вторник, 5 июля 2016 г.

4.3. Полевой транзистор и реле

Урок: 4.3. Полевой транзистор и реле

Транскрибация урока: Для начала познакомимся с MOSFET транзистором, это будет первый вариант посредника между Arduino и какой-то мощной нагрузкой. У него есть три ножки, которые называются соответственно: затвор, сток и исток. И можно на схеме посмотреть, для чего они нужны. Здесь подписано по-английски: вот это затвор, вот это сток, а вот это исток. Соответственно, можно проверить, какая из них какая по вот этой схемке. Когда мы подаем напряжение на затвор, открывается путь для тока между стоком и истоком. То есть наша нагрузка – например, помпа – может быть подключена между транзистором и землей и далее к плюсу питания. И когда мы подадим с Arduino напряжение на затвор, путь для тока здесь откроется и помпа начнет работать. Но мы, опять же, воспользуемся не голым транзистором, а модулем, на котором этот транзистор вмонтирован – модуль силовой ключ. Давайте посмотрим на него. Здесь есть сам транзистор, мы видим светодиод, который свидетельствует о том, что на него подается сигнал, и клеммник, к которому подключается нарузка. Обратите внимание, что здесь подписан плюс и минус, играет роль полярность подключения. Ну и тройным шлейфом, как всегда, он подключается к Тройке – к Troyka шилду. Почему сейчас этот светодиод мигает? Потому что я уже загрузил в искру тестовый скетч, который нам позволит посмотреть, как работает этот и еще один посредник. Здесь просто-напросто на один пин то подается напряжение, то оно выключается с интервалом 2 секунды. Никаких хитростей там нет, это управление обычным цифровым сигналом. Соответственно, мы видим, что светодиод на модуле то светится, то не светится. А чтобы убедиться, что ток начинает протекать через клеммник, возьму тестер в режиме прозвонки и подсоединю к выводам клеммника. [СИГНАЛ] Мы видим и слышим, что сигнал проходит в тот момент, когда горит светодиод, то есть когда мы подаем высокое напряжение на седьмой пин, куда подключен модуль. Таким образом, уже понятно, как мы можем включить помпу. Через такой модуль можно подключать напряжение до 30 вольт. А если взять отдельный транзистор, который я вам только что показал – то и вовсе до 100 вольт. Но не следует ожидать, что через него можно подключить переменный ток из розетки 220 вольт – это заблуждение. Еще одним плюсом использования MOSFET транзистора является то, что когда вы работаете с ним, вы можете использовать широтно-импульсную модуляцию, то есть регулировать работу нагрузки, изменяя скважность. То есть, например, если вы хотите подключить светодиодную ленту, вы берете MOSFET транзистор или модуль силовой ключ и так же можете регулировать яркость светодиодной ленты, как мы регулировали яркость одного светодиода. Кстати, если помните, наши яркие светодиоды, которые мы, например, использовали в прожекторе, сразу содержат на своем корпусе вот такой вот маленький транзистор, потому что они потребляют большой ток – больше, чем может позволить Arduino. Ну а что же делать, если мы все-таки захотим работать с приборами, которые питаются от сети 220 вольт? В нашем курсе мы к такому притрагиваться не будем, но вдруг у вас когда-нибудь возникнет желание. В этом случае нам поможет реле. Я, опять же, возьму Troyka-модуль реле, он двойной, у него тоже есть 3 пина. Я прямо сейчас подключу его к нашему испытательному стенду. И мы увидим и услышим, как оно работает. Что из себя представляет реле? Оно механически открывает или закрывает путь для сигнала. Причем в его клеммнике есть целых три входа, один из них называется нормально замкнутый, другой нормально разомкнутый. То есть один из них пропускает ток, когда мы подаем сигнал на реле, а другой, наоборот, включен тогда, когда мы сигнал не подаем. Вы можете в зависимости от ситуации пользоваться тем или другим входом. Давайте посмотрим, каким образом помпа подключена через модуль силовой ключ? У любого нормального устройства маркировка проводов что-то обозначает, и «земля» обычно черная, коричневая или синяя. В данном случае у нас оба провода помпы синий и коричневый. На самом деле, минус у него синий, плюс – коричневый. И плюс подключен прямо к плюсу питания. Я их соединил через макетку, вы можете соединить их, например, скрутив друг с другом. Минус же (синий) идет в клеммник силового ключа, причем в тот его вход, который помечен плюсом. Потому что эта часть цепи ближе к плюсу. А из той части клеммника, которая помечена минусом, еще один проводок – вот этот вот синий – идет в минус источника питания. В Arduino у нас сейчас загружен все тот же тестовый скетч, который на 2 секунды включает и выключает седьмой пин, к которому подключен силовой ключ, к которому подключена помпа. И мы видим, что 2 секунды вода льется, 2 секунды не льется. [ШУМ]

Часть: Видео

Модуль: Как полить цветок из другого города

Описание модуля: После этой недели вы сможете соединять устройство с сетью, планировать его создание заранее, управлять мощной нагрузкой и давать правильное питание вашему созданию.

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: