среда, 6 июля 2016 г.

4.4. Организация питания

Урок: 4.4. Организация питания

Транскрибация урока: Каким образом мы можем питать, например, плату контроллера? Обычно мы это делали с помощью USB-кабеля. Мы можем воспользоваться батарейным отсеком на разное количество аккумуляторов. Мы можем взять одну батарейку Крона и подключить ее к Arduino сразу штекером питания. Мы можем взять блок питания с регулируемым напряжением или без него. Главное, чтобы источник питания давал допустимое для платы напряжение. Я напомню, что для Arduino, для большинства плат, в том числе для Iskra оптимальное напряжение от 7 до 12 вольт, ну а допустимое – от 6 до 20. Рабочее напряжение у нее 5 вольт, но в плату встроен регулятор напряжения, который сам преобразует любое входное напряжение в 5 вольт. Единственное, что если вы подадите на вход меньше 7 вольт, может быть на пинах у вас будет получаться напряжение чуть меньше 5 вольт. Я не зря подчеркивал, когда мы рассматривали описание помпы, что для нее допустимое напряжение от 3,5 до 12 вольт. И на самом деле у каждого компонента есть свои предпочтения по питанию, и всегда нужно их изучать. Все модули, которые мы до этого использовали и будем использовать в дальнейшем, обычно рассчитаны именно на 5 вольт, потому что изначально предназначены для работы с Arduino. Но не следует забывать о том, что какое-то устройство может вам попасться и у него могут быть другие требования к питанию. Кроме этого, всегда нужно понимать какой ток будет потреблять подключаемый компонент во время своей работы. Например, мы вовремя обнаружили, что помпа потребляет большой ток от 65 до 500 миллиампер, а выводы Arduino такое не позволяют. Давайте обратим еще раз внимание на ту часть колодки Arduino, куда подключается питание. Кроме двух выводов земля, здесь есть вывод 5 вольт. Вы, в принципе, можете брать из него питание для какого-то устройства, но помнить о том, что туда можно нагрузить до 800 миллиампер. Есть также вывод 3,3 вольта, потому что второй по распространенности стандарт для маленьких модулей и компонентов – это питание от 3,3 вольта. Здесь допустимы только 50 миллиампер. И самый интересный для нас сейчас вывод – это Vin. Он связан напрямую со входом питания, которое подается на Arduino. То есть если вы, например, сюда подключаете блок питания или батарейный отсек, все, что есть там, будет выходить из Vin. Более того, вы можете подключать питание плюс питание прямо сюда в Vin и питать через него плату контроллера. Если вы питаете Arduino от USB, позаботьтесь о том, чтобы нагрузка всего устройства не превышала 500 миллиампер, иначе защита самой Arduino будет выключать ее, чтобы не перегрузить USB порт. Если вы хотите использовать мощную нагрузку, используйте мощный источник питания. Вы можете поступить по-разному: подключить его к Arduino и забрать с вывода Vin, вы можете подключить питание отдельно к мощной нагрузке. Но в этом случае обязательно помните о том, что все земли в вашей схеме должны быть соединены. Если земли будут разными, то и напряжение, то есть разность потенциалов между землей и плюсом, могут оказаться разными. В каких-то случаях это может привести к нежелательным последствиям. И, еще раз повторю, соединяйте земли, если вы используете разные источники питания. Но чаще всего вам не придется об этом задумываться, потому что, например, если вы используете какие-то платы расширения, которые позволяют подключить дополнительный источник питания, как, например, Multiservo Shield, который мы смотрели на прошлой неделе, там уже об этом позаботились за вас, там земли соединены, об этом отдельно думать не нужно. Но если бы вы захотели взять, например, отдельно блок батарей и моторчик, вам нужно было бы соединить минус питания с землей Arduino. Кстати, обратите внимание на то, что сейчас я достал один аккумулятор из батарейного отсека не только потому, что это удобный способ выключить устройство, но еще и потому, что сейчас его провода болтаются свободно и очень легко могут замкнуться, и мы увидим дымящийся блок питания, почувствуем запах, а может дождемся даже возгорания. У меня такое неоднократно было. Поэтому всегда, когда прекращаете работу с вашим устройством, вынимайте хотя бы один аккумулятор. Давайте теперь рассмотрим ситуацию, когда, например, вы хотите подключить помпу к 3,5 вольтам, которые для нее вполне допустимы, и хотите этот же источник питания использовать для питания контроллера. А как мы только что вспомнили, Arduino любит напряжение от 6, а лучше от 7 вольт. Здесь не обязательно находить дополнительный источник питания, можно просто воспользоваться повышающим преобразователем напряжения. Здесь у меня он, опять же, выполнен в виде модуля, и у него есть два клеммника: вход и выход. А между ними, помимо компонентов, которые это преобразование выполняют, есть подстроечный резистор. То есть такой резистор, который можно крутить в одну или в другую сторону для регулирования выходного напряжения. Но это мы сделаем на следующей неделе, вы увидите, как это работает на практике. Давайте подытожим: когда вы начинаете строить свое устройство, подумайте о том, как оно будет питаться. Какое напряжение необходимо для каждого из компонентов? Какой ток будет потреблять этот компонент во время работы? Следовательно, как вы организуете питание? Будет ли у них отдельное питание или оно будет общее? Если оно будет отдельное, будет ли соединена земля? Она должна быть соединена. И после того как вы обо всем этом подумаете, скорее всего у вас все заработает и ничего не сгорит.

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: