Как скрестить конструктор «Знаток» и Arduino своими руками

Я не буду рассказывать, что такое и как писать скетчи.
Я не буду объяснять, каким концом надо держать паяльник.
Я не буду излагать доводы за и против существования электронного конструктора на одежных кнопках.

Я расскажу вам историю об успешном опыте скрещивания конструктора «Знаток» и Arduino в отдельно взятом домохозяйстве.

Предыстория

Как-то вечером, собираем с ребенком схему из конструктора «Знаток». Включаем. Я чувствую запах горелого пластика. Выключаем. Анализирую схему и вижу, что в моем издании схем многоуважаемого А.А.Бахметьева транзистор безуспешно модулирует химический источник напряжения, выдавая своё искреннее возмущение температурой.

image

Транзистор в результате сдох. И я его опять заменил:

image

Для этого пришлось отломать белую нижнюю крышку, но был получен ценный опыт по разбору деталей конструктора:

image

Юный экспериментатор не останавливался на достигнутом и вскоре сообщил: «Хьюстон, у нас проблема: отказ блока 23»:

image

Вот тут и пригодился опыт разбора блока с транзистором. Внутри блока 23 две каплевидные микросхемы с маркировкой TAIKONG-1 и TAIKONG-2, а также транзистор S9012. Транзистор я заменил, хоть он и был исправным, но блок не ожил. Поскольку электронного микроскопа у меня не было, пришлось много гуглить. Судя по всему, этот модуль должен был издавать звуки «Пиу-Пиу-Пиу» и «Тыщ-Тыщ-Тыщ» в зависимости от того, какая ножка окажется на земле. Если обе ножки оказывались на земле, звучала комбинация «Пиу-Тыщ-Пиу-Тыщ».

Очередным вечером сдох блок 21. Внутри блока два транзистора (уже знакомые S8050 и S9012). Замена ни к чему не приводит. Маркировка на плате CLZSD1 гуглению не поддалась. Что интересно, мелодия зашита только одна, но можно задавать её длительность через сопротивление между ножками.

Время шло. Сдох блок 22. Внутри транзистор S8050 и микросхема капелька. На плате маркировка CL9561. Замена транзистора блок не оживила. Гугление показало, что эта плата широко используется в детских игрушках (автоматах, машинках) и в детских сигнализациях. Умеет издавать звуки пожарной и полицейских сирен, скорой помощи и автоматной очереди, опять же, в зависимости от того какая нога окажется на земле. Все правильно: две ножки — четыре звуковые дорожки.

Аналоги микросхемы в корпусе DIP и MSOP LM4871, либо платы KD9561 стоят от 0.30$ в коммерческой партии или от 3$ от 5шт. Платить 15$ за шумовые эффекты, особенно вечером трудного дня когда так хочется тишины, не хотелось и я благополучно забил забыл.

Резюме: ремонтировать блоки нецелесообразно:
  • экономически;
  • нет гарантий что они не выйдут из строя самостоятельно, либо с помощью юного конструктора из-за отсутствия защиты и неправильных схем;
  • исчезает элемент новизны и интерес к конструированию падает.


Теоретические изыскания

Я не ардуинщик, но мысль скрестить Arduino и конструктор «Знаток» носилась в воздухе. Если ребенок освоил конструктор, пусть дальше играется в Arduino, тем более что есть Scratch для Arduino. Переходить с шага ножек 2.8см на 2.5мм и взрослому тяжело, а ребенку и подавно. Поэтому решено: используем стандартные делали «Знатока». Отправляемся в магазин за одежными кнопками и получаем расценки 1$ за кнопку. Я не этого ждал. За 20$ можно купить «Знатока» начального уровня.

Как-то раз вертел в руках плату Arduino Pro Mini 5V. Размеры подходящие. Питание подходит для «Знатока» (4.8..6В =четыре батарейки/аккумулятора). Цена адекватна в районе 3$. Скетчи заливать я пока ребенку не доверю. Вот только входов/выходов слишком много, да и выбор цифра/аналог добавляет степеней свободы. Как все это развести в три ножки стандартного блока (две на питание и землю)?

  • Идея раз: три свободных одежных кнопки блока выводим на разъёмы. При необходимости, разъём будет одет взрослым на правильный пин Arduino.
  • Идея два: конфигурацию Arduino можно задавать устанавливая джамперы на ножки и опрашивать их при старке скетча. Выбирая, что будет изображать из себя Arduino: светофор, музыкальную шкатулку, охранную сигнализацию и т.п.


Реализация

Берем блок. Аккуратно разбираем. Сначала аккуратно обстукиваем блок по периметру молоточком, в надежде, что хрупкий клей треснет. Далее вгоняем тонкий нож (а лучше скальпель) между блоком и крышкой. Осторожно пошатываем и ослабляем клей по периметру. Через пару минут аккуратных манипуляций белая защитная крышка снята и мы можем увидеть внутренности блока.

image

Безжалостно выпаиваем плату. Вряд ли она нам еще пригодится.

Спиливаем крышку блока ножовкой или дремелем.

image
image

Чуть-чуть (буквально на миллиметр) увеличиваем отверстие по длине. Плата Arduino Pro Mini не должна пролазить в отверстие. Запаиваем пины. Мне было лень думать, поэтому я запаял все пины. Имея отлаженный скетч, можно запаять только необходимое, либо вообще обойтись без пинов. В отверстие должны пролазить пины с юбкой (как еще называется эта черная пластиковая линейка, объединяющая пины?)

image

image

Запаиваем питание. Исходя из стандартной для Знатока схемы: сверху окажется "+" (RAW), а снизу "-" (GND).

image

Не утерпел — собрал первую схему. Традиционно помигал встроенным светодиодом.

image

Отмываем плату и сверлим отверстия под провода. Имеем ввиду, что устанавливаемые детали конструктора могут загораживать отверстия и мешать нашим проводам, поэтому лучше отступить дополнительные 2..3 мм от центра кнопки.

image

Заливаем скетч светофора. Собираем новую схему. Цепляем проводки от кнопок на соответствующие ноги атмеги. В комплекте Знатока только два светодиода, поэтому я впаял бело-лунный светодиод (другого под рукой не было) в цоколь от неисправной лампочки. И наслаждаемся!

image

Блок может храниться в стандартной коробке конструктора, надо только вытащить провода из пинов. (Либо вниз пинами, тогда можно не вытаскивать провода).

image

Хорошо бы поставить защиту, Омов по 20 на каждую из трех ножек блока, да и переплюсовку предусмотреть. Но цена замены Arduino 3$ гораздо ниже планки моей лени.

Новый блок конструктора «Знаток» реанимировал интерес ребенка к электронике. Как теперь назвать новый блок?

Поправка от 04.09.14.

Опорный штырь пластикового основания монтажной платы упирается в Arduino. Поэтому плату следует монтировать сверху блока, а не снизу, как описано ранее. В продакшен пошёл именно этот вариант:
image

Кажется я несколько увлекся
image

Продолжение следует
Поделиться публикацией
AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут

Подробнее
Реклама

Комментарии 31

    0
    Ах тыж. Я только на днях купил ребенку этот конструктор. Что именно неправильно в схеме, в которой сгорел транзистор? Как правильно?
      0
      Прошлый год дарили сыну такой. Вроде все схемы пересобирали — всё работает как надо. Потом он сам долго над ним издевался — тоже всё норм. Там конструкция такая, что спалить его просто невозможно. Может у автора сборка какая левая?
        0
        Возможно возможно, сам один транзистор спалил! Как? Не помню, но не по схеме, а сам что-то не туда замкнул.
          0
          Хм… у меня там на всех ногах токоограничительные резисторы. Хотя не помню уже, найду — гляну.
            0
            У меня как раз толи 52 толи 51 элемент сгорел. Но приобретался очень давно.
              +4
              На схеме у зеленого транзистора (pnp) коллектор на питании (VCC), а эмиттер земле (GND). Куда подключена база уже не важно.
          +4
          Мои сожгли 22.
          Впрочем, им интереснее на моторчик пропеллер, две батареи последовательно и кнопкой пропеллер в потолок :)
            0
            А у нас так от моторчика отлетело куда-то крепление, на которое пропеллер надевается, да так и с концами. Теперь мотор бесполезен, на него ничего не нацепить :)
              +1
              У нас еще веселее — штифты стесались почти под ноль. Смазал пропеллер в месте крепления маслом, замял туда холодную сварку (а можно вместо сварки эпоксидкой:) вставил ось моторчика. Немного не соосно, но вполне летабельно получилось.
                –1
                Можно ещё 3д-принтер применить, если у кого есть доступ.
        0
        Правильно ли я понял, что провода надеваются на разные пины, в зависимости от того, какой скетч залит?
          0
          Да. Провода можно надеть на любые пины — если хватает длины проводов, даже на RST или RAW. В приведенном примере, на пины D10, D11, D12, настроенные на цифровой выход. Если одеть джампер, например, на GND-D2 (или D2-D3, D3-D4) и опросить его состояние, можно запускать различные видеоэффекты (подпрограммы:) — так что один скетч может покрыть все блоки.
          +27
          Странно, что все блоки погорели :-/ У моей дочки такой же, но попроще, без транзисторов. Блоки и пассивные элементы. Блоки уже года два работают без нареканий.

          Правда, Arduino пока не приделывал, дочка не доросла (6 лет только), а самому ломает.

          А, вообще, интересные у детей выборы приоритетов. Весной дочке показал как работать с батарейкой, макетной платой и светодиодами (с ограничительными резисторами!), так она этот «Знаток» забросила и часами могла ковыряться с макеткой. То просто получая разные цвета от RGB-светодиода (правда, пока пару переходов не спалила, не принимала строго необходимость ограничительного резистора :D — но не страшно, китайские стоят копейки), то электрифицируя свои кукольные домики:



          А тут — проверяет сопротивление ограничительного резистора:



          :)



          Видимо, даже когда конструктор сильно заточен под продвинутое применение, детям всё равно интереснее играть с настоящим железом, чем с игрушечным :)
            +10
            Мне кажется вам стоит завести еще сына… =)
              +7
              Да, планы есть, но вероятность удачи — 52% :)
              +2
              Искренне восхищаюсь. Нам шаг 2.5мм дается тяжело.

              играть с настоящим железом
              А вот тут не соглашусь. У ребенка есть нетбук, планшет, смартфон…
              А еще есть две деревяшки по размерам ноутбука, на которых самостоятельно нарисован экран и клавиатура — и в это он самозабвенно играется.
              А еще есть неисправный мобильник-раскладушка, по которому ребенок звонит маме и бабушке и по долгу беседует с воображаемым собеседником, хотя умеет звонить по реальному телефону.
                0
                Настоящая деревяшка — это почти также круто, как настоящая макетная плата или светодиоды :D А планшет, ноутбук… — игрушки. Дочка только для игрушек и использует. Вот коммуникатор освоила с сугубо практической точки зрения — Viber, WhatsApp, Telegram :) Сейчас в деревне у бабушки, присылает периодически фотки и голосовые сообщения. Вот текстовые присылать перестала. Ленится что-то у бабушки-то :D
                  0
                  Огромное спасибо за идею!!! Это переносить схемы с бумаги на 2.5мм нам сложно. (У Знатока наложил плату на альбом и вперед). А вот просто фантазировать с проводками и светодиодиками у нас получилось!!!
                  image

                  Я пока не готов объяснять ребенку необходимость резисторов, поэтому просто подпаял их к ножкам светодиодов и замаскировал термоусадкой.
                  (Заказываю трехцветные светодиоды с общим катодом: )
                    +3
                    >Я пока не готов объяснять ребенку необходимость резисторов

                    Я просто сказал, что когда тока слишком много, то светодиоду плохо. Не помню, с чем ассоциировал перегрузку, но ребёнок понял. Умом понял, а вот привычки сперва не было :D Через минут 15 «автономного» ковыряния (я оставил без присмотра, занявшись своими делами) обращает внимание — «папа, лампочка горячая, я пальцы обожгла!». Ну, понятно — подключила без резистора. «Вот, говорю, потому и горячая, что тока слишком много. Может вообще сгореть». В течении получаса было сожжено два светодиода. Но я дал сразу россыпью, разных цветов и размеров, так что душевно в необходимости экономить ребёнок не проникся…

                    А вот когда ещё через час был сожжён переход у RGB-светодиода, а ещё минут через 15 второй, а я выдал RGB-светодиод только один, хотя их целая коробка (в Китае их меньше чем по 20 штук заказывать всё равно не выгодно, по деньгам почти тоже самое выходит :)), чтобы ребёнок понимал, что такое ресурсный голод… Вот после этого ни одного подключения без балластных резисторов уже не было :D

                    А вот соблюдение полярности на удивление с первого же раза усвоила. Перед каждым подключением «широкая ножка… ага, это минус» :)
                      0
                      А что за зеленая штуковина внизу фотографии?
                        0
                        Power bank — внутри АКК 18650 и stepup на 5В.
                        Питать это от ноутбука — жалко ноут.
                        Питать от сети — жалко ребёнка.
                        Были сложности с выбором, чтобы запускался даже с небольшой нагрузкой — это может питать даже единственный светодиод.
                          0
                          Я питаю свою макетную плату от старого USB-хаба с активным питанием. Сколько я не замыкал 5v на землю, еще ничего не сгорело от этого. Да и сгорит — не жалко. Зато, при большом желании, резистор можно запихать прямо в провод от хаба
                0
                Дети всегда будут играть не с тем, что им дают!..
                Вообще, если если шаг мелкий для многих деталек, можно использовать платы для навесного монтажа, и крокодилы на проводахх…
                  0
                  Хе-хе. Сейчас в гараже лежит такой же конструктор, купленный мне лет 10 назад моими родителями… На удивление, все элементы рабочие.
                  И Ардуино в шкафу простаивает почти год.

                  Теперь есть стимул осваивать ардуинку — буду свое чадо через пару лет (когда хоть говорить нормально научится) приобщать к связке «Ардуино+Знаток»))

                  p.s. И да, побольше бы таких родителей, как автор поста! Снимаю шляпу!
                    0
                    Граждане, простите за оффтоп, кто-нибудь встречал в продаже аналог советского пластмассового конструктора с болтиками и гаечками, рейками, блоками, колёсами? Металлический нашёл, а тёпло-лампового пластмассового не вижу на полках. Может кто знает, производят ли такое сейчас?
                    Такой вот
                    image
                      +3
                      Ищите конструкторы Стеллар. Но они уже не такие теплые и ламповые — деталек маловато в наборе.
                        +1
                        Остальные детали нужно напечатать самому.
                      0
                      Подскажите, пожалуйста, где взять Arduino за $3? Если aliexpress — то как оно должно называться?
                        +1
                        Вот, например, если без пайки надо, Arduino Nano 3.0. С пайкой (ножки прилагаются отдельно) можно и подешевле найти.

                        «Большой» Arduino стоит чуть дороже. Вот Arduino Uno r3 за $4.18.

                        Правда, сам именно эти позиции не заказывал. Nano заказывал дважды, но давно, ещё по ~$7..$8, недавно заказывал только Mega 2560, вот по этому лоту, сейчас — $11.70. Нормальный, сборка приличная, работает :)
                          0
                          Собственно, Роман, ответил.

                          От себя добавлю, что можно
                          * искать варианты без кабелей
                          * покупать лоты по 3..5шт
                          * ловить скидки
                          * договариваться об обзорах
                          * и т.п.
                          Стоит ли оно затрат вашего времени — решать вам.

                          При покупке, обратите внимание на фотографию. Если не смыт флюс, то стоит ли покупать у продавца, который такое выставляет на витрину.
                          .
                          0
                          Я заказывал вот это: ru.aliexpress.com/item/10Pcs-Lot-Pro-Mini-Module-Atmega328-5V-16M-For-Arduino-Compatible-With-Nano/1432639609.html
                          10 штук за ~20$. Это правда далеко не оригинальная ардуина, но у меня работает и никаких проблем не замечено.

                        Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                        Самое читаемое