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.