Электро конструктор сделай сам

Обновлено: 15.05.2024

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 10x17 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:

Все файлы свободны и бесплатны для скачивания, можете их использовать по вашему желанию, но буду признателен если вы упомянете мой проект SIMPLEROBOT | ПРОСТОРОБОТ.

Сегодня мы подготовили небольшую подборку электронных конструкторов, с помощью которых ребенок сможет сделать собственные первые эксперименты и совершить первые шаги в программировании.

Опыты с электроникой в последнее время стали довольно популярны: даже в розничных магазинах можно встретить большое количество однотипных, локализованных разными поставщиками, подарочные коробки, внутри которых инструкции для коротких проектов.

Один из самых простых примеров — это «Картофельные часы», "Природное электричество" и т. п.

Последний — это не совсем электронный конструктор, хотя и грань между ними довольно тонкая: набор простых компонентов — есть; схема для сборки, или активации простых элементов — есть; провода, инструкция… В общем, пытаются соответствовать.

Честно говоря, при довольно-таки богатой коробке — весьма незамысловатое наполнение. В комплекте несколько медных и цинковых пластин, провода, крышки, для которых придется самостоятельно искать бутылки, диод на подставке и очень просто сделанные цифровые часы.

Чем может привлечь? Для того, чтобы активировать что-либо, необходимо приложить какие-то усилия сверх набора: найти соленую воду, цветок в горшке или пару яблок. В этом смысле маленькому ребенку может быть любопытно и полезно узнать, что некоторые вещи, которые нас окружают немного необычны.

Надолго такой игрушки не хватит, но часы, подключенные к маминому фикусу вполне могут простоять какое-то время и даже показывать его же, если не забывать вовремя поливать. Стоимость 790 рублей.

Похожим на этот набор можно назвать "Мастерскую электричества", о которой мы не так давно писали. Набор также кому-то кажется слегка переоцененным, но у него есть ряд достоинств.

Две цветные инструкции: текстовая и визуальная, несложная платка с удобным пружинным креплением проводов, что не требует от ребенка сверхчетких действий. И, также как и в описанном выше наборе, некоторое пространство для творчества вместе с соленой водой и т. п. Всего же «Мастерская» электричества предлагает свыше 20 экспериментов.

В наборе моторчик, динамик и несколько лампочек. При, опять же, некоторой «бедности» комплектации сама коробка оформлена весьма приятно и тянет на хороший сувенир ребенку на время школьных каникул.

Микроник — пожалуй, наш самый любимый образец.

Это проект «Амперки» хорошо знакомого вам производителя наборов для программирования на базе Arduino.

Микроник же стоит особняком: ничего программировать тут не надо. Это начальный набор для первых опытов.

В наборе свыше сотни компонентов, которые последовательно должны занять свое место на маленькой плате.

Плата действительно миниатюрная, за что данный конструктор некоторые критикуют, мол, ребенку трудновато работать на таком пространстве. Тут есть и рацзерно. Но одна из задач, вероятно, и была «конструктор для маленьких» сделать маленьким.

Некоторые эксперименты, а также комплектацию «Микроника» мы уже описывали в одном из давних обзоров аж за 2015 год.

Сильно фантазировать тут не получится: все двадцать моделей, которые предусмотрены, собираются из предложенных в наборе компонентов, то есть без соленой воды, фруктов и пластиковых бутылок можно обойтись.

Простейшие эксперименты собираются довольно легко, так как отсчитать нужное количество клеточек для подключения в относительной пустоте не очень сложно.

Иные же модели потребует большего усердия и внимательности.

Из относительно недорогих проектов «Амперки» также хотелось бы упомянуть "Технокуб". Он любопытен тем, что поможет создать ребенку первое смарт-устройство самостоятельно.

Работает он на базе платформы Iskra Neo с микроконтроллером ATmega32U4, что, как уточняют авторы, аналог Arduino Leonardo.

Всего в наборе не так много компонентов, из которых предлагается собрать куб с диодной нотификацией о разных событиях.

С учетом того, что многие подобные вещи нас окружают, начиная от умных браслетов, которые оповещают о звонках, до датчиков движения, смарт-камер с многочисленными пушами, такое занятие кажется очень своевременным.

Вернемся к обычным конструкторам. Из аналогов «Микроника» следует упомянуть конструкторы "Знаток". Главное их отличие — большая наглядность, упрощенный и более надежный способ закрепления элементов.

Безусловно, некоторая атмосфера «серьезного» взрослого конструктора теряется, но для постижения простых законов физики и электроники, возможно, она и не нужна. Элементы конструктора крепятся к плате с помощью «кнопок».

Все выполнено из жестких элементов, и значит конструкция не развалится, не рассыпется: это довольно надежно и прагматично. Сама же «плата» в разы больше и «Мастерской электричества», и уже «Микроника» подавно.

Что-то не доделал? Легко убрать с доской и отложить до следующего раза.

Раз уж мы коснулись темы электронных робототехнических конструкторов, то уместно упомянуть пару примеров. Во-первых, электронные конструкторы «ЛАРТ».

Компания известна на рынке аналогичными наборами электронных экспериментов, типа «Природного электричества» и несколькими моделями программируемых простых моделей. Среди них, например: «Робот-скиф», который управляется блоком R-5 с контроллером Arduino nano.

В комплекте вы получаете:

Несущая пластина – 1 шт.
Мотор-редуктор – 4 шт.
Колесо пластиковое – 4 шт.
Батарейный отсек на 6 шт. батареек АА – 1 шт.
Блок управления R-5 – 1 шт.
Контроллер совместимый с Arduino Nano – 1 шт.
Инфракрасный датчик ЛМ1-940 – 2 шт.
Ультразувковой датчик HC-SR04 – 1 шт.
Сервомотор SG90 – 1 шт.
Пластиковый держатель УЗ датчика – 1 шт.
USB кабель – 1 шт.
Стойка латунная 10 мм – 2 шт.
Стойка латунная 20 мм – 4 шт.
Винт М3 х 25 мм – 8 шт.
Винт М3 х 6 мм – 14 шт.
Винт М2 х 6 мм — 2 шт.
Гайка М3 — 2 шт.
Гайка М2 — 2 шт.
Комплект проводов – 1 шт.
Трубка пластиковая для ИК диодов — 2 шт.
CD диск с описанием конструктора — 1 шт.

Чуть более простой и чуть более дешевый «ЛАРТ» — «Робот, следующий по линии».

Несущая пластина.
Ходовая часть: 2 электромотора с колесом 42 мм, держателем моторов и крепежных винтов с гайками М2. И шариковая опора
Батарейный отсек с 6-ю батарейками типа АА и крепежными винтами с гайками М3.
Блок управления R5 с контроллером Arduino Nano, металлическими стойками 25 мм и крепежными винтами М3 х 6мм.

Набор пластиковых деталей робота.
Крепежные элементы
Батарейный отсек для 6-ти батареек АА
Батарейный отсек для 4-х батареек АА
4 сервомотора SG90
Блок управления R-5M
Контроллер Arduino Nano
Резиновые ножки

Всего есть несколько наборов. Например, «Стартовый набор» первого уровня призван объяснить основы электроники.

Он построен по принципу обучающих уроков: всего их 30, каждый из которых последовательно включает и теоретическую часть и практические навыки.

Урок №1. Основные понятия электричества.
Напряжение, сопротивление, мощность, сила тока, закон Ома.

Урок №2. Светодиод.
Особенности применения и подключения

Урок №3. Тактовая кнопка.
Использование в электрической цепи

Урок №4. Работа с мультиметром.
Методика измерения электрических характеристик

Урок №5. Переменное сопротивление.
Реостат и потенциометр, их назначение и применение.

Урок №6. Транзисторы.
Описание и разновидности. Построение цепи на основе биполярного транзистора

Урок №7. Последовательное соединение проводников.
Характеристики и особенности. Расчет электрической цепи.

Урок №8. Терморезистор и фоторезистор.
Описание и особенности использования.

Урок №9. Делитель напряжения.
Принцип деления напряжения. Расчет параметров цепи.

Урок №10. Вольт-амперная характеристика.
Определение и функциональное предназначение.

Урок №11. RGB-светодиод.
Особенности подключения полноцветного светодиода.

Урок №12. Параллельное соединение проводников.
Характеристики и особенности. Расчет электрической цепи.

Урок №13. Конденсатор.
Разновидности, характеристики и применение.

Урок №14. Однопереходный транзистор.
Принцип работы и практическое использование в схемах.

Урок №15. Создание простого колебательного контура.
Мигающий светодиод.

Урок №16. Начало работы с микросхемами.
Микросхема счетчика импульсов в мини-проекте «Бегущий огонёк».

Урок №17. Применение микросхемы триггера Шмитта в цифровых системах.
Мини-проект «Автоматический бегущий огонёк».

Урок №18. Особенности работы с 7-сегментным цифровым индикатором.
Мини-проект «Змейка».

Урок №19. Знакомство с логическими элементами.
Микросхема с элементом «НЕ» в мини-проекте «Автоматический ночной светильник»

Урок №20. Микросхема с логическим элементом «И».
Понятие обратной связи и мини-проект «Код доступа».

Урок №21. Триггеры в электронике.
Микросхема D-триггера в мини-проекте «Пластификатор цифр».

Урок №22. Изучение 555-го таймера.
Моностабильный режим работы. Мини-проект «Таймер для домофона».

Урок №23. Работа 555-го таймера в режиме генератора непрерывных колебаний.
Мини-проект «Полицейский маяк».

Урок №24. Принципы создания звука. Звуковой динамик.
Мини-проект «Музыкальный синтезатор».

Урок №25. Расширенное управление таймером.
Мини-проект «Спецсигналы».

Урок №26. Применение драйвера 7-сегментного индикатора.
Мини-проект «Секундомер».

Урок №27. Разновидности электродвигателей.
Коллекторный двигатель и управление им с помощью реле.

Мини-проект «Привод автомобильного стеклоочистителя».
Урок №28. Управление электродвителем с применением Н-моста.
Мини-проект «Лебедка».

Урок №29. Микросхема-драйвер для управления электродвигателем.
Мини-проект «Повелитель мотора».

Урок №30. Управление сервоприводом.
Мини-проект «Сервометроном».

В основе каждого урока один или несколько экспериментов для улучшения восприятия и закрепления знаний. Все, как в школе, в общем. В процессе этой «занимательной физики» ребенку объяснят принципы создания колебательных систем, формирования цифровых сигналов, научат создавать собственные устройства из предложенных микросхем и элементов.

Учебное пособие по основам электроники
Часть 1 — 1 шт.
Часть 2 — 1 шт.

Набор светодиодов:
Красный — 5 шт.
Желтый — 5 шт.
Зеленый — 5 шт.

Набор резисторов:
120 Ом — 20 шт.
240 Ом — 20 шт.
1 кОм — 20 шт.
10 кОм — 20 шт.
100 кОм — 20 шт.

Набор тактовых кнопок с колпачками:
Тактовый кнопки — 3 шт.
Цветные колпачки — 3 шт.

Биполярный транзистор — 5 шт.

Переменный резистор (потенциометр) — 2 шт.

Фоторезистор VT93N1 — 1 шт.

Набор перемычек для макетной платы — 1 шт.

Болтовой клеммник — 3 шт

Макетная плата
82х53 — 2 шт.

Соединительные провода
«папа-папа» длиной 20 см — 40 шт

Батарейный отсек на 4 батарейки АА — 1 шт.

Мультиметр цифровой — 1 шт.

Набор электролитических конденсаторов:
1 мкФ — 5 шт.
47 мкФ — 5 шт.
4,7 мкФ — 5 шт.
100 мкФ — 5 шт.
220 мкФ — 5 шт.

Термистор 10 кОм — 1 шт.

RGB светодиод — 1 шт.

Однопереходный транзистор — 5 шт

Батарейки АА — 8 шт.

Серводвигатель — 1 шт.

Бузер — 1 шт.

Соединительные провода
«папа-мама» длиной 20 см — 20 шт

Мотор-редуктор — 1 шт.

Диод выпрямительный — 5 шт

Отвертка — 1 шт.

Набор микросхем (18 шт):
74hc4017 — 1 шт.
74hc14 — 1 шт.
74hc08 — 2 шт.
74hc04 — 2 шт.
74hc02 — 2 шт.
CD4026 — 2 шт.
L293D — 1 шт.
NE555 — 3 шт.
CD4013 — 4 шт.

7-сегментны индикатор — 2 шт.

Набор керамических конденсаторов:
0,1 мкФ — 5 шт.
0,01 мкФ — 5 шт.

Светодиод синий — 5 шт.

Реле одиночное — 1 шт

Динамик — 1 шт.

Батарейный отсек 1хАА — 1 шт

Батарейный отсек 2хАА — 1 шт.

Стабилизатор напряжения — 2 шт

Датчик наклона — 1 шт.
Модуль с тактовыми кнопками — 2 шт.
DVD диск — 1 шт.

Стоимость такого комплекта — 6999 рублей.

Также в линейке есть похожий конструктор, который отчасти решает аналогичные задачи, с более богатой комплектацией на базе контроллера Arduino.

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 4x4, а потом уже собрав все «шишки», сделать поле сборки большего размера (хотя бы 4x6, а лучше 6x8).

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-5x2-N35 и C-5x3-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 40x40 мм, блок 38x38 мм) и начался непосредственный процесс.

Поле представляет собой лист картона, размеченный на квадраты 40x40 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 38x38 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 5x2 мм, сверху закрывается блоком скоб, которые загибаются с другой стороны. К ним припаиваются радиодетали или проводники. С другой стороны ставим магниты 5x3 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.

Начать конструировать первые электронные схемы и обучаться программированию помогут наборы-конструкторы на Arduino. Они достаточно популярны в наше время, позволяют создать прототипы различных умных устройств, которые будут работать в реальном мире. Сегодня я подобрал для вас 10 наиболее интересных наборов-конструкторов для начинающих на Arduino, которые можно приобрести уже сейчас по приемлемой цене на АлиЭкспресс. Все наборы достаточно интересные, имеют неплохое качество и бесплатную доставку. Выбор за вами.

1. Конструктор гусеничного робота

Открывает список продвинутый гусеничный робот со множеством функций. Смотрится действительно интересно. Работает в двух режимах: ручном (управление осуществляется через ваш смартфон или пульт ДУ) и автономном (робот осуществляет движение без участия человека, обнаруживает препятствия и объезжает их). Поставляется со всеми необходимыми деталями и разными датчиками. Если пользоваться инструкцией, в которой есть иллюстрации, то проблем со сборкой у вас не возникнет. В целом, отличный конструктор, он идеально подойдет для обучения робототехнике, конструированию и программированию.

2. Колесный робот

Еще один неплохой вариант подвижного робота-конструктора на Arduino с интересным внешним видом и отличным набором функций. Все детали продуманы, имеют хорошее качество. Его размер: 16,5x15,2x7,8 см, вес: 400 грамм. Сборка простая, не требуется пайки, что очень удобно. В состав набора входят датчики, которые позволяют роботу объезжать препятствия, реагировать на внешнее освещение и звук, а также различные детали, пульт управления и литиевая батарея. Одного заряда батареи хватает на 30 минут работы.

3. Роботизированный автофургон

Интересный конструктор на базе Arduino, который позволит построить свой собственный деревянный «умный» дом на колесах и самостоятельно оснастить его всем необходимыми элементами: рабочими окнами и дверями, дверным звонком, светодиодным освещением, ЖК-экраном, разными датчиками и т.д. Сборка несложная. Все соединения происходят через провода с контактами, поэтому паяльник не требуется. Управление осуществляется через смартфон или пульт ДУ.

быстрый просмотр

Читайте также: