Проект ЭЛЕКТРОКУБИКИ
Представляем модульную экспериментальную платформу для проектирования и создания универсального учебно-лабораторного оборудования для организации начального обучения детей школьного возраста основам электротехники, радиоэлектроники, автоматики и цифровой вычислительной техники, ориентированного на решение задач профориентации и мотивации к инженерным видам деятельности.
Основные способы коммутации электронных компонентов в образовательных конструкторах и беспаечных монтажных наборах, представленных на рынке.
Первая группа монтажных наборов - образовательные электронные конструкторы, представляющие собой множество электронных компонентов, встроенных в корпус устройства. Верхняя поверхность корпуса представляет собой монтажное поле с условными обозначениями всех элементов схемы и контактами, электрически соединенными с выводами встроенных электронных компонентов. Современный пример такого монтажного набора – Лаборатория PinLab.
Недостатки:
•ограниченность функциональных возможностей,
•жесткий набор встроенных электронных компонентов,
•узкая специализация,
•сборка электрических схем возможна только по монтажным документам с помощью соединительных проводов.
Вторая группа монтажных наборов - семейство электронных конструкторов ЗНАТОК. Все электронные компоненты помещены в пластмассовые переходники - электронные модули, снабженные электрическими контактами, обеспечивающих надежное электрическое соединение модулей друг с другом. Сборка электрических схем производится на специальном основании из диэлектрического материала, в котором предусмотрена возможность механического крепления всех элементов схемы. Конструкторы ЗНАТОК представлены различными комплектами, обеспечивающими возможность сборки от 15 до 999 электронных схем (36 вариантов комплектации).
Недостатки:
•функциональность монтажных наборов ограничена и определяется набором электрических элементов в составе конструктора,
•изготовление дополнительных электрических модулей возможно только в условиях производства,
•разные комплекты конструктора ЗНАТОК частично дублируют друг друга
•сборка электрических схем производится в несколько слоев, что усложняет процессы монтажа и исследования электрических схем.
Третья группа монтажных наборов – китайские беспаечные макетные платы на 170, 400 и 830 точек, на основе которых комплектуется множество электронных конструкторов для учебных целей (примеры конструкторов «Эвольвектор», «Микроник», «Азбука электронщика», «Электроника», «СМАРТ», «Электроник», «Практическая электроника» и др). В комплекты таких монтажных наборов входят учебные пособия с монтажными схемами и наборы электронных компонентов.
Недостатки:
•универсальные макетные платы предназначены в первую очередь для подготовленных электронщиков, так как в процессе сборки электрических схем необходимо уметь пользоваться справочными данными об электронных компонентах (цветная кодировка резисторов, расположение выводов транзисторов и микросхем)
•такая конструкция беспаечной макетной платы не дает возможности монтажа и исследования электрических схем для целей обучения непосредственно по принципиальной схеме, а требует предварительного оформления монтажных документов. При этом увеличивается количество ошибок ввиду отсутствия наглядности и визуального соответствия с принципиальной схемой
•низкая надежность контактных соединений выводов электронных компонентов с гнездами беспаечной платы, так как пружинные контакты гнезд деформируются после использования электронных компонентов с утолщенными выводами.
Модульный образовательный конструктор ЭЛЕКТРОКУБИКИ, который мы предлагаем, отличается от других подобных изделий тем, что электрическое соединение электронных компонентов, встроенных в электрические блоки-переходники, производится через универсальные монтажные платы, что обеспечивает возможность беспаечного электрического монтажа и исследования электронных устройств непосредственно по принципиальным схемам без использования монтажных документов и соединительных проводов.
При этом все электронные компоненты (резисторы, конденсаторы, диоды, транзисторы, микросхемы, коммутационные элементы) встроены в унифицированные модули – переходники (электрокубики). Эти модули в нижней части имеют электрические контакты (штекеры), совместимые с гнездами монтажных плат. На верхней поверхности электронных кубиков представлена вся необходимая графическая и справочная информация о параметрах и расположении выводов электронных компонентов.
При этом образовательный конструктор «Электронные кубики» представляет собой развивающую учебную среду, которая обеспечивает дополнительную возможность обучения детей основам проектирования и конструирования. Создание электронных кубиков под новые учебные задачи – это мини-проекты, которые могут выполнять учащиеся под руководством преподавателей. Таких мини-проектов можно предложить очень много и подготовить соответствующие технические задания.
Модульность конструкции и универсальность монтажных плат предоставляют возможность унификации и стандартизации учебно-лабораторного оборудования, предназначенного для исследования аналоговых и цифровых схем с целью организации учебных процессов для разных возрастных групп и профилей учебных заведений.
В электронных кубиках используются штекеры банан для электрических соединений, которые обеспечивают абсолютно надежный электрический контакт с гнездами универсальных монтажных плат.
Возможность подключения внешних измерительных приборов в любые контрольные точки и участки электрических цепей в сочетании с тем, что электрический монтаж производится по принципиальным схемам без использования монтажных документов, переводит традиционный учебный процесс в активный исследовательский режим изучения принципов работы электронных устройств через организацию лабораторных работ.
Самое главное конкурентное преимущество нашего проекта по отношению ко всем электронным конструкторам - это открытость модульной платформы и перспектива использования любых компонентов прочих монтажных наборов для увеличения функциональных возможностей конструктора ЭЛЕКТРОКУБИКИ. Даже конструктор ЗНАТОК - не имеет таких возможностей, так как это закрытая система. В конструкторах ЗНАТОК все электрические компоненты соединяются друг с другом, но это и определяет закрытость системы. Тем не менее надо оценить колоссальный интеллектуальный потенциал конструкторов ЗНАТОК. И наша платформа может на 100 % использовать этот потенциал благодаря открытости и универсальности технических решений, заложенных в комплектах ЭЛЕКТРОКУБИКИ. Достаточно одного электронного кубика-переходника и несколько соединительных проводов-переходников, чтобы универсальные монтажные платы конструктора ЭЛЕКТРОКУБИКИ можно было использовать с любыми электронными модулями конструктора ЗНАТОК.