Процесс создания таймера по полочкам 4

Подключаем индикатор

Дальше по схеме припаиваем "дорожки". Такие выкрутасы нужны для того, чтобы потом установить резисторы.

Процесс создания таймера по полочкам 3

Начинаем паять схему

Вот схема. Схема размещения элементов на плате и прокладки путей. Жирные линии - пути на плате. Пунктирные линии - пути по "воздуху". Заштрихованные области - элементы (кнопки, микроконтроллер, штырьевая колодка 2x3, резисторы, пищалка). Не видно только индикатора - он большой, от него здесь только ножки.

Процесс создания таймера по полочкам 2

Ставим кнопки

Вот в этом месте на плате у нас будут тактовые кнопки. (Высота кнопок - 11 мм. Куплены всё там же - в Китае.) Сейчас я их просто вставил для демонстрации.

Процесс создания таймера по полочкам 1

Люблю китайский чай. Одна проблема - следить всегда за временем при его заваривании. Что только не пробовал - и на часы смотреть, и на телефоне таймер запускать. Всё не то. То неудобно, то забываю посмотреть, то забываю поставить... Вот и возникло желание облегчить себе жизнь и сделать-таки самому себе таймер. Это будет уже третий экземпляр. Так что схема в какой-то мере уже отработанная.

А тем временем...

А тем временем мы продолжаем публиковать то, что у нас происходит. Снова кружок - дома. Из кружковцев только двое. Пока ничего принципиально нового - делаем снова термометр. То ли для выставки, то ли для ярмарки-продажи, то ли для себя. Но что-нибудь новое туда добавим.

Готово

Последние "штрихи" к нашим термометрам. Я рассчитывал, что ребята потрудятся сами над этими последними "штрихами". Но, видимо, им пока это не под силу. Да и технология, так сказать не отработана и не проста. Без меня там всё равно никак. Ну да ладно, зато вместе. Пока делал, они играли в слова - один называет, другой продолжает на последнюю букву и т.д.

Ну а результат вот. Это мыльницы, купленные в магазине за 25 рублей. (Эх, вот только "халява" закончилась. Мы скупили последние во всех близлежащих магазинах.)

Разница температур случайна - датчики находились в разных местах. А кто знает, тот знает, что температура на полу может сильно отличаться от температуры в метре от пола.

Внутри. Батарейки пока "болтаются". Потом приклеим.

Размышления

Как много сил приходится вкладывать, чтобы ребёнок потом мог сказать: "Я сделал". Это как построить дом и дать ребёнку вбить только один гвоздь, но сделать это так, чтобы ребёнок на всю жизнь запомнил, что это он сам, своими руками строил этот дом. И это очень важно! И это дорогого стоит, когда слышишь: "Мы сами! Я сам! У меня получилось!"

"И вот настал, наконец, тот день..."

Сегодня весь день посвятили расчётам, насколько же нам хватит наших батареек. Протестировали все наши варианты сборок и разные режимы работы: и нашу первую сборку на Arduino, которая проработала бы от 3-х китайских мизинчиковых батареек не больше 12 часов, и сборку с отдельно вынесенным микроконтроллером, где время работы уже приблизилось к суткам, и нашу спаянную плату, которая смогла бы проработать уже несколько дней. Ребята должны были сами увидеть, как тяжело даётся экономия электроэнергии, как приходится бороться за каждый день работы устройства. Долго мучились, но мы добились своего! Теперь наш термометр умеет засыпать и просыпаться только тогда, когда это понадобится его хозяину (когда он нажмёт на кнопку) - показать температуру и снова заснуть молодецким сном, практически не тратя электроэнергию. Окончательные расчёты показали - даже от простых соляных батареек наш термометр сможет проработать два года. А расчёты Паши для его трёх аккумуляторов Ni-Mh обещали срок работы больше десяти лет. Но это, конечно, уже чересчур - столько батарейки не живут. Впрочем, мы оставили возможность включить с помощью кнопки наш термометр на постоянную работу для тех, кому хочется видеть температуру постоянно и не жалко батареек.

Ещё последнее усилие для ребят прежде, чем они смогли облегчённо вздохнуть. После того, кого как термометр просыпается, ему нужно время, чтобы вычислить температуру. Всего 750 миллисекунд! Меньше одной секунды! Но современному человеку и это может показаться вечностью. Поэтому нам нужно было отвлечь человека на этот короткий срок, чтобы тот и не нервничал, по много раз нажимая кнопку, и не скучал, зевая в потолок. Вот здесь и пригодились наши давнишние эксперименты со змейками. Вспомнили! Сделали! И каждый сделал своё! Теперь все термометры неповторимы и отмечены печатью личного творчества.

Каждый пошёл домой со своим термометром!

Очередной этап. Результаты пайки

Паяльные работы завершены. Подводим очередной итог. Пайку делали так называемым навесным монтажом на перфорированной односторонней монтажной плате размером 5x7см.

(Кстати, урок на будущее - на монтажной плате лучше не экономить, а брать двустороннюю с металлизированными отверстиями. На односторонней плате площадки легко отходят от платы. Их можно случайно выдавить с обратной стороны, излишне нажав на припаянный провод или элемент. И при исправлении пайки их легко вырвать оловоотсосом. На себе можно сэкономить, на детях не стоит. Но у меня в наличии не было, а заказ придёт не скоро. Поэтому пользовались тем, что есть.)

Вот обратная сторона. "Кустарное производство", - как сказала моя дорогая супруга. Так оно и есть. Практически, наколенная сборка! :) Но всё это работает! Мы умудрились нигде не ошибиться! (Точнее, все ошибки были замечены и исправлены ещё на стадии пайки.)

Первое мая

Как сказал Рустам: "Сегодня же праздник труда, вот мы и потрудились". Да, мы решили не пропускать этот день и собраться дома (у меня дома).

Паяли мы долго. Но всё доделали.

А между делом...

Продолжаем паять

Долгожданное видео.

Кантемир:

Рустам:

Что мы делаем?

А делаем мы цифровой термометр. И вот его рабочий прототип:

Это вполне рабочий вариант, хотя на стенку его не повешаешь. Разве что, ради экзотики. В нижней части находится микроконтроллер Arduino Uno, который всем и управляет. В верхней - макетная плата, на которой расположены: 1) светодиодный индикатор для отображения температуры; 2) затерянная в проводах вспомогательная микросхема MAX7219, которая управляет этим светодиодным индикатором; 3) множество проводов, которые всё это добро соединяют друг с другом и 4) "гвоздь" программы - цифровой температурный датчик DS18B20 (длинный чёрный провод с металлическим набалдашником на конце).

Начинаем делать всё по-настоящему

Ох, не заснял сегодняшний день. Всё время с ребятами, некогда на них со стороны посмотреть. А ведь сегодня начали уже паять окончательный вариант нашего устройства. Сначала тренировались на отданной на разграбление особо выделенной для этого макетной плате. Паша принёс для такого дела даже свой паяльник и, показав всем нам мастер-класс, приступил к делу. И, конечно, всех обогнал. Рустам долго тренировался на кошках тренировочной макетной плате, но в конечном итоге и он, и Кантемир очень аккуратно припаяли к своей плате светодиодные индикаторы.

Мотивация

К сожалению, опять без съёмок.

Сегодня получили рабочий результат. Устройства показывают температуру. Ребята купили "кроны", а значит их термометры могут работать независимо от компьютеров. Отдал им их на выходные домой. Заявленная цель: тестируем, на сколько хватит батарейки. Измерили напряжение их "крон" в начале эксперимента, в понедельник измерим в конце эксперимента. Оба дня термометры должны быть включены.

Предварительно, мы рассчитали, на сколько нам должно хватить одной батарейки. Результат совсем неутешительный: максимум на два дня. (Расчёт примерный, т.к. ёмкость щелочной "кроны" не известна.) В дальнейшем нам надо будет что-нибудь придумать, чтобы увеличить срок службы. И для этого в первую очередь надо будет избавиться от Arduino!

Заявленная цель касается самих ребят. У меня же цель иная - мотивация детей! Дети принесут свои изобретения домой и покажут родителям. Им ведь очень важно родительское одобрение! И очень важно, чтобы родители знали, что их дети делают на кружке.

Очередные трудности. Разбор полётов

Для меня как начинающего педагога самое сложное нащупать границы: что ребятам под силу, а что они не смогут. Термодатчики мы подключили, но программа по управлению термометром - считыванию температуры и отображению её на индикаторе - моя разработка. Но ведь хочется, чтобы это было ИХ трудом, чтобы они сделали всё сами. Но здесь наступают границы возможностей. Они не могут это сделать! Программирование пока сложно для них. А я, выходит, хочу от них слишком многого.

Вопрос ко мне как к педагогу: что делать в таком случае?

Подключили термодатчики

Термодатчики подключили. (К сожалению, забыл заснять результаты. Поэтому сегодня без видео и фотографий.) И в первую очередь проверили их точность. Есть погрешность, но всё в рамках заявленного: ±0.5°. А теперь вопрос к читателям: как, не имея под рукой никакого специального оборудования, проверить, что наши термометры показывают правильную температуру? Ребята догадались моментально. Сколько времени на это уйдёт у вас? Фотографии датчиков в прошлом посте. Ответ под "катом".

Паяем

Вот и пришла посылка с нашими датчиками в количестве 5 шт. Но так просто в наш проект не подключишь, т.к. на концах голые провода. А нам нужны штекеры. Значит, учимся паять!

Первые эксперименты на проводах:

Снизу: пайка крест накрест. Посередине: ещё и внахлёст. Сверху: плюс ко всему место пайки закрыто термоусадкой. Пока мы только учимся (и я, кстати, тоже). Так что не судите строго.

А вот и сами термодатчики:

Снизу: датчик, как он пришёл. Концы проводов лужённые, но слишком мягкие, в макетной плате их использовать не получится. Сверху: с припаянными штекерами. Для удобства использования на макетной плате питание сдвоено, провод данных отдельно.

Провода паяли сами. Штекеры пришлось припаивать мне. Это оказалось не простым и для меня. Поэтому ребята были активными зрителями. Но термоусадки усаживали над свечкой сами. (Ничего, кроме свечки найти не удалось.)

Ну вот, всё готово к подключению!

Светодиодный индикатор не по назначению

Так как термисторы из наборов нам не подошли, то ждём посылку из Китая с нормальными цифровыми термодатчиками DS18B20. (Заказал я их уже давно, т.к. заведомо предполагал, что термисторы нам не подойдут. Но посылка до нас ещё не дошла.) А чтобы скоротать время, продолжаем разбираться со светодиодными индикаторами, драйвером MAX7219 для них, двоичной арифметикой и программированием.

То, что звучит так страшно, на деле обернулось в увлекательную затею. Светодиодный индикатор, предназначенный нами для отображения строгих температурных данных, стал на время полем для свободной анимации. Вот, что из этого вышло.

Саша и его змейки. Сначала все сделали по одной змейке. А затем Саша первым разобрался, как нарисовать две змейки, бегающие друг за другом.

Кантимир и его змейка. Особенно порадовал уход в конце змейки в точку. Надо же было такое придумать!

Вторую змейку Кантимир делать не стал. У него уже включилась собственная фантазия. И он сделал вот такую Матрицу.

Оригинальные змейки Рустама. Это был очень сложный проект! Пришлось даже вмешаться и помочь ему. Изрисовали страницу в тетради, прежде чем понять, как сделать задуманное и не запуться.

Все отлично справились! Фантазия работает!

Ох, уж это китайское

Все вместе подключили термисторы из наших наборов. И сразу заподозрили неладное. Как-то не очень было похоже, что они "говорят" правду. Поставили рядом два термометра и точно! Врут! Нагло врут!

Разница между измерениями рядом стоящих термометров - четыре градуса. Такое измерение ни в какие ворота, как говорится. Термисторы прячем подальше в наборы. Это баловство. Нам же нужно что-то посерьёзнее.

Учимся говорить

Главное ведь не только что-нибудь этакое изобрести. Задача дополнительного образования в школе вовсе не в том, чтобы дать детям знания по какому-либо предмету. Конечная цель стара как мир - сейчас это называют социализацией ребёнка и прочими умными словами. Но суть всё та же - помочь стать человеку человеком.

Вот и мы на кружке учимся не только мастерить, но и рассказывать о результатах своей работы. Тем более, что, объясняя другим, начинаешь наконец-то и сам понимать, что же ты такое на самом деле сделал.

Запечатлеть на память

Сегодня внеплановое занятие, т.к. я должен был ещё вчера улететь на курсы повышения квалификации. Но из-за погоды рейс отложен, а я сразу в школу. Кружок - дело святое! Жаль только, что был один лишь Саша. Остальные не знали или не догадались, что я не улетел.

Идея с собиранием цифрового термометра продолжает вести нас вперёд. И сегодня Саша подключил термистор к своему семисегментному индикатору. Сделал! Работает! Надо запечатлеть на память! Во время съёмок усердно дует, остужая термистор.

Чтобы ничего не спалить

У нас новая идея - собрать себе домой цифровой термометр. Чтобы за окном мерил температуру, а показывал её дома. Сегодня разбирались с индикатором. Вроде бы и не сложная вещь, но и в таком деле надо уметь воткнуть куда надо, а куда не надо не воткнуть. Как сказал Рустам: "Наша задача была... ничего не спалить", - засмеялся и снова повторил: "Ничего не спалить". Это он сказал после того как из трёх подключаемых индикаторов два уже спалили. Ничего страшного, на то они и уроки, чтобы что-нибудь "спалить" :)

Пианино

Собирали "пианино". Не ахти какая музыка получалась. Долго терпеть это было невозможно. Но зато сами собирали и сами писали программы.

Что есть, то есть

Новых шедевров пока нет, т.к. сегодня изучали новый теоретический материал - работу тактовой кнопки и RGB-светодиода. На придумывание какого-нибудь проекта сил уже не осталось.

Дальше Кантимир подключил семисегментный индикатор (догонял остальных), чтобы сделать секундомер. Можно сказать, что в том, какой именно провод отвечает за какой сегмент индикатора, он разобрался неплохо, демонстрируя на индикаторе цифры, вручную отключая и включая нужные провода. Осталось только теперь заставить микроконтроллер делать это самостоятельно без вмешательства человека.

Рустам же собрал ночной светильник. Но пока по готовой схеме с готовой программой. Как знакомство с возможностями наших наборов это замечательно! Но надеюсь, в будущем мы всё же сами соберём тоже самое, сами разобравшись с теорией и сами написав программу. Вот тогда будет подлинная радость от собственной победы!

Не удержаться

Не планировал что-либо ещё выкладывать на этой неделе. Но просто не удержаться.

Паша вместе с Рустамом доделали секундомер, преодолев самих себя. Рустам, к сожалению, ушёл раньше и не увидел окончательной победы. Но он сделал очень много, чтобы Паша смог написать окончательный вариант программы, разобравшись наконец с этим светодиодным индикатором и подпрограммами.

А Кантимир с Кириллом поразили своим упорством. Кантимир подключился только вчера, Кирилл не особо желая сегодня. Но теперь их обоих было не оторвать. В половине третьего Кирилл впервые услышал слово резистор, а Кантимир всё подключал неправильно, хотя вчера был на занятии. Немного разобравшись в теории, они приступили к самостоятельной работе по управлению тремя светодиодами. Но уже вскоре, не удовлетворившись тремя, замигали пятью. А к половине пятого на макетной плате оказались подключенными очень красиво и аккуратно (!) десять светодиодов. Кирилл лихо собирал схемы, а Кантимир, ещё два часа назад боявшийся даже смотреть в сторону программирования, вполне успевал за Кириллом включать в свою программу управление всё новыми и новыми светодиодами, нигде не запутавшись!

Семисегментный индикатор

Эту неделю посвятили подключению семисегментного индикатора. Непросто подключить, ещё сложнее - написать программу. Дополнительной сложностью оказалось то, что в наши наборы положили индикатор с общим анодом, где для включения надо говорить "выключи" (логический ноль), а для выключения - "включи" (логическая единица). Зато это понудило нас поглубже разобраться с теорией. Ребята вполне успешно справляются с поставленной задачей. Находят свои решения для упрощения задачи. Вот и первые результаты - Илья показывает свой секундомер.

Arduino в Нелькане

Пришли, наконец, наборы из Китая, заказанные ещё в декабре. 12 штук.

Начали новый курс - курс по электронике. Готовлю уроки. Проверяю на детях. Что-то даётся им с трудом. В чём-то, наоборот, удивляют меня. Корректирую, разбираюсь сам.

Желающих мало. Возраст разный. С 4-го класса по 10-й. Удивляет, что в этих вещах они недалеко друг от друга. Есть, конечно, разница. Но не такая масштабная, как ожидал. Поэтому пока не делю их. Общие вещи объясняю всем вместе. А остальное индивидуально.