понедельник, 23 мая 2016 г.

1.3. Как передать знания о собранной схеме?

Урок: 1.3. Как передать знания о собранной схеме?

Транскрибация урока: Что еще полезного может дать нам наша модель с ручным управлением? Давайте посмотрим на картинку. Здесь мы видим принципиальную схему нашего светофора. Принципиальная схема – это способ зафиксировать и передать знание об устройстве электрической цепи. Точно так же как с помощью языка, на котором мы говорим с использованием слов, которые обозначают различные понятия и предметы, мы можем описать любом человеку, владеющему этим языком, какую-то ситуацию, сюжет, историю, точно так же с помощью общепринятых обозначений можно сообщить человеку, который умеет читать принципиальные схемы, все о том, как ток будет течь в этой цепи. Давайте рассмотрим наш светофор на схеме. Таким образом на принципиальных схемах принято обозначать светодиоды. Без вот этих вот стрелочек это был бы просто диод, а со стрелочками – это светодиод. На схеме отображается его полярность. Ток течет вот в таком направлении. Вот эти вот зигзаги – это на самом деле резисторы. Правда, в отечественной школе их принято обозначать прямоугольниками. Вот таким образом. Еще на схемах обычно указывается маркировка компонентов, чтобы в описании можно было на них ссылаться: R1, R2, R3. А также подписываются номиналы так, чтобы, глядя на схему, вы могли расчитать все параметры токов, протекающих через разные участки. Вот таким вот образом изображается кнопка. Мы видим, что она может разомкнуть цепь. В таком состоянии она и изображена. А вот это вот элемент питания, где также обозначена полярность: плюс и минус. Глядя на такую схему, вы, во-первых, можете проанализировать, какие компоненты вам нужны, какие номиналы нужно взять. Вы можете показать ее коллеге, посоветоваться с ним. Вы можете открыть чужую схему и собрать по ней копию устройства, которое создал кто-то еще. Одним словом, знакомство с этим языком будет очень ценным навыком для вас. И вы в дополнительных материалах найдете ссылки на тексты, которые вас познакомят с этой темой более подробно. Кроме принципиальных схем, нередко – а, возможно, даже чаще – вам придется иметь дело с монтажными схемами. Это такие схемы, где вы уже видите взаимное расположение компонентов и то, где и каким образом они соединяются. Посмотрите, здесь у нас есть изображение уже самой макетной платы, светодиодов в том виде, в котором мы их держим в руках, резисторов, кнопок, проводов и батарей. Вам уже гораздо проще, глядя на такую схему, воспроизвести ее или, посмотрев на чужую, подсказать, где есть ошибка. И сейчас я вам расскажу, как вы можете создавать такие схемы. С развитием «сделай сам» электроники в мире все больше людей объединяются и начинают помогать друг другу. Интернет этому усиленно способствует. Можно выкладывать программные библиотеки, схемы устройств. А некоторые энтузиасты даже создают программные продукты. Сейчас мы посмотрим на один из них. Вы можете скачать его на сайте fritzing.org и затем открыть для создания каких-то схем. Посмотрим на него. Здесь есть режим принципиальной схемы, о которой мы уже говорили, но сейчас мы хотим говорить о монтажной схеме. Зайдем во вкладку «макетная плата» и увидим заготовку, на которой можно располагать любые компоненты, которые, в частности, вы можете увидеть в библиотеке справа. Но сейчас я найду заготовку нашего светофора и вместе с вами ее закончу. Найду в библиотеке элемент светодиод, помещу его в свободное место на макетной плате. Здесь вот в свойствах выберу его цвет – зеленый. Добавлю резистор. По умолчанию здесь как раз стоят резисторы 220 Ом, но при желании вы можете выбрать другой, и у вас также изменится цветовая маркировка его. Затем нам понадобится тактовая кнопка. Вот и все. А провода вы просто протягиваете, кликая отверстия на макетной плате. Это я соединил минус и теперь соединил плюс. В ходе нашего курса вам неоднократно придется столкнуться со сборкой схем. Возможно, вы захотите обсудить с сокурсниками какие-то нюансы. И вы можете пользоваться этим инструментом для того, чтобы облегчить жизнь друг другу и не рисовать это в графическом редакторе. Пользуйтесь на здоровье!

Часть: Видео

Модуль: Один старый и много новых знакомых

Описание модуля: Добро пожаловать! На этой неделе вас ждет введение в курс (обязательно ознакомьтесь с ним), а затем начало работы: знакомство с Arduino, средой разработки и первыми компонентами. Вы научитесь собирать схемы на макетке, напишете первую программу и получите первое готовое устройство. Не забывайте про важнейший раздел "Сделайте сами"!

Курс: Строим роботов и другие устройства на Arduino. От светофора до 3D-принтера

Описание курса: На протяжении тысячелетий люди усовершенствовали орудия труда, изучали силы природы и подчиняли их себе, использовали их энергию для работы машин, а в прошлом веке создали машины, которые могут управлять другими машинами. Теперь создание устройств, которые взаимодействуют с физическим миром, доступно даже школьнику.

Наш курс состоит из серии практических задач про создание вещей, которые работают сами: изучают мир, принимают решения и действуют – двигаются, обмениваются данными друг с другом и с человеком, управляют другими устройствами. Мы покажем, как собирать эти устройства и программировать их, используя в качестве основы платформу Arduino.

Пройдя этот курс, вы сможете создавать устройства, которые считывают данные о внешнем мире с разнообразных датчиков, обрабатывают информацию, получают и отправляют данные на ПК, в Интернет, на мобильные устройства, управляют индикацией и движением. Создание устройств будет включать проектирование, изучение компонентов, сборку схем, написание программ, диагностику. Попутно с созданием самих устройств вы сделаете визуализацию на ПК, создадите веб-страницу, которую будет демонстрировать одно из ваших устройств, а также разберетесь с устройством и работой FDM 3D-принтера.

Помимо тех, кто увлекается робототехникой или стремится расширить кругозор и свои навыки, курс будет полезен всем, кто сталкивается с задачами бытовой и производственной автоматизации, а также занимается промышленным дизайном, рекламой и искусством.

Курс не требует специальных знаний у слушателей, доступен даже ученикам старших классов средней школы. Плюсом будут навыки программирования и владение английским языком на уровне чтения технической документации, однако обязательным это не является.

Весь курс посвящен практике и самым лучшим решением для вас будет раздобыть электронику, повторять показанные примеры и экспериментировать самостоятельно.

Программа:
  • Неделя 1 Один старый и много новых знакомых
  • Неделя 2 Контроллер изучает мир
  • Неделя 3 Цель обнаружена
  • Неделя 4 Как полить цветок из другого города
  • Неделя 5 Мобильный робот
  • Неделя 6 Как создать новый предмет за час
Преподаватель: Алексей Перепелкин (1), Дмитрий Савицкий (2)

Описание преподавателя: (1) Алексей Перепёлкин занимается развитием робототехники на базе ЛИОТ МФТИ. В 2012 году открыл для себя новое захватывающее чувство – когда устройство, которое сам построил и запрограммировал, работает. Свернул с финансовой дорожки и создал кружок робототехники для подростков. Готовил их к соревнованиям. Стал посещать конференции, а затем проводил мастер-классы для тех, кто тоже хочет организовать занятия. Совместно с коллегами в 2013 году разработал новые соревнования – Робопрофи – для конкурса Робот для жизни и провел их. В 2014 году впервые провел Arduino-номинацию на фестивале Робофест, а для российского финала Russian Robot Olympiad 2014 сделал творческую категорию. С тех пор эти соревнования стали регулярными. Летом 2014 провел двухнедельную мастерскую в детском лагере Никола-Ленивца, а затем преподавал в выездной школе, посвященной программированию и робототехнике, которую провели ABBYY и Яндекс. В 2015 году стал руководителем направления робототехники в GoTo Camp, выездных школах, где участники создали десятки проектов, от прототипов умных домов и операторских тележек до робота-бубниста и принтера для незрячих. В 2014 году с коллегами начал проект Роболабы: мероприятия для школьников и студентов, где участники параллельно решают усложненные задачи, а затем проводят рефлексию сделанной работы и оценивают чужие в ходе серии мероприятий.

(2) Физик, научный сотрудник, выпускник МФТИ. Запустил кружок робототехники в 2011 году. Рассказал Алексею Перепелкину о том, как здорово вести кружок робототехники. Рассказал об этом еще целому ряду людей. Побеждал со своими командами на соревнованиях. Проводил проектную работу с участниками исследовательской выездной школы МКШ с 2013 года, где руководил реализацией физических и робототехнических проектов, например, «Вслед за солнцем», в котором изучалась эффективность динамической ориентации солнечных батарей на солнце. Вместе с коллегами разрабатывал и был судьей Робопрофи. Участвовал в подготовке проекта Роболабы. Вновь пришел в МФТИ для проведения факультативного курса «Основы создания киберфизических устройств»

Организатор: Лаборатория инновационных образовательных технологий МФТИ (1), Лаборатория инновационных образовательных технологий МФТИ (2)

Описание организатора: (2) Московский физико-технический институт (неофициально известный как МФТИ или Физтех) является одним из самых престижных в мире учебных и научно-исследовательских институтов. Он готовит высококвалифицированных специалистов в области теоретической и прикладной физики, прикладной математики, информатики, биотехнологии и смежных дисциплин. Физтех был основан в 1951 году Нобелевской премии лауреатами Петром Капицей, Николаем Семеновым, Левом Ландау и Сергеем Христиановичем. Основой образования в МФТИ является уникальная «система Физтеха»: кропотливое воспитание и отбор самых талантливых абитуриентов, фундаментальное образование высшего класса и раннее вовлечение студентов в реальную научно-исследовательскую работу. Среди выпускников МФТИ есть Нобелевские лауреаты, основатели всемирно известных компаний, известные космонавты, изобретатели, инженеры.

Категория: Компьютерные науки

Описание категории: Специализации и курсы по компьютерным наукам посвящены разработке и дизайну программного обеспечения, алгоритмическому мышлению, человеко-компьютерному взаимодействию, языкам программирования и истории вычислительной науки. Курсы в этой широкой области помогут вам мыслить абстрактно, методически подходить к проблемам и вырабатывать качественные решения.

Тематика: Разработка ПО

Материал: