Ingegno Maker Space: Elszabadult Kreativitás

Megérkezett a LED-up KidZ v03!

Az Ingegno Maker Space a De Creatieve STEM (DCS) szervezetével örömmel jelenti be, hogy az Eurocircuits (www.eurocircuits.com) támogatásának köszönhetően befejeztük a várva várt LED-up KidZ ékszerkészítő szett 3. verziójának fejlesztését. Emellett büszkén mutatjuk be új karácsonyi forrasztó készleteink prototípusait: a karácsonyfát és a díszgömböt. Ezeket a mérföldköveket partnereink és elkötelezett önkénteseink nélkül nem érhettük volna el.

A DCS bemutatása

A DCS küldetése, hogy támogassa a döntéshozókat, gondolkodókat és cselekvőket. Széleskörű tevékenységeink közé tartoznak a műhelyek, STEM akadémiák, alkotó klubok, gyermek- és ifjúsági táborok, valamint fiataloknak és felnőtteknek szóló intenzív képzések. Az Ingegno Maker Space keretei között a kreatív érdeklődésű személyek nyitott laborok alatt számos gépen kísérletezhetnek. A DCS a CAD (Computer Aided Design – számítógéppel segített tervezés) és a CAM (Computer Aided Manufacturing – számítógéppel segített gyártás) játszótere.

Tevékenységünk fontos része, hogy motiváljuk a fiatalokat az önképzésre, hiszen ezzel később hozzájárulhatnak a jövő tudásalapú gazdaságához.

Miért az elektronika?

Az elektronika különleges helyet foglal el kínálatunkban, hiszen a technológia kulcsfontosságú és lenyűgöző építőeleme mai világunknak. Gyakran észre sem vesszük, de életünk minden pillanatában van egy eszköz, amely a háttérből megkönnyíti vagy kellemesebbé teszi mindennapjainkat. Célunk, hogy ezt a csodálatos területet különleges termékek segítségével minden korosztály számára ösztönző és inspiráló módon mutassuk be. A professzionális hardverekkel szerzett gyakorlati tapasztalatokon keresztül szeretnénk a gyerekeknek valós betekintést nyújtani a technológiai rendszerek működésébe. Ezáltal inspiráljuk őket mint tervezőket, valamint kapcsolatot teremtünk köztük és a szakértők között.

Forrasztó készletek: Gyakorlati megközelítés

Céljaink megvalósítása érdekében ad hoc jelleggel egyedi, akár programozható (forrasztó) készleteket fejlesztünk. Az Ingegno BV és lelkes önkénteseink támogatásával, valamint partnereink, például a MaakBib (maakbib.be) bevonásával számos tevékenységen és hálózaton keresztül osztjuk meg tudásunkat.

Mik az újdonságaink?

Szakértő önkéntesünk, Herman elkötelezett munkájának köszönhetően elkészült a LED-up KidZ várva várt második verziója.

Ábra: A LED ékszer renderelése (bal), programozó/tesztelő (jobb)

A LED-up KidZ v03 egy mikro-SMD forrasztó készlet, amely 6 LED-et, egy nyomógombot és egy szenzor csatlakozót tartalmaz, amelyet egy ATTINY414-SSU mikrokontroller vezérel, és az Arduino IDE-vel programozható.

A LED-up KidZ célja, hogy a kicsiket és nagyokat egyaránt bevezesse a mikroelektronika, a hardverek és szoftverek világába. Kiemelt figyelmet szenteltünk a következő központi elemeknek: nyomtatott áramköri lapok (PCB), SMD alkatrészek, SMD forrasztási technikák reflow kemencével, mikrochip programozás és (kreatív) tárgyak tervezése elektronika integrálásával.

A LED-up KidZ használatakor az apró alkatrészeket először nagyító segítségével helyezzük el a nyomtatott áramköri lapon. Ehhez biztos kézre van szükség! Mindent beprogramozunk, hogy elérjük a menő fényhatásokat, teszteljük a chipet, majd szó szerint kisütjük egy sütőben. Az befejező lépés az elemtartó kézi forrasztása, és nagyító vagy mikroszkóp alatti ellenőrzése.

A következő eszközöket használjuk:

• PCB
• Alkatrészek
• Programozó az ATTINY414 Arduino-val történő programozásához

A fiatalokkal folytatott tevékenységek gördülékeny lebonyolítása érdekében a következőkkel is rendelkezünk:

• Arduino UNO-val kompatibilis prototípusok a programok teszteléséhez, mielőtt azokat a chipre töltenénk
• Tesztelő a chiphez a program betöltése után
• Közvetlenül az ATTINY-chippel működő prototípusok
• Stencil tartó a forraszpaszta nyomtatott áramköri lapokra történő egyszerű felviteléhez

Fejlődés a v00-tól a v03-ig

2014-ben elhatároztuk, hogy fejlesztünk egy készletet, amely játékos formában vezeti be a gyerekeket és fiatalokat a nyomtatott áramköri lapok és a mikroelektronika világába. Az első prototípusunk egy házi készítésű PCB volt.

Számos iterációt követően elkészült a végleges verzió, a v01 egy ATTiny 85 felhasználásával. Fülbevalónk v01 verzióját több workshopon, szünidei táborban és STEM-akadémián teszteltük, több mint 2000 gyermeknek okozva örömet. 2018-ban elkezdtük a v02-es verzió fejlesztését, hogy még több, programozás iránt érdeklődő fiatal igényeit kielégíthessük.

A v02-es fülbevaló készlet nyomógombos interakciót kínált, miközben megtartotta a 3 V-os gombelemmel való működést és a 6 LED-es kialakítást. Az ATTiny 85 mellett léptető regisztert és multiplexelést használtunk a funkciók bővítése érdekében. Ennek a programozása azonban már túl bonyolultnak bizonyult a célcsoportunk számára.

Hermann közreműködésével kifejlesztettük a v03-as verziót, amely egy ATTINY414-re épül. Ez a verzió lehetőséget biztosít arra, hogy a felhasználók nyomógombokkal, vagy egy külső érzékelő, például egy LDR vagy hőmérséklet-érzékelő adatainak leolvasásával programozzanak és interakciókat alakítsanak ki az ékszerrel.

Műszaki Leírás V03.1

A v03-as verziónál a csúszókapcsoló elhelyezése zavarónak bizonyult, illetve az ékszer felakasztására szolgáló fűzőlyuk túl sérülékeny volt. Ezek javítására elkészítettük a továbbfejlesztett, végleges V03.1-es verziót.

Műszaki adatok

• Az ékszer hátoldalán található az egyetlen kézzel forrasztott alkatrész, az elemklipsz
• Az front oldalon találhatók a LED-ek, a be-/kikapcsoló gomb, az ellenállások és a chip. A kapcsoló az akkumulátorhoz van csatlakoztatva, és be- vagy kikapcsolja azt.
• A LED-ek a PA1, PA2, PA3, PA4, PA5 és PA6 GPIO-csapokon találhatók, amelyek az Arduino IDE-ben kimenetre vannak állítva.
• A LED-ek fényereje PWM segítségével szabályozható.
• Az ellenállások értéke 330R, ami elegendő fényt bocsát ki, de korlátozza az energiafogyasztást, így meghosszabbítja a gombelem élettartamát.
• A nyomógomb a PA7 GPIO-hoz van csatlakoztatva, és nyomás hatására érintkezik. Egy pull-up ellenállással bemenetre van állítva, így a vonal állapota könnyen leolvasható.
• A PCB egy kétrétegű, 35 µm-os rézzel ellátott kártya, amely az Eurocircuits szabványos rétegfelépítése alapján készült.

Tervezési megfontolások

• Az alkatrészek elhelyezése a kézi forrasztás megkönnyítése érdekében.
• A szokásosnál nagyobb forrasztási felületek az alkatrészek könnyebb elhelyezése érdekében.
• Az alkatrészek elég nagyok ahhoz, hogy jól láthatóak és csipesszel kezelhetőek legyenek.
• A forrasztási felületek közötti távolság úgy van kialakítva, hogy a fiatal (<15 éves) készítőknek ne okozzon sok nehézséget.
• Az alkatrészek egyértelmű feltüntetése a PCB top oldali pozíció rétegén.
• Erős felfüggesztés ékszerként történő használatra.

A terv az Altium Designer programmal készült.

Előzetes Betekintés

Örömmel mutatjuk be karácsonyi forrasztó készlet kollekciónkat, amely egy karácsonyfát és egy díszgömböt tartalmaz. A termék kizárólag MaakBib tagok számára elérhető. Következő blogbejegyzésünkben betekintést nyújtunk a nyomtatott áramköri lapok működésébe. Ne hagyja ki!

Ezek az új forrasztó készletek a szokásos módon az Arduino IDE-vel programozhatók.

A továbbiakban is számítunk partnereink támogatására, hogy még több izgalmas, mindenki számára elérhető tevékenységet kínálhassunk.