Что можно сделать из электронного конструктора знаток. Собираем электронные схемы. «Электричество в квадратиках» или как я делал электронный конструктор из подручных материалов

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.

Детский конструктор – самая полезная игрушка, независимо от пола и возраста ребенка, задача лишь в том, чтобы правильно подобрать набор деталей. Мальчишки и девчонки с одинаковым интересом возятся с конструкторами, просто каждый собирает те модели, которые им интересны. Даже самый отъявленный непоседа может несколько часов кряду терпеливо собирать автомобиль или самолет, причем большинство детей предпочитают создавать модели, которые придумывают буквально на ходу. Это сейчас к каждому конструктору прилагается схема, а первые наборы давали полный простор юным умам. Например, первые наборы знаменитого Meccano не содержали никаких схем, независимо от количества деталей – ребенок мог сделать из них что угодно, начиная от простейшей тележки и заканчивая целым городом с развитой инфраструктурой.

Польза занятий с конструкторами очевидна и многократно доказана всевозможными наблюдениями и исследованиями:

развивается мелкая моторика;
закладывается интерес к математике и точным наукам;
стимулируется развитие логики и самостоятельности;
активируется речь и углубляются социальные навыки.

Если же хочется конкретных примеров, подтверждающих пользу от занятий с конструктором, то можно вспомнить лишь несколько имен - Альберт Эйнштейн, Роберт Оппенгеймер, Макс Борн. Все они в детстве проводили время с первым в мире конструктором Anchor Stones, складывая различные строения из каменных блоков. О достижениях этих людей в старшем возрасте говорят их открытия.

От кубика к конденсатору

Конструктор для маленького ребенка – это простые кубики, которые можно элементарно класть друг на друга. Конечно, обычные кубики и пирамидки трудно назвать полноценным конструктором, но основу комбинирования деталей эти игрушки закладывают. С возрастом они становятся неинтересны, и подросшему строителю нужны более сложные наборы, из которых можно строить все более совершенные модели – автомобили и вертолеты, корабли и поезда, здания и целые города. И что может быть интереснее, чем научить сконструированную машинку зажигать фары или придумать систему освещения улиц возведенного на столе города? Конечно, можно купить готовую машину со световыми эффектами, а город осветить простой настольной лампой. Но почему бы не дать ребенку возможность изучить азы электричества и электроники, подарив ему особый конструктор – электронный?

Электронные конструкторы появились в продаже не так давно, и уже успели завоевать признание покупателей своими широкими возможностями. Не всегда родители могут объяснить ребенку, что такое электричество и как оно работает. И даже не потому, что сами этого не понимают, а просто не могут подобрать слов, которые были бы понятны ребенку. С помощью специальных деталей электронного конструктора – микросхем, резисторов и конденсаторов можно не только наглядно продемонстрировать ребенку принципы работы электрических приборов, но и собрать вместе с ним какое-либо действующее устройство.

Первые шаги в мир электричества

Любой электронный конструктор представляет собой набор, в который входит монтажная плата и комплект деталей – лампочек, диодов, транзисторов и прочих элементов для создания электрической цепи. Провода в конструкторах используются редко. Обычно их заменяют специальные полоски, соединяющиеся друг с другом по кнопочному принципу. На деталях, выполняющих роль резисторов, диодов или конденсаторов, нанесены особые знаки, которыми эти компоненты изображаются на электрических схемах. Так что ребенок не только сможет изучить принцип действия каждого элемента, но и научиться читать схемы, и даже создавать их самостоятельно.

К каждому конструктору прилагается обучающая книжка с теоретическими материалами и схемами для сборки. С ее помощью можно сконструировать, например, телефон или дверной звонок, сенсорный выключатель или радиоприемник. Разобравшись в тонкостях работы каждого элемента цепи и в принципах ее построения, можно приступать к созданию собственных цепей, и тут уже восторгам юного техника не будет границ. Занятия с электронным конструктором – это уже не просто игра, а создание приборов, которые могут использоваться дома уже не как игрушка. Например, сигнализация, которая сообщит о том, что кто-то открыл дверь.

Все гениальное конструируется просто

Как и любые другие конструкторы, электронные наборы различаются по уровню сложности, и конечно, по предоставляемым ими возможностям. Если простейшие наборы позволяют познакомиться с принципами работы элементов цепи, научиться проектировать электрические цепи и создавать несложные приборы, то более «продвинутые» конструкторы предоставляют неограниченный простор для деятельности, вплоть до возможности составления программы, в соответствии с которой будет работать созданное устройство.

Именно к этому классу относятся конструкторы российской компании Амперка . Это наборы, позволяющие создавать всевозможные устройства на базе Arduino – особая плата, на которой уже имеется контроллер и память. На плату можно устанавливать различные электронные элементы, к ней можно подключить практически любой прибор, работающий от электричества. А на компьютере можно написать программу, которая заставит контроллер управлять подключенными приборами в нужном вам режиме.

На базе конструкторов от «Амперки» можно сконструировать, например, метеостанцию, которая будет передавать на монитор компьютера данные о погоде, или даже создать свой собственный «умный дом». Программирование для Arduino несложно – в комплект конструкторов входит книжка с обучающими материалами и практическими экспериментами.

Польза для ребенка, польза для семьи

Электронный конструктор полезен в первую очередь мальчикам, но и для многих девочек такая игра может оказаться интересной. Мало того, что эти наборы дают элементарное понятие об электричестве и электронике, они имеют и другие преимущества:

развивают логическое мышление – для создания электрической схемы необходимо разобраться в принципах работы каждого элемента и правильно расположить компоненты цепи;
развивает навыки творчества – для разработки собственных проектов придется воспользоваться собственным воображением;
обучает основам физики и других точных наук:
приучает к порядку – при конструировании мелкие детали будет проще искать, если изначально раскладывать их по местам, что делать очень легко, ведь в коробке все ячейки подписаны и пронумерованы;
развивает усидчивость и терпение при достижении цели.

Кроме того, электронный конструктор позволяет сплотить семью. Маленькому ребенку может потребоваться помощь взрослых, поскольку он еще многого не знает, и некоторые принципы соединения деталей и построения схем ему нужно будет объяснять. А сложные наборы для ребят старшего возраста настолько интересны, что заставляют и родителей присоединиться к разработке полезных в доме вещей.

Сhudesenka.ru

Электронный конструктор - отличная развивающая игра, предназначенная для популярного объяснения в интересной и увлекательной форме различных физических явлений и процессов.

Обязательно купить электронный конструктор стоит ученикам 6 - 11 классов, ведь не секрет, что для полного и четкого понимания физики одного только школьного курса бывает недостаточно. Поэтому сегодня школы, применяющие в своем образовательном процессе передовые обучающие технологии, используют электронные конструкторы в качестве наглядного пособия на практических занятиях по физике. И это понятно, ведь современные электронные конструкторы разработаны на базе самых последних достижений науки и техники и получили самую высокую оценку у педагогов.

Электронные конструкторы изготавливаются из высококачественной экологически чистой пластмассы, надежных соединительных элементов, в них использованы самые современные электронные компоненты (выключатели, лампочки, светодиоды, электродвигатели, транзисторы, фоторезисторы, микрофоны, динамики, резисторы, конденсаторы, интегральные микросхемы и т.д.).

Используя электронный конструктор, ребенок сможет собрать тысячи различных электрических цепей и понять соответствующие им схемы. Детские игры такого типа снабжены удобными и понятными пособиями и книгами, благодаря которым ребенок сможет самостоятельно собрать радиоприемник, охранную сигнализацию или, например, простые устройства домашней автоматики.

Огромным плюсом современных электронных конструкторов является примененный в них оригинальный способ соединения деталей, не требующий пайки, что исключает вынужденное вдыхание вредного дыма.

Поработать с электронным конструктором будет интересно и взрослым: даже искушенные в электротехнике и электронике люди смогут открыть для себя что-то новое. В любом случае, работа с электронным конструктором доставит много удовольствия детям и взрослым, поможет найти им общие интересы и послужит укреплению взаимопонимания между родителями и детьми.

В этой статье я расскажу про три наиболее интересных конструтора такого типа.

Детские электронные конструкторы - «Микролаборатория» KIT EK-35, EK-39, ЕК-9889. Они придуманы и выпускается компанией "МАСТЕР КИТ". Конструктор состоит из ярких разноцветных деталей с легкостью собираются простейшие электрические устройства. Маркировка деталей конструктора позволяет легко соотносить их с инструкцией. Инструкция содержит красочные схемы и рисунки с пояснительным текстом к ним. Конструкция деталей обеспечивает простоту их соединения.

Самый мощный конструктор из перечисленных - «Исследовательский центр» ЕК-9889. По словам производителя он позволяет собрать более 9 тысяч схем!

Более известны и популярны электронные конструкторы серии "Знаток" , которые выпускаются в вариантах с разным количеством деталей, а следовательно, возможностью собирать более интересные схемы и устройства. Условно наборы называются «180 схем», «320 схем», «999 схем» - разделение идет по количеству деталей и схем вошедших в брошюру-инструкцию сопровождающую каждый конструктор.

Набор состоит из ряда компонентов, электронных блоков и проводов различной длины - на каждом имеется номер в рамке. В конструкторе применяется оригинальный способ соединения деталей, который не требует пайки.

Электрические схемы, которые можно собрать на таком конструкторе носят не только познавательный характер, но и пригодны для практического использования, наглядно демонстрируя работу электрических цепей. Например, настоящий радиоприемник FM-диапазона с автоматической настройкой на станции. В руководстве для каждой схемы приводится только один способ сборки. Конструктор содержит десятки компонентов, позволяющих собирать тысячи разнообразных электрических цепей.

В схемах используется ручное, магнитное, световое, звуковое, электрическое, а также сенсорное управление. Собрав схему, можно получить акустический, оптический или электрический выходной сигнал. Схемы с похожими названиями построены при помощи совершенно различных цепей и позволяют увидеть все многообразие электронных технологий.

У этого же производителя заслуживает внимание новый конструктор серии - "Альтернативные источники энергии", который построен на тех же принципах, что и "Знаток": Электронный конструктор "Альтернативные источники энергии" .

Конструктор позволяет понять принципы работы современных ресурсосберегающих технологий. В электронном конструктора рассматривается 5 программ по темам: энергия солнца, ветра, воды, водородная энергия и механическая энергия. К набору прилагается цветная книга - руководство по сборке 130 проектов. При желании, можно самим придумать новые проекты и собирать их. Все элементы данного набора совместимы с другими электронными конструкторами серии "Знаток".

И еще один набор для изучения электроники на который хочется обратить ваше внимание - электронный конструктор МНКЦ . Особенностью данного набора является то, что в его состав кроме различных деталей и простых элементов, использующихся и в других игрушках такого типа, входит микроконтроллер PIC18F4550 - ПМК 018.

Данный набор позволяет многократно собирать-разбирать, программировать и связывать с компьютером электронные устройства на макетной плате из идущих в наборе радиодеталей, измерять и воздействовать на физические величины через компьютерный интерфейс.

Электронный конструктор принесет пользу как человеку ничего не понимающему в электронике предоставив возможность не только в ней разобраться, но и быстро собрать интересное электронное устройство. Он также может оказаться полезным опытным радиолюбителям, так как содержит в себе самые популярные электронные элементы.

Абсолютное большинство родителей хотят чтобы их ребенок хорошо учился и развивался, но при этом далеко не все согласны иметь в квартире мусор, обрезки проводов и запахи от канифоли. Описанные в статье электронные конструкторы как раз и хороши тем, что они исключает механическую обработку и пайку. Все чисто и аккуратно. Детям такие наборы помогают хорошо усвоить основы электротехники и электроники, приучают применять знания на практике. Им становятся более понятны формулы и законы физики, химии, математики. При практическом конструировании они становятся не пустым звуком, а практическими навыками, руководством к действию.

Кропотливая, связанная с преодолением трудностей, развивающая настойчивость и изобретательность работа с конструктором воспитывает у детей трудолюбие, инициативу и помогает в формировании их характера. Тот кто играет с конструктором не обязательно станет ученым или инженером, но полученные знания и навыки пригодятся ему на любой работе!

20 мая 2016 в 21:48

«Электричество в квадратиках» или как я делал электронный конструктор из подручных материалов

DIY или Сделай сам ,
Игры и игровые приставки

С другой стороны в СССР были интересные наработки (одна из них живет в Германии до сих пор и выпускается).

Материалы определены, размеры тоже (ячейка 40x40 мм, блок 38x38 мм) и начался непосредственный процесс.