В последнее время популярность электронных конструкторов постоянно растет. Этому способствует их низкая цена, доступность и большое разнообразие реализуемых проектов.
Немного истории
Первые #электронные конструкторы появились на заре развития полупроводниковой техники еще в 60-х годах прошлого века. Они представляли собой набор электронных компонентов с контактами, которые нужно было соединять проводами.
В 70-х годах разработали конструкторы не требующие проводов или пайки. Они состояли из корпуса, где размещался усилитель, регулятор, конденсатор и отсек для батарейки. На корпусе было выделено поле с контактами, где размещались блоки (элементы) схемы. В каждом блоке находился какой-либо элемент (резистор, транзистор, конденсатор) или перемычка обеспечивающая для передачу сигнала к одному или нескольким соседним блокам.
Собирая блоки в определенной последовательности модно было собрать множество различных схем.
Появление электронных конструкторов позволило молодежи и простым любителям сделать первый шаг к изучению радиоэлектроники.
Что такое современный электронный конструктор?
Современные электронные конструкторы также состоят из нескольких блоков, электронных и механических. Чаще всего они имеют штекерный тип соединения. Собирая различные блоки (модули) можно заставить готовый проект, выводить картинку на экран или управлять сервоприводом. При этом не нужно знать, как работают электронные компоненты. Нужно всего лишь собрать модули конструктора по определенной схеме и записать в микроконтроллер программу управления.
Программа (скетч) пишется на языке C++ или в визуальной среде программирования.
В настоящее время наибольшее распространение получили конструкторы на базе платформы #Arduino (#Ардуино). Благодаря не высокой цене и большому функционалу их выбирает большинство преподавателей в клубах робототехники.
С какого возраста можно изучать электронный конструктор?
При самостоятельном изучении конструкторов на базе Ардуино рекомендуемый возраст составляет 10…12 лет. При обучении в кружках робототехники возможно начать обучение с 6…7 лет. Но как минимум ребенок должен уметь читать и считать.
Что такое Ардуино?
Ардуино это своего рода миникомпьютер, который может взаимодействовать с внешними устройствами: принимать и посылать цифровые и аналоговые сигналы. Сама плата Ардуино собрана на базе микроконтроллера #ATmega и представляет собой небольшую печатную плату с минимальным, необходимых для работы, набором элементов.
На плате компактно размещены:
- контроллер порта USB;
- кнопка сброса;
- интерфейсы: ICSP, UART, SPI и I2C;
- цифровые входы/выходы;
- аналоговые входы;
- микроконтроллер;
- кварцевый резонатор;
- стабилизатор напряжения;
- разъемы питания.
Наиболее известными считаются классические платы: Arduino Mega; Arduino UNO, Arduino Nano и Arduino Mini.
Среда программирования
Программирование с микроконтроллера осуществляется через компьютер. При этом плата Arduino подключается через порт USB, а на компьютер устанавливается специальная программа – среда программирования. В ней пишется программа (скетч) управляющая микроконтроллером.
Наиболее популярными средами разработки являются: #Arduino IDE (Integrated development environment) и #mBlock (MakeBlock).
Arduino IDE является предпочтительной для подростков и более старшего поколения, так как требует некоторого знания английского языка и базовых навыков программирования.
В среде mBlock программирование максимально визуализировано и адаптировано для детского восприятия.
Arduino IDE
Эта среда разработки активно развивается и совершенствуется. Она поддерживает большинство существующих микроконтроллеров. А благодаря большому комьюнити разработано множество библиотек обеспечивающих поддержку различных модулей и датчиков.
Программа для микроконтроллера пишется на языке программирования C++. После ee написания среда программирования проверяет код, компилирует и «заливает» в микроконтроллер.
Если пользователю нужно чтобы микроконтроллер взаимодействовал с внешними устройствами датчиками, приводом и пр., то в скетч включаются дополнительные библиотеки обеспечивающие обмен данными с ними.
mBlock (MakeBlock)
mBlock - редактор для визуального программирования микроконтроллеров. Он создан на базе #Scratch - визуальная событийно-ориентированной среды программирования, для детей и подростков. В этом редакторе все операции и функции представлены в виде графических примитивов с максимально простым функционалом.
В первую очередь mBlock ориентирован на работу с робототехническими наборами и конструкторами, но поддерживает и не оригинальные продукты.
Выбираем электронный конструктор
На начальном этапе знакомства с Arduino лучше всего подойдут стартовые наборы Starter Kit. Все наборы включают в себя микроконтроллер Arduino UNO R3, несколько радиодеталей и модулей. Используя уроки, изложенные в руководстве к набору, можно самостоятельно научится собирать проекты различной сложности.
С набором Starter Kit Basic можно освоить азы программирования на Ардуино, такие как: мерцание светодиодом, бегущие огни, управление включением/выключением светодиода от кнопки или датчика света. В этом поможет учебное пособие с несколькими уроками в среде программирования Scratch (mBlock).
Набор Starter Kit содержит учебное пособие с 12 уроками. С ним можно изучить работу: RFID модуля, серводвигателя, LCD дисплея и индикаторов.
Расширенный набор Starter Kit имеет более 30 модулей, множество радиодеталей и учебное пособие с 19 уроков . С ним можно собрать калькулятор, умную ферму или создавать мини игры. Он включает в себя датчики влажности, света, дыма, огня, и много других элементов. Комбинируя различные модули можно собирать практически бесконечное количество проектов.
Отдельно стоит отметить набор для робототехники. Он содержит только модули и микроконтроллер, а также учебное пособие с 13 уроками программирования. При его сборке не возможно ошибиться с подключением элементов, так как здесь используются специальные соединительные разъемы. А наличие вспомогательных блоков-конструкторов позволит установить готовый проект на общее основание или другой конструктор.
Любителям робототехники
Любителям #роботов стоит обратить внимание на робототехнические наборы совместимые с Ардуино. С ними можно освоить дистанционное управление роботом и научится программировать его для выполнения конкретных задач используя данные получаемые с камеры, инфракрасного и ультразвукового датчиков.
Роботы-конструкторы, в зависимости от функционала, могут программироваться через Arduino IDE, mBlock или через специализированную программу идущую в комплекте с конструктором.
а) Робот-конструктор RoboCar-4;
б) Робот-манипулятор ZYMiniArm;
в) Конструктор для сборки робота Yahboom Robot Car с управлением через Bluetooth;
г) Конструктор-робот Xiao-r GFS Wi-fi с камерой.
Компания Supereyes (#Суперайс) является одним из ведущих поставщиков микроскопов, измерительного и паяльного оборудования в России.
У нас вы можете приобрести разнообразное оборудование для выполнения ремонтных и наладочных работ.
Дорогие друзья.
Спасибо, что дочитали до конца.
Чтобы сделать наш канал лучше ответьте на небольшой опрос.
