Вы еще не программируете микроконтроллеры? А мы, несмотря ни на что, продолжаем…


21.11.2016

В этом учебном году я решил внести некоторые изменения в программу и включить в нее новые проекты… Этого требует сегодняшняя реальность. На данный момент мои ученики показали, что могут больше, чем могли представить себе некоторые из скептически настроенных моих коллег. Ранее я писал, что у моих учеников появилось желание построить еще одного робота. Такого же, как первый, но абсолютно нового.

Мы проанализировали прошлые ошибки и промахи. 
И первое, что абсолютно ясно — это строиться должно два робота. Первый — прототип, а второй едет на соревнования. То есть все эксперименты, доводка и допиливание производятся на тестовой модели (номер 1), а потом, с учетом всех улучшений, создается второй робот. Деталей нужно закупать с таким запасом, чтобы в любой момент можно было заменить какой либо компонент и не бояться, что что-то сломается или какая-то деталь перегорит (то есть минимум, на три комплекта…). 

Второе, что мы решили — это для уменьшения веса избавиться от всех разъемов, а это значит нужно сделать собственную разводку плат датчиков, драйвера двигателей, повышающих стабилизаторов напряжения и самой платы arduino. Все эти платы созданы с применением поверхностного монтажа. И нужно будет научиться пайке SMD компонентов… 

Надо сказать, что мы заявили сами себе довольно высокие требования. Для справки: до сентября этого года я сам ни разу не припаял ни одного SMD компонента. Но, как говорится, кто не рискует, тот никогда не узнает, как паять SMD. Потому в начале учебного года, изучив огромное количество различных видео и от профессионалов и от любителей, я озадачился проблемой выбора паяльной станции. К станции были выдвинуты определенные требования. Помимо паяльника с регулировкой температуры, в комплекте должен быть паяльный фен. Ну, и как всегда — это уже практически традиция, как у меня что-то загорелось купить — я иду на сайт «Чип и Дип», где нахожу нужную мне станцию. Затем мучающий вопрос брать или не брать, ибо цена все-таки кусается, а самое главное, что до полноценной зарплаты еще далеко (ждать до октября…) Ситуацию спасло то, что я копил себе на подарок ко дню рождения. Ну и вот такой в результате подарок я себе и сделал  — купил для кружка робототехники паяльную станцию. И ни сколько не жалею об этом… 

Затем нужно было на чем-то потренироваться. Для этого взял убитую плату от модема, с помощью паяльного фена выпаял большую часть деталей, а затем начал впаивать обратно. Сначала, что попроще: резисторы, конденсаторы, диоды. Затем попробовал резисторную сборку припаять — получилось… Тогда я совсем осмелел и перешел на микросхемы: для начала попробовал те, что с шагом 1.27, оказалось, что все не так страшно. Затем попробовал с меньшим шагом 0,635. Не с первого раза, но тоже получилось. Главное было понять принцип и конечно же придумать, как научить этому учеников… Так я просидел на работе в этот день до позднего вечера, но зато домой уже возвращался с пониманием того, что мне нужно будет делать и что еще докупить для хорошего и быстрого старта (я решил, что придется еще больше разорить свою копилку…).

На следующий день с утра я уже был в «Чип и Дип», где закупил несколько стартовых наборов и еще кое-какие детали из раздела «Центр разработок электронных войск». Есть у них такая новая фишка, которая в будущем определила направление наших проектов… 
Но я тогда еще об этом не думал, я хотел поскорее дать ученикам попробовать себя в деле. Потому спешил скорее на работу в надежде, что уже вечером будут спаяны первые устройства…

В тот день, когда я принес стартовые наборы в школу, не скрою, были сомнения: а вдруг ничего не получится… Но в этот же вечер, буквально минут за пятнадцать (включая теорию…), первая плата была готова.

Но это был уже проверенный в деле ученик (робот для РобоФест его работа). Вот так она выглядит в работе:

На следующий день я ему предложил побыть наставником у новичков. И уже под его руководством (я был только сторонним наблюдателем ) была спаяна вторая плата (кстати, эту плату паяла ученица)… На видео ниже работа ученицы и ее наставника в действии, правда, чтобы это все вместе заработало, пришлось немного схитрить…

Стало ясно, что при правильном подходе пайка SMD-компонентов — это реально для наших учеников. И мы перешли к следующему этапу. Мы стали разрабатывать и создавать arduino-совместимые конструкторы для пайкиэ Первой работой был тоже светодиодный индикатор, только уже на 10 светодиодов. Вот он в работе:

После этого моих учеников ждало новое испытание. Им предстояло выступить в роли моих соведущих аж в трех мастер-классах (Создание умных электронных устройств на базе Arduino), которые проводились в дни «Недели кода». Им предстояло помогать участникам МК в практикуме, а также провести свой мастер-класс по пайке выводных и SMD компонентов, если появятся желающие попробовать себя в пайке (а желающие были… ) С чем они довольно успешно справились.

А в мыслях были уже новые проекты и новые идеи, но об этом в следующем посте…

PS
На этой неделе мы, наконец-то, открыли свой канал на youtube, где ученики сами рассказывают и показывают, как они все это делают. Это первое видео нашего канала. Если вам интересно — подписывайтесь (ссылка на канал), ставьте лайки … и не пропустите новые выпуски.

Проект Герань — клон Arduino LilyPad для самостоятельной сборки. Первые впечатления

Недавно я приобрел несколько интересных наборов для самостоятельной сборки (пайки) в Чип и Дип это:
Бузина — клон Arduino NANO 2 шт
Ваниль — клон Arduino UNO 1 шт
Герань -клон Arduino LilyPad 5 шт

Первое преимущество, которое бросается в глаза — это стоимость. Покупка этих наборов позволит сэкономить некоторую сумму денег, которую можно потратить на что-то еще не менее полезное. Но не ради экономии я покупал эти наборы. Мои ученики набрались уже некоторого опыта в пайке и проектировании печатных плат и нужно идти дальше. Так вот эти наборы, как раз то, что нужно… 

Пока мои ученики снимают очередные два выпуска для youtube-канала, я не удержался и одну плату «Герань» спаял сам. О чем и хочу немного рассказать…
Итак, еще раз напомню — это клон Arduino LilyPad. Про LilyPad на Галактике уже немного писали (например, здесь или здесь)… И если честно, то я давно хотел ее иметь в своем арсенале, но все как-то не получалось ее заполучить. Потом были идеи самим развести и спаять, но пока это только в мечтах (от них отказываться не будем , только решим, как наиболее культурно и эстетично в двухслойных платах соединять слои… сейчас мы впаиваем кусочек проволоки, но это не всегда получается эстетично… так что пока думаем… ) Так вот, вернемся к плате.

Пайку лучше всего начинать с микроконтроллера 328P-AU, что я и начал делать, но тут меня ждал небольшой сюрприз: метку первой ноги на плату, видимо, забыли нанести…


Воспользовавшись схемой, я конечно же нашел, как располагать микроконтроллер, но на это ушло чуть больше времени, чем предполагалось. (забегу чуть вперед … когда «Герань» была спаяна, я зачем-то полез на страницу самой платы и обнаружил там ответ на свой вопрос… )

Далее были припаяны все самые мелкие детали в корпусе 0603 — это резисторы, конденсаторы и один светодиод… Паять их было не сложно, единственное, что такой размер заставляет немного понервничать (вдруг уронишь… отскочит куда-нибудь и уже не найдешь… а деталей лишних нет…). Но все припаялось удачно… Затем был припаян танталовый конденсатор, он паяется совсем легко, следом за ним кварц и кнопка (здесь тоже интересная ситуация получилась: кварц на плате должен быть в исполнении для пайки в отверстия, а в комплекте для поверхностного монтажа… а с кнопкой наоборот, она должна быть для поверхностного монтажа, а положили для пайки в отверстия… но нас такие трудности не пугают. Немного поработали с этими деталями пассатижами и все припаяли как надо.). Ну и последнее, что оставалось припаять — это штыревая вилка. На этом пайка закончилась … Теперь нужно оживить плату.

Схем, как залить bootloader, используя Arduino UNO, в интернете предостаточно, потому на этом останавливаться не буду… Довольно быстро была собрана схема и начали шить (хотелось побыстрее проверить плату в деле…), но ничего не шилось. Постоянно выскакивала ошибка сигнатуры… Дело было в пятницу, конец дня, а плата, как назло, не шьется… все, что нашли в интернете (а таких случаев не мало) не помогает… Выложил в facebook фото спаянной платы и написал грустное сообщение об ошибке, получил ответ от Олега Тетушкина — инженера из ЧИП и ДИП, с предложением подождать, и что в понедельник будет выложен правильный конфиг…

Уговорил себя пойти домой. Далее были мучительные выходные. Плата осталась на работе, а мысли о ней меня не покидали. Стоило присесть за компьютер, снова и снова искал решение и если находил что-то новое, инфа шла в закладки… В общем, готовился к понедельнику…

В понедельник, не дожидаясь правильного конфига, продолжил (с этим конфигом) свои эксперименты, но безрезультатно… К середине дня выяснилось, что bootloader нужно шить от Arduino NANO (я же шил от Arduino LilyPad) и еще маленький нюанс — это то, что один из конденсаторов должен быть обязательно емкостью 0,1 мкФ (С6), а у нас в комплект из-за путаницы попали только на 1 мкФ (если не поменять его, шиться вообще не будет). Пришлось изъять такой из набора Бузины и перепаять. Что было уже не так удобно: мешала кнопка, но справился…
Начал опять шить bootloader, а она опять не шьется… В общем засада… Решил повторить то, что делал ранее, а именно:
нашел в конфиге строки, где упоминается » signature = 0x1e 0x95 0x0F; » 
заменил на «signature = 0x1e 0x95 0x14;» 
сохранил… заново открыл Arduino IDE выбрал плату Arduino NANO…
затем записал загрузчик и тут я в отчаянии зажал кнопку Reset на Герани (это мне помогло залить прошивку в свое время на плату Sanguinololu v.1.3.b, когда я строил 3D — принтер… с этой платой тоже были похожие проблемы…) и это помогло!
bootloader записался!!! Проверил еще раз, bootloader снова записался! Побегал по своему кабинету с криками и ликованием…
далее снова в конфиге поменял «signature = 0x1e 0x95 0x14;» на » signature = 0x1e 0x95 0x0F; «
перезагрузил Arduino IDE 
подключил плату через usb-uart к компьютеру и, вуаля, все заработало!

сначала проверка Blink-ом поморгали 13 светодиодом


потом подключили побольше…

В заключение хочу сказать, что несмотря ни на что, плата получилась очень удачная. Проблемы решаемые (без танцев с бубном в нашем деле никак… иначе было бы скучно…  ) Короче говоря, рекомендую…

PS
Пробовал потом прошить так же bootloader от Arduino LilyPad. Прошилась, но залить скетчи не получилось… Оставил bootloader от Arduino NANO…