Конструктор схемотехника для детей

Обновлено: 13.05.2024

Важным направлением деятельности ИнЭнерджи является реализация образовательных проектов с применением новейшего лабораторного и учебного оборудования, позволяющего популяризировать, внедрять и развивать передовые технологии.

Электронный конструктор «Схемотехника, Логика и Интеграция» предназначен для изучения основ хранения и использования электроэнергии, а также основ обработки цифровой информации. Работа с конструктором позволит ученикам не только приобрести знания о схемотехнике и логике, но и реализовать на базе изученных технологий и комплектующих конструктора собственные проекты.

Практические занятия с применением конструктора формируют необходимые для реализации будущих проектов профессиональные компетенции и так называемые soft skills, например, умение выявлять проблему, ставить цель и разделять ее на задачи, умение работать в команде, стремление узнавать и создавать новое.

Используя данный конструктор, ученики могут ознакомиться с принципами работы солнечной панели и аккумуляторной батареи, а также с их совместным использованием. В частности, в качестве проекта учащиеся могут построить электрическую схему гибридного электромобиля, работающего от солнечной панели.

Также конструктор применим для изучения систем автоматики и робототехники с использованием платформы Arduino, что позволяет получить базовые знания как в области цифровой электроники, так и программирования.

Еще один вариант применения конструктора, представляющий интерес для юных изобретателей - DIY (Do It Yourself), ориентированный на создание новых элементов электрических схем. Данная опция дает возможность ознакомиться с основами пайки и принципами соединения отдельных элементов в электрическую схему. Имея в своем распоряжении отдельные электронные компоненты (лампочки, резисторы, конденсаторы и т.п.), ученики могут спаять их в уникальный элемент, который можно использовать с остальными элементами конструктора для составления собственных схем.

Internet of Things (Интернет вещей) –опция, позволяющая ознакомиться, в частности, с принципами построения умных сетей электроснабжения. Примером проекта может быть оптимизация потребления электроэнергии у себя дома.

Равным образом увлекательной возможностью является конструирование элементов, работающих в мегагерцовом и гигагерцовом диапазоне для реализации проектов в области радиоэлектроники.

Задействование в качестве части электрической схемы своих различных радиотехнических устройств, используя полученные знания, и дополнение их новыми функциями или замена системы их управления, также входит в опцион конструктора.

Конструктор предназначен для занятий как в рамках общего, так и дополнительного образования детей от 12 лет и старше.

Электронный конструктор "Схемотехника для детей" представляет собой комплект из двух наборов светодиодов, один из которых включает в себя 28 модулей в 7 различных цветах, а второй 50 светодиодных белых модулей, мощностью 1 Вт. Конструктор отлично подходит для создания световых схем, позволяя соединять модули не только горизонтально, но и вертикально. Создавая объемные модели, например, можно собрать красивый и уникальный ночник.

Электронный конструктор можно использовать для работы в группе и создания проекта. Учащиеся могут создавать светящиеся изображения в виде открыток и картинок с разрешением до 23х23 «пикселя», которые могут быть приурочены к основным праздникам (поздравление на Новый год, открытка маме на 8 марта и т.д.). Группа готовит и собирает такую «открытку», которая затем презентуется родителям и близким людям.

Более сложные варианты проектов - это использование изображений из светодиодных элементов, в качестве отдельных кадров мультфильмов, где каждый кадр мультфильма собирается отдельно, фотографируется, а затем группа переходит к сборке следующего кадра. Помимо непосредственной работы с наборами по электронике обучающиеся в кружке придумывают сценарий мультфильма, прорабатывают каждый из кадров, монтируют видео из фотографий и записывают аудио наполнение мультфильма.

Также конструктор отлично подойдет для маленьких детей, так как модули достаточно крупные и прочные. Конструктор позволяет изучать цвета и их комбинации и даже малыши могут играть с ними, улучшая моторику.

Сетевой адаптер 9В с предохранителем на 1А и заземлением
4 светодиода, красные
4 светодиода, оранжевые
4 светодиода, желтые
4 светодиода, зеленые
4 светодиода, синие
4 светодиода, фиолетовые
4 светодиода, белого цвета
50 светодиодов, белого цвета

Электронный конструктор «Схемотехника и электроника» предназначен для изучения основ хранения и использования электроэнергии. Работа с конструктором позволит ученикам не только приобрести знания о схемотехнике и электронике, но и реализовать на основе изученных технологий и комплектующих конструктора собственные проекты.

Также конструктор применим для изучения систем автоматики и робототехники с использованием платформы Arduino, что позволяет научиться как основам цифровой электроники, так и программирования.

Еще один вариант применения конструктора, представляющий интерес для юных изобретателей - опция DIY (Do It Yourself), ориентированная на создание новых элементов электрических схем. Данная опция дает возможность ознакомиться с основами пайки и принципами соединения отдельных элементов в электрическую схему. Имея в своем распоряжении отдельные электронные компоненты (лампочки, резисторы, конденсаторы и т.п.), ученики могут спаять их в уникальный элемент, который можно использовать с остальными элементами конструктора для составления собственных схем.

Возможность задействовать в качестве основы собственные радиотехнические устройства и, используя полученные знания и навыки, дополнять их новыми функциями или заменять системы их управления также входит в опцион конструктора.

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.

После серии моих публикаций, мне посыпались вопросы, а что я могу порекомендовать для детей 6-10 лет, которым родители хотели бы показать «основы» радиоэлектроники? Я посмотрел что есть в масс-маркете и составил свой список. Он не окончательный и я надеюсь в комментариях вы выскажете свое мнение о нем и предложите свои варианты.

Начальные условия поставил такие:

это должна быть игра или конструктор, который позволит ребенку «пощупать» азы электрики и электроники и понять, его ли это;
все это можно купить в основных интернет-маркетах или оффлайн в неспециализированных магазинах;
среднестатистический родитель, далекий от электричества, должен в нем разобраться тоже и помочь ребенку;
ребенок должен разобраться самостоятельно, если у родителей нет много времени помогать.

1. Конструктор Знаток (и клоны Эврики, ND Play, Город Мастеров и др.). Огромное число наборов от самых простых до 999-в-1. Массово применяется в различных кружках, широко разрекламирован и знаком многим родителям. Дает представление об электрической схеме и сопоставляет ее с собранным «изделием», но «прячет» реальные радиодетали в соединяемые блоки, а часть модулей представляет как «черный ящик».

2. Connex
Обучающие научные набор, который помогает ознакомиться с законами физики и проверить теорию на практике. Сборка ведется на специальных макетных платах. Больше физика, чем электроника или электрика.

3. Наборы Bondibon и подобные на пружинках (но мне пружинки не очень нравятся). Очень похожи на Connex, но содержат жестко заданные схемы. Серии Научная Лаборатория, Лаборатория Электроники и т.п.

4. Наборы на макетных платах (Микроник, Позитроник). Небольшая макетная плата, настоящие радиодетали, сборка по инструкции с помощью перемычек. Принципиальных схем нет в Микронике, только визуальная сборка. В Позитронике они с ошибками.

5. Наборы на основе токопроводящего скотча от PinLab. По мне это микс Знатока и того же Микроника. Настоящие радиодетали, но визуально видно как построена электронная схема и для чего она может применяться. Плюс есть интерактивная инструкция в смартфоне.

6. Настольная Игра «Не закороти Цепь!». База для электричества (проводники, полупроводники, источники питания, резисторы, лампочки), логическая игра на 2-4 человека, «визуальная» и «схематическая» части. Прекрасное дополнение к реальным радиодеталям и макетным платам, так как помогает научить «читать» электрическую схему и определять, как течет ток, какие элементы куда подключены.

Читайте также: