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手把手教你快速DIY電子零件!

發(fā)布時(shí)間:2017-02-07 責(zé)任編輯:sherry

【導(dǎo)讀】如果能自己制作開關(guān)或電位計(jì)等零件,入門級(jí)Arduino工具組的成本應(yīng)該還可以再降低一些…本文主要是基于這點(diǎn)來教大家如何信手拈來材料DIY電子零件?
 
如果你是被標(biāo)題“騙”進(jìn)來的,筆者得在這里先道個(gè)歉,這篇文章不是要告訴你怎么自己做開關(guān)或電位計(jì),而是反過來要請(qǐng)教大家有沒有什么想法或建議,可以利用家里現(xiàn)成可取得的材料來制作這些小家伙?
 
會(huì)想問這個(gè)問題,是因?yàn)槲以谌ツ?2月出席了在美國硅谷舉行的嵌入式系統(tǒng)技術(shù)大會(huì)(ESC),在一場(chǎng)我自己的簡報(bào)結(jié)束后,與Arduino.org的營運(yùn)副總裁聊了一下;我們談的話題之一,是吸引年輕學(xué)子對(duì)科學(xué)、技術(shù)、工程與數(shù)學(xué)(STEM)產(chǎn)生興趣的重要性。
 
談話中我提到坊間有很多不錯(cuò)的Arduino書籍與工具,但是因?yàn)樗鼈円幌伦映霈F(xiàn)一大堆,讓讀者們最后雖然知道該怎么去動(dòng)手自己開發(fā),但是卻不能真正了解他們?cè)谧鍪裁矗约啊冈谀缓蟆沟降装l(fā)生了什么事。
DIY電子零件
我教過幾個(gè)人怎么使用Arduino,年齡從12歲到超過60歲都有,這些學(xué)生們的一個(gè)共通點(diǎn)是,他們以前都沒有接觸過電子、微控制器或是編程技術(shù);要一次學(xué)習(xí)所有這些知識(shí)會(huì)把人嚇跑,所以我們都是從最基礎(chǔ)的概念起步,然后再以自己的方式努力前進(jìn)。
 
通常我們做的第一件事,是把一顆9V電池連結(jié)到18V的白熾燈泡,然后觀察燈泡只能發(fā)出微弱的光;我們還把電池引線換成燈泡的端點(diǎn),比較以兩種方式讓燈泡發(fā)亮的差異,然后導(dǎo)出那是一種非極化(non-polarized)零組件的結(jié)論。
 
接著我們會(huì)用兩顆9V電池串聯(lián),連接同樣18V燈泡,然后觀察燈泡發(fā)光亮度比較高;所有這些步驟讓我們了解電壓、電流、電阻等等概念,以及這些元素如何相互關(guān)聯(lián)。
 
下一步是讓一顆LED跟9V電池連結(jié),然后觀察LED燈在非常短的時(shí)間內(nèi)就發(fā)出很亮的光;這能讓我們了解限流電阻(current-limiting resistor)的概念,利用這種電阻(以及一顆LED),我們發(fā)現(xiàn)LED是一種極化零件,得用正確的方式連結(jié),而電阻則是非極化零件。進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)得出,電路是“+5V→電阻→LED→0V”或“+5V→LED→電阻→0V”都沒關(guān)系。
 
接著導(dǎo)入的概念是單極單擲(SPST)以及單極雙擲(SPDT)開關(guān),包括上拉電阻(pull-up resistor);我們會(huì)用這些小家伙來控制LED燈。在完成所有這些“打地基”的工作之后,我們才能啟動(dòng)Arduino工具,進(jìn)入下一個(gè)階段。
 
用Arduino統(tǒng)治世界!
 
做了以上所有事情的結(jié)果是,我被邀請(qǐng)編寫一系列的“小冊(cè)子”,專門教授基礎(chǔ)的電子、微控制器與計(jì)算機(jī)程序撰寫等知識(shí);這些小冊(cè)子會(huì)很薄、內(nèi)容親和不具威脅性,而且每一本都有連貫性。除了提供個(gè)人使用,也考慮將這些小冊(cè)子推廣至學(xué)校,以及使用它們做為在全世界各地舉行之周末小型工作坊的教科書。
 
這一系列小冊(cè)子的大標(biāo)題訂為“如何用Arduino統(tǒng)治世界”(How to Rule the World with Arduino),我在上周末在第一本冊(cè)子的第一段解釋了為何要用這個(gè)在某種程度上有點(diǎn)狂妄的名字:
 
如果你能用一顆微控制器讀取一顆傳感器(例如一個(gè)開關(guān))的數(shù)值,根據(jù)該數(shù)值做出一個(gè)決策,控制某樣?xùn)|西(例如一盞燈),然后你就統(tǒng)治了世界;這是在我們的生活周遭可見、所有運(yùn)算系統(tǒng)的基礎(chǔ),從智能手機(jī)、平板電腦、機(jī)器人到太空探測(cè)器,它們做的事情是一樣的,只是復(fù)雜程度多寡。
 
還有一個(gè)腳注解釋“微控制器”這個(gè)名詞,因?yàn)槲覀儾荒芾硭?dāng)然認(rèn)為讀者一定知道那是什么;而在第一頁下半部,兩段文字之后,我寫道:
 
我不知道你是誰,但如果我沒有讓什么東西嗶嗶叫、吱吱叫、發(fā)光或是爆炸──而且有時(shí)候是在同時(shí)──我會(huì)覺得很無聊...所以,讓我們一起來做第一個(gè)實(shí)驗(yàn)吧!
 
然后從這一刻起,我們忘我地投入充滿樂趣的實(shí)驗(yàn)以及學(xué)習(xí)各種很酷的東西…
 
而我會(huì)寫這篇文章討論這件事情的原因,是希望能把這種活動(dòng)的成本盡可能降低,想請(qǐng)教大家有沒有什么建議?
 
除了Arduino以及小型面包板,我知道我們還需要在隨附這系列小手冊(cè)的工具組中,包括像是幾個(gè)9V電池夾具、18V白熾燈泡座、一串LED燈,以及很多電阻器;這些零件的總成本如果大量采購,可能單價(jià)只要幾美元。
 
我們還可以提供像是開關(guān)、電位計(jì)等零件,但是如果不小心一點(diǎn),成本可能就會(huì)超過;因?yàn)槲覀儠?huì)需要幾個(gè)SPST開關(guān)、幾個(gè)SPDT開關(guān),還需要至少5個(gè)瞬間開關(guān)按鍵(momentary push button),以及至少3個(gè)10KΩ電位計(jì)(或是微調(diào)器)。
 
不論其他,如果我們能用日常生活中容易取得的東西來打造這些零件,將會(huì)非常具教育性──而且會(huì)讓讀者能更充分理解相關(guān)知識(shí)、取得成就感;舉例來說,我在想是不是能利用自動(dòng)鉛筆芯來制作電位計(jì),但我擔(dān)心那可能會(huì)太脆弱。
 
所以要在這里要拜托大家熱心提供意見──你的腦袋里有什么好點(diǎn)子可以分享嗎?讓我們一起來為基礎(chǔ)電子DIY (培養(yǎng)未來工程師人才?)貢獻(xiàn)一點(diǎn)力量吧!
要采購開關(guān)么,點(diǎn)這里了解一下價(jià)格!
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