20 mai 2016 la 21:48

„Electricity in squares” sau cum am realizat un designer electronic din materiale improvizate

• DIY sau bricolaj,
• Jocuri și console de jocuri

Ideea de a crea un set de construcții electronice îmi este în minte de mult timp. În copilărie, aveam un constructor EKON-1 și îmi doream să creez ceva asemănător, dar la un nivel modern. Cunoscătorul stăpânește mingea pe piață, sunt și exemple de constructori modulari în străinătate, dar prețul și cursul nu sunt plăcute ochiului.

Pe de altă parte, au existat evoluții interesante în URSS (una dintre ele încă trăiește în Germania și este în curs de producere).

Îmi doream și ceva „cald” în materiale, precum lemnul. În 2014, în cadrul proiectului PROSTOROBOT, a luat naștere ideea de cuburi electronice, care în 2015 a primit chiar și un premiu de la AIDT pentru idee la una dintre etapele de calificare ale Startup Tour.

Tot în acest moment, am venit cu jocul de masă logic „Chain”, care îți permitea să joci „ circuite electrice". Jocul poate fi descărcat și imprimat gratuit din link.

A trecut timpul. Cuburile trebuiau puse deoparte, deoarece prețul magneților cu puterea necesară le făcea destul de scumpe. Jocul „Chain” și-a așteptat să se finalizeze rândul.

În 2016, am decis să mă întorc la proiect și „am luat” cuburile. Prima idee a fost să folosiți aceleași cuburi, dar să faceți elemente de fixare precum contacte cu arc și să lipiți o cutie de carton cu celule, pe pereții căreia ar fi amplasate contactele:

Designul s-a dovedit a fi greoi, iar din cauza rigidității scăzute a pereților, cuburile nu au oferit calitatea dorită a contactului.

Gândul de inginerie a trecut mai departe. O mică digresiune cu privire la alegerea materialului. Puteți spune în mod rezonabil de ce nu am folosit imprimarea 3D sau tăierea cu laser? Răspunsul este simplu - nu am o imprimantă 3D (mai precis, nu există unde să o pun în apartament), iar cea mai apropiată tăiere sănătoasă din punct de vedere al prețului și al calității este la 500 de kilometri de orașul meu. Chiar și găsirea de placaj subțire s-a dovedit a fi o căutare nerealistă, ca să nu mai vorbim de un model special. În plus, îmi doream de mult să încerc materialul familiar fanilor jocurilor de societate - cartonul.

A doua opțiune a fost să aplic metoda pe care am folosit-o deja mai devreme la proiectarea Scratchduino - adică modelarea 2.5 a blocurilor constructoare în sine și a magneților pentru fixare. Această metodă nu necesita magneți puternici și scumpi, iar acasă aveam o rezervă de magneți cilindrici de 5 mm de diferite înălțimi (2 și 3 mm).

De asemenea, s-a decis să se facă mai întâi un analog „fizic” al jocului de masă „Lanț”, deoarece necesita un câmp doar 4x4, iar apoi, după ce ați colectat toate „denivelările”, să faceți câmpul de asamblare mai mare (cel puțin 4x6, dar mai bine). 6x8).

Mai era o întrebare - de la ce să faceți contacte. Ideal este o bandă de cupru. Problema idealului este de unde să-l iei. De asemenea, cuprul este nemagnetic si ar fi necesar sa se puna magneti pe camp si pe blocuri. Ținând cont de faptul că ar fi nevoie de magneți mai puternici pentru a-i plasa sub contacte (și asta înseamnă atât bani, cât și timp pentru expediere), căutarea unui material potrivit a continuat. Și ochiul a căzut pe capse pentru capsator. Casele aveau capse de diferite dimensiuni, erau din oțel (adică conduc curentul și erau magnetizate) și erau foarte multe.

Ca urmare, a fost stabilită lista componentelor necesare - capse pentru capsator nr. 35 (26/6 1 pachet), magneți de neodim C-5x2-N35 și C-5x3-N35 cu acoperire cu nichel (conductiv), carton (carton microondulat). rămase de la pachete din - sub fotografii și cutii), fir, lipit, LED, rezistor, microbec, diodă și buton. Pentru a lipi piesele, s-a decis să se folosească adeziv PVA și a apărut un perforator obișnuit pentru a perfora găuri pentru magneți.

S-au determinat materialele, si dimensiunile (celula 40x40 mm, bloc 38x38 mm) si a inceput procesul direct.

Câmpul este o foaie de carton, marcată în pătrate de 40x40 mm, ale cărei fețe laterale sunt „capsate” în centru cu un bloc de capse.

Am luat capsele la fel ca la blocuri-cuburi, dar imediat am gresit prima. Nu am văzut că capsele erau acoperite cu un material neconductor deasupra și de aceea trebuiau protejate ulterior. Am încercat și să le cositoresc (ceea ce s-a dovedit a nu fi de foarte bună calitate) și dimensiunea consolelor ar trebui luată mai mult pentru a nu depinde de erorile la fabricarea blocurilor. Dacă decideți să repetați acest design, luați capse de aproximativ 20 mm lățime și faceți un bloc de 1 cm lățime.

Capsele au fost introduse în fantele din carton și pliate reversul. În fotografie, firele laterale sunt necesare pentru a „imite” magistrala comună a jocului de masă „Chain”, iar în versiunea finală a designerului acestea vor fi înlocuite cu blocuri.

Așadar, în urma acestei lucrări minuțioase, obținem un câmp cu tampoane de contact, la care magneții noștri de contact sunt bine magnetizați.

Acum era necesar să se facă blocurile în sine cu conductori și componente radio. Problema era, de asemenea, că în jocul de masă existau elemente cu intersecție în formă de cruce și conductoare de încrucișare, și era imposibil să se asigure contactul tuturor celor 4 magneți (amintiți-vă prin câte puncte trece avionul). Prin urmare, s-a decis să se abandoneze astfel de blocuri și să se facă maximum de elemente în formă de T. Pentru elemente de traversare, intenționez să folosesc poduri speciale de sârmă în viitor.

Blocul în sine este format din trei pătrate de carton care măsoară 38x38 mm. În medie, sunt făcute găuri pentru magneți și fante pentru suporturi. Pe deasupra, un al doilea pătrat este lipit de lipiciul PVA numai cu fante pentru capse. După aceea, în gaură este instalat un mic magnet de 5x2 mm, închis de sus cu un bloc de console care sunt îndoite pe cealaltă parte. Componentele sau conductorii radio sunt lipiți de ele. Pe de altă parte, punem magneți de 5x3 mm și lipim un pătrat cu găuri. Datorită faptului că magneții se „lipesc” de magneții de sub console, aceștia se țin foarte strâns și nu rămân pe teren.

Astfel, producem semifabricate cu două și trei platforme magnetice. Apoi lipiți conductorii sau componentele radio.

Lipim deasupra benzi de carton (două sau trei straturi în funcție de înălțimea pieselor) și închidem totul cu un „capac” de carton, pe care desenăm o denumire cu un marker (conductor drept, unghiular, în formă de T sau element radio). ).

Drept urmare, am obținut un astfel de domeniu și un set de detalii. Bateria nu am făcut-o sub formă de bloc (deși există o idee de a folosi o tabletă de 5 V pe viitor), ci am realizat un element cu două fire la care sunt conectate 3 baterii.

În timpul testării, s-a dovedit că becul nu se aprindea dacă în circuit era un LED sau un rezistor, iar LED-ul nu putea fi folosit fără rezistență (mirosul de plastic ars a arătat clar acest lucru). Prin urmare, pentru a simula jocul, s-a decis să se asambleze un circuit „semnal” de la un alt LED și un rezistor pe o placă de breadboard și să simplifice puțin jocul, lăsând doar un LED care trebuie „aprins” pentru a câștiga. Acest lucru s-a dovedit a nu fi critic, iar această opțiune a fost și mai interesantă, deoarece a permis schimbarea condițiilor de început ale jocului. Jocul Circuit în sine în versiunea de masă va fi, de asemenea, reproiectat și mutat pe o placă mai mare, cu mai multe lămpi și LED-uri și diferite poziții de pornire.

De asemenea, pentru joc au fost pregătite cărți, prin tragerea cărora jucătorul înțelege ce element poate folosi. Mai jos este fotografia finală a jocului constructor radio, precum și procesul jocului.

Constructor electronic- mare divertisment pentru copil, care vă permite să combinați jocul cu dobândirea de cunoștințe despre lume fizică. Fiind angajat în crearea de circuite electronice, copilul se va familiariza cu lumea electronicelor și va primi o mare plăcere din joc.

Designerul electronic este cel mai util pentru copii.În acest moment, aceștia primesc cunoștințe de bază despre electronică, iar jocul cu designerul le permite să se aprofundeze. Studentul are posibilitatea de a crea independent un simulator de sunet, un înregistrator de voce sau toate aceste dispozitive radio-electronice sunt cuprinse în rezumatul care vine cu designerul.

Nu numai școlarii, ci și copiii mai mici se pot juca cu designerul electronic. Faptul este că pentru a crea un circuit electronic, piesele nu trebuie să fie lipite - sunt conectate folosind butoane. Acest lucru vă permite să faceți ușor și rapid ceea ce doriți. dispozitiv electronic. Și dacă nu vă place rezultatul, atunci detaliile pot fi dezasamblate. Și începe totul de la capăt.

Când achiziționați un designer electronic, amintiți-vă că doar copiii de peste 4 ani se pot juca singuri cu el. Setul de construcție conține multe piese mici pe care bebelușul le poate înghiți accidental. Prin urmare, dacă copilul dumneavoastră nu a atins încă vârsta recomandată, atunci asamblați singur circuitele electronice, iar copilul va urmări cu interes toate manipulările în curs.

În producția designerului, sunt utilizate numai materiale ecologice - elemente de legătură din plastic și metal netoxice. Acest lucru asigură că (sub rezerva regulilor de funcționare) piesele proiectantului nu vor emite substanțe chimice nocive.

Asamblarea circuitelor electronice poate fi efectuată atât pe masă, cât și pe o platformă specială din plastic, care este inclusă în kit. Dar, desigur, a doua opțiune este mult mai practică și convenabilă - dispozitivul electronic finit poate fi ușor transferat dintr-un loc în altul, datorită faptului că toate elementele sale sunt fixate pe un „substrat” rigid și solid.

Designerii electronici creează diferiți producători. În Rusia, designerul electronic „Expert” este deosebit de popular. Există multe motive pentru aceasta. Este de remarcat faptul că designerul electronic poate fi produs în diferite variante (numărul de scheme variază). Desigur, cu cât sunt mai multe, cu atât prețul este mai mare, deoarece kit-ul include piese suplimentare.

După cum am menționat deja, vine cu un designer de înaltă calitate instrucțiuni detaliate, în care puteți găsi imagini cu circuite electronice. Numărul acestora depinde de variația designerului. La începutul rezumatului există scheme, a căror asamblare nu este deosebit de dificilă - chiar și un preșcolar le poate proiecta. Pe foile ulterioare, complexitatea circuitelor crește. Este mai bine să începeți jocul cu cele mai simple opțiuni.

În general, un designer electronic este o modalitate excelentă de a-ți distra copilul cu un joc captivant care îi va crește abilitățile intelectuale. În plus, jocul cu designerul dezvoltă abilitățile motorii fine ale mâinilor - în viitor, atunci când bebelușul va învăța să scrie, acest lucru va fi fără îndoială benefic. Iar pentru școlari, designerul va facilita dobândirea de cunoștințe despre electronică și va traduce acest proces într-o formă de joc.

Și ce ne oferă industria străină? Standul pentru studiul elementelor de bază ale electronicii vă permite să construiți mai mult de 200 de circuite diferite. Conform manualului de instrucțiuni, există 288 dintre ele, dar unele au diferențe extrem de minore.

Standul este furnizat cu fire de conectare, instrucțiuni detaliate pentru configurarea experimentelor Limba engleză, precum și traducerea acestui manual în limba rusă. Judecând după calitatea traducerii, aceasta a fost făcută de mașină sau de un traducător care nu este foarte bine versat în electronică. Performanța de imprimare a traducerii nu este mare de deslușit, ceva pe unele diagrame este foarte dificil. Cu toate acestea, din cauza dimensiunii foarte mici, multe dintre diagramele din manualul original trebuie, de asemenea, să fie dezasamblate cu o lupă. Principalul avantaj al traducerii este că există deloc. Pentru o persoană care nu cunoaște limba engleză, această traducere va fi totuși utilă. Firele de conectare sunt izolate, cu un singur nucleu, deci este mai bine să nu le îndoiți inutil. Firele se dau in cantitate: 10 cm - 11 buc, 20 cm - 12 buc, 30 cm - 10 buc, 40 cm - 8 buc. Concluziile blocurilor electronice și ale elementelor radio individuale sunt făcute sub formă de arcuri care fixează în siguranță firele de legătură, în orice caz, dacă numărul de fire conectate la un arc nu depășește 3-4.

Standul are un ampermetru indicator. Scara dispozitivului este gradată nu în amperi, ci în „papagali”.

Difuzorul este destul de capabil să îndeplinească funcțiile care îi sunt atribuite.

Motorul electric, pe lângă funcția sa principală, servește și ca clopoțel, pentru aceasta se pune pe arbore un ciocan special care, atunci când arborele se rotește, lovește cupa clopotului. Apelul este puternic, bun pentru demonstrații.

Standul este alimentat de patru celule galvanice de tip AA, care sunt grupate în perechi în două blocuri. Un element radio este vizibil sub bloc, conectat în serie cu celule galvanice, aparent aceasta este o siguranță cu resetare automată. În general, în funcționare reală, cred că nu este indicat să folosiți baterii, deoarece acestea sunt mai sensibile la scurtcircuite.

Domeniul principal de lucru, unde se află majoritatea elementelor standului. Puteți face clic pentru a mări fotografia.

Există elemente radio pe suport pentru construirea unui receptor radio. Cu toate acestea, majoritatea circuitelor receptorului radio sunt o „cutie neagră”. Deși nu cred că acesta este un dezavantaj foarte mare, deoarece un radioamator începător poate asambla doar un receptor detector. Și nu este necesar să vă așteptați la o muncă de înaltă calitate de la el, ceea ce poate provoca dezamăgire. La stand, puteți experimenta circuitul oscilator al receptorului, lungimea antenei bici, astfel încât să se obțină în continuare câteva informații despre receptoarele radio. Dioda, tiristorul, tranzistoarele npn și pnp sunt amplasate separat. Din păcate, nici documentația, nici standul în sine nu indică un anumit tip de elemente semiconductoare, ceea ce face dificilă repararea sau reproducerea circuitelor separate de suport.

Sub receptorul radio există un rezistor variabil, un depozit de containere, un microfon, un fotorezistor, un comutator, un panou tactil.

Pe partea dreaptă a standului se află un indicator cu șapte segmente, un emițător piezo de sunet și un panou de LED-uri. Există „cutii negre” specializate pentru redarea diferitelor sunete.

În partea dreaptă jos a standului se află o cutie de rezistență, un amplificator operațional, un comutator și un comutator normal deschis. Suportul vine cu o serie de accesorii. Roata de culori pentru a arăta amestecarea culorilor. Este pus pe arborele motorului, când este rotit, cercul devine gri. În general, adăugarea tuturor culorilor curcubeului ar trebui să rezulte în alb, dar din cauza imperfecțiunii inevitabile de culoare, se dovedește a fi gri. Elicea „zbura” ar trebui să decoleze de pe arborele motorului, nu am reușit să fac asta. Ciocanul este pus pe arborele motorului și îl transformă într-un clopoțel electric. Tubul negru la un capăt are un magnet pentru a închide comutatorul cu lame, celălalt capăt poate fi pus pe un fotorezistor pentru a-l întuneca. Clemele din plastic sunt concepute pentru a deconecta firele de la arcuri.

Suportul este destul de durabil și după câțiva ani de funcționare destul de intensă (deși atentă) este complet operațional, principalul defect de design este partea inferioară a standului, care este realizată din ambalaj ondulat. Dar, în general, standul poate servi ca un cadou interesant pentru un adolescent curios. Vă mulțumim pentru atenție. Recenzie pregătită special pentru site - Denev.

Discutați articolul CONSTRUCȚIA ELECTRONICĂ PENTRU COPII UIMINOARE

Ideea de a crea un set de construcții electronice îmi este în minte de mult timp. În copilărie, aveam un constructor EKON-1 și îmi doream să creez ceva asemănător, dar la un nivel modern. Cunoscătorul stăpânește mingea pe piață, sunt și exemple de constructori modulari în străinătate, dar prețul și cursul nu sunt plăcute ochiului.

Pe de altă parte, au existat evoluții interesante în URSS (una dintre ele încă trăiește în Germania și este în curs de producere):

Îmi doream și ceva „cald” în materiale, precum lemnul. În 2014, în cadrul proiectului PROSTOROBOT, a luat naștere ideea de cuburi electronice, care în 2015 a primit chiar și un premiu de la AIDT pentru idee la una dintre etapele de calificare ale Startup Tour.

Tot în această perioadă am venit cu jocul logic „Circuit”, care permitea să se joace „circuite electrice”. Jocul poate fi descărcat și imprimat gratuit din link.

A trecut timpul. Cuburile trebuiau puse deoparte, deoarece prețul magneților cu puterea necesară le făcea destul de scumpe. Jocul „Chain” și-a așteptat să se finalizeze rândul.

În 2016, am decis să mă întorc la proiect și „am luat” cuburile. Prima idee a fost să folosiți aceleași cuburi, dar să faceți elemente de fixare precum contacte cu arc și să lipiți o cutie de carton cu celule, pe pereții căreia ar fi amplasate contactele:

Designul s-a dovedit a fi greoi, iar din cauza rigidității scăzute a pereților, cuburile nu au oferit calitatea dorită a contactului.

Gândul de inginerie a trecut mai departe. O mică digresiune cu privire la alegerea materialului. Puteți spune în mod rezonabil de ce nu am folosit imprimarea 3D sau tăierea cu laser? Răspunsul este simplu - nu am o imprimantă 3D (mai precis, nu există unde să o pun în apartament), iar cea mai apropiată tăiere sănătoasă din punct de vedere al prețului și al calității este la 500 de kilometri de orașul meu. Chiar și găsirea de placaj subțire s-a dovedit a fi o căutare nerealistă, ca să nu mai vorbim de un model special. În plus, îmi doream de mult să încerc materialul familiar fanilor jocurilor de societate - cartonul.

A doua opțiune a fost să aplic metoda pe care am folosit-o deja mai devreme la proiectarea Scratchduino - adică modelarea 2.5 a blocurilor constructoare în sine și a magneților pentru fixare. Această metodă nu necesita magneți puternici și scumpi, iar acasă aveam o rezervă de magneți cilindrici de 5 mm de diferite înălțimi (2 și 3 mm).

De asemenea, s-a decis să se facă mai întâi un analog „fizic” al jocului de masă „Lanț”, deoarece necesita un câmp doar 4x4, iar apoi, după ce ați colectat toate „denivelările”, să faceți câmpul de asamblare mai mare (cel puțin 4x6, dar mai bine). 6x8).

Mai era o întrebare - de la ce să faceți contacte. Ideal este o bandă de cupru. Problema idealului este de unde să-l iei. De asemenea, cuprul este nemagnetic si ar fi necesar sa se puna magneti pe camp si pe blocuri. Ținând cont de faptul că ar fi nevoie de magneți mai puternici pentru a-i plasa sub contacte (și asta înseamnă atât bani, cât și timp pentru expediere), căutarea unui material potrivit a continuat. Și ochiul a căzut pe capse pentru capsator. Casele aveau capse de diferite dimensiuni, erau din oțel (adică conduc curentul și erau magnetizate) și erau foarte multe.

Ca urmare, a fost stabilită lista componentelor necesare - capse pentru capsator nr. 35 (26/6 1 pachet), magneți de neodim C-5x2-N35 și C-5x3-N35 cu acoperire cu nichel (conductiv), carton (carton microondulat). rămase de la pachete din - sub fotografii și cutii), fir, lipit, LED, rezistor, microbec, diodă și buton. Pentru a lipi piesele, s-a decis să se folosească adeziv PVA și a apărut un perforator obișnuit pentru a perfora găuri pentru magneți.

S-au determinat materialele, si dimensiunile (celula 40x40 mm, bloc 38x38 mm) si a inceput procesul direct.

Câmpul este o foaie de carton, marcată în pătrate de 40x40 mm, ale cărei fețe laterale sunt „capsate” în centru cu un bloc de capse.

Am luat capsele la fel ca la blocuri-cuburi, dar imediat am gresit prima. Nu am văzut că capsele erau acoperite cu un material neconductor deasupra și de aceea trebuiau protejate ulterior. Am încercat și să le cositoresc (ceea ce s-a dovedit a nu fi de foarte bună calitate) și dimensiunea consolelor ar trebui luată mai mult pentru a nu depinde de erorile la fabricarea blocurilor. Dacă decideți să repetați acest design, luați capse de aproximativ 20 mm lățime și faceți un bloc de 1 cm lățime.

Capsele au fost introduse în fantele din carton și îndoite din spate. În fotografie, firele laterale sunt necesare pentru a „imite” magistrala comună a jocului de masă „Chain”, iar în versiunea finală a designerului acestea vor fi înlocuite cu blocuri.

Așadar, în urma acestei lucrări minuțioase, obținem un câmp cu tampoane de contact, la care magneții noștri de contact sunt bine magnetizați.

Acum era necesar să se facă blocurile în sine cu conductori și componente radio. Problema era, de asemenea, că în jocul de masă existau elemente cu intersecție în formă de cruce și conductoare de încrucișare, și era imposibil să se asigure contactul tuturor celor 4 magneți (amintiți-vă prin câte puncte trece avionul). Prin urmare, s-a decis să se abandoneze astfel de blocuri și să se facă maximum de elemente în formă de T. Pentru elemente de traversare, intenționez să folosesc poduri speciale de sârmă în viitor.

Blocul în sine este format din trei pătrate de carton care măsoară 38x38 mm. În medie, sunt făcute găuri pentru magneți și fante pentru suporturi. Pe deasupra, un al doilea pătrat este lipit de lipiciul PVA numai cu fante pentru capse. După aceea, în gaură este instalat un mic magnet de 5x2 mm, închis de sus cu un bloc de console care sunt îndoite pe cealaltă parte. Componentele sau conductorii radio sunt lipiți de ele. Pe de altă parte, punem magneți de 5x3 mm și lipim un pătrat cu găuri. Datorită faptului că magneții se „lipesc” de magneții de sub console, aceștia se țin foarte strâns și nu rămân pe teren.

Astfel, producem semifabricate cu două și trei platforme magnetice. Apoi lipiți conductorii sau componentele radio.

Lipim deasupra benzi de carton (două sau trei straturi în funcție de înălțimea pieselor) și închidem totul cu un „capac” de carton, pe care desenăm o denumire cu un marker (conductor drept, unghiular, în formă de T sau element radio). ).

Drept urmare, am obținut un astfel de domeniu și un set de detalii. Bateria nu am făcut-o sub formă de bloc (deși există o idee de a folosi o tabletă de 5 V pe viitor), ci am realizat un element cu două fire la care sunt conectate 3 baterii.

În timpul testării, s-a dovedit că becul nu se aprindea dacă în circuit era un LED sau un rezistor, iar LED-ul nu putea fi folosit fără rezistență (mirosul de plastic ars a arătat clar acest lucru). Prin urmare, pentru a simula jocul, s-a decis să se asambleze un circuit „semnal” de la un alt LED și un rezistor pe o placă de breadboard și să simplifice puțin jocul, lăsând doar un LED care trebuie „aprins” pentru a câștiga. Acest lucru s-a dovedit a nu fi critic, iar această opțiune a fost și mai interesantă, deoarece a permis schimbarea condițiilor de început ale jocului. Jocul Circuit în sine în versiunea de masă va fi, de asemenea, reproiectat și mutat pe o placă mai mare, cu mai multe lămpi și LED-uri și diferite poziții de pornire.

De asemenea, pentru joc au fost pregătite cărți, prin tragerea cărora jucătorul înțelege ce element poate folosi. Mai jos este fotografia finală a jocului constructor radio, precum și procesul jocului.