7. Cesty k moderním technologiím
V uplynulých dvou letech jsme se v octopusLABu soustředili na vývoj modulů, u kterých jsme chtěli zachovat dostupnost a srozumitelnost. Hlavním cílem bylo urychlení vývoje (pro internet věcí nebo robotiku) a současně jejich použití při výuce. Pustili jsme se do osvěty s populárním mikrokontrolérem ESP32 a navrhli pro něj několik variant desek plošných spojů. Pro tyto systémy jsem pak začali programovat opensource soubor knihoven v Micropythonu. (Navštivte náš web octopuslab.cz)
Absolvovali jsme mnoho setkání (například na akcích Maker Faire) a uspořádali několik workshopů, na kterých jsme slýchali často se opakující větu: „je to na začátečníka moc složité“ a že bychom se měli trochu věnovat i nějakému úvodu, aby se i nováčci snadněji mohli zorientovat.
Dnešní bastlíř – „geek“ – se při poznávání moderních technologií často věnuje mnoha oborům: elektronice, programování – robotika pak zahrnuje mechatroniku (strojařina) a internet věcí zase vyžaduje znalost „síťařiny“ a serverů. Každá z těchto oblastí se dá studovat několik semestrů na vysoké škole a tak není snadné vytvořit ucelené učební materiály, které by vyhovovaly každému.
Tutoriálů a výukových videí je plný internet, ale návod, jak do problematiky proniknout snadno, rychle, bez soustavné píle a vytrvalého studia, bez mnoha pokusů a omylů a vlastních prožitých zkušeností, na kterých se dá stavět… takový návod prostě neexistuje.
V tomto roce se proto pokusíme zahájit sérii článků, která se pouze pokusí o ucelenější přehled – co, proč a jak – se s moderními technologiemi dá podniknout.
Polovodiče – na nich to všechno stojí
Vodič elektřinu vede, kdežto polovodič ji vede jen za určitých podmínek. Například dioda – vede proud pouze jedním směrem (podobně jako zpětná klapka u digestoře propustí vzduch jen jedním směrem).
Tranzistor – jako elektronický spínač – je podobný jednoduchému mechanickému stroji (páka/kladka), kdy malým proudem je spínán (ovládán) větší proud. Díky malým rozměrům je základním stavebním prvkem integrovaných obvodů. Logické hradlo (obsahuje několik tranzistorů) dává základ všech elektronických (číslicových) zařízení. Jednoduchý klopný obvod tvoří paměťové buňky nebo je částí posuvných registrů a operačních jednotek, bez kterých nefunguje žádný počítač ani chytrý telefon.
Nechceme a ani neumíme suplovat kompletní výuku elektroniky, ale berte to jako inspiraci, shrnutí nebo osnovu, o co by se začátečník měl hlouběji zajímat.
Nepájivé pole nebo univerzální deska?
Vstup do světa elektroniky je „propojování“ – kdy musíme propojit vodiči různé součástky nebo moduly. Před pár lety se na výsluní dostalo Arduino a pak i jednodeskový počítač Raspberry Pi (o kterých se ještě zmíníme později) – ale z našich workshopů máme osobní zkušenost, že někteří zájemci o elektroniku mají občas problém i s propojením více kabelů na nepájivém poli. Připojení čidla na I2C sběrnici (4 vodiče!) zvládla snad jediná skupina ze šesti.
Na obrázku je v různých variantách snad nejjednodušší možné zapojení:
svítivá LED dioda připojená přes odpor k baterce .
a) nákres – názorný, ale u složitějších zapojení nepoužitelný
b) schéma zapojení – pro zkušenější je stále základem
c) Fritzing a podobné programy umožní grafický náhled – zase spíše pro jednodušší obvody – a nepájivé pole je pro pokusy velmi populární.
Odpověď na otázku z nadpisu není jednoznačná, nepájivé pole použijeme pro jednorázové jednoduché rozebiratelné zapojení. Pro finální produkty nebo složitější obvody se nám moc neosvědčilo. Mezi desítkou propojení se snadno udělá chyba, která se špatně hledá – můžou být i vadné kablíky nebo mnoho kontaktů po čase není spolehlivých. Už vůbec se nehodí pro pohyblivá vozítka nebo roboty.
Pro podobné pokusy (rozsvícení první ledky) máme oblíbené a odzkoušené dvě desky, které toho ale umí mnohem více (připojit lze Arduino i Raspberry Pi na DEV nebo Attiny na UNI)
FIRSTboard: https://www.octopuslab.cz/vyvojove-desky/first-board/
a DEVboard: https://www.octopuslab.cz/vyvojove-desky/dev-board/
(Pokračování příště)