क्रेजी सर्किट्स: एक ओपन सोर्स इलेक्ट्रॉनिक्स लर्निंग सिस्टम: 8 स्टेप्स (चित्रों के साथ)

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:21

द्वारा BrownDogGadgetsBrownDogGadgetsलेखक द्वारा अधिक का पालन करें:

के बारे में: मैं मध्य विद्यालय विज्ञान पढ़ाता था, लेकिन अब मैं अपनी ऑनलाइन शैक्षिक विज्ञान वेबसाइट चलाता हूं। मैं अपना दिन छात्रों और मेकर्स के लिए नए प्रोजेक्ट डिजाइन करने में बिताता हूं। ब्राउनडॉग गैजेट्स के बारे में अधिक »

शिक्षा और घरेलू बाजार मॉड्यूलर इलेक्ट्रॉनिक्स 'लर्निंग' सिस्टम से भरा हुआ है, जिसे बच्चों और वयस्कों को प्रमुख स्टेम और स्टीम अवधारणाओं को सिखाने के लिए डिज़ाइन किया गया है। LittleBits या Snapcircuits जैसे उत्पाद शैक्षिक खिलौनों के लिए हर हॉलिडे गिफ्ट गाइड या पैरेंट ब्लॉग पर हावी होते दिख रहे हैं। हालांकि, ये सिस्टम हमेशा एक भारी कीमत के साथ आते हैं और कई सीखने के उपकरण की तुलना में खिलौनों की तरह महसूस करते हैं।

लगभग तीन साल पहले हमने क्रेजी सर्किट को कम लागत, पुन: प्रयोज्य, मॉड्यूलर, गैर-सोल्डरिंग, मजेदार, सिस्टम के रूप में डिजाइन करना शुरू किया, जिसे वास्तविक शिक्षण उपकरण के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। हम कुछ ऐसा चाहते थे जिसे माता-पिता और शिक्षक आसानी से उन किटों के साथ एकीकृत कर सकें जो उनके पास पहले से थीं या शेल्फ घटकों से सस्ती थीं। मेकर कम्युनिटी दोनों के लिए आनंद लेने के लिए और साथ ही औसत वयस्क के लिए कुछ।

अंत में क्रेजी सर्किट वह सब कुछ था जिसकी हमें उम्मीद थी और बहुत कुछ। सिस्टम ने किसी भी लेगो आधारित वातावरण के साथ त्रुटिपूर्ण रूप से काम किया, आसानी से सिलाई के लिए प्रवाहकीय धागे के साथ इस्तेमाल किया जा सकता है, और बुनियादी प्रोग्रामिंग के माध्यम से सरल सर्किट से आसानी से बढ़ाया जा सकता है। ओह, और इसका उपयोग करना मजेदार भी था जिसने हमारे सारे जीवन को आसान बना दिया।

इस लेख में हम आपको यह दिखाने जा रहे हैं कि हमने क्रेजी सर्किट घटकों को कैसे डिज़ाइन किया, हमारा पाठ्यक्रम, आप अपने स्वयं के हिस्से कैसे बना सकते हैं और डिज़ाइन कर सकते हैं, और क्रेज़ी सर्किट अन्य प्रणालियों के साथ कैसे काम करते हैं।

पूर्ण प्रकटीकरण: हम क्रेजी सर्किट के पुर्जे और किट बेचते हैं, हालांकि आप आसानी से हमारी ओपन सोर्स फाइलों का उपयोग अपने खुद के बोर्ड बनाने या अपने खुद के हिस्से डिजाइन करने के लिए कर सकते हैं। आप इस प्रणाली का उपयोग सभी प्रकार की चीजों के लिए कर सकते हैं और हमें कभी भी एक पैसा नहीं भेज सकते हैं।

गिव अवे: हम 2019 में कुछ नया करने की कोशिश कर रहे हैं। हम उन लोगों (केवल यूएस निवासी) को मुफ्त पुर्जे और किट दे रहे हैं, जो हमें इंस्ट्रक्शंस, फेसबुक, इंस्टाग्राम और यूट्यूब पर फॉलो करते हैं। सबसे अधिक संभावना है कि हम कुछ पूर्ण किट, तैयार पुर्जे और खाली पीसीबी दे देंगे। बस फॉलो करें या सब्सक्राइब करें और हम सामान देना शुरू कर देंगे।

चरण 1: पागल सर्किट के पीछे दर्शन

जब मैं एक शिक्षक था तो मैं वास्तव में इस बात से नाराज था कि मैं अपनी कक्षा के लिए फैंसी इलेक्ट्रॉनिक्स सिस्टम नहीं खरीद सकता, भले ही हर शिक्षण सम्मेलन या सेवा में मैं उनकी सिफारिश करता रहा। मेरे पास $ 100 किट के लिए बजट नहीं था जो पांच भागों के साथ आया था और सबसे अच्छा तीन छात्रों को पांच मिनट के लिए व्यस्त रखेगा। मैंने वही किया जो अधिकांश विज्ञान शिक्षक करते हैं और ईबे और अमेज़ॅन से सस्ते कच्चे हिस्से खरीदे लेकिन इसके लिए मुझे बहुत सारे नए पाठ योजना और गतिविधि डिजाइन कार्य करने की आवश्यकता थी। मैंने यह भी पाया कि मेरे छोटे छात्रों को ब्रेडबोर्ड के चारों ओर अपना सिर लपेटने में कठिनाई होती थी।

मैं अंततः स्कूल साइंस क्लब के बाद अपने उपयोग के लिए कुछ LittleBits किट खरीदने के लिए कुछ धन प्राप्त करने में सक्षम था। वे उपयोग करने में मज़ेदार थे (और ईमानदार होने के लिए, एक अच्छी तरह से एक साथ रखी गई प्रणाली), लेकिन जब मैंने अपने मध्य विद्यालय के छात्रों से यह समझाने के लिए कहा कि उन्होंने कैसे काम किया, तो मुझे वर्ष का मेरा पसंदीदा उत्तर मिला "मुझे नहीं पता, मैग्नेट?"। ये वे बच्चे थे जो हफ्तों पहले कुछ जटिल सर्किट का निर्माण कर रहे थे, फिर भी LittleBits किसी भी चीज़ की तुलना में अधिक खिलौने के रूप में सामने आया।

जब हमने एक मॉड्यूलर प्रणाली पर विचार-मंथन करना शुरू किया तो हम यह सुनिश्चित करना चाहते थे कि छात्र इस बात से अवगत हों कि कैसे भाग परस्पर क्रिया कर रहे हैं और फिर वे सामान्य भागों के समानांतर आकर्षित करने में सक्षम थे। हम यह भी जानते थे कि हमें ब्रेडबोर्ड के समान कुछ चाहिए, फिर भी वास्तविक ब्रेडबोर्ड की तुलना में उनके सिर को चारों ओर लपेटना आसान है। हमें इसे मज़ेदार और आकर्षक बनाना भी था।

चुनौती स्वीकार की गई!

चरण 2: लेगो क्यों?

"लोड हो रहा है = "आलसी"

अंत में हमें यह पता लगाना था कि सब कुछ एक साथ कैसे जोड़ा जाए। हमने तुरंत फैसला किया कि हम तारों और मगरमच्छ क्लिप के विचार से नफरत करते हैं; इसने हर चीज की सादगी को छीन लिया। हम प्रवाहकीय टेप का उपयोग करना पसंद करते थे लेकिन तांबे के पन्नी टेप का उपयोग करना असंभव था। हम टेप को नीचे ले जा सकते थे लेकिन यह फिर से ऊपर नहीं आएगा। हमने प्रवाहकीय धागे का उपयोग करने की भी कोशिश की लेकिन इसे नियंत्रित करना असंभव साबित हुआ। चीन में एक टेप फ़ैक्टरी के साथ स्काइप पर कई घंटों के बाद हमने कुछ कस्टम नायलॉन कंडक्टिव टेप (मेकर टेप) का निर्माण किया, जो फिर से वापस छीलने के लिए पर्याप्त मजबूत था, फिर भी सामान्य कॉपर फ़ॉइल टेप के साथ प्रतिस्पर्धी होने के लिए पर्याप्त सस्ता था।

इस तथ्य के लिए धन्यवाद कि हमारे कार्यशाला में बैठे विभिन्न आकार के छेदों के साथ हमारे पास बहुत सारे परीक्षण पीसीबी थे, हम जल्दी से एक आकार अंतर खोजने में सक्षम थे जिसने हमें नायलॉन प्रवाहकीय टेप का उपयोग करके दबाव फिट करने की अनुमति दी। इस तरह छात्रों को अपने टेप को एक विशिष्ट स्थान पर समाप्त करना पड़ा: उन्हें वास्तव में समय लेना पड़ा और अपने सर्किट को डिजाइन करना पड़ा। इस पहलू ने हमें क्रेजी सर्किट को केवल एक खिलौना नहीं, बल्कि एक सीखने के उपकरण में बदलने की अनुमति दी।

1/8 इंच के टेप का उपयोग करने से दो परत सर्किट की अनुमति देने का अजीब पक्ष लाभ भी हुआ। आम तौर पर हम लेगो स्टड के शीर्ष पर टेप लगाते हैं, लेकिन 1/8 इंच के टेप ने लेगो स्टड के बीच भी जाने के लिए पूरी तरह से काम किया। लोग लेगो पर टेप का उपयोग करके सभी प्रकार के जटिल सर्किट बना सकते थे। (हालांकि थोड़ा अजीब है। अगर और कुछ नहीं तो यह छात्रों को केवल थोड़ी सी कोशिश के साथ मौजूदा लाइन को 'कूद' करने की इजाजत देता है।)

एक बुनियादी उदाहरण सर्किट एक स्विच, बैटरी धारक और एक एलईडी का उपयोग कर सकता है। हमारे सभी हिस्सों के लिए हमने सकारात्मक ध्रुवों को इंगित करने के लिए जीएनडी (नकारात्मक) ध्रुवों और रंगीन पक्ष को नामित करने के लिए सफेद रेशम स्क्रीनिंग का उपयोग किया। उपरोक्त वीडियो मुझे एक साधारण सर्किट बनाते हुए दिखाता है। टेप बिछाएं, भागों पर दबाव डालें, शक्ति जोड़ें।

चरण 5: प्रवाहकीय धागा

परीक्षण के दौरान हमने पाया कि प्रवाहकीय धागे ने हमारे भागों के साथ वास्तव में अच्छा काम किया। यह पता चला है कि बड़े तांबे के छेद वाले छेद ने प्रवाहकीय सिलाई को वास्तव में आसान बना दिया है। हमारे कुछ परीक्षकों ने लेगो के साथ उनका उपयोग करने के बजाय हमारे भागों के साथ सिलाई करना पसंद किया।

यदि आपने कोशिश करने से पहले कभी कंडक्टिव थ्रेड का उपयोग नहीं किया है! यह आमतौर पर एक स्टील/नायलॉन धागा होता है जो काफी अच्छी तरह से संचालित होता है। इसके साथ हाथ से सिलाई करना काफी आसान है, और भागों को सिलाई करना एक बटन को सिलाई करने से ज्यादा मुश्किल नहीं है। हम एक Arduino का उपयोग करके जटिल इंटरैक्टिव शर्ट बनाने के लिए यहां तक गए हैं। प्रवाहकीय सिलाई के बारे में अच्छा हिस्सा यह है कि यदि आप वास्तव में अपनी परियोजना से नफरत करते हैं तो आप हमेशा भागों को हटा सकते हैं और उन्हें किसी और चीज़ के लिए उपयोग कर सकते हैं।

बच्चों के लिए हमारी 'गो टू' गतिविधि उन्हें एलईडी, बैटरी होल्डर और स्नैप्स के सेट का उपयोग करके बटन स्नैप ब्रेसलेट बनाना है। स्नैप ब्रेसलेट के अंत में जाते हैं और सर्किट को पूरा करने के लिए उपयोग किए जाते हैं। अगर कोई इसे वर्कशॉप या घरेलू गतिविधियों के लिए इस्तेमाल करना चाहता है तो हम एक अच्छा प्रिंट करने योग्य पीडीएफ एक साथ रखते हैं।

चरण 6: प्रवाहकीय स्याही और आटा

शुरुआत में हम अपने भागों को प्रवाहकीय स्याही से काम करने के लिए तैयार थे। यह केवल आंशिक रूप से काम किया।

नंगे प्रवाहकीय स्याही

यह प्रवाहकीय स्याही पफी पेंट के समान ही है। किसी भी सतह पर पेंट करना आसान है, काफी सस्ता है, और आसान सफाई के लिए पानी से धो सकते हैं। नकारात्मक पक्ष यह है कि ग्रेफाइट बहुत प्रवाहकीय नहीं है और वास्तव में किसी भी चीज़ से अधिक बड़े अवरोधक की तरह कार्य करता है। हमारे पास इसे क्रेजी सर्किट पार्ट्स से जोड़ने में कोई समस्या नहीं थी क्योंकि हमारे पास पीसीबी पर स्याही की बूँदें सूख सकती थीं, लेकिन हमारे पास सर्किट में सुरक्षित रूप से घूमने की शक्ति थी।

हमने इसका उपयोग करने के लिए जो किया वह हमारे Arduino संगत Teensy LC बोर्डों के लिए एक कैपेसिटिव पेंट "टच पॉइंट" था। हम पीसीबी से पेंट ब्लॉब्स तक टेप चलाते हैं और फिर लोग पेंट को छूते हैं। यह सभी प्रकार के मज़ेदार स्टैंसिल, वॉल पियानो, या इंटरेक्टिव आर्ट प्रोजेक्ट की अनुमति देता है।

सर्किट लेखक

यह प्रवाहकीय स्याही सिल्वर जेल पेन की तरह ही काम करती है, केवल यह कागज पर अत्यंत प्रवाहकीय निशान छोड़ती है। इस स्याही का उल्टा यह है कि ट्रेसिंग अत्यंत प्रवाहकीय होती है और यह एक वास्तविक कलम की तरह काम करती है। नकारात्मक पक्ष यह है कि पेन महंगे होते हैं, सूख जाते हैं, और एक ठोस संबंध बनाने के लिए आपको किसी तरह अपने हिस्सों को कागज से दबाना पड़ता है।

हमारे पास मूल रूप से कुछ कस्टम मैग्नेट थे जो हमारे लेगो छेद के माध्यम से फिट होते हैं। हमारा GitHub रेपो पुराने भागों से भरा है जिन पर "चुंबक संगत" का लेबल लगा हुआ है। अंतिम परिणाम हिट या मिस था और हमने महसूस किया कि हमने इलेक्ट्रॉनिक्स भागों के खराब संस्करण बनाए हैं जो सर्किट स्क्राइब ने पहले ही बना लिए हैं। बड़ा Arduino आधारित प्रोजेक्ट बनाने का एकमात्र लाभ था क्योंकि सर्किट स्क्राइब किसी भी Arduino बोर्ड का उत्पादन नहीं करता है, लेकिन बहुत सारे मैग्नेट को एक साथ रखने से अपनी समस्याएं पैदा हो जाती हैं।

हमने यह भी महसूस किया कि हम इस स्याही से जो कुछ भी कर रहे थे, हम प्रवाहकीय टेप के साथ कहीं बेहतर कर सकते थे।

स्क्विशी सर्किट आटा - उर्फ प्रवाहकीय आटा

मैंने हमेशा इसे युवा छात्रों के साथ बुनियादी इलेक्ट्रॉनिक्स सिखाने के लिए एक उत्कृष्ट शिक्षण उपकरण के रूप में पाया। आटे का उल्टा यह है कि यह अत्यधिक मनोरंजक है, खासकर कुकी कटर के साथ। नकारात्मक पक्ष यह है कि यह सूख जाता है (किसी भी आटे की तरह) और अत्यधिक प्रतिरोधी भी होता है।

हम आटे का उपयोग उसी तरह करते हैं जैसे हम बेयर कंडक्टिव पेंट का उपयोग करते हैं, कैपेसिटिव टच प्रोजेक्ट्स के लिए टच पॉइंट के रूप में। यह मिश्रण में एक मजेदार तत्व जोड़ता है। इसके अलावा यदि आप आटे का एक बहुत बड़ा सपाट टुकड़ा बनाते हैं तो आपका शरीर सर्किट के साथ प्रतिक्रिया करेगा इससे पहले कि आप इसे छूएं। कभी-कभी एक इंच तक की दूरी तक। यह देखना हमेशा मजेदार होता है कि लोग कोशिश करते हैं और यह पता लगाते हैं कि ऐसा क्यों हो रहा है।

चरण 7: Arduino, रास्पबेरी पाई, माइक्रो: बिट और वायरलेस बोर्ड

हमारे गिटहब रेपो पर एक त्वरित नज़र डालें और आप देखेंगे कि हमारे पास कई बड़े पीसीबी हैं जिन्हें कई लोकप्रिय माइक्रो-कंट्रोलर के साथ काम करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। बहुत सारी बिल्डिंग सिस्टम के बारे में हमारी मुख्य शिकायतों में से एक यह थी/है कि वे लोगों को एक प्रोप्राइटी प्रोग्रामिंग सिस्टम का उपयोग करने के लिए प्रेरित करते हैं या आपको केवल एक प्लेटफॉर्म का उपयोग करने की अनुमति देते हैं। हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर के लगातार विकसित होने के साथ लोगों को लॉक करना या कुछ वर्षों के बाद उनके पुर्जे फेंकना अजीब लग रहा था।

छोटे आकार और कीमत बिंदु के कारण Arduino नैनो (जो हमारा रोबोटिक्स बोर्ड बन गया) के साथ शुरू करने के लिए सबसे स्पष्ट विकल्प है। यह प्रोग्रामिंग परियोजनाओं की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए एकदम सही था, जैसे कि प्रकाश प्रभाव या टर्निंग सर्वो। हमने मुख्य रूप से कैपेसिटिव टच क्षमताओं के लिए, एक टेन्सी एलसी का उपयोग करते हुए एक अधिक सुविधा संपन्न संस्करण का उत्पादन करने का निर्णय लिया। टेन्सी एलसी (इन्वेंशन बोर्ड) में कुछ अच्छे कीबोर्ड इम्यूलेशन फीचर्स भी हैं और हमने इसका इस्तेमाल करते हुए कुछ मजेदार गेम कंट्रोलर जल्दी से बनाए। पिछले साल हमने एक विशाल लेगो एनईएस नियंत्रक भी बनाया और इसे इंस्ट्रक्शंस पर पोस्ट किया।

प्रोग्रामिंग मजेदार है लेकिन हर कोई परेशानी से नहीं गुजरना चाहता। हमने एक प्रीप्रोग्राम्ड ATtiny85 चिप के चारों ओर डिज़ाइन किया गया एक बोर्ड एक साथ रखा है जो बस पलक झपकते और फीका पड़ जाता है। हमारा उत्पादन संस्करण एसएमटी भागों का उपयोग करता है, हालांकि आपको हमारे रेपो में एक थ्रू होल संस्करण मिलेगा। वे छोटी परियोजनाओं जैसे बदसूरत क्रिसमस शर्ट या कुछ टिमटिमाते सितारों के काम आते हैं।

एक चीज जिसे हमने करने की उपेक्षा की है वह है हमारे रास्पबेरी पाई ज़ीरो और माइक्रो: बिट बोर्ड को पॉलिश करना। सामान्य तौर पर हम माइक्रो: बिट और उसके आसपास उगने वाले समुदाय को पसंद करते हैं। जहां तक हमारे रास्पबेरी पाई ज़ीरो बोर्ड का सवाल है… हमें सचमुच नहीं पता कि इसके साथ क्या करना है। गंभीरता से, कोई इसके साथ कुछ दिलचस्प बनाता है और हम आपको कुछ भाग भेजेंगे।

हमारे पास कुछ वायरलेस परियोजनाओं को एक साथ रखने की कोशिश करने का निराला विचार भी था। हम लेकिन पार्टिकल फोटॉन बोर्ड, एडफ्रूट फेदर बोर्ड के एक जोड़े और सामान्य NodeMCU बोर्ड के लिए एक साथ बोर्ड करते हैं। हमने उन्हें अपने नैनो पीसीबी के समान मूल डिज़ाइन के आधार पर पिन हेडर की एक पंक्ति के साथ पीछे की तरफ आधारित किया है।

चरण 8: भविष्य की योजनाएं?

वर्तमान में हम भागों के तीसरे निर्माण के बीच में हैं, हमारी अधिकांश बिक्री स्कूलों, पुस्तकालयों और मेकर स्पेस में जा रही है। हमें सभी उम्र के उपयोगकर्ताओं से बहुत अधिक ठोस प्रतिक्रिया मिली है जिससे हमें बेहतर भागों को डिजाइन करने में मदद मिली है।

पाठ्यक्रम

सबसे आम अनुरोधों में से एक कक्षा-तैयार पाठ्यक्रम के लिए रहा है। परियोजनाएँ बनाना सरल है; छात्रों और शिक्षकों के लिए छह सप्ताह के संसाधन बनाना अधिक कठिन है। मार्च के अंत तक हम अपनी वेबसाइट पर अपना पहला पाठ्यक्रम ड्राफ्ट पोस्ट करेंगे, जो किसी के भी उपयोग के लिए निःशुल्क होगा। हमारे पास दो ट्रैक होंगे, एक बेसिक सर्किटरी के लिए और दूसरा बेसिक प्रोग्रामिंग के लिए। दोनों हमारे क्रेजी सर्किट भागों के आसपास केंद्रित होंगे, हालांकि शेल्फ भागों का उपयोग करने के लिए उन्हें आसानी से संशोधित किया जा सकता है।

अधिक उत्पादन लाइन पार्ट्स

हम वर्तमान में नए भागों के लिए अनुरोध ले रहे हैं। प्रक्रिया धीमी है लेकिन हम इस साल के अंत में अपने लाइनअप में कुछ नए टुकड़े जोड़ना चाहते हैं। उम्मीद है कि हम कुछ पोटेंशियोमीटर और NeoPixel कंपोनेंट्स बनाने में सक्षम होंगे और उन्हें अपने किट में जोड़ना शुरू करेंगे। हम भाग्यशाली रहे हैं कि हमारे पास कुछ उत्साही प्रशंसक हैं जिन्होंने अपने स्वयं के घटकों को डिज़ाइन किया है और उन्हें हमारे साथ साझा किया है, और हमें उम्मीद है कि भविष्य में और लोग होंगे।

ओपन सोर्स के प्रति प्रतिबद्धता

ऐसा लग सकता है कि हम एक मरे हुए घोड़े को मार रहे हैं, लेकिन हम वास्तव में अपने घटकों को ओपन सोर्स होना पसंद करते हैं। हम अपने प्रोजेक्ट संसाधनों, पाठ्यक्रम और डिज़ाइन फ़ाइलों में जोड़ना जारी रखेंगे। हम वास्तव में आशा करते हैं कि नोइस और एडवांस दोनों उपयोगकर्ता अपने स्वयं के हिस्से बनाना शुरू कर सकते हैं या उन्हें नई परियोजनाओं के लिए संशोधित कर सकते हैं।

पीसीबी प्रतियोगिता में दूसरा पुरस्कार