Конструктор своими руками электроника

Миниатюрный электротехнический конструктор для детей своими руками

Хотя я и создаю настольные игры, обучающие в том числе и основам электротехники, но я всегда рекомендую совмещать их с физическими деталями, проводами и макетными платами.

И поэтому я хочу представить вам конструктор размером с пластиковую банковскую карточку, который был разработан для ознакомления детей с простыми схемами, но достаточно необычным образом. Идея была сделать простоту уровня Знатока, но на макетных платах.

Для изготовления конструктора вам понадобится и скачать три PDF файла по ссылке.

Затем распечатать и наклеить на плотную бумагу первый из них: Карту-схему.

Потом вам иголкой в ней надо проткнуть в обозначенных местах отверстия, разрезать ее на две половинки и закрепить кнопками-гвоздиками на макетной плате.

Два других файла представляют собой лицевую и оборотную сторону карточек-пояснений с заданиями. Их надо распечатать на А4 формате, склеить между собой и вырезать.

Кроме карточек и вам понадобится найти у себя в закромах или купить:

— Мини макетную плату 10×17 для сборки без пайки;
— Набор резисторов (220 Ом, 1 КОм, 10 КОм, но можно и другие близкие номиналы и желательно с тонкими ножками);
— Диод на 1А;
— Светодиод (2-2.5В) любого цвета;
— Лампочка накаливания мини (3 В);
— Перемычки для макетной платы шириной 1 см;
— Две батарейки AA;
— Три магнита неодимовых диаметром 5 мм или батарейный отсек на 2 батареи;
— Четыре провода-щупа соединительных для макетных плат;
— Четыре кнопки-гвоздика;
— Примеры проводников и диэлектриков.

Принцип простой — все карточки пронумерованы цифрами и буквами. Ребенок начинает с А1, потом переходит к Б1 и т.д, затем к новой цифре. Буква обозначает сегмент на карте-схеме, цифра — номер карты схемы.

На одной стороне карточки дана теория по изучаемому компоненту и инструкция по сборке, на другой стороне графическое изображение, интересный факт и вопрос, на который ребенок должен дать ответ.

Схема собирается с помощью карты-схемы на макетной плате и испытывается на работоспособность.

Конструктор хоть и миниатюрный, но показать как устроена простейшая электрическая цепь позволяет, как и «пощупать» настоящие радиодетали.

Подробнее о конструкторе можно посмотреть в прилагаемом видео:

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

Конструктор Микроник — электроника без пайки

Тем, кому за 30, заставшие эпоху СССР, хорошо представляют положение дел с детскими игрушками в 80х годах прошлого столетия. Для мальчика, конечно же, первейшее значение имели электронные конструкторы, каковых тогда было 2-3 варианта и те в дефиците (кто помнит еще это слово?). Детям было особо не разгуляться, но еще интереснее было положение радиолюбителей. Советский радиолюбитель должен был разбираться не только в предметной области, но и знать где достать радиодетали, которых естественно в магазинах не продавались, ибо советскому человеку не пристало что-то мастерить у себя дома. Вдруг соберет передатчик и все гостайны утекут капиталистам? Каждый выкручивался как мог. Частично вопрос решался хождением в радиокружки, которые, надо отдать должное СССР, были в большом количестве.

Оглавление

Но у меня был свой путь к кладезям радиозапчастей. Недалеко от дома находился Дальрыбвтуз, помойки которого я регулярно обхаживал в поисках выброшенной техники. Выбрасывалось много и регулярно. Немалое количество сломанных радиоприемников, радиол, телевизоров и прочей бытовой техники так же легко было найти, пробежавшись по жилым районам.

А дальше просто брался паяльник и выпаивалось все, что можно было применить для будущих электронных поделок. Начиная с обычных резисторов и заканчивая появившимися уже тогда микросхемами. И что самое главное — все бесплатно.

Вот так выглядит типичный донор-носитель ценных радиоэлементов. А когда то оно было радиоприемником.

Я смотрю на своего семилетнего сына, которому в отличии от нашего поколения, повезло с детством гораздо больше чем нам. Сейчас чего только нет для их саморазвития. Одно Лего чего стоит.

Но мы отвлеклись. Давайте вернемся к теме обзора.

Упаковка

Конструктор Микроник, разработанный уже широкоизвестной ООО Амперка, встречает нас веселенькой черно-желтой упаковкой. Коробочка небольшая, но что удивительно, в ней поместилось огромное количество компонентов.

На нижней стороне читаем о том, что находится внутри конструктора:

• Макетная плата с проводами, для соединения радиоэлементов без пайки
• 100 радиоэлементов в комплекте
• 20 электронных схем, которые мы можем собрать

Конструктор позиционируется на детей от 7 лет. Думаю в этом возрасте собрать ребенок уже в состоянии самостоятельно собирать данные схемы, но помощь родителей все равно нужна, так как не все вещи очевидны. Либо ребенок должен быть уже минимальными знаниями об электричестве.

Комплектация

Внутри коробки находится около 30 пакетиков, в каждом из которых лежат однотипные элементы (резисторы, конденсаторы, переключатели).

Из активных элементов: транзистор биполярный BC337-40, микросхема NE555 — универсальный таймер и микросхема 74HC02 — четыре логических элемента 2ИЛИ-НЕ.

Батарейный модуль (батареи в комплект не входят) на 3 элемента АА.

Основа конструктора — макетная плата. В нее втыкаются выводы радиодеталей, в соответствующие дырочки, указанные на схемах.

Инструкция. Очень качественно напечатана и продумана, разобраться легко. Каждый из 20 опытов на своей отдельной странице.

Характеристики

Производитель заявляет следующие данные о спецификации радиодеталей:

1. 10× Резисторы на 220 Ом
2. 10× Резисторы на 10 кОм
3. 10× Резисторы на 100 кОм
4. 10× Конденсаторы керамические на 10 нФ
5. 10× Конденсаторы керамические на 100 нФ
6. 10× Конденсаторы электролитические на 22 мкФ
7. 10× Конденсаторы электролитические на 220 мкФ
8. 4× Светодиоды красные
9. 4× Светодиоды жёлтые
10. 4× Светодиоды зелёные
11. 5× Транзисторы биполярные
12. 4× Кнопки тактовые
13. 1× Фоторезистор
14. 1× Переменный резистор (потенциометр)
15. 1× DIP-переключатель на 3 позиции
16. 1× Клеммник нажимной
17. 1× Микросхема логики 4×2-NOR
18. 1× Микросхема-таймер 555
19. 1× Пьезодинамик
20. 1× Макетная плата Mini
21. 20× Провода-перемычки
22. 1× Батарейный отсек 3хАА
23. 1× Буклет

Зачем такое количество однотипных деталей — не совсем понятно. Ведь каждая схема требует не более 20 элементов и можно было обойтись гораздо меньшим количеством. Возможно, производитель предполагает, что ребенок пожелает собрать одновременно несколько схем? Или часть растеряет/сломает в процессе монтажа.

Из 20 вариантов мы соберем 3 схемы: «Маяк», «Клаксон» и «Охоту на уток». На мой взгляд — это наиболее зрелищные устройства — светятся, мигают, пищат.

Опыт #10. Собираем Маяк

Перед сборкой нам настоятельно советуют изучить основную макетную плату и это очень важный момент, так как внутри платы контакты объединяются в группы, а снаружи это никак не выделено.

Стоит сказать еще несколько слов о макетной плате. Расстояние между контактными отверстиями составляет 2,54 мм, что является стандартным расстоянием между выводами большинства транзисторов и микросхем в DIP-корпусах (резисторы, конденсаторы и другие радиодетали обычно имеют гибкие длинные выводы, которые можно установить с иным шагом). Удобно.

Маяк представляет из себя реализацию типичного таймера с частотой 1/4 Гц, включающего светодиод через каждые 2 секунды, что очень похоже на работу маяка.

На стадии сборки сразу же выяснилась пара негативных моментов. Транзистор и конденсатор в макетную плату вставляется с очень слабой фиксацией. Тонкие выводы плохо обжимаются, что может приводить к сбоям в работе схемы. Чтобы этого избежать, можно «сложить» вывод на конце в 2 раза. У конденсаторов и светодиодов лучше обрезать длинный вывод до длинны короткого — так удобнее вставлять в плату.

Сначала вставляем все радиодетали и только потом переходим к втыканию проводов — так проще.

Получаем готовую схему

Еще раз сверяемся со схемой. Как правило, всегда выясняется какая либо ошибка.

И теперь подключаем к батарее, проверяем в работе. Светодиод должен мигать. Если вдруг не мигает, то нужно еще раз внимательно проверить соответствие схеме. Проверьте так же, что все детали точно вставились до конца. Полярность батареек в блоке и его надежное подключение к клеммам.

Опыт #14. Собираем Клаксон

Клаксон по сути это тот же маяк, только его частоты работы в несколько сотен раз чаще, а в качестве светодиода будет включен пьезодинамик. Пьезодинамик преобразует электрические колебания в звуковые с точно такой же частотой и мы можем их на слух.

Мы немного усложнили схему, как нам предлагает инструкция. При нажатии на кнопку, кроме клаксона, у нас будет зажигаться светодиод

Кстати, есть еще одна небольшая проблемка. Полярность светодиода. Исходя из картинки, нельзя понять, что подключать его нужно к минусу тем контактом, рядом с которым корпус немного срезан.

Опыт #14. Собираем «Охоту на уток»

Честно говоря, я до конца не понял логику работы данной схемы. Но в инструкции написано, что правая кнопка «запускает утку», а левая — делает выстрел. Как это выглядит в живую — смотрите в ролике.

Выводы

Конструктор подходит для тех детей, кто еще не начал паять, но уже хочет собрать что-то работающее своими руками. Ведь фактически это прототипы реально существующих устройств или их частей в наших домах. При этом не нужна пайка и схема собирается не более чем за полчаса.

Наверно самым главным моментом является отлично проработанная инструкция и набор схем, демонстрирующий работу несложных электронных устройств.

Плюсы

1. Качественная инструкция. Схемы нарисованы очень понятно.
2. Большое количество схем, которые можно собрать — 20 штук
3. Не нужна пайка
4. При желании можно собрать несколько схем одновременно (количество радиодеталей с большим запасом!), но нужна будет доп. макетная плата или пайка.

Минусы

1. Транзисторы и конденсаторы плохо держатся в макетной плате.
2. Установка светодиода с правильным соблюдением полярности — не очевидна.

Источник