Crazy Circuits: Açıq Mənbə Elektronika Öyrənmə Sistemi: 8 Addım (Şəkillərlə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:46

BrownDogGadgetsBrownDogGadgets Müəllif tərəfindən daha çox izləyin:

Haqqında: Əvvəllər orta məktəbdə elm öyrədirdim, amma indi öz onlayn təhsil elm veb saytım var. Günlərimi tələbələrlə yaradıcıların bir araya gətirmələri üçün yeni layihələr hazırlayaraq keçirirəm. BrownDogGadgets haqqında daha çox »

Təhsil və ev bazarı, uşaqlara və böyüklərə əsas STEM və STEAM anlayışlarını öyrətmək üçün hazırlanmış modul elektronikanın "öyrənmə" sistemləri ilə doludur. LittleBits və ya Snapcircuits kimi məhsullar, təhsil oyuncaqları üçün hər bayram hədiyyə kitabçasında və ya valideyn blogunda üstünlük təşkil edir. Bununla birlikdə, bu sistemlər həmişə böyük bir qiymət etiketi ilə gəlir və bir çoxları öyrənmə vasitələrindən daha çox oyuncaq kimi hiss edirlər.

Təxminən üç il əvvəl Crazy Circuits-ı əsl öyrənmə vasitəsi kimi istifadə edilə bilən aşağı qiymətli, təkrar istifadə edilə bilən, modullu, lehimsiz, əyləncəli bir sistem olaraq dizayn etməyə başladıq. Valideynlərin və müəllimlərin əllərində olan və ya rəf komponentlərindən ucuz olan dəstlərlə asanlıqla birləşdirə biləcəyi bir şey istədik. Həm yaradıcı cəmiyyətin, həm də orta yaşlı bir insanın zövq alması üçün bir şey.

Sonda Crazy Circuits ümid etdiyimiz və daha çox şey idi. Sistem hər hansı bir LEGO əsaslı mühitlə qüsursuz işləyirdi, asanlıqla tikiş üçün keçirici iplə istifadə edilə bilər və sadə sxemlərdən əsas proqramlaşdırma vasitəsilə asanlıqla ölçülür. Oh, və bütün həyatımızı asanlaşdıran istifadə etmək də əyləncəli idi.

Bu yazıda sizə Crazy Circuits komponentlərini necə hazırladığımızı, tədris proqramımızı, öz hissələrinizi necə hazırlaya biləcəyinizi və Crazy Circuitsin digər sistemlərlə necə işlədiyini göstərəcəyik.

Tam açıqlama: Crazy Circuits hissələri və dəstləri satırıq, ancaq Açıq Mənbə sənədlərimizdən istifadə edərək öz lövhələrinizi düzəltmək və ya öz hissələrinizi dizayn edə bilərsiniz. Bu sistemdən hər cür iş üçün istifadə edə bilərsiniz və bizə heç bir qəpik də göndərə bilməzsiniz.

Give Aways: 2019 -cu ildə yeni bir şey sınayırıq. Təlimat, facebook, instagram və youtube -da bizi izləyən insanlara (yalnız ABŞ sakinləri) pulsuz hissələr və dəstlər hədiyyə edirik. Çox güman ki, bir neçə tam dəsti, bitmiş hissələri və boş PCB -ləri verəcəyik. Sadəcə izləyin və ya abunə olun və biz əşyalar verməyə başlayacağıq.

Addım 1: Çılğın dövrələrin arxasında fəlsəfə

Müəllim olduğum müddətdə siniflərim üçün gözəl elektronika sistemləri ala bilmədiyimə görə əsəbiləşirdim, baxmayaraq ki, iştirak etdiyim hər tədris konfransı və ya xidməti onları tövsiyə etməyə davam edirdi. Beş hissədən ibarət olan və ən yaxşı halda üç tələbəni beş dəqiqə məşğul edəcək 100 dollarlıq bir dəst üçün büdcəm yox idi. Əksər elm müəllimlərinin etdiklərini etməyə başladım və eBay və Amazon -dan ucuz xam hissələr aldım, amma bu, bir çox yeni dərs planlaşdırma və fəaliyyət dizayn işləri aparmağı tələb etdi. Kiçik tələbələrimin başlarını çörək taxtasına bükməkdə çətinlik çəkdiklərini də gördüm.

Nəhayət, məktəbdən sonrakı elm klubumda istifadə etmək üçün bəzi LittleBits dəstləri almaq üçün bir qədər maliyyə ala bildim. İstifadə etmək əyləncəli idi (və düzünü desəm, yaxşı qurulmuş bir sistem), amma orta məktəb şagirdlərimdən necə işlədiklərini izah etmələrini istədiyim zaman "Bilmirəm, maqnitlər?" İlin ən sevdiyim cavabını aldım. Bunlar bir neçə həftə əvvəl bəzi mürəkkəb sxemlər quran uşaqlar idi, lakin LittleBits hər şeydən daha çox oyuncaq kimi çıxdı.

Modul sistemə beyin fırtınasına başladıqda, şagirdlərin NECƏ hissələrin qarşılıqlı əlaqədə olduğunu bildiklərini və sonra ümumi hissələrə paralellər apara bildiklərindən əmin olmaq istədik. Çörək taxtasına bənzər bir şeyə ehtiyacımız olduğunu bilirdik, amma başlarını sarmaq əsl çörək taxtasından daha asandır. Həm də əyləncəli və cazibədar etmək məcburiyyətindəyik.

Çağırış qəbul edildi!

Addım 2: Niyə LEGO?

"loading =" tənbəl"

Nəhayət, hər şeyi bir -birinə necə bağlayacağımızı düşünməliyik. Biz dərhal tellər və timsah klipləri fikrinə nifrət etdiyimizə qərar verdik; hər şeyin sadəliyindən uzaqlaşdırdı. İletken bantdan istifadə etməyi xoşlayırdıq, ancaq mis folqa lentdən istifadə etmək mümkün deyildi. Kaseti endirə bilərik, amma bir daha geri qayıtmayacaq. Hətta keçirici ipdən istifadə etməyə çalışdıq, amma bunu idarə etmək qeyri -mümkün oldu. Çində bir lent fabriki ilə Skype -da bir çox saat işlədikdən sonra, yenidən soyulacaq qədər güclü, lakin adi mis folqa lenti ilə rəqabət aparacaq qədər ucuz olan xüsusi bir Neylon İletken Bant (Maker Bant) istehsal etdik.

Atölyemizde oturan müxtəlif ölçülü deşiklərə malik bir çox test PCB -lərimiz olması sayəsində, Neylon İletken Bantdan istifadə edərək təzyiqə uyğunlaşmağa imkan verən ölçü aralığını tez bir zamanda tapa bildik. Bu yolla tələbələr kasetlərini müəyyən bir yerdə bitirməli idilər: əslində vaxt ayırıb öz dövrələrini dizayn etməli idilər. Bu cəhət Crazy Circuits -ı yalnız oyuncağa deyil, öyrənmə vasitəsinə çevirməyimizə imkan verdi.

1/8 düymlük lentdən istifadə etmək də iki qatlı sxemlərə icazə verməyin qəribə bir tərəfi idi. Adətən lenti LEGO çubuqlarının TOP -unun üstünə qoyardıq, amma 1/8 düymlük lent də LEGO dirəkləri arasına keçmək üçün mükəmməl işləyirdi. İnsanlar LEGO -da lentdən istifadə edərək hər cür mürəkkəb sxemlər hazırlaya bilərdilər. (Bir az yöndəmsiz olsa da. Başqa heç bir şey olmasa da, tələbələrə bir az səylə mövcud bir xətdən "tullanmağa" icazə verərdi.)

Əsas bir nümunə dövrə bir açar, batareya tutacağı və bir LED istifadə edə bilər. Bütün hissələrimiz üçün GND (Mənfi) dirəkləri və müsbət dirəkləri göstərmək üçün rəngli tərəfi təyin etmək üçün ağ ipəkdən istifadə etdik. Yuxarıdakı videoda sadə bir dövrə etdiyimi göstərir. Bant qoyun, hissələrə təzyiq edin, güc əlavə edin.

Addım 5: keçirici iplik

Test zamanı, keçirici ipin hissələrimizlə həqiqətən yaxşı işlədiyini kəşf etdik. Məlum olur ki, mislə örtülmüş böyük deliklər keçirici tikişi həqiqətən asanlaşdırıb. Bəzi sınaqçılarımız LEGO ilə istifadə etməkdənsə, hissələrimizlə tikməyi üstün tutdular.

Heç vaxt keçirici iplik istifadə etməmisinizsə, sınamalısınız! Tipik olaraq olduqca yaxşı keçirən bir polad/ neylon ipdir. Əl ilə tikiş etmək olduqca asandır və hissələri tikmək düyməni tikməkdən daha çətin deyil. Hətta bir Arduino istifadə edərək mürəkkəb interaktiv köynəklər hazırlamağa qədər getdik. Dirijor tikişinin gözəl tərəfi odur ki, layihənizə həqiqətən nifrət edirsinizsə, hissələri hər zaman çıxarıb başqa bir şey üçün istifadə edə bilərsiniz.

Uşaqlar üçün "gedin" fəaliyyətimiz, LED, batareya tutacağı və bir dəstə çəngəl istifadə edərək düymə yapışdıra bilərzik düzəltməkdir. Qolbaqlar qolbağın ucuna gedir və dövrəni tamamlamaq üçün istifadə olunur. Kimsə atelyedə və ya ev fəaliyyətində istifadə etmək istəyirsə, gözəl çap edilə bilən bir PDF hazırlayırıq.

Addım 6: İletken Mürekkepler və Hamurlar

Başlanğıcda hissələrimizin keçirici mürəkkəblərlə işləməsini təmin etməyə hazır idik. Bu yalnız qismən işləmişdir.

Çılpaq İletken Mürekkep

Bu keçirici mürəkkəb şişkin boyaya çox bənzəyir. İstənilən səthə çəkmək asandır, olduqca ucuzdur və asan təmizlənmək üçün su ilə yuyula bilər. Dezavantajı, qrafitin çox keçirici olmaması və hər şeydən daha böyük bir rezistor kimi davranmasıdır. PCB -lərin üzərində mürəkkəb ləkələri quruya bildiyimiz üçün onu Crazy Circuits Parçalarına bağlayan heç bir problemimiz yox idi, ancaq dövrənin təhlükəsiz bir şəkildə ətrafında hərəkət etmə problemimiz var idi.

Bunun üçün istifadə etdiyimiz şey, Arduino ilə uyğun Teensy LC lövhələrimiz üçün tutumlu bir boya "toxunma nöqtəsi" oldu. PCB -dən boya ləkələrinə lent çəkirik və sonra insanlar boyaya toxunur. Bu, hər cür əyləncəli şablonlara, divar pianinolarına və ya interaktiv sənət layihələrinə imkan verir.

Circuit Scribe

Bu keçirici mürəkkəb gümüş gel qələm kimi işləyir, yalnız kağız üzərində son dərəcə keçirici izlər buraxır. Bu mürəkkəbin üstün tərəfi, izlərin son dərəcə keçirici olması və əsl qələm kimi hərəkət etməsidir. Dezavantajlar qələmlərin bahalı olması, qurumasına meyllidir və möhkəm bir əlaqə qurmaq üçün hissələrinizi kağıza yapışdırmalısınız.

Əvvəlcə LEGO deşiklərimizə uyğun olan xüsusi maqnitlər hazırladıq. GitHub Repo, "maqnit uyğun" etiketli keçmiş hissələrlə doludur. Nəticə vuruldu və ya qaçırıldı və başa düşdük ki, Circuit Scribe -in hazırladığı elektronika hissələrinin sadəcə pis versiyalarını hazırladıq. Circuit Scribe heç bir Arduino lövhəsi istehsal etmədiyi üçün çoxlu Arduino əsaslı layihələr etmək üçün yeganə fayda əldə etmək idi, ancaq çoxlu maqnitləri bir -birinə yaxın qoymaq öz problemlərinə səbəb oldu.

Bu mürəkkəblə etdiyimiz hər şeyi daha yaxşı keçirici lentlə edə biləcəyimizi də başa düşdük.

Squishy Circuits Xəmir - AKA İletken Hamur

Həmişə bunun gənc tələbələrlə əsas elektronikanı öyrətmək üçün əla bir öyrənmə vasitəsi olduğunu gördüm. Hamurun üstün tərəfi, xüsusilə çerez kəsicilərlə çox əyləncəli olmasıdır. Dezavantajı quruyur (hər hansı bir xəmir kimi) və eyni zamanda yüksək müqavimət göstərir.

Hamuru, Çılpaq İletken Boyadan istifadə etdiyimiz kimi, kapasitiv toxunma layihələri üçün Toxunma Nöqtəsi olaraq istifadə etməyə meylliyik. Qarışığa əyləncəli bir element əlavə edir. Əlbətdə ki, həqiqətən böyük bir düz xəmir parçası düzəltsəniz, bədəniniz ona toxunmadan əvvəl dövrə ilə reaksiya verəcəkdir. Bəzən bir santimetrə qədər məsafədədir. İnsanların niyə baş verdiyini anlamağa çalışmasını izləmək həmişə əyləncəlidir.

Addım 7: Arduino, Raspberry Pi, Micro: Bit və Simsiz Kartlar

GitHub Repo-ya qısa bir nəzər saldıqda, bir çox məşhur mikro nəzarətçi ilə işləmək üçün hazırlanmış bir çox böyük PCB-lərimiz olduğunu görürsünüz. Bir çox bina sistemi ilə bağlı əsas şikayətlərimizdən biri, insanları xüsusi bir proqramlaşdırma sistemindən istifadə etmələri və ya yalnız bir platformadan istifadə etmələrinə icazə vermələridir. Daim inkişaf edən aparat və proqram təminatı ilə bir neçə ildən sonra insanları kilidləmək və ya hissələrini atmaq qəribə görünürdü.

Kiçik ölçüsü və qiymət nöqtəsi səbəbiylə bir Arduino Nano ilə başlamağımız üçün ən açıq seçimdir. Bu, işıqlandırma effektləri və ya dönmə servoları kimi geniş proqramlaşdırma layihələri üçün ideal idi. Əsasən kapasitiv toxunma qabiliyyətləri üçün Teensy LC istifadə edərək daha çox xüsusiyyətli bir versiya istehsal etməyə qərar verdik. Teensy LC (Invention Board) da gözəl klaviatura emulyasiya xüsusiyyətlərinə malikdir və biz tez bir zamanda istifadə edərək əyləncəli oyun idarəediciləri hazırladıq. Keçən il hətta nəhəng bir LEGO NES nəzarətçi hazırladıq və Instructables -da yerləşdirdik.

Proqramlaşdırma əyləncəlidir, amma hər kəs əngəldən keçmək istəmir. Öncədən proqramlaşdırılmış bir ATtiny85 çipi ətrafında dizayn edilmiş bir lövhə hazırlayırıq ki, bu da sadəcə yanıb sönür və solur. İstehsal versiyamız SMT hissələrindən istifadə edir, ancaq Repo -da bir deşikli versiya tapa bilərsiniz. Çirkin bir Milad köynəyi və ya parıldayan ulduzlar kimi kiçik layihələr üçün əlverişlidir.

Etmək istəmədiyimiz bir şey, Raspberry Pi Zero və Micro: Bit lövhələrimizi cilalamaqdır. Ümumiyyətlə, Micro: Bit və onun ətrafında yaranan cəmiyyəti sevirik. Raspberry Pi Zero lövhəmizə gəldikdə … bununla nə edəcəyimiz haqqında heç bir fikrimiz yoxdur. Ciddi olaraq, kimsə bununla maraqlı bir şey hazırlayır və biz sizə bəzi hissələri göndərəcəyik.

Bəzi simsiz layihələri bir araya gətirməyə çalışmağın ağılsız bir fikri də vardı. Biz birlikdə Particle Photon Board, bir neçə Adafruit Tüy lövhəsi və ümumi NodeMCU lövhəsi üçün lövhələr hazırlayırıq. Onları arxa tərəfində bir sıra pin başlıqları olan Nano PCB ilə eyni əsas dizayn əsasında qurduq.

Addım 8: Gələcək Planlar?

Hal -hazırda satışlarımızın çoxu məktəblərə, kitabxanalara və Maker Spaces -ə gedən üçüncü hissə istehsal işinin ortasındayıq. Hər yaşdakı istifadəçilərdən daha yaxşı hissələr hazırlamağımıza kömək edən bir çox möhkəm rəy aldıq.

Kurikulum

Ən çox görülən istəklərdən biri də sinfə hazır olan tədris proqramıdır. Layihələr hazırlamaq asandır; şagird və müəllimlər üçün altı həftəlik qaynaqlar hazırlamaq daha çətindir. Mart ayının sonuna qədər hər kəsin istifadə etməsi üçün pulsuz olaraq ilk kurikulum layihələrimizi veb saytımızda yerləşdirəcəyik. Biri əsas dövrə və biri əsas proqramlaşdırma üçün iki parçaya sahib olacağıq. Hər ikisi də Crazy Circuits hissələrimizin ətrafında olacaq, lakin asanlıqla rəf hissələrindən istifadə etmək üçün dəyişdirilə bilər.

Daha çox İstehsal xətti hissələri

Hazırda yeni hissələr üçün müraciətlər alırıq. Proses yavaş gedir, amma bu ilin sonuna qədər sıralarımıza bir neçə yeni parça əlavə etmək istəyirik. Ümid edirik ki, bəzi Potansiometrlər və NeoPixel Komponentləri istehsal edib onları dəstlərimizə əlavə etməyə başlayacağıq. Öz komponentlərini hazırlayan və bunları bizimlə paylaşan coşğulu azarkeşlərə sahib olmaq şanslıyıq və ümid edirik ki, gələcəkdə daha çox insan olacaq.

Açıq Mənbə Öhdəliyi

Ölü bir atı döydüyümüz kimi səslənə bilər, ancaq komponentlərimizin açıq mənbə olmasını çox sevirik. Layihə mənbələrimizə, tədris planımıza və dizayn sənədlərimizə əlavə etməyə davam edəcəyik. Ümid edirik ki, həm noice, həm də qabaqcıl istifadəçilər öz hissələrini yaratmağa başlaya və ya yeni layihələr üçün dəyişdirə bilərlər.

PCB yarışmasında ikinci mükafat