Знаток электронный конструктор ардуино

Обновлено: 26.04.2024

Дизайн упаковки может немного отличаться от приведенного на картинках.

Описание

Смартфоны, самолеты, автомобили, телевизоры, стиральные машины, холодильники и даже современные утюги имеют в своем составе микроконтроллеры, которые управляют этой самой техникой и осуществляют связь либо с человеком, либо с другими приборами. Не говоря уже про робототехнику, которая невозможна без микроконтроллеров. С данным набором вы научитесь работать с Arduino — модулем, содержащим микроконтроллер из популярного семейства AVR, который можно запрограммировать на четырех языках:

Очень простой и интуитивно понятный графический язык программирования, специально разработанный компанией «ЗНАТОК» для делающих самые первые шаги в программировании.

Внимание! В этом языке предусмотрен логический переход к профессиональному языку программирования С++. Это реально круто!

C++ язык программирования для продвинутых пользователей. На этом языке возможно решение профессиональных задач.

Графический язык программирования начального уровня, нашедший очень широкое распространение в мире. В данном наборе не для всех схем можно написать программы на данном языке, но понять, что такое алгоритмы, условия, циклы вполне по силам.

Python не является основным языком для программирования микроконтроллеров, но его можно использовать для управления устройствами.

Несмотря на то, что на упаковке указан возраст 8+, этот набор будет весьма полезен детям более старшего возраста, вплоть до студенческого, 18+ .

Вы можете начать с предложенных в красочной инструкции проектов, закачав готовые программ с флэшки, входящей в набор, а затем создать множество своих оригинальных проектов. Полученные знания помогут вам в учебе, а в дальнейшем, создавать новые образцы роботов, бытовой техники, компьютеров, смартфонов, работая в высокотехнологичных компаниях. А это уже не игрушки.

В конце прошлого года компания «ЗНАТОК» анонсировала новый электронный конструктор с Arduino. Методист клуба робототехники «Робикс» Игорь Рогачев протестировал новый набор для обучения детей основам программирования и робототехники.

Перед Новым годом в офис «Робикса» доставили два набора электронных конструкторов «Знаток». Первый — набор «Свет и цвет», который мы разыгрывали в рамках нашей онлайн-школы в ноябре 2018. Вторая коробка — гораздо больше и заинтересовала нас больше. В ней был набор «Знаток» Arduino BASIC. Поскольку все были заняты предновогодними заботами, его распаковку отложили на 2019 год.

Первое впечатление

Встречаем по одежке: приятно начинать знакомство с каким-либо продуктом с качественной упаковки. Красочный дизайн, удобная ручка для переноски набора, однако вряд ли будет удобно его переносить за пределы одного помещения. Но в «Знатоке» об этом подумали и пустили в продажу также версию EDUCATION, которая поставляется в удобном контейнере.

Крышка держится на магнитах, что тоже приятно. Ощущения от предвкушения «что же там внутри», были сравнимы с чувствами людей, распаковывавших iPhone первого поколения в 2007 году.

Первое, что бросается в глаза, — серийный номер, зарегистрировав который, пользователь может получить доступ к самым свежим версиям обучающих методик.

Затем идет второй этаж конструктора, и глаза начинают разбегаться. Разумеется, какую-то часть из компонентов мы уже много раз видели, а какую-то и производили сами (например, модуль Arduino Nano, интегрированный в конструктор).

Самые интересные детали, которые мы нашли в коробке, — блок питания 220 В и модуль, заменяющий привычный взгляду блок питания для батареек АА. Здесь есть к чему придраться — интерфейс разъема mini-USB. Произведенный в 2018 году продукт имеет устаревший разъем, кабель для которого, в случае поломки/потери комплектных (2 шт), уже нельзя так просто найти у каждого в доме.

Такой же разъем и в Arduino Nano. Вероятно, производитель в попытке удешевить производство выбирал самые дешевые комплектующие.

Дальше видим всем знакомый пропеллер, которые и так ломались на раз-два в неосторожных руках детей, а сейчас пластик этой детали стал еще более дешевым на вид, что не дает оснований полагаться на его прочность.

В коробке мы нашли флешку, где лежат установщики Arduino и Znatok Oscilloscope, а также готовые файлы кода, которые можно редактировать и «заливать» на Arduino Nano.

Об интересных деталях из конструктора можно рассказывать ещё очень долго, но не будем удлинять нашу и так не самую короткую статью и перейдём к процессу обучения.

Обучающий процесс

Решили начать с простого — собрали схему с RGB-светодиодом (это мы уже видели в наборе «Свет и цвет»), режимы включения которого можно запрограммировать.

Далее, перелистав всю инструкцию, мы решили собрать схему электронного термометра. Несмотря на увеличившееся количество деталей, взаимодействовать с конструктором все также легко. Для нас остается загадкой точность измерения датчиков конструктора, поскольку термопот, из которого в кружку была налита вода, показывал температуру 85 градусов, а датчик Знатока — 72,9.

Мы перешли к созданию движущейся техники и почти сразу столкнулись с браком в виде постоянно отваливающегося колеса с вала редуктора.

Инструкции предлагают «поиграть» со значениями в компиляторе, тем самым можно изменить логику его движения или сделать их более точными.

Кстати, язык программирования Arduino IDE C/С++, а компилятор Arduino выглядит так:

А это робот с ультразвуковым дальномером. Как можно заметь по GIF-кам, мы использовали внешнее питание для робота. Если взять power bank помощнее и закрепить его на корпусе робота, то он вполне сможет доехать хоть до Китая:-).

Вероятно, нам не хватило модуля-аккумулятора в комплекте, это значительно упростило бы работу и мы не тратили бы время на поиски mini-usb подлиннее и power bank.

Выводы

Безусловно, мы попробовали и рассказали далеко не о всех функциях набора «Знаток». К сожалению, у нас нет возможности часами сидеть и изучать конструктор. Мы попробовали самые интересные функции, которые были занимательны для нас и для рядового пользователя.

В глобальном смысле стоимость 13 880 руб. набора Arduino Basic гораздо больше оправдывает себя, чем стоимость модели «320 схем» за 3 980 руб. Если бы производитель уделил чуть большее внимания к деталям, добавил модуль аккумулятора, снизил цену до 10-11 тыс. руб, то получился бы практически идеальный образовательный конструктор. Но скорее всего в условиях окружающей действительности, экономической ситуации и, учитывая другие факторы, вряд ли этот проект смог бы окупить себя за такую стоимость.

Но если ваш ребенок уже увлечен робототехникой и/или программированием, то возможно стоит задуматься о покупке Arduino Basic.

Электронный конструктор ЗНАТОК часто используют в кружках робототехники для изучения электрических схем. Они имеет множество развивающих программ для детей от 5 лет. Конструкция электрических контактов не требует пайки деталей, поэтому из одного и того же набора можно собрать множество интересных моделей-схем, знакомящих ребенка с миром электроники. До сих пор компания не выпускала программируемых конструкторов, поэтому часто энтузиасты самостоятельно расширяли возможности конструктора, добавляя в его состав плату Arduino.

Новый конструктор ЗНАТОК имеет в составе плату Arduino и предназначен для изучения основ программирования и робототехники.

На сайте производителя размещено описание набора:

Смартфоны, самолеты, автомобили, телевизоры, стиральные машины, холодильники и даже современные утюги имеют в своем составе микроконтроллеры, которые управляют этой самой техникой и осуществляют связь либо с человеком, либо с другими приборами. Не говоря уже про робототехнику, которая невозможна без микроконтроллеров. В данном наборе вы научитесь работать с Arduino — модулем из популярного семейства микроконтроллеров AVR. Полученные знания помогут вам в учебе, а в дальнейшем, создавать новые образцы роботов, бытовой техники, компьютеров, смартфонов, работая в высокотехнологичных компаниях. А это уже не игрушки.

Несмотря на то, что на упаковке указан возраст 10+, этот набор будет полезен детям более старшего возраста, вплоть до студенческого, утверждает производитель.

Набор будет поставляться в двух версиях: HOME (для домашнего пользования) и EDUCATION (для образовательных учреждений). Наборы отличаются только упаковкой.

Где купить

Конструктор ЗНАТОК Arduino Basic появится в продаже в конце ноября и будет стоить ориентировочно 15 — 17 тысяч рублей. Оформив предварительный заказ у производителя, можно получить скидку.

Я не буду рассказывать, что такое и как писать скетчи.
Я не буду объяснять, каким концом надо держать паяльник.
Я не буду излагать доводы за и против существования электронного конструктора на одежных кнопках.

Я расскажу вам историю об успешном опыте скрещивания конструктора «Знаток» и Arduino в отдельно взятом домохозяйстве.

Предыстория

Как-то вечером, собираем с ребенком схему из конструктора «Знаток». Включаем. Я чувствую запах горелого пластика. Выключаем. Анализирую схему и вижу, что в моем издании схем многоуважаемого А.А.Бахметьева транзистор безуспешно модулирует химический источник напряжения, выдавая своё искреннее возмущение температурой.

Транзистор в результате сдох. И я его опять заменил:

Для этого пришлось отломать белую нижнюю крышку, но был получен ценный опыт по разбору деталей конструктора:

Юный экспериментатор не останавливался на достигнутом и вскоре сообщил: «Хьюстон, у нас проблема: отказ блока 23»:

Вот тут и пригодился опыт разбора блока с транзистором. Внутри блока 23 две каплевидные микросхемы с маркировкой TAIKONG-1 и TAIKONG-2, а также транзистор S9012. Транзистор я заменил, хоть он и был исправным, но блок не ожил. Поскольку электронного микроскопа у меня не было, пришлось много гуглить. Судя по всему, этот модуль должен был издавать звуки «Пиу-Пиу-Пиу» и «Тыщ-Тыщ-Тыщ» в зависимости от того, какая ножка окажется на земле. Если обе ножки оказывались на земле, звучала комбинация «Пиу-Тыщ-Пиу-Тыщ».

Очередным вечером сдох блок 21. Внутри блока два транзистора (уже знакомые S8050 и S9012). Замена ни к чему не приводит. Маркировка на плате CLZSD1 гуглению не поддалась. Что интересно, мелодия зашита только одна, но можно задавать её длительность через сопротивление между ножками.

Время шло. Сдох блок 22. Внутри транзистор S8050 и микросхема капелька. На плате маркировка CL9561. Замена транзистора блок не оживила. Гугление показало, что эта плата широко используется в детских игрушках (автоматах, машинках) и в детских сигнализациях. Умеет издавать звуки пожарной и полицейских сирен, скорой помощи и автоматной очереди, опять же, в зависимости от того какая нога окажется на земле. Все правильно: две ножки — четыре звуковые дорожки.

Аналоги микросхемы в корпусе DIP и MSOP LM4871, либо платы KD9561 стоят от 0.30$ в коммерческой партии или от 3$ от 5шт. Платить 15$ за шумовые эффекты, особенно вечером трудного дня когда так хочется тишины, не хотелось и я благополучно ~~забил~~ забыл.

экономически;
нет гарантий что они не выйдут из строя самостоятельно, либо с помощью юного конструктора из-за отсутствия защиты и неправильных схем;
исчезает элемент новизны и интерес к конструированию падает.

Теоретические изыскания

Я не ардуинщик, но мысль скрестить Arduino и конструктор «Знаток» носилась в воздухе. Если ребенок освоил конструктор, пусть дальше играется в Arduino, тем более что есть Scratch для Arduino. Переходить с шага ножек 2.8см на 2.5мм и взрослому тяжело, а ребенку и подавно. Поэтому решено: используем стандартные делали «Знатока». Отправляемся в магазин за одежными кнопками и получаем расценки 1$ за кнопку. Я не этого ждал. За 20$ можно купить «Знатока» начального уровня.

Как-то раз вертел в руках плату Arduino Pro Mini 5V. Размеры подходящие. Питание подходит для «Знатока» (4.8..6В =четыре батарейки/аккумулятора). Цена адекватна в районе 3$. Скетчи заливать я пока ребенку не доверю. Вот только входов/выходов слишком много, да и выбор цифра/аналог добавляет степеней свободы. Как все это развести в три ножки стандартного блока (две на питание и землю)?

Идея раз: три свободных одежных кнопки блока выводим на разъёмы. При необходимости, разъём будет одет взрослым на правильный пин Arduino.
Идея два: конфигурацию Arduino можно задавать устанавливая джамперы на ножки и опрашивать их при старке скетча. Выбирая, что будет изображать из себя Arduino: светофор, музыкальную шкатулку, охранную сигнализацию и т.п.

Реализация

Берем блок. Аккуратно разбираем. Сначала аккуратно обстукиваем блок по периметру молоточком, в надежде, что хрупкий клей треснет. Далее вгоняем тонкий нож (а лучше скальпель) между блоком и крышкой. Осторожно пошатываем и ослабляем клей по периметру. Через пару минут аккуратных манипуляций белая защитная крышка снята и мы можем увидеть внутренности блока.

Безжалостно выпаиваем плату. Вряд ли она нам еще пригодится.

Спиливаем крышку блока ножовкой или дремелем.

Чуть-чуть (буквально на миллиметр) увеличиваем отверстие по длине. Плата Arduino Pro Mini не должна пролазить в отверстие. Запаиваем пины. Мне было лень думать, поэтому я запаял все пины. Имея отлаженный скетч, можно запаять только необходимое, либо вообще обойтись без пинов. В отверстие должны пролазить пины с юбкой (как еще называется эта черная пластиковая линейка, объединяющая пины?)

Запаиваем питание. Исходя из стандартной для Знатока схемы: сверху окажется "+" (RAW), а снизу "-" (GND).

Не утерпел — собрал первую схему. Традиционно помигал встроенным светодиодом.

Отмываем плату и сверлим отверстия под провода. Имеем ввиду, что устанавливаемые детали конструктора могут загораживать отверстия и мешать нашим проводам, поэтому лучше отступить дополнительные 2..3 мм от центра кнопки.

Заливаем скетч светофора. Собираем новую схему. Цепляем проводки от кнопок на соответствующие ноги атмеги. В комплекте Знатока только два светодиода, поэтому я впаял бело-лунный светодиод (другого под рукой не было) в цоколь от неисправной лампочки. И наслаждаемся!

Блок может храниться в стандартной коробке конструктора, надо только вытащить провода из пинов. (Либо вниз пинами, тогда можно не вытаскивать провода).

Хорошо бы поставить защиту, Омов по 20 на каждую из трех ножек блока, да и переплюсовку предусмотреть. Но цена замены Arduino 3$ гораздо ниже планки моей лени.

Новый блок конструктора «Знаток» реанимировал интерес ребенка к электронике. Как теперь назвать новый блок?

Поправка от 04.09.14.

Опорный штырь пластикового основания монтажной платы упирается в Arduino. Поэтому плату следует монтировать сверху блока, а не снизу, как описано ранее. В продакшен пошёл именно этот вариант:

Краткое содержание предыдущих серий:
Папа не смог починить сгоревший ~~разгонный~~ блок и засунул ардуинку в конструктор Знаток. Но не долго длилась спокойная жизнь без паяльника. Захотелось ребенку большего…

Предыстория

Итак, после успешной интеграции Arduino в конструктор Знаток проходит короткое время, а ребенок требует: «Ещё!». Трех входов/выходов как-то маловато. (I2C чур не предлагать:). И отправился папа в очередной раз в галантерейный магазин покупать одежные кнопки. Но предварительно провел теоретические изыскания и выяснил, что для Знатока подходят кнопки Альфа (еще их называют Омега — из-за формы прижимной пружины) диаметром 12.5мм. Кнопки состоят из четырех деталей, из которых мне нужна только одна. Деталь эта продается партиями по 1000шт за 20$, но продавцы с физиками не работают. Неожиданно, в магазине на четкие тактико-технические характеристики кнопки мне предлагают приемлемый ценник 1.6$ за 10шт (в полном комплекте) под торговой маркой Гамма. Беру!

Подключаем семисегментный индикатор

электронный кубик — жмешь кнопку — высвечивается число от 1 до 6.
счетчик нажатий. Нажмешь на одну кнопку, уменьшиться, на другую — увеличится.
секундомер (не забыть подавить дребезг)
игрушку змейка — змейка ползет по кругу. Мигает точка — яблоко. Когда голова змейки проползает рядом нажать кнопку. Змейка увеличится. Если нажать кнопку когда точка не горит — уменьшиться
игру узнай цифру. На индикаторе включаются сегменты случайным образом. Как только появляется цифра — нужно нажать кнопку. Учесть: перевернутые цифры -правильны, зеркальные — неправильны.

Берем провода, подпаиваем их к детали кнопки с пружинкой. Так как у нас нет обжимателя для кнопок, натянули сверху термоусадку (d=14мм). Так получилось, что на левую колонку контактов индикатора усажена красная труба (левый борт — красный:), на правую — синяя (зеленой не было:). В усаженной трубке вырезаем отверстие для контакта.

Провода идущие к правой части индикатора должны быть длиннее на 5..6см. У нас получилось два четырехжильных кабеля на 20 и 25см.

Собрали схему. Ура! Заработало!

Бонус трек для тех, кто дочитал до конца, а также для тех у кого в состав конструктора Знаток не вошел семисегментный индикатор

Остались запчасти от кнопок. Куда бы их приспособить? Берем часть, которая фиксируется пружинкой и пару скрепок. (Вместо скрепок лучше взять прямые пины с квадратным сечением, но у нас их под рукой не нашлось.) Толщину скрепки лучше выбирать из спецификаций макетной платки (обычно 0.3..0.8мм).

Нарезаем скрепку на кусочки по 1см и запаиваем их вертикально в кнопку. Получились этакие грибочки — gender-race ченджеры.

У нас, к сожалению, не нашлось семисегментного индикатора, зато нашелся 36-ти точечный. Примерная схема на фотографии.

Читайте также: