Своими руками
Папа не смог починить сгоревший разгонный блок и засунул ардуинку в конструктор Знаток. Но не долго длилась спокойная жизнь без паяльника. Захотелось ребенку большего…
Итак, после успешной интеграции Arduino в конструктор Знаток проходит короткое время, а ребенок требует: «Ещё!». Трех входов/выходов как-то маловато. (I2C чур не предлагать:). И отправился папа в очередной раз в галантерейный магазин покупать одежные кнопки. Но предварительно провел теоретические изыскания и выяснил, что для Знатока подходят кнопки Альфа (еще их называют Омега — из-за формы прижимной пружины) диаметром 12.5мм. Кнопки состоят из четырех деталей, из которых мне нужна только одна. Деталь эта продается партиями по 1000шт за 20$, но продавцы с физиками не работают. Неожиданно, в магазине на четкие тактико-технические характеристики кнопки мне предлагают приемлемый ценник 1.6$ за 10шт (в полном комплекте) под торговой маркой Гамма. Беру!
[Перепост] Как скрестить конструктор «Знаток» и Arduino своими руками
Я не буду рассказывать, что такое и как писать скетчи.
Я не буду объяснять, каким концом надо держать паяльник.
Я не буду излагать доводы за и против существования электронного конструктора на одежных кнопках.
Я расскажу вам историю об успешном опыте скрещивания конструктора «Знаток» и Arduino в отдельно взятом домохозяйстве.
Предыстория
Как-то вечером, собираем с ребенком схему из конструктора «Знаток». Включаем. Я чувствую запах горелого пластика. Выключаем. Анализирую схему и вижу, что в моем издании схем многоуважаемого А.А.Бахметьева транзистор безуспешно модулирует химический источник напряжения, выдавая своё искреннее возмущение температурой.
Транзистор в результате сдох. И я его опять заменил:
Для этого пришлось отломать белую нижнюю крышку, но был получен ценный опыт по разбору деталей конструктора:
Юный экспериментатор не останавливался на достигнутом и вскоре сообщил: «Хьюстон, у нас проблема: отказ блока 23»:
Источник
«Электричество в квадратиках» или как я делал электронный конструктор из подручных материалов
Идея создания электронного конструктора будоражила мои мысли давно. В детстве у меня был конструктор ЭКОН-1 и хотелось создать что-то похожее, но на современном уровне. На рынке бал правит Знаток, за рубежом есть также примеры модульных конструкторов, но цена и курс не радуют глаз.
С другой стороны в СССР были интересные наработки (одна из них живет в Германии до сих пор и выпускается).
Хотелось также чего то «теплого» в материалах, типа дерева. В 2014 году в рамках проекта ПРОСТОРОБОТ родилась идея электронных кубиков, который в 2015 году получили даже приз от АИДТ за идею на одном из отборочных этапов Startup Tour.
Также в это время я придумал логическую настольную игру «Цепь», которая позволяла играть в «электрические схемы». Игру можно свободно скачать и распечатать по ссылке.
Шло время. Кубики пришлось отложить в сторону, так как цена магнитов нужной мощности делала их достаточно дорогими. Игра «Цепь» дождалась своей очереди в доработке.
В 2016 году я решил вернуться к проекту и «достал» кубики. Первая идея была использовать те же кубики, но сделать крепления по типу пружинных контактов и склеить из картона поле с ячейками, на стенках которых располагались бы контакты:
Конструкция получилась громоздкой, а из-за низкой жесткости стенок кубики не давали нужного качества контакта.
Инженерная мысль двигалась дальше. Небольшое отступление по выбору материала. Вы можете резонно сказать, почему я не воспользовался 3D печатью или лазерной резкой? Ответ прост — у меня нету 3D-принтера (точнее его некуда ставить в квартире), а ближайшая вменяемая резка по цене и качеству находится километрах в 500 от моего города. Даже найти тонкую фанеру оказалось нереальным квестом, не говоря уже об специальной модельной. Плюс давно хотел попробовать привычный любителям настольных игр материал — картон.
Второй вариант был применить способ, который я уже использовал ранее при проектировании Скратчдуино — то есть 2.5 моделирование самих блоков конструктора и магниты для крепления. Этот способ не требовал мощных дорогих магнитов, а у меня дома был запас цилиндрических 5 мм магнитов разной высоты (2 и 3 мм).
Также было решено для начала сделать «физический» аналог настольной игры «Цепь», благо он требовал поля только 4×4, а потом уже собрав все «шишки», сделать поле сборки большего размера (хотя бы 4×6, а лучше 6×8).
Оставался еще один вопрос — из чего сделать контакты. Идеал — медная полоса. Проблема идеала — где ее взять. Также медь немагнитна и надо было бы ставить магниты и на поле и на блоки. С учетом того, что для размещения под контактами надо было бы магниты по мощнее (а это и средства и время на пересылку), поиск подходящего материала продолжился. И взгляд упал на скобы для степлера. Дома были скобы разных размеров, они были стальные (то есть проводили ток и магнитились) и их было много.
В итоге список необходимых компонентов определился — скобы для степлера №35 (26/6 1 упаковка), магниты неодимовые С-5×2-N35 и C-5×3-N35 с никелевым покрытием (проводящим ток), картон (микрогофрокартон, оставшийся от упаковок из-под фотографий и коробок), провод, припой, светодиод, резистор, микролампочка, диод и кнопка. Для склеивания деталей решено было применить клей ПВА, а для пробивания отверстий под магниты подошел обычный дырокол.
Материалы определены, размеры тоже (ячейка 40×40 мм, блок 38×38 мм) и начался непосредственный процесс.
Поле представляет собой лист картона, размеченный на квадраты 40×40 мм, боковые грани которых по центру «простеплерены» блоком скоб.
Скобы я брал такие же, как и для блоков-кубиков, но тут же совершил первую ошибку. Я не посмотрел, что скобы покрыты сверху не проводящим ток материалом и поэтому пришлось позже защищать их. Также я попытался облудить их (что получилось не очень качественно) и размер скоб надо брать больше, чтобы не зависеть от погрешностей изготовления блоков. Если решите повторить эту конструкцию, возьмите скобы шириной около 20 мм и делайте блок шириной 1 см.
Скобы были вставлены в прорези картона и загнуты с обратной стороны. На фото боковые провода нужны для «имитации» общей шины настольный игры «Цепь» и в итоговой версии конструктора будут заменены блоками.
Итак, в результате этой кропотливой работы у нас получается поле с контактными площадками, к которым хорошо примагничиваются наши магниты-контакты.
Теперь нужно было сделать сами блоки с проводниками и радиодеталями. Проблема заключалась еще в том, что в настольной игре были элементы с крестообразным пересечением и скрещивающимися проводниками, а обеспечить контакт всех 4-х магнитов было невозможно (вспомните через сколько точек проходит плоскость). Поэтому было решено отказаться от таких блоков и сделать максиму Т-образные элементы. Для скрещивающихся элементов я планирую использовать специальные мостики-провода в будущем.
Сам блок состоит из трех квадратов картона размером 38×38 мм. В среднем проделаны отверстия под магниты и прорези для скоб. На него сверх приклеивается на клей ПВА второй квадрат только с прорезями для скоб. После этого устанавливается в отверстие маленький магнит 5×2 мм, сверху закрывается блоком скоб, которые загибаются с другой стороны. К ним припаиваются радиодетали или проводники. С другой стороны ставим магниты 5×3 мм и приклеиваем квадрат с отверстиями. За счет того, что магниты «прилипают» к магнитам под скобами они очень плотно держатся и не остаются на поле.
Таким образом изготавливаем заготовки с двумя и тремя магнитными площадками. Затем припаиваем проводники или радиодетали.
Сверху наклеиваем картонные полосы (два или три слоя в зависимости от высоты деталей) и закрываем все картонной «крышечкой», на которой рисуем маркером обозначение (прямой проводник, угловой, Т-образные или радиоэлемент).
В итоге мы получили вот такое поле и набор деталей. Батарею я не стал делать в виде блока (хотя есть идея использовать таблетку на 5 В в будущем), а сделал элемент с двумя проводами, к которым подключаются 3 батарейки.
В процессе тестирования оказалось, что лампочка не зажигалась, если в цепи был светодиод или резистор, а светодиод нельзя было использовать без сопротивления (запах горелой пластмассы это отчетливо показал). Поэтому для имитации игрового процесса было решено собрать «сигнальную» цепь из другого светодиода и резистора на макетной плате, а игру чуть упростить, оставив только один светодиод, который нужно «зажечь» для выигрыша. Это оказалось не критично и такой вариант даже более интересным, так как позволял менять стартовые условия игры. Сама игра «Цепь» в настольной версии также будет переработана и перенесена на поле больше размера, с несколькими лампами и светодиодами и различными стартовыми позициями.
Для игры также были заготовлены карточки, вытягивая которые игрок понимает, какой элемент он может использовать. Ниже итоговое фото игры-радиоконструктора, а также процесс игры.
Источник
Превращаем картонную электрическую схему в настоящую или как сделать простой конструктор из настольной игры
Ранее я уже рассказывал, как сделать самодельный аналог «электрических кубиков» из картона и как придумал настольную игру на построение электрических цепей (которая после успешно собрала средства на издание через краудфандинг и которую уже можно купить).
После запуска издания игры «Не закороти Цепь!» меня посетила мысль: «А что, если сделать обратный процесс?». То есть возможно ли превратить квадратные красивые кусочки картона в компоненты простого электротехнического конструктора и, желательно, без порчи картонных жетонов самой игры.
Вызов был принят и работа закипела.
За основу было решено также взять магнитный принцип крепления. Вопрос оставался как закрепить магниты, из чего сделать контактные площадки компонентов и, главное, как обойтись при этом подручными средствами и сделать все бюджетно? Можно конечно было бы просто сделать и напечатать на том же 3D-принтере корпуса, разместить все компоненты, выгнуть из металла контакты и картонные карточки вложить в специальные углубления, но… Решение было найдено более «изящное» и это…
… Простые зажимы для бумаги. Купленные в ближайшем магазине канцтоваров. Я использовал шириной 25 мм. Также мне понадобились магнитики, которые можно заказать на куче сайтов, диаметром 5 мм и толщиной 2 мм. И немного радиодеталей и проводов.
Первая задача (и проблема) которую надо решить, это сделать зажим проводящим. Он покрыт краской, которая увы ток не проводит. Здесь предстояла механическая работа. Берем наждачную бумагу (или надфиль) и «отшкуриваем» краску с торцов зажима.
Затем «зажимаем» шкурку и снимаем краску с внутренней стороны (нам достаточно получить контакт в зоне касания «лапок» зажима).
Помещаем в каждый зажим внутрь магнит. Полярность не имеет значения, так как магниты небольшие и если вы не угадали с взаимной полярностью, они просто чуть подвинутся внутри зажима и притянут противоположный в любом случае.
После этого можно собирать наш первый «электрический» квадратик. Для этого берем карточку из игры (на фото ее прототип, но реальная игра такая же, только гораздо красивей) и зажимаем его с двух сторон сделанными ранее «контактами» вместе с нужной радиодеталью (лампочкой, диодом, резистором или светодиодом).
После этого «убираем» металлические скобы и получаем готовый компонент.
Для получения блоков проводников можно «зажать» кусочек провода, но можно обойтись проще — достаточно не убирать пружинные скобы зажимов и просто законтачить их друг с другом.
Причем данная схема как оказалось работает в качестве выключателя — достаточно поднять одну скобу, и цепь разрывается. Таким же образом делам Т-образный элемент. Для пересечения всех четырех сторон и скрещивающихся проводников лучше будет взять и «зажать» отрезки провода (для пересечения без изоляции, а для скрещивающихся с изоляцией посередине).
Аналогично можно сделать переключатель.
Потратив немного времени, создаем нужное число компонентов. Осталось подключить цепь к источнику питания. Клеммы также делаем из зажимов (или можно просто «примагнитить» проводники к крайним контактам).
Можно использовать батарейные отсеки, а можно просто соединить батарейки через те же магниты.
У нас получился простой конструктор электрических схем. Для чего его можно использовать? К примеру для разбора работоспособности схем из настольной игры. Я ранее писал, что «движок» игры имеет определенные ограничения и мы получаем прекрасный способ все проверить.
Также можно показать влияние полярности подключения полупроводников на их работу, влияние резистора на работу компонентов и другие основы построение электрических схем.
Можно также показать работу параллельного и последовательных соединений.
Кто то может возразить, что это слишком просто и не интересно, но для детей будет важен сам процесс создания такого конструктора и превращение «бездушной картонки» в работающую электрическую схему. А далее уже можно переходить к макетным платам и более сложным схемам, а настольную игру вернуть в изначальное состояние и использовать как увлекательный логический абстракт, в который интересно «зарубиться» время от времени как детям, так и взрослым.
Источник
