Вместо обычных игральных костей очень интересно пользоваться электронными. Ранее мы уже рассматривали подобное устройство (см. проект 12 в главе 3), теперь давайте снова обсудим их поподробнее. Обычно электронные кости состоят из электронной и светодиодного дисплея. Это может быть либо , на котором отображаются числа от 1 до 6 (рис. 7.18), либо семь отдельных светодиодов (рис. 7.19).
Рис. 7.18. Электронные игральные кости с семисегментным индикатором
Рис. 7.19. Электронные игральные кости с отдельными светодиодами
Наконец, батарейки можно заменить генератором Фарадея. На рис. 7.20 приведена блок- таких электронных игральных костей.
Как уже неоднократно говорилось, чтобы получить энергию от генератора Фарадея, его нужно несколько раз встряхнуть. Можно создать "детектор встряхивания", который при помощи светодиодов будет’выдавать случайное число. Поскольку питание имеется только тогда, когда вы трясете трубку, то необходим , который продолжит питать в схему в течение некоторого времени и после встряхивания, когда на светодиодах отображается случайное число. После разряда конденсатора выключаются. Увеличить время свечения светодиодов можно, повысив емкость конденсатора.
Спецификация проекта
Цель проекта - создать электронные игральные кости, которые будут показывать случайные числа при помощи светодиодов и без применения традиционных источников энергии (их заменит Фарадея). Для некоторых настольных игр нужно две игральных кости, поэтому во втором варианте предусмотрено два светодиодных индикатора.
Описание устройства
Обнаружение факта встряхивания осуществляется при помощи диода D5, резистора R1 и стабилитрона D6. Входной переменный ток выпрямляется и через диод D5 проходят только положительные импульсы. Сигнал на выходе D5 показан на рис. 7.22.
Откомпилированный исходный код (вместе с файлом MAKEFILE) можно скачать по ссылке: www.avrgenius.com/tinyavrl.
Один из важных фрагментов программы - главный бесконечный цикл, где постоянно отслеживает импульсы на контакте РВО (листинг 7.5).
Когда импульсы перестают появляться, он генерирует случайное число (при помощи TimerO) и отображает его на светодиодах. Такой же код имеется и для двойных костей. Задержка сформирована с помощью функции _delay_loop_2 (в отличие от применявшихся ранее фуНКЦИЙ _delay_ms И _delay_us).
const char ledcode PROGMEM= {Oxfc, Oxee, 0xf8, 0xf2, OxfO, 0xe2, Oxfe} ; void main (void)
unsigned char temp=0; int count=0;
DDRB=0xfe; /* PBO - входной контакт*/
TCCR0B=2; /* делим на 8*/
/* ждем, пока импульс не станет высоким */ while ((PINB & 0x01) == 0);
Delay_loop_2(50);
/* ждем, пока импульс не исчезнет */ while ((PINB & 0x01) == 0x01);
De1ау_1оор_2(50); count=5000;
while ((count > 0) && ((PINB &0x01)==0))
if(count ==0) /* импульсов больше нет - отображаем случайное число */ {PORTB=0xfe; /* выключаем все */
Delay_loop_2(10000); temp=TCNT0; temp= temp%6;
temp =pgm_read_byte(&ledcode);
Tinyl3 запрограммирован при помощи программатора , а установка fuse-битов микроконтроллера показана на рис. 7.28.
Рис. 7.28. Установка fuse-битов микроконтроллера
Цифровые микросхемы и их применение
Журнал Радио 1 номер 1998 год
В. БАННИКОВ, г. Москва
Всем знакома обыкновенная игральная кость - кубик, на грани которого нанесены от одной до шести точечных меток. Известно, что именно анализ результатов бросания такой кости был заложен в основу теории вероятности. С давних пор игральные кости являются обязательным элементом многих игр. Но оказывается, что этот "инструмент" можно выполнить и на основе электроники. Такая "кость" не становится на ребро, не падает на пол, да и подбрасывать ее не придется. Достаточно лишь нажать кнопку, и через несколько секунд выпадет очередной результат.
Возможны различные варианты реализации подобной конструкции. Принципиальная схема одного из них изображена на рис. 1.
В нем выпавшее число отображается на цифровом индикаторе HG1, сегменты которого коммутируются электронными ключами на транзисторах VT1-VT9 . Устройство также содержит счетчик, выполненный на микросхеме DD2, и генератор импульсов на элементах DD1.1, DD1.2. Частота следования импульсов зависит от напряжения на конденсаторе С1 и изменяется по мере его разрядки от 10 Гц до долей Герца.
Как известно, микросхема К176ИЕЗ является счетчиком-делителем на 6 со встроенным дешифратором. На выходе дешифратора попеременно появляются коды, соответствующие отображаемым цифрам от 0 до 5. Но поскольку игральная кость характеризуется числами от 1 до 6. то необходимо, чтобы вместо нуля индикатор отображал шестерку. С этой целью счетчик снабжен дополнительным дешифратором, выполненным на элементах DD1.3, DD1.4 и транзисторах VT2, VT9.
Заметим, что признаком цифры 0 можно считать наличие сигналов нулевого уровня на выходах с и е микросхемы DD2. Отображение любой другой цифры в диапазоне от 1 до 5 характеризуется присутствием хотя бы на одном из них уровня логической 1. Следовательно, в тот момент, когда на выходах сие появляется напряжение низкого уровня, индикатор должен отобразить вместо 0 цифру 6. При использовании семисегментного индикатора это означает, что необходимо погасить сегмент b и зажечь d.
Именно это и осуществляет дополнительный дешифратор. Установление нулевых уровней на выводах 11 и 13 микросхемы DD2 приводит к появлению такого же сигнала на выходе элемента DD1.4. В результате открываются транзисторы VT2 и VT9. Первый из них закрывает VT3, что приводит к погасанию сегмента b индикатора HG1. Второй шунтирует транзистор VT8, благодаря чему включается сегмент g. Таким образом и формируется требуемая цифра 6.
Устройство работает следующим образом. В исходном (показанном на схеме) состоянии контактов кнопки SB1 индикатор HG1 отображает одну из цифр от 1 до 6. При нажатии на кнопку конденсатор С1 быстро заряжается через резистор R2, вследствие чего генератор начинает вырабатывать прямоугольные импульсы с частотой следования примерно 10 Гц. С его выхода сигналы поступают на счетчик DD2. и на индикаторе HG1 появляются непрерывно мелькающие цифры. После отпускания кнопки SB1 конденсатор С1 начинает разряжаться, частота генератора плавно снижается и скорость смены цифр на индикаторе уменьшается. Примерно через 3 с счетчик DD2 останавливается и на индикаторе HG1 отображается одна из цифр от 1 до 6. Его состояние остается неизменным до следующего нажатия на кнопку SB1 Такая фиксация "выпавшей" цифры не только придает игре повышенную занимательность, но и препятствует жульничеству игроков.
Питается устройство от сети. Излишек напряжения гасит конденсатор С6 (номинальное напряжение не менее 600 В). Резистор R15 ограничивает ток через этот конденсатор, a R14 разряжает его после отключения устройства от сети. Постоянное напряжение около 24 В формируется стабилитронами VD2, VD3. Мощность, рассеиваемая на них, невелика, поэтому допустимо их использование без теплоотвода.
На резисторе R10 создается падение напряжения около 9 В, используемое для питания микросхем DD1, DD2 и транзисторов VT1-VT9. Потребляемая устройством мощность не превышает 2 Вт. Следует учесть, что все его элементы находятся под напряжением сети. В связи с этим они должны быть тщательно изолированы от корпуса, если он выполнен из металла.
Вместо ИВ-6 можно применить светодиодный семисегментный индикатор, например, АЛ305А или АЛ305Ж. воспользовавшись рекомендациями, приведенными в . Однако лучше всего выполнить индикатор в традиционной форме игральной кости, с точками вместо цифр. Другими словами, в этом случае получится универсальная грань кубика, на которой будут загораться от одной до шести светодиодных "точек".
Именно такой индикатор применен во втором варианте устройства (рис. 2). Здесь пусковая цепь (SB1, R1 и С1) и генератор импульсов (элементы DD1.1, DD1.2. VD1, С2, С3, R2-R5) аналогичны описанным выше. Счетчик-делитель частоты на 6 выполнен на триггерах DD2, DD4 и элементе DD1.3, подобно тому, как это сделано в . Временные диаграммы, поясняющие его работу, приведены на рис. 3.
Поскольку входы С триггеров DD2.2, DD4.1 и DD4.2 соединены с прямыми выходами предшествующих, то счетчик на них работает в режиме вычитания. Он считает в двоичном коде. Его информационными выходами являются выводы 1 микросхемы DD4 (старший разряд) и 13.1 микросхемы DD2 (средний и младший разряды соответственно). Состояние счетчика изменяется по фронту сигнала, формируемого элементом DD1.2.
Включение генератора кнопкой SB1 приводит к появлению прямоугольных импульсов на входе С триггера DD2.1 и входе S DD4.2. При этом на инверсном выходе последнего устанавливается сигнал с уровнем логического 0, разрешающий работу триггера DD2.2 по входу С, и счетчик начинает считать. Когда он досчитывает до 0. на прямых выходах триггеров DD2.1. DD2.2 и DD4.1 устанавливается нулевой уровень.
Вслед за тем первый же перепад из О в 1 на выходе элемента D01.2 переводит названные выходы, а с ними и инверсный выход DD4.2. в единичное состояние. Выходной сигнал DD4.2 сбрасывает триггер DD2.1 по входу R. в результате чего счетчик переходит в состояние, соответствующее цифре 5. Следующий импульс, сформированный элементом DD1.3 (на рис. 3 он выделен штриховкой), переводит инверсный выход триггера DD4.2 в нулевое состояние, разрешая тем самым дальнейший счет. Когда счетчик вновь досчитает до нуля, цикл повторится.
Дешифратор, собранный на микросхеме DD3 и элементе DD1.4. построен таким образом, что состояниям 5. 4, 3. 2. 1 и 0 счетчика соответствуют числа 5. 6.1, 2. 3 и 4 на "грани" игральной кости. Это следует из приводимой таблицы, в которой показано соответствие между уровнями сигналов на выходах счетчика, дешифратора и состоянием светодиодов HL1-HL7. При этом горящему светодиоду в таблице соответствует цифра 1. погашенному - 0.
Поскольку потребляемый устройством ток не превышает 60 мА. его можно питать как от сети, так и от батарей "Крона", "Корунд". 
При использовании сетевого питания допустимо применение такого же бестрансформаторного источника, что и в первом варианте. Однако в этом случае необходимо напряжение 9 В. в связи с чем один из стабилитронов Д815Д (например. VD3) должен быть заменен на Д815В. а другой (VD2) - на любой кремниевый маломощный диод, например, КД105Б (его катод соединяют с катодом VD3).
Расположение светодиодов HL1-HL7 на грани этого варианта игральной кости показано на рис. 4.
В обоих устройствах вместо микросхем серии К176 допустимо использовать их аналоги из серий К561, 564. Во втором устройстве для замены транзисторов КТ315Г. КТ361Г подойдут любые из этих серий, а светодиодов АЛ307БМ - любые, излучающие в видимом спектральном диапазоне. Диодную сборку КЦ405А можно заменить на КЦ405Б. КЦ405В, КЦ402А-КЦ402В или на четыре диода КДЮ5А-КД105В. включив их по схеме выпрямительного моста.
ЛИТЕРАТУРА
1. Алексеев С. Применение микросхем серии К176. - Радио. 1984. N» 4. с. 25-28.
2. Банников В., Варюшин А. Двутонапьная сирена автосторожа. - Радио. 1993. N« 12, с. 31-33.
Конструкция, описание которой представлено ниже, выполняет функции игрового кубика, но имеет перед ним то преимущество, что не требует бросания реального кубика по горизонтальной поверхности. Основой устройства является индикатор, состоящий из семи светодиодов HL1-HL7 (рис. 1), расположенных так, чтобы высвечивать конфигурацию любой из шести граней кубика.
В соответствии со структурной схемой (рис. 2) устройство содержит генератор импульсов, счетчик, преобразователь кода (дешифратор) и вышеупомянутый светодиодный индикатор.
Принципиальная схема устройства изображена на рис. 3. На элементах DD1.1- DD1.3 микросхемы DD1 по стандартной схеме собран генератор импульсов. Импульсы подаются на вход С2 (вывод 1) счетчика, выполненного на микросхеме DD2. Благодаря обратным связям на входы & и R (выводы 3 и 2) счетчик работает с коэффициентом пересчета 6. Диоды VD1-VD5, элемент DD1.4 и элементы микросхемы DD3 образуют преобразователь двоичного кода в "код граней кубика". Сигналы последнего подаются на светодиоды HL1-HL7, индицирующие выпавшее число. Для ограничения тока через светодиоды установлены резисторы R2-R8.
Работает устройство так: пока контакты кнопочного выключателя SB1 разомкнуты, генератор подает тактовые импульсы на счетчик и на индикаторе с большой частотой переключаются светодиоды, индицируя "грани кубика" последовательно от 1 до 6. Как только контакты SB1 замкнут, нажав на кнопку, генерация импульсов прекратится. На выходах микросхемы DD2 зафиксируется число в двоичном коде, а на индикаторе - соответствующее "выпавшее число". Таким образом, чтобы "запустить" кубик, надо включить его выключателем SA1, а чтобы остановить - нажать кнопку выключателя SB1.
Теперь скажем несколько слов о конструкции и деталях устройства: микросхемы DD1 и DD3 - К155ЛАЗ, К555ЛАЗ; DD2 - К155ИЕ5, К555ИЕ5; диоды VD1 - VD5 - КД522Б или серий КД102, КД103; резисторы R2-R8 любые, подходящие по размерам, номиналом от 120 до 470 Ом (от их сопротивления зависит яркость свечения диодов индикатора); конденсатор С1 должен быть керамическим, его допустимо заменить оксидным емкостью 1...2мкФ. При отсутствии таких конденсаторов можно использовать два оксидных полярных (электролитических), включив их последовательно, "навстречу" друг другу.
Все детали электронного кубика, кроме кнопочных выключателей SA1, SB1 и батареи, монтируют на печатной плате размерами 57x70 мм, эскиз которой показан на рис. 4.
Всю конструкцию помещают в пластмассовый футляр подходящих размеров (рис. 5). Питание устройство получает от плоской батареи напряжением 4,5 В. Потребляемый ток при использовании микросхем серии К155 составляет примерно 40 мА.
В заключение - о расширении игровых возможностей и изменении схемы кубика. Если емкость конденсатора С1 увеличить до 50-100 мкФ, а вместо постоянного резистора R1 поставить переменный, с большим сопротивлением, то частоту переключения индикатора можно будет изменять в широких пределах. Тогда, при малых значениях сопротивления резистора R1, выпавшее значение на индикаторе носит случайный характер (устройство выполняет функцию кубика). При больших значениях сопротивления резистора R1 частота переключений "граней кубика" уменьшается, что позволит визуально контролировать и фиксировать число на индикаторе (игры на реакцию).
Устройство можно существенно упростить, если из структурной схемы (см. рис. 2) исключить счетчик и сразу преобразовывать импульсы генератора в коды индикатора. Этого можно добиться, используя три D-триггера, например, входящих в микросхему К155ТМ8, соединив их в кольцевой счетчик. Схема модифицированного устройства показана на рис. 6, а временная диаграмма работы по выходам триггеров (точки А, В, С и D) - на рис. 7.
Генератор импульсов собран на логических элементах микросхемы DD1. Прямоугольные импульсы с его выхода (вывод 8) подаются на счетный вход микросхемы DD2 (вывод 9). По фронту четвертого импульса, благодаря обратным связям через элемент DD1.4, происходит обнуление триггеров (в начале седьмого такта). В остальном работа устройства происходит так же, как и предыдущего. Печатная плата для этого варианта электронного кубика не разрабатывалась.
Введение
Я всегда хотел создать электронную, светодиодную игральную кость так, чтобы она отличалась от других устройств, доступных в сети Интернет. Кроме того, я задумал так, чтобы кость активировалась встряхивающим движением! Многие современные смартфоны имеют встроенный акселерометр, который позволяет комфортно играть в игры с использованием кубиков или костей. Игральная кость двигается, когда вы встряхиваете смартфон.
Мое устройство будет работать на том же принципе, только без использования дорогостоящих акселерометров.
Список компонентов
Резистор R1 500 Ом
Резистор R2 500 Ом
Резистор R3 500 Ом
Резистор R4 500 Ом
Резистор R5 500 Ом
Резистор R6 500 Ом
Резистор R7 500 Ом
Резистор R8 10 кОм
Конденсатор C1 100 нФ
Плоские светодиоды с 1 по 7 5 мм
Пищалка Piezo HPE-120
ИС1 PIC микроконтроллер 16F688 от Microchip
Выключатель S1 Стандартный вкл/выкл выключатель
Дополнительные компоненты:
Корпус
Отсек для батареек AAA x2
Печатная плата
Пружина, винты и провода
Hex программа для загрузки в микроконтроллер
Печатная плата
В данном проекте используется односторонняя печатная плата размером 31.27 мм x 42.25 мм.
Вид сверху с компонентами
Вид снизу
Я использовал две батарейки типа AAA для подачи напряжения питания 3 В на компоненты схемы и светодиоды.
Триггер
Триггер представляет собой механическое устройство, реагирующее на встряхивающее движение. Один контакт подключен к пружине, а второй к проводнику. К концу пружины прикреплен винт, который действует как противовес. При размещении корпуса устройства на боковую сторону, пружина обладает достаточным усилием, чтобы не деформироваться под собственным весом. При встряхивании происходит перемещение пружины и соприкосновение с контактом, замыкающим цепь. Так микроконтроллер определяет, что кость подбрасывалась.
Для надежного закрепления пружины используйте небольшое количество полиморфного материала. Это придаст устройству законченный вид.
Программа в формате Hex
Hex код программы необходимо записать в память микроконтроллера перед его установкой на печатную плату.
Фьюзы OSC и MCLR необходимо установить следующим образом:
INTOSCIO - вкл
MCLR - выкл
Тестирование
Включите устройство. При этом произойдет инициализация микроконтроллера и срабатывание светодиодов.
Потрусите корпус устройства. Светодиоды начнут перемигиваться, как при броске настоящей игральной кости. Окончательное число высветится, когда пьезодинамик издаст звуковой сигнал. Для следующего хода просто повторно встряхните игральную кость.
https://www.youtube.com/watch?v=4C1OYN87syc&x-yt-ts=1422579428&x-yt-cl=85114404&feature=player_embedded
Заключение
Это легко повторяемое и дешевое устройство. Вы можете его использовать для множества настольных игр.
Какие ассоциации возникают, когда Вы слышите словосочетание «электронный конструктор»? Люди разных поколений, скорее всего, ответят на этот вопрос по-разному.
Рожденные в эпоху «76-82» (речь идет о годах прошлого века) и старше наверняка вспомнят самодельные радиоприемники, приложение к журналу «Юный Техник», а также целую серию радио и электронных конструкторов «Старт», с помощью которых можно было собрать вполне адекватную почти Hi-Fi систему из того, что есть в магазинах. И даже улучшить её при помощи того же «Юного Техника», благо там публиковалась масса советов и исправлений - своего рода, техническая поддержка.
Увлечённые радиотехникой, но более молодые читатели наверняка вспомнят серию «Мастер Кит» - достойную серию наборов, как для самостоятельной сборки, так и готовых узлов и даже готовых устройств. Там представлены изделия на любой вкус и кошелек: усилители, FM-приёмники, компьютерная периферия. На ассортимент оказало влияние развитие такой отрасли, как микроконтроллеры - микросхемы, которые могут быть «запрограммированы» на выполнение того или иного действия.
Отдельного внимания заслуживают зарубежные экземпляры. Так, вокруг движения DIY (do it yourself) зародился целый бизнес, взять хотя бы – компанию, основанную выпускницей Массачусетского Технологического Института - Limor "Ladyada" Fried.
Радиоконструктор «Мальчиш» выпускался с начала 70ых годов прошлого века, а в середине 80ых претерпел серьезный «редизайн» в связи с заменой компонентов.
Изображение с сайта rw6ase
Изображение с сайта rw6ase
Радиоконструктор «Юность» также был весьма популярен, выпускалось несколько моделей различные исторические периоды. Интересно, что конструктор действительно не требовал никакой настройки и был готов к работе практически сразу после сборки, конечно, если собирающий выполнял все шаги по инструкции.
К счастью, развитие электронных конструкторов пошло не только по этому пути. Так, например, в магазинах можно было купить простенькую плату, которая только и умела, что «мигать светодиодом». Никаких других особенностей у платы не было, но представьте, сколько радости она доставляла ребёнку, который получал её в красивой коробке в форме робота, подключал батарейку и как зачарованный смотрел на «мигалку». Кстати, никаких микросхем и тем более, микроконтроллеров там не было, а был набор транзисторов. В некоторые «продвинутые» наборы входил еще и геркон, и схема работала при поднесении магнита. Такие наборы были доступны в середине 80ых годов прошлого века.
Особого внимания заслуживает конструктор «электронные кубики», который выпускала промышленность СССР с 1977 года.
Набор представлял собой контейнер и набор кубиков. В комплект входили также наушники и телеграфный ключ. В идеале можно было собрать простенький радиоприемник, пищалки (симметричные мультивибраторы) и даже радиопередатчик, работающий на расстоянии около 2х метров. Кубики устанавливались в контейнер и соединялись друг с другом гранями. В зависимости от схемы, в прилагаемом учебнике можно было найти еще и картинку для сборки.
Изображение с
Изображение с форума коллекционеров предметов времён СССР
Изображение с форума коллекционеров предметов времён СССР
Стоит ли говорить, что такой набор действительно «будил» в потребителе будущего инженера - электронщика.
Правда мотивации были и весьма курьезными.
Особого внимания заслуживает серия электронных конструкторов «Старт». Выпуск начался примерно в 1970 году. Большинство моделей производилось на заводе «Электроприбор» города Каменец-Уральский .
Ассортимент конструкторов был очень достойным, например, можно было собрать полноценную Hi-Fi систему из отдельных компонентов. Правда, корпус для неё нужно было придумывать самому (надо сказать, сейчас ситуация ровно такая же, за исключением большого количества готовых корпусов-полуфабрикатов в магазинах радиотоваров).
«Старт» помимо аудиотехники позволял собрать еще и цветомузыкальную установку, оснастить систему блоком питания, обзавестись электронными часами. В целом, каталог насчитывал десятки наименований. Более того, покупатель мог получить обширную техническую поддержку на страницах приложения к журналу «Юный Техник» - «ЮТ для умелых рук».
Вырезка из журнала «ЮТ для умелых рук» декабрь 1988.
В числе радиоконструкторов «Старт» были также и довольно сложные приборы, например – электронные часы. Сейчас ими довольно трудно кого-то удивить, но в то время это действительно было чудом техники.
Вырезка из журнала «ЮТ для умелых рук» июнь 1988.
Артефакт из 90ых - собранный радиоконструктор "Старт"
Ну и конечно, финальным аккордом в индустрии были электронные конструкторы –компьютеры.
Самой знаменитой была промышленная серия «Электроника КР01», «Электроника КР02» и так далее до «КР05».
Фотография с сайта vinxru
Фотография с сайта vinxru
Модели с первой по четвёртую были совместимы с Радио 86РК, а вот КР-05 отвечал «тренду» и был уже ZX-Spectrum совместимым, что, конечно же, привлекало его в глазах конечного пользователя.
Фото с сайта Wikipedia
Конечно, электронным конструктором это можно назвать весьма условно, так как собирать там было особо нечего – разве что придумать самодельный корпус к РКшке.
Потом грянул развал СССР, кооперативы, демократизация. Электронные конструкторы выпускали кооперативы и частники. Например, можно было собрать себе АОН – автоматический определитель номера.
Начались «лихие 90ые» и радиолюбители, а тем более «молодое поколение» решили заняться чем-то более «денежным».
Современное положение дел
Возможно, стоит употребить фразу, что мол «электронные конструкторы становятся всё более популярны».
Отчасти это правда, но только отчасти.
Сейчас без проблем можно приобрести и готовые наборы, и собранные платы, но почему-то «та» радость от создания чего-то своими руками уже ушла.
Современная жизнь устроена немного по-другому, и такие «штуки» стали уделом далеко не большинства. Но, тем не менее – этот сегмент рынка живет и здравствует, помирать не собирается. И весь вопрос упирается в «популяризацию явления». Как часто «старички» вздыхают, - «эх, мне бы эти возможности и выбор в 80ых, я бы тогда огого!».
Конечно, новая реальность диктует свои условия. Производителю выгодно ориентироваться на «человека-потребителя» и обновлять модельный ряд техники – конкуренты давят, да и выражение «акулы бизнеса» следует понимать буквально – ты живешь, пока движешься.
Есть довольно много людей, которых такая ситуация не то, чтобы не устраивает, но хочется как-то остановиться и сделать что-либо своими собственными руками.
Пусть это будет система управления кондиционером, или робот, управляемый по беспроводной сети – вы не поверите, но такие люди действительно есть. Вполне может быть, что Вы один из них, раз дочитали до этого места.
Ну а тем, кто хочет «немного больше», чем собрать устройство по инструкции – простор для творчества открыт.
Вот некоторые из «простых радостей», которые октрывает подобное техническое творчество:
Вы понимаете, «как это работает».
Вы приобретаете новые навыки – кто знает, что может пригодиться завтра?
Вы испытываете чувство глубокого внутреннего удовлетворения, когда «всё идет хорошо».
Ну а если серьезно, электронные конструкторы – это уникальные, ни на что не похожие «артефакты» и опыт работы (или игры?) с ними не похож ни на что. Его просто нельзя описать словами, да и прочувствовать и ощутить дано далеко не многим сегодня. Но если у вас имеется в наличии дух исследователя и вам приятно что-то делать самому, своими руками – вам точно понравится.
Рынок «китов» в России и бывшем СССР
Какова же ситуация на сегодня? В продаже можно встретить несколько видов электронных конструкторов:
Наборы для «самых маленьких» - изготовлено в Китае или рядом, представляют из себя набор крупных деталей и позволяют собрать ну совсем простенькие цепи. Пример – «Знаток». Наверное больше всего напоминают «электронные кубики, расмотренные раньше», но во-первых гораздо проще, а во-вторых опубликованные схемы достаточно общие. Хороший подарок любимому чаду, если конечно оно имеет к этому предрасположенность.
Готовые узлы – это отдельная тематика, такие гранды, как Мастер-кит или E-кит предоставляют почти всё, что можно вообразить – от источников питания, до компонент умного дома. Правда, последнее время наблюдается тенденция к упрощению и охвату областей всё шире. Рядом с автоэлектроникой стоят мини-компьютеры на Andoroid. Готовые. Не подразумевающие никакого вмешательства. И при этом всё это назыается радионабором. Парадокс? Но ситуация очень точно отображает реальность – воспитываются потребители, а не созидатели.
Электронные конструкторы для сборки. Их мало, но они есть. Где «достать» ? Кое-что есть в наборах известных производителей. Что-то выпускают энтузиасты вроде ZX-KIT . Ну и наконец – «торвары с аукционов». Вот, например замечательные часы-радиоконструктор «Старт 7231» из 1991 года в разобранном виде:
Упаковка (1)
Упаковка (2)
Инструкция по эксплуатации и «паспорт изделия»
Оригинальные компоненты и заботливо добавленные новые электролиты от взамен высохших за 20+ лет старых.
Индикатор
Пока еще пустая плата
Начинаем сборку
К сожалению, время «берет своё» и будет большой удачей дособрать желаемое до конца. Всё-таки статика, неправильное хранение, деградация платы (без защитного слоя) могут «дать о себе знать», но попытка в любом случае того стоит.
Зарубежный рынок
Основное отличие зарубежного рынка (США и Западная Европа) – в разнообразии продуктов. Благодаря разным производителям и продавцкм – есть из чего выбирать. Ну и цены, вобщем, немного ниже отечественных. Опять-таки, доступность для покупки в крупных сетях и интернет-гигантах типа «Амазона».
Дело в отношении – если у нас «хобби сидеть с паяльником» удел почти социопатический, то там техническое творчество поощряется, хотя «ботаники» всех стран в целом одни и те же.
Особого внимания заслуживают так называемые breakout boards. Это просто – скажем тяжело кому-то паять разъем microUSB (поверьте, это действительно тяжело делать обычным паяльником). Заказывает себе человек т.н. breakout board – кусок тектолита с уже впаянным разъемом и контактами, к которым может припаять провод даже ребёнок.
Breakout-плата для microUSB
Стоимость копеечная, а продажи через интернет и «релевантные ресурсы» окупает все расходы.
У нас подобные изделия встречаются либо продающиеся в «три цены» из тех же источников через перекупщиков, либо не встречаются вообще.
Другими словами «у них» -индустрия. «У нас» - разрозненные любители и два-три производителя на всю необъятную Россию. Хотя, почему-то процент «интересующихся» и у них и у нас одинаковый. Чудеса, да и только.
Arduino, как явление
В 2005 году случилось событие, которое перевернуло вообще всё представление о «радиоэлектронике, как хобби».
Ранняя плата Arduino. Источник - Wikipedia
Увидел свет Arduino – плата, в основе которой лежал (и лежит) микроконтроллер фирмы ATMEL – ATmega. Изначально плата была задумана, как учебное пособие для студентов. Но ситуация начала развиваться по более благоприятному сценарию.
Благодаря низкой цене, простому языку Wiring и открытости архитектуры Arduino снискал огромную популярность среди армии радиолюбителей всех стран.
Вторая «фишка» - стандартизованный интерфейс. Платы Arduino имеют стандартное расположение разъемов, что позволяет проектировать так называемые «шилды» - платы «второго и выше этажей».
На этих платах реализуется дополнительная периферия, как то:
- Индикаторы всех мастей
- Средства связи
- Органы управления
- Интерфейсы с другими устройствами
Самый простой клон Arduino можно собрать на беспаечной макетной плате быстрее, чем за час (при условии, что вы знаете, что делаете, и у вас есть программатор).
И, кстати, устройство уже давно нарастило аудиторию, за счет просто творческих людей, например художников, которые создают целые инсталляции с помощью этого прибора.
Сейчас купить или собрать Arduino не составляет труда. Хотя, настоящий радиолюбитель просто обязан собрать его самостоятельно. Это как с программированием –настоящий программист должен написать программу “Hello, World”, игру «Тетрис» и собственный текстовый редактор.
Arduino действительно стал явлением. 2005ый год – почти десять лет прошло с момента его появления, однако тематические форумы только множатся, устройство продается, проекты продолжают появляться. Безусловно – это успех.
ARCAdaptor - это простая отладочная плата на основе микросхемы ATmega8(a). И да, её можно считать электронным конструктором – желающие могут собрать самостоятельно, а если нет уверенности в своих силах, то можно купить готовый набор.
Выгодные отличия от «конкурентов»:
- Поддержка USB прямо из коробки
- Возможность работы без аппаратного программатора
- Небольшие размеры
- Простота освоения
- Совместимость с Arduino IDE (в нём можно писать программы для ARCAdaptor)
- Возможность самостоятельной сборки
- Визуальный онлайн-редактор конфигураций (для «заводской» прошивки)
Изначально ARCAdaptor даже не имел такого названия – это была попытка повторить V-USB MAME Panel – плату для подключения аркадных джойстиков к ПК.
Внезапно выяснилось, что выводы можно переконфигурировать, конфигурацию хранить в EEPROM, а редактировать прямо в браузере благодаря технологии HTML5. А использование загрузчика избавляет от необходимости в таком устройстве, ка кпрограмматор. Более того, схема, использованная для реализации V-USB в ARCAdaptor используется в массе других проектов, так что можно не только подключить очередную клавиатуру или джойстик от «Синклера», но и сделать термодатчик с LCD-дисплеем, управлять устройствами и так далее.
Так родился продукт, впрочем полную историю создания можно почитать у Ильи Данилова . Название – производная от 2х слов “Arcade” и “Adaptor”.
Можно ли говорить, что ARCAdaptor “лучше чем Arduino” ? Вопрос поставлен не совсем корректно. ARCAdaptor можно запрограммировать с помощью Wiring из Arduino IDE, но это не превращает его в Arduino-совместимую плату. Да и это не планировалось изначально, хотя и является приятным бонусом.
И, кстати, разъемы ARCAdaptor расположен так, что по шагу совпадают с макетной платой с расстоянием отверстий 2.54мм. Так что сделать собственный «шилд», как у Arduino с собственной периферией вполне можно. Как изготовить такой «второй этаж» - описано в в разделе «Использование в качестве отладочной платы».
Второй момент – у ARCAdaptor минимум деталей. Это означает, что его легко собрать самостоятельно без ошибок – заводская плата очень качественная. Единственное, что может вызвать затруднение – самостоятельная прошивка микроконтроллера, но самый простой программатор делается из старого компьютера с LPT-портом за полчаса.
Иногда очень хочется сделать что-то своими руками. ARCAdaptor создавался именно с этой мыслью.
Вас ограничивает только Ваша фантазия.
Выводы и перспективы
Удешевление и миниатюризация процессоров подарила нам полноценные компьютеры размером с коробочку от леденцов.
Живой пример тому – Raspberry Pi – сейчас им не торгует только ленивый, а сервис финансирования проектов «Kickstarter» ломится от периферии для этого микрокомпьютера.
Китайский вариант Raspberry Pi - на красном текстолите
Не отстают и восточные производители – CubieBoard, детище китайского инженера Tom Cubie представляет из себя аналогичное устройство.
Кстати CubieBoard «подросла» аж до 3го поколения.
И даже гиганты индустрии – такие как Intel не отстают. Недавно выпущенная плата Intel Galileo по сути является полноценным компьютером, но оставляет гигантский простор для творчества.
Времена меняются, принцип остается. Далекий 1948 год и набор для сборки детекторного приемника и 2014 год с его гигагерцами и терабайтами – всегда найдутся желающие разобраться «как это устроено», ну или собрать что-то своими руками.