Галзуу хэлхээ: нээлттэй эх сурвалжтай электроникийн сургалтын систем: 8 алхам (зурагтай)

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:03

BrownDogGadgetsBrownDogGadgets Зохиогчийн бусад зүйлийг дагаж мөрдөөрэй.

Тухайн талаар: Би дунд сургуульд шинжлэх ухааны хичээл заадаг байсан бол одоо өөрийн хувийн боловсролын шинжлэх ухааны вэбсайтаа ажиллуулж байна. Оюутан, бүтээгчдэд зориулан шинэ төслүүд зохиоход би өдрүүдээ зориулдаг. BrownDogGadgets -ийн тухай дэлгэрэнгүй »

Боловсрол, гэрийн зах зээл нь хүүхэд, насанд хүрэгчдэд STEM ба STEAM -ийн үндсэн ойлголтуудыг заах зориулалттай модуляр электроникийн "сурах" системээр дүүрэн байдаг. LittleBits эсвэл Snapcircuits гэх мэт бүтээгдэхүүнүүд нь баярын тоглоомын гарын авлага эсвэл эцэг эхийн блог бүрт боловсролын тоглоомыг давамгайлдаг бололтой. Гэсэн хэдий ч эдгээр системүүд нь үргэлж өндөр үнийн шошго дагалддаг бөгөөд ихэнх нь сургалтын хэрэгсэл гэхээсээ илүү тоглоом шиг санагддаг.

Гурван жилийн өмнө бид жинхэнэ сургалтын хэрэгсэл болгон ашиглах боломжтой, хямд өртөгтэй, дахин ашиглах боломжтой, модульчлагдсан, гагнуургүй, хөгжилтэй, галзуу хэлхээний загварыг гаргаж эхэлсэн. Эцэг эхчүүд, багш нар бэлэн байгаа иж бүрдэлтэйгээ хялбархан нэгтгэх эсвэл тавиурын бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг хямдхан худалдаж авахыг бид хүсч байсан. Бүтээгчдийн нийгэмлэг болон насанд хүрсэн хүмүүсийн аль алинд нь таалагдах зүйл.

Эцэст нь Crazy Circuits бол бидний найдаж байсан бүх зүйл байсан. Систем нь LEGO дээр суурилсан аливаа орчинд өөгүй ажилладаг байсан бөгөөд оёдлын зориулалттай дамжуулагч утас ашиглан хялбархан ашиглах боломжтой бөгөөд энгийн хэлхээнүүдээс үндсэн програмчлалын тусламжтайгаар хялбархан томруулдаг. Өө бас ашиглах нь хөгжилтэй байсан бөгөөд энэ нь бидний бүх амьдралыг хөнгөвчилсөн юм.

Энэхүү бичлэгт бид Crazy Circuits -ийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг хэрхэн зохион бүтээсэн, сургалтын хөтөлбөр, та өөрийн эд ангиудыг хэрхэн яаж хийх, зохион бүтээх, галзуу хэлхээ бусад системтэй хэрхэн ажиллахыг харуулах болно.

Бүрэн тодруулга: Бид Crazy Circuits -ийн эд анги, иж бүрдлийг зардаг боловч та манай Нээлттэй эх сурвалжтай файлуудыг ашиглан самбараа өөрөө хийх эсвэл өөрийн эд ангиудыг зохион бүтээх боломжтой. Та энэ системийг бүх төрлийн зүйлд ашиглах боломжтой бөгөөд бидэнд ганц ч төгрөг илгээдэггүй.

Give Aways: Бид 2019 онд шинэ зүйл туршиж байна. Биднийг зааварчилгаа, facebook, instagram, youtube дээр дагадаг хүмүүст (зөвхөн АНУ -ын оршин суугчид) үнэгүй эд анги, иж бүрдэл бэлэглэж байна. Бид хэд хэдэн иж бүрэн иж бүрдэл, бэлэн эд анги, хоосон ПХБ бэлэглэх болно. Зүгээр л дагаарай эсвэл бүртгүүлээрэй, бид бараагаа тарааж эхлэх болно.

Алхам 1: Галзуу хэлхээний ард буй философи

Би багш байхдаа ангийнхаа гоёмсог электроникийн системийг худалдаж авч чадахгүй байгаадаа үнэхээр их бухимдаж байсан ч оролцсон хичээлийн бага хурал, сургалт бүрийг санал болгосоор ирсэн. Надад 100 долларын иж бүрдэлд зориулж таван хэсгээс бүрдсэн төсөв байгаагүй бөгөөд хамгийн сайндаа гурван оюутныг таван минутын турш ажиллуулах болно. Би ихэнх шинжлэх ухааны багш нарын хийдэг зүйлийг хийж дуусгаад eBay, Amazon -оос хямд түүхий эд худалдаж авсан боловч энэ нь надаас маш олон шинэ хичээл төлөвлөлт, үйл ажиллагааны дизайн хийх шаардлагатай болсон. Бага оюутнууд маань талхны тавцан дээр толгойгоо орооход маш хэцүү байсныг би бас олж мэдсэн.

Эцэст нь би сургуулийнхаа шинжлэх ухааны клубт ашиглахын тулд LittleBits -ийн иж бүрдэл худалдаж авахад зориулж санхүүжилт авч чадсан. Тэд ашиглах нь үнэхээр хөгжилтэй байсан (үнэнийг хэлэхэд, сайн нийлүүлсэн систем), гэхдээ би дунд ангийн сурагчдаасаа хэрхэн яаж ажилладаг талаар тайлбарлахыг хүсэхэд "Би мэдэхгүй байна уу, соронз?" Гэсэн жилийн хамгийн дуртай хариултаа авлаа. Эдгээр нь хэдэн долоо хоногийн өмнө зарим нарийн төвөгтэй хэлхээг барьж байсан хүүхдүүд байсан боловч LittleBits нь юу юунаас илүү тоглоом шиг гарч ирэв.

Бид модульчлагдсан системд тархины довтолгоо хийж эхлэхдээ оюутнууд ХЭРХЭН хэсгүүд хоорондоо харилцан үйлчлэлцэж байгааг мэдэж, дараа нь нийтлэг хэсгүүдтэй зэрэгцүүлж чадсан эсэхийг шалгахыг хүссэн юм. Бидэнд талхны тавцан шиг юм хэрэгтэй боловч толгойг нь ороох нь жинхэнэ талхны хавтангаас хамаагүй хялбар гэдгийг бид мэдэж байсан. Бид бас үүнийг хөгжилтэй, сонирхолтой болгох ёстой байсан.

Сорилтыг хүлээн авлаа!

Алхам 2: Яагаад LEGO гэж?

"loading =" залхуу"

Эцэст нь бид бүх зүйлийг хэрхэн яаж холбохыг олж мэдэх ёстой. Бид утас, матрын хавчаарын санааг үзэн яддаг гэдгээ шууд шийдсэн. энэ нь бүх зүйлийн энгийн байдлаас хол байв. Бид дамжуулагч соронзон хальс ашиглах дуртай байсан боловч зэс тугалган туузыг ашиглах боломжгүй байв. Бид соронзон хальсыг буулгаж болох байсан ч дахин гарч ирэхгүй. Бид дамжуулагч утас ашиглахыг оролдсон боловч үүнийг хянах боломжгүй байсан. Хятадад соронзон хальсны үйлдвэртэй Skype дээр олон цагаар ажилласны дараа бид буцааж хальслахад хангалттай бат бөх, гэхдээ энгийн зэс тугалган соронзон хальсны хувьд өрсөлдөхүйц хямд үнэтэй тусгай зориулалтын Nylon дамжуулагч соронзон хальс (Maker Tape) үйлдвэрлэв.

Манай цехэд янз бүрийн хэмжээтэй нүх бүхий туршилтын ПХБ -ууд маш олон байсан тул бид Nylon дамжуулагч соронзон хальсны тусламжтайгаар даралтыг тохируулах боломжийг олгодог хэмжээтэй зайг хурдан олж чадсан. Ийм байдлаар оюутнууд соронзон хальсаа тодорхой газар дуусгах ёстой байсан: тэд цаг гаргаж, хэлхээгээ төлөвлөх ёстой байв. Энэ тал нь бидэнд Crazy Circuits -ийг тоглоом биш харин сургалтын хэрэгсэл болгох боломжийг олгосон юм.

1/8 инчийн соронзон хальсыг ашиглах нь хоёр давхар хэлхээг ашиглах давуу талтай байв. Ихэвчлэн бид соронзон хальсыг LEGO -ийн дээд хэсэгт байрлуулдаг байсан бол 1/8 инчийн соронзон хальс нь LEGO -ийн хоорондох ажилд маш сайн ажилладаг байв. Хүмүүс LEGO дээрх соронзон хальсны тусламжтайгаар бүх төрлийн нарийн төвөгтэй хэлхээг хийж чаддаг байв. (Жаахан эвгүй ч гэсэн. Хэрэв өөр зүйл байхгүй бол энэ нь оюутнуудад одоо байгаа мөрийг жаахан ч гэсэн хүчин чармайлтаар "үсрэх" боломжийг олгосон юм.)

Энгийн жишээ хэлхээнд унтраалга, зай эзэмшигч, LED ашиглаж болно. Бүх хэсгүүдийн хувьд бид цагаан торгон скрининг ашиглан GND (Сөрөг) туйлуудыг, эерэг туйлуудыг зааж өгөхийн тулд өнгөт талыг ашигласан. Дээрх видео нь намайг энгийн хэлхээ хийж байгааг харуулж байна. Соронзон хальсыг байрлуулж, хэсгүүдэд дарж, хүч нэмнэ.

Алхам 5: Цахилгаан дамжуулагч утас

Туршилтын явцад бид дамжуулагч утас нь бидний эд ангиудтай үнэхээр сайн ажилладаг болохыг олж мэдсэн. Зэсээр бүрсэн том нүхнүүд нь дамжуулагч оёдлыг үнэхээр хялбар болгосон нь харагдаж байна. Манай зарим туршигчид LEGO ашиглахаас илүү эд ангиараа оёхыг илүүд үздэг байв.

Хэрэв та хэзээ ч Conductive Thread -ийг ашиглаж байгаагүй бол туршиж үзэх хэрэгтэй! Энэ нь ихэвчлэн сайн дамжуулдаг ган/ нейлон утас юм. Үүнийг гараар оёх нь нэлээд хялбар бөгөөд эд ангиудыг оёх нь товчлуур оёхоос илүү хэцүү зүйл биш юм. Бид Arduino ашиглан нарийн төвөгтэй интерактив цамц хийх хүртэл явсан. Цахилгаан дамжуулагч оёдлын нэг сайхан тал нь хэрэв та төслөө үнэхээр үзэн яддаг бол эд ангиудыг нь салгаад өөр зүйлд ашиглаж болно.

Хүүхдүүдэд зориулсан бидний "явах" үйл ажиллагаа бол тэднийг LED, батерейны тавиур, товчлуур ашиглан товчлууртай бугуйвч хийлгэх явдал юм. Бослуур нь бугуйвчны төгсгөлд байрладаг бөгөөд хэлхээг дуусгахад ашиглагддаг. Хэрэв хэн нэгэн үүнийг семинар эсвэл гэрийн ажилд ашиглахыг хүсч байвал бид хэвлэх боломжтой сайхан PDF -ийг цуглуулдаг.

Алхам 6: Дамжуулагч бэх ба зуурмаг

Эхэндээ бид эд ангиудыг дамжуулагч бэхээр ажиллуулахаар шийдсэн. Энэ нь зөвхөн хэсэгчлэн ажилласан.

Нүцгэн дамжуулагч бэх

Энэхүү дамжуулагч бэх нь хавдсан будагтай маш төстэй юм. Ямар ч гадаргуу дээр будахад хялбар, хямдхан, усаар угааж цэвэрлэхэд хялбар байдаг. Сул тал нь бал чулуу нь маш сайн дамжуулагч биш бөгөөд үнэхээр том эсэргүүцэгч шиг ажилладаг. ПХБ дээр бэхний товруу хатах боломжтой байсан тул бид үүнийг галзуу хэлхээний хэсгүүдэд холбоход ямар ч асуудал гараагүй, гэхдээ хэлхээн дэх хүчийг найдвартай хөдөлгөж чадсан.

Бидний ашиглаж чадсан зүйл бол Arduino -тэй нийцтэй Teensy LC хавтангийн багтаамжийн будагны "хүрэх цэг" юм. Бид ПХБ -ээс будагны товчлуур хүртэл соронзон хальсыг ажиллуулдаг бөгөөд дараа нь хүмүүс будаг руу хүрдэг. Энэ нь бүх төрлийн хөгжилтэй стенил, хананы төгөлдөр хуур эсвэл интерактив урлагийн төслүүдийг хэрэгжүүлэх боломжийг олгодог.

Circuit Scribe

Энэхүү дамжуулагч бэх нь мөнгөн гель үзэг шиг ажилладаг бөгөөд зөвхөн цаасан дээр маш их дамжуулагч ул мөр үлдээдэг. Энэхүү бэхний давуу тал нь ул мөр нь туйлын дамжуулагч бөгөөд жинхэнэ үзэг шиг ажилладаг. Сул тал нь үзэг нь үнэтэй, хатах хандлагатай байдаг бөгөөд бат бөх холболт хийхийн тулд эд ангиудыг цаасан дээр буулгах хэрэгтэй.

Бид анх LEGO цоорхойгоороо таарсан тусгай соронз хийсэн. Манай GitHub репо нь "соронзтой нийцтэй" гэсэн хаягтай хуучин хэсгүүдээр дүүрэн байдаг. Эцсийн үр дүн нь алдагдсан эсвэл алдаагүй байсан бөгөөд бид Circuit Scribe -ийн аль хэдийн хийсэн электроникийн эд ангиудын муу хувилбарыг хийснээ ойлгосон. Circuit Scribe нь ямар ч Arduino хавтан үйлдвэрлэдэггүй, гэхдээ хэт олон соронзыг ойрхон байрлуулах нь өөрөө асуудал үүсгэдэг тул Arduino -д суурилсан томоохон төслүүдийг хийх нь цорын ганц ашиг байв.

Энэхүү бэхээр хийсэн бүх зүйлээ цахилгаан дамжуулагч соронзон хальсны тусламжтайгаар илүү сайн хийж болохыг бид бас ойлгосон.

Squishy хэлхээний зуурмаг - AKA дамжуулагч зуурмаг

Энэ нь бага ангийн сурагчдад электроникийн анхан шатны хичээл заах маш сайн сургалтын хэрэгсэл болохыг би үргэлж олж харсан. Зуурмагийн давуу тал нь маш хөгжилтэй, ялангуяа жигнэмэг таслагчтай байдаг. Сул тал нь хатаж (бусад зуурсан гурил шиг), мөн маш их эсэргүүцэлтэй байдаг.

Бид зуурсан гурилыг нүцгэн дамжуулагч будаг хэрэглэдэг шигээ багтаамжийн төслүүдэд хүрэх цэг болгон ашигладаг. Энэ нь найрлагад хөгжилтэй элемент нэмж өгдөг. Нэмж хэлэхэд хэрэв та үнэхээр том хавтгай зуурсан гурил хийвэл таны биед хүрэхээс өмнө хэлхээний хариу үйлдэл үзүүлэх болно. Заримдаа нэг инч хүртэл зайтай байдаг. Хүмүүс оролдож, яагаад ийм зүйл болж байгааг олж харах нь үргэлж хөгжилтэй байдаг.

Алхам 7: Arduino, Raspberry Pi, Micro: Bit, утасгүй самбар

Манай GitHub репо-г хурдан харвал бидэнд хэд хэдэн алдартай микро контроллертой ажиллах зориулалттай маш олон том ПХБ-ууд байгааг олж харах болно. Олон тооны барилгын системийн талаархи бидний гол гомдлын нэг бол хүмүүс програмчлалын системийг ашиглах эсвэл зөвхөн нэг платформ ашиглахыг зөвшөөрдөг явдал юм. Тоног төхөөрөмж, програм хангамж байнга хөгжиж байгаа тул хэдэн жилийн дараа хүмүүсийг түгжих эсвэл эд ангиудыг хаях нь хачирхалтай санагдаж байв.

Жижиг хэмжээтэй, үнийн хувьд Arduino Nano (манай роботын зөвлөл болсон) -ээс эхлэх хамгийн тод сонголт. Энэ нь гэрэлтүүлгийн эффект эсвэл эргүүлэх servo гэх мэт олон төрлийн програмчлалын төслүүдэд төгс төгөлдөр юм. Бид Teensy LC -ийг ашигладаг, илүү багтаамжтай мэдрэгчтэй, илүү онцлог шинж чанартай хувилбарыг гаргахаар шийдсэн. Teensy LC (Invention Board) нь гарны дууриамал шинж чанаруудтай бөгөөд бид үүнийг ашиглан хөгжилтэй тоглоомын хянагчдыг хурдан бүтээсэн. Өнгөрсөн жил бид бүр аварга том LEGO NES хянагч хийж Instructables дээр байрлуулсан.

Програмчлах нь хөгжилтэй боловч хүн бүр бэрхшээлийг даван туулахыг хүсдэггүй. Бид урьдчилан програмчилсан ATtiny85 чипийн эргэн тойронд зохион бүтээсэн самбарыг цуглуулж, анивчих, бүдгэрэх болно. Манай үйлдвэрлэлийн хувилбар нь SMT эд ангиудыг ашигладаг боловч та манай репо дээрээс нүх гаргах хувилбарыг олох болно. Зул сарын баярын муухай цамц эсвэл анивчих од гэх мэт жижиг төслүүдэд тэд тусалдаг.

Бидний хийх ёстой зүйл бол бидний Raspberry Pi Zero болон Micro: Bit хавтанг өнгөлөх явдал юм. Ерөнхийдөө бид Micro: Bit болон түүний эргэн тойронд бий болсон олон нийтэд дуртай. Манай Raspberry Pi Zero хавтангийн хувьд … бид үүнийг юу хийхээ мэдэхгүй байна. Үнэнийг хэлэхэд хэн нэгэн сонирхолтой зүйл хийвэл бид танд зарим хэсгийг илгээх болно.

Утасгүй холболттой зарим төслүүдийг нэгтгэх оролдлого хийх гэсэн тэнэг санаа бидэнд байсан. Бид гэхдээ Particle Photon Board, Adafruit өдтэй хос самбар, NodeMCU -ийн нийтлэг самбарыг хамтад нь цуглуулдаг. Бид тэдгээрийг Нано ПХБ -ийн үндсэн загвар дээр үндэслэн, ар талд нь зүү толгой байрлуулсан болно.

Алхам 8: Ирээдүйн төлөвлөгөө?

Одоогийн байдлаар бид эд ангиудын гурав дахь үйлдвэрлэлийг эхлүүлэх шатандаа явж байгаа бөгөөд ихэнх борлуулалтаа сургууль, номын сан, үйлдвэрлэгч орон зай руу хийж байна. Бид бүх насны хэрэглэгчдээс маш сайн санал хүсэлт хүлээн авсан бөгөөд энэ нь бидэнд илүү сайн эд анги зохион бүтээхэд тусалсан юм.

Сургалтын хөтөлбөр

Хамгийн түгээмэл хүсэлтүүдийн нэг бол танхимд бэлэн болсон сургалтын хөтөлбөр юм. Төслийг боловсруулах нь маш энгийн; Оюутан, багш нарт зургаан долоо хоногийн нөөц бүрдүүлэх нь илүү хэцүү байдаг. Гуравдугаар сарын эцэс гэхэд бид сургалтын хөтөлбөрийн анхны төслүүдээ вэбсайт дээрээ нийтлэх бөгөөд үүнийг хэн ч үнэгүй ашиглах боломжтой болно. Бид үндсэн хэлхээний нэг, үндсэн програмчлалын хоёр замтай болно. Аль аль нь манай Crazy Circuits хэсгүүдийн эргэн тойронд төвлөрөх болно, гэхдээ тэдгээрийг тавиур дээрх хэсгүүдийг ашиглахад хялбархан өөрчилж болно.

Үйлдвэрлэлийн шугамын бусад хэсгүүд

Одоогоор бид шинэ эд анги авах хүсэлтийг авч байна. Энэ үйл явц удаан байгаа боловч бид энэ оны сүүлээр хэд хэдэн шинэ бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг нэмж оруулахыг хүсч байна. Бид зарим потенциометр ба NeoPixel бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг үйлдвэрлэж, тэдгээрийг иж бүрдэлдээ нэмж эхэлнэ гэж найдаж байна. Бид өөрсдийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг бүтээж, бидэнтэй хуваалцсан урам зоригтой шүтэн бишрэгчидтэй болсон нь бидэнд аз тохиосон бөгөөд ирээдүйд илүү олон хүн бий болно гэж найдаж байна.

Нээлттэй эх сурвалжийн амлалт

Бид үхсэн морийг зодож байгаа мэт сонсогдож магадгүй ч бидний бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг Нээлттэй эх сурвалжтай болгох үнэхээр дуртай. Бид төслийн нөөц, сургалтын хөтөлбөр, дизайны файлуудаа үргэлжлүүлэн нэмж оруулах болно. Noice болон ахисан түвшний хэрэглэгчид хоёулаа өөрсдийн эд ангиудыг бүтээх эсвэл шинэ төслүүдэд зориулж өөрчлөх боломжтой гэдэгт бид үнэхээр найдаж байна.

ПХБ -ийн тэмцээний хоёрдугаар шагнал