shishni xohlaymiz. Umid qilamizki, biz potentsiometr va NeoPixel komponentlarini ishlab chiqaramiz va ularni to'plamimizga qo'shishni boshlaymiz. Bizga o'z komponentlarini yaratgan va biz bilan baham ko'radigan g'ayratli muxlislar bo'lish baxtiga muyassar bo'ldik va umid qilamizki, kelajakda ko'proq odamlar bo'ladi.

Ochiq kodli manbalarga sodiqlik

Biz o'lik otni kaltaklayotganga o'xshaymiz, lekin biz komponentlarimiz ochiq manba bo'lishini yoqtiramiz. Biz loyiha resurslari, o'quv rejalari va dizayn fayllarini qo'shishda davom etamiz. Umid qilamizki, noice ham, ilg'or foydalanuvchilar ham o'z qismlarini yaratishni boshlashlari yoki ularni yangi loyihalar uchun o'zgartirishlari mumkin.

PCB tanlovining ikkinchi mukofoti