Crazy Circuits: 'n oopbron -elektroniese leerstelsel: 8 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:26

Deur BrownDogGadgetsBrownDogGadgetsVolg Meer deur die skrywer:

Oor: Ek het vroeër middelskool geleer, maar nou het ek my eie webwerf vir opvoedkundige wetenskap. Ek spandeer my dae aan die ontwerp van nuwe projekte vir studente en makers om saam te stel. Meer oor BrownDogGadgets »

Die opvoedings- en huismark is oorstroom met modulêre elektroniese 'leerstelsels' wat ontwerp is om kinders en volwassenes belangrike STEM- en STOOM -konsepte te leer. Dit lyk asof produkte soos LittleBits of Snapcircuits elke vakansiegeskenkgids of ouerblog vir opvoedkundige speelgoed oorheers. Daar is egter altyd 'n stewige prys op hierdie stelsels, en baie voel meer soos speelgoed as leergereedskap.

Ongeveer drie jaar gelede het ons begin met die ontwerp van Crazy Circuits as 'n goedkoop, herbruikbare, modulêre, nie-soldeerbare, prettige stelsel wat as 'n werklike leermiddel gebruik kan word. Ons wou iets hê wat ouers en onderwysers maklik kan integreer met kits wat hulle reeds gehad het, of goedkoop komponente uit die rak. Iets vir die Maker -gemeenskap sowel as die gemiddelde volwassene.

Uiteindelik was Crazy Circuits alles waarop ons gehoop het en meer. Die stelsel werk foutloos met enige LEGO -omgewing, kan maklik met 'n geleidende draad gebruik word om te naai en kan maklik opgebou word uit eenvoudige stroombane deur basiese programmering. O, en dit was ook lekker om te gebruik, wat ons lewens makliker gemaak het.

In hierdie artikel sal ons u wys hoe ons Crazy Circuits -komponente ontwerp het, ons kurrikulum, hoe u u eie onderdele kan ontwerp en ontwerp, en hoe Crazy Circuits met ander stelsels werk.

Volledige bekendmaking: Ons verkoop onderdele en kits van Crazy Circuits, maar u kan ons Open Source -lêers maklik gebruik om u eie borde op te maak of u eie onderdele te ontwerp. U kan hierdie stelsel vir allerhande dinge gebruik en nooit 'n sent vir ons stuur nie.

Give Aways: Ons probeer iets nuuts in 2019. Ons gee gratis onderdele en kits weg aan mense (slegs Amerikaanse inwoners) wat ons volg op instruksies, facebook, instagram en YouTube. Heel waarskynlik gee ons 'n paar volledige kits, afgewerkte onderdele en leë PCB's weg. Volg of teken in, dan begin ons dinge weggee.

Stap 1: Filosofie agter gekke kringe

Toe ek 'n onderwyser was, was ek regtig geïrriteerd omdat ek nie elektroniese stelsels vir my klas kon bekostig nie, alhoewel elke onderrigkonferensie of diens wat ek bygewoon het, dit steeds aanbeveel het. Ek het net nie 'n begroting gehad vir 'n kit van $ 100 wat in vyf dele bestaan nie, en drie studente kon ten beste vyf minute lank besig bly. Ek het uiteindelik gedoen wat die meeste wetenskaponderwysers doen, en ek het net goedkoop grondstowwe by eBay en Amazon gekoop, maar dit het my baie nuwe lesbeplanning en aktiwiteitsontwerp gedoen. Ek het ook agtergekom dat my jonger studente dit moeilik gehad het om hul kop om broodborde te draai.

Uiteindelik kon ek geld kry om 'n paar LittleBits -stelle te koop vir gebruik by my naskoolse wetenskapklub. Dit was lekker om te gebruik (en om eerlik te wees, 'n goed saamgestelde stelsel), maar toe ek my laerskoolleerlinge vra om te verduidelik hoe hulle werk, het ek my gunsteling antwoord van die jaar gekry: "Ek weet nie, magnete?". Dit was kinders wat weke tevore ingewikkelde stroombane gebou het, maar LittleBits was meer 'n speelding as enigiets anders.

Toe ons begin dinkskrums maak oor 'n modulêre stelsel, wou ons seker maak dat studente bewus was van hoe dele in wisselwerking is en dan parallelle kon tref met algemene dele. Ons het ook geweet dat ons iets soortgelyk aan 'n broodbord nodig het, maar tog makliker om hul koppe om te draai as 'n werklike broodplank. Ons moes dit ook aangenaam en aangenaam maak.

Uitdaging aanvaar!

Stap 2: Waarom LEGO?

"laai =" lui"

Laastens moes ons uitvind hoe ons alles met mekaar kan verbind. Ons het dadelik besluit ons haat die idee van drade en krokodilleklemme; dit het weggeneem van die eenvoud van alles. Ons hou daarvan om geleidende band te gebruik, maar die koperfolieband was onmoontlik om te gebruik. Ons kan die band afneem, maar dit kom nie weer terug nie. Ons het selfs probeer om geleidende draad te gebruik, maar dit was onmoontlik om te beheer. Na baie ure op Skype met 'n bandfabriek in China, vervaardig ons 'n paar aangepaste Nylon Conductive Tape (Maker Tape) wat sterk genoeg was om weer af te trek, maar tog goedkoop genoeg om mededingend te wees met gewone koperfolieband.

Danksy die feit dat ons baie toets -PCB's met verskillende groottes in ons werkswinkel gehad het, kon ons vinnig 'n grootte -afstand kry wat ons in staat gestel het om druk te maak met behulp van die nylon geleidende band. Op hierdie manier MOET studente hul band op 'n spesifieke plek afsluit: hulle moes eintlik tyd neem en hul kring ontwerp. Hierdie aspek het ons in staat gestel om van Crazy Circuits 'n leermiddel te maak, nie net 'n speelding nie.

Die gebruik van 'n 1/8 duim band het ook die vreemde voordeel dat dit twee laags stroombane moontlik maak. Normaalweg lê ons die band bo -op die LEGO -studs, maar die 1/8 duim -band werk ook perfek om ook TUSSEN die LEGO -studs te gaan. Mense kan allerhande ingewikkelde stroombane maak met behulp van band op LEGO. (Alhoewel dit 'n bietjie ongemaklik was. As dit niks anders was nie, kon studente met 'n bietjie moeite 'n bestaande lyn 'spring'.)

'N Basiese voorbeeldkring kan 'n skakelaar, batteryhouer en 'n LED gebruik. Vir al ons onderdele het ons wit syskerm gebruik om die GND (negatiewe) pole en die gekleurde kant aan te dui om die positiewe pole aan te dui. Bogenoemde video wys hoe ek 'n eenvoudige stroombaan maak. Sit band vas, druk op dele, voeg krag by.

Stap 5: Geleidende draad

Tydens die toets het ons ontdek dat geleidende draad baie goed werk met ons onderdele. Dit blyk dat groot gate met kopervlekke geleidende naaldwerk baie maklik gemaak het. Sommige van ons toetsers het verkies om naaldwerk met ons onderdele te gebruik bo die gebruik daarvan by LEGO.

As u nog nooit Conductive Thread gebruik het nie, moet u dit probeer! Dit is gewoonlik 'n staal/ nylon draad wat redelik goed gelei word. Dit is redelik maklik om dit met die hand te stik, en dit is nie moeiliker om onderdele aan te werk as om 'n knoppie aan te werk nie. Ons het selfs so ver gegaan om ingewikkelde interaktiewe hemde met 'n Arduino te maak. Die goeie deel van geleidende naaldwerk is dat as u u projek regtig haat, u altyd die onderdele kan afhaal en dit vir iets anders kan gebruik.

Ons aktiwiteit vir kinders is om hulle 'n knooparmband te maak met behulp van 'n LED, 'n batteryhouer en 'n stel knope. Die knoppies kom aan die einde van die armband en word gebruik om die kringloop te voltooi. Ons het 'n lekker drukbare PDF saamgestel as iemand dit vir werkswinkels of tuisaktiwiteite wil gebruik.

Stap 6: Geleidende ink en deeg

Aan die begin was ons vasbeslote om ons onderdele met geleidende ink te laat werk. Dit het net gedeeltelik gewerk.

Kaal geleidende ink

Hierdie geleidende ink is baie soortgelyk aan pofferige verf. Dit is maklik om op enige oppervlak te verf, is redelik goedkoop en kan met water gewas word vir 'n maklike skoonmaak. Die nadeel is dat die grafiet nie baie geleidend is nie en werklik meer as enigiets soos 'n groot weerstand optree. Ons het geen probleme gehad om dit aan Crazy Circuits Parts te koppel nie, aangesien ons inkblokkies oor die PCB's kon laat droog word, maar ons het probleme ondervind om krag in die kring veilig rond te laat beweeg.

Waarvoor ons dit uiteindelik gebruik het, was 'n kapasitiewe verf 'raakpunt' vir ons Arduino -versoenbare Teensy LC -borde. Ons voer band van die PCB na die verfblare toe, en dan raak mense aan die verf. Dit laat allerhande prettige stensils, muurklaviere of interaktiewe kunsprojekte toe.

Kringskrywer

Hierdie geleidende ink werk net soos 'n silwer pen, maar dit laat baie geleidelike spore op papier agter. Die voordeel van hierdie ink is dat die spore uiters geleidend is en dat dit 'n regte pen is. Die nadeel is dat die penne duur is, gewoonlik uitdroog en dat u die een of ander manier op die papier moet vasdruk om 'n stewige verbinding te kry.

Ons het oorspronklik 'n paar magnete gemaak wat deur ons LEGO -gate pas. Ons GitHub Repo is vol ou items wat gemerk is as 'magneetversoenbaar'. Die eindresultaat was 'n treffer, en ons het besef dat ons net slegte weergawes van elektroniese onderdele gemaak het wat Circuit Scribe reeds gemaak het. Die enigste voordeel was om groter Arduino -gebaseerde projekte te maak, aangesien Circuit Scribe geen Arduino -borde vervaardig nie, maar as u te veel magnete naby mekaar sit, kan u eie probleme veroorsaak.

Ons het ook besef dat alles wat ons met hierdie ink doen, baie beter met geleidende band kan doen.

Squishy Circuits Dough - AKA Geleidende Deeg

Ek het altyd gevind dat dit 'n uitstekende leermiddel was om basiese elektronika met jonger studente te onderrig. Die voorkant van die deeg is dat dit baie vermaaklik is, veral met koekiedrukkers. Die nadeel is dat dit uitdroog (soos enige deeg) en ook baie bestand is.

Ons is geneig om die deeg op dieselfde manier as die Bare Conductive Paint te gebruik, as 'n raakpunt vir kapasitatiewe aanraakprojekte. Dit voeg 'n prettige element by die mengsel. As u 'n baie groot deeg vorm, sal u liggaam reageer met die kring voordat u daaraan raak. Soms tot 'n sentimeter verder. Dit is altyd lekker om te sien hoe mense probeer uitvind hoekom dit gebeur.

Stap 7: Arduino, Raspberry Pi, Micro: Bit en Wireless Boards

Kyk vinnig na ons GitHub Repo, en u sal sien dat ons baie groot PCB's het wat ontwerp is om saam met 'n aantal gewilde mikrobeheerders te werk. Een van ons belangrikste klagtes oor baie boustelsels was dat dit mense in staat stel om 'n gepaste programmeerstelsel te gebruik, of dat u slegs een platform kan gebruik. Aangesien hardeware en sagteware voortdurend ontwikkel, lyk dit vreemd om mense na 'n paar jaar te sluit of dele weg te gooi.

Die mees voor die hand liggende keuse om te begin met 'n Arduino Nano (wat ons Robotics Board geword het) vanweë die klein grootte en prys. Dit was perfek vir 'n wye verskeidenheid programmeerprojekte, soos beligtingseffekte of draai -servo's. Ons het besluit om ook 'n meer funksionele weergawe te vervaardig wat 'n Teensy LC gebruik, hoofsaaklik vir die kapasitiewe aanraakvermoëns. Die Teensy LC (Invention Board) het ook 'n paar goeie sleutelbordemulasie -funksies en ons het vinnig 'n paar prettige speletjiebeheerders opgestel wat dit gebruik het. Verlede jaar het ons selfs 'n reuse LEGO NES -kontroleerder gemaak en dit op Instructables geplaas.

Programmering is lekker, maar nie almal wil die moeite ondergaan nie. Ons het 'n bord saamgestel wat ontwerp is rondom 'n vooraf geprogrammeerde ATtiny85 -chip wat net flitse en vervaag. Ons produksieweergawe gebruik SMT -onderdele, maar u sal 'n deurlopende weergawe in ons Repo vind. Dit is handig vir kleiner projekte, soos 'n lelike Kershemp of 'n paar blink sterre.

Een ding wat ons nagelaat het om te doen, is om ons Raspberry Pi Zero en Micro: Bit borde op te skuur. Oor die algemeen hou ons van die Micro: Bit en die gemeenskap wat daar rondom ontstaan het. Wat ons Raspberry Pi Zero -bord betref … ons het letterlik geen idee wat ons daarmee moet doen nie. Ernstig, iemand maak iets interessants daarmee, en ons stuur vir u 'n paar dele.

Ons het ook die gekke idee gehad om 'n paar draadlose projekte saam te stel. Ons bestuur maar saam vir die Particle Photon Board, 'n paar Adafruit Feather Boards en die gewone NodeMCU bord. Ons het hulle gebaseer op dieselfde basiese ontwerp as ons Nano PCB met 'n ry penkoppe aan die agterkant.

Stap 8: Toekomstige planne?

Tans is ons besig met 'n derde produksieloop van onderdele, en die meeste van ons verkope gaan na skole, biblioteke en Maker Spaces. Ons het baie goeie terugvoer ontvang van gebruikers van alle ouderdomme, wat ons gehelp het om beter onderdele te ontwerp.

Kurrikulum

Een van die mees algemene versoeke was vir leergang wat gereed is vir klaskamers. Dit is eenvoudig om projekte op te stel; Dit is moeiliker om ses weke se hulpbronne vir studente en onderwysers op te maak. Einde Maart plaas ons ons eerste leergange -konsepte op ons webwerf, gratis vir almal om te gebruik. Ons het twee snitte, een vir basiese stroombane en een vir basiese programmering. Albei sal rondom ons Crazy Circuits -dele gesentreer wees, maar dit kan maklik verander word om onderdele uit die rak te gebruik.

Meer produksielynonderdele

Ons neem tans versoeke vir nuwe onderdele aan. Die proses is stadig, maar ons wil 'n paar nuwe stukke byvoeg vir ons reeks later vanjaar. Hopelik kan ons 'n paar potensiometers en NeoPixel -komponente vervaardig en dit by ons kits voeg. Ons was gelukkig om 'n paar entoesiastiese aanhangers te hê wat hul eie komponente ontwerp het en dit met ons gedeel het, en ons hoop dat meer mense dit in die toekoms sal doen.

Verbintenis tot open source

Dit klink dalk asof ons 'n dooie perd slaan, maar ons hou baie daarvan dat ons komponente 'n open source is. Ons gaan voort om ons projekhulpbronne, kurrikulum en ontwerplêers by te voeg. Ons hoop regtig dat sowel luidruchtige as voorafgebruikers hul eie onderdele kan begin skep of vir nuwe projekte kan aanpas.

Tweede prys in die PCB -wedstryd