FM7V819L17V87YD

Перед вами впечатляющий ансамбль цвета, оптики и геометрии, способный загипнотизировать любого. Это оптическая иллюзия, обусловленная множеством зеркал и воплощённая в причудливой форме додекаэдра (двенадцатигранник). Несмотря на фантастический вид, она достаточно проста для самостоятельной сборки. Поэтому сегодня мы делимся с вами инструкцией этого сногсшибательного проекта на Arduino и светодиодах.

Необходимые материалы:

– Пластик для 3D-принтера (1 кг PETG, 1 кг PLA);

– Светодиодная лента 5 м, 144 светодиода/м, WS2812B;

– Блок питания 5В 30А 150 Вт;

– Одножильные провода 20WAG, красный и чёрный (2 м);

– Многожильный медный провод 0,5мм (2 м);

– Одножильный медный провод 0,6 мм;

– Зеркальный акриловый лист 2 мм;

– Arduino Mega или Arduino Uno;

– Винты под шестигранник M3x8 (100 шт.);

– Термоусадочные трубки;

– Супер-клей;

– 3-контактный разъём;

– Оплётка для проводов 5 мм.

Шаг 1: 3D-печать

FOQOCGEL16FPH0L

Рис. 1 Элементы додекаэдра

Первым делом нужно изготовить элементы опорной конструкции, и 3D-печать – лучший способ достижения цели. Особенно при том, что все детали уже смоделированы и доступны для скачивания на нашем сайте (файлы в формате STL).   

Но не распечатывайте всё сразу. Сначала убедитесь, что модели совместимы с остальными элементами сборки. Если вы хотите использовать нестандартные светодиоды, то размеры рамки придётся изменить. Следите за тем, чтобы ширина светодиодной ленты была меньше, чем ширина стоек, а угол между двумя соседними гранями равнялся 116°.

В дальнейшем потребуется припаять ленты к раме, поэтому при печати используйте высокотемпературный пластик, такой как PETG. Его повышенная прочность послужит дополнительным бонусом, поскольку зеркала тяжёлые и нуждаются в хорошей опоре.

Цвет выбирайте на своё усмотрение, рама будет видна только внутри сборки. Для достижения визуального эффекта бесконечной глубины рекомендуется использовать чёрный.

Настройки каждого принтера индивидуальны и непредсказуемы, но общие рекомендации для печати есть:

– Высота слоя 0,2 мм;

– Периметры 3;

– Заполнение 15%;

– Без поддержек.

Для каркаса нужно напечатать 30 отдельных стоек (файл Strut). Три из них должны немного отличаться от остальных для создания входного угла (файл Strut Input).

Прочие детали, не являющиеся частью рамы, можно напечатать пластиком PLA, используя аналогичные настройки.

Шаг 2: Каркас

Для сборки вам потребуется сделать много маленьких штифтов из нити для 3D-принтера, длиной около 10 мм.

Сборку начните с тех самых трёх стоек входного угла. Вклейте по одному штифту в левое отверстие на одном конце каждой стойки (рис. 2).

FYFHRU0L16FPH2M min

Рис. 2 Штифты

При склеивании старайтесь сразу зафиксировать все три стойки в один угол, как на рисунке 3, иначе потом будет сложно закрепить остальные части.

FSC9Z6YL16FPH2G

Рис. 3 Углы между трёх граней

Соберите раму, добавляя к каждому образованному концу по две новых стойки до тех пор, пока конструкция не сложится в один большой додекаэдр. Не забывайте использовать штифты на склейках, это увеличивает прочность.

F2WFMMJL16FPH2V

Рис. 4 Полусобранный додекаэдр

Шаг 3: Светодиоды и провода

На этом сложном этапе главное сохранять спокойствие и не торопиться. Если что-то не получается, лучше отойти в сторону, подышать и вернуться к работе позже, чем рисковать, взрывая светодиоды. Полосы могут выйти из строя одним мощным хлопком при неосторожном обращении с проводкой. Сохраняйте разум холодным и следуйте рекомендациям.

Для удобства изготовьте картонный макет, на котором можно нарисовать схему подключения и разводки проводов. Это поможет не запутаться в процессе. Для тех, кто не знаком с процессом пайки, у нас есть обучающее видео

Вот основные правила успешной коммутации:

1) Каждая положительная клемма подключена к двум другим положительным клеммам в общем узле

2) Каждая отрицательная клемма соединена с каждой отрицательной клеммой.

3) Линия данных представляет собой одну единственную змейку, которая проходит по определенной схеме по всему додекаэдру. Нужно следовать направлению светодиодных лент (у большинства есть направляющие стрелки).

F449AC0L19APTHK

Рис. 5 Пример схемы подключения

В силу физических и математических законов, додекаэдры являются «неевклидовыми»: в их гранях нет ни одного пути, который не пересекался бы с другим. Учитывая это, нужно «возвращаться» несколько раз в цикле данных, чтобы охватить все грани фигуры. Рама имеет небольшие встроенные туннели, которые можно использовать для прокладки «обратной» линии данных под светодиодной лентой (рис. 6). Вы можете распознать эти переходы на рисунке схемы.

FD3MRYUL16FPIOA

Рис. 6

Используйте одножильный провод 20AWG для подачи питания. Разделите один его конец на три части и припаяйте к ним отрезки медной проволоки, закрыв термоусадочной трубкой. Полученные провода проденьте через входной угол конструкции, как на рисунке 7.

FFROICLL16FPH4N

Рис. 7

Каждая грань додекаэдра состоит из 30 полосок по 17 светодиодов.

Для начала приклейте первые 6 полосок, начиная от входного угла, по пятиугольнику и дальше, не забывая о направлении потока данных. 

Пользуясь правилами, упомянутыми выше, начните паять. Периодически тестируйте работоспособность соединения, подключая силовой кабель к Arduino (после каждых 3-4 полосок).

Вот еще несколько советов:

– Не держите паяльник слишком близко к светодиодам, так как это может им навредить;

– Старайтесь не перегревать припой, это может привести к повреждению ленты или 3D-печатных деталей;

– Если припой не прилипает, поцарапайте поверхность меди ножом.

Шаг 4: Питание и микроконтроллер

FGO6MAUL16FPI15

Рис. 8 Коробка с блоком питания и Arduino Mega

Пришло время позаботиться о питании и управлении системы. Для удобства лучше сделать коробку и компактно разместить в ней блок питания, Arduino и несколько кнопок управления светом. Вы можете легко сделать это, используя предоставленные ранее STL-файлы для 3D-печати. 

Прикрутите блок питания к основанию коробки с помощью винтов и шестигранного ключа. Перед подключением проводов убедитесь, что у них есть специальная входная заглушка. 

Добавьте 3-контактный разъем и проденьте провода сквозь отверстие в боковой стенке коробки. Подключите одножильные провода (фаза, земля и нейтраль) к соответствующим клеммам на блоке питания. 

Если ваши светодиоды работают от напряжения 5 В, то можете подключить Arduino непосредственно к источнику питания; если же вы используете ленту на 12 В, вам понадобится преобразователь, чтобы получить желаемое напряжение 5 В.

Добавьте в сборку дополнительные элементы управления, чтобы творить цветомузыку было удобно. Например, на рисунке 9 изображены кнопки, переключающие режимы узора и цвета, и потенциометры, регулирующие яркость, насыщенность и скорость. Широту интерфейса определяйте на своё усмотрение.

F9R8LR7L1DKY3EK

Рис. 9 Кнопки и потенциометры

Шаг 5: Программирование

Здесь всё просто: для программирования светодиодов скачивайте исходный код (Файл INO) и отправляйтесь прямиком в среду разработки Arduino IDE. 

Установите библиотеку FastLED и вперёд – экспериментировать!

F9AO9ZOL16FPJG6

Рис. 10 Так выглядит додекаэдр без зеркал

Шаг 6: Зеркала

Сборка уже радует глаз, но для эффекта оптической иллюзии ей не хватает зеркал. Приложим ещё немного усилий и добавим отражающие элементы.

Сначала нужно вырезать необходимые формы из акрилового стекла. Очень важно на этом этапе не снимать защитную пленку: акрил легко царапается, велика вероятность испортить поверхность. 

Распечатайте трафарет (там же, в STL-файлах), маркером нарисуйте 12 пятиугольников и вырежьте их с помощью лобзика. (рис. 11, 12 и 13).

FEJKICML16FPJFY

Рис. 11 3D-печатный трафарет

F3UTUI7L16FPJFZ

Рис. 12 Процесс резки акрила

FKVFIRRL16FPJG3

Рис. 13 Зеркала-пятиугольники

Наконец, установите зеркала в раму додекаэдра, тщательно протерев их перед этим. Следите, чтобы в помещении не было пыли.

Начинайте установку с вершины, где вход питания, потом переходите к трём соседним граням и дальше, пока не заполните все поверхности додекаэдра зеркалами. Обратите внимание, что отражающие стороны акрила должны быть обращены внутрь. 

В завершении поставьте додекаэдр на подставку и включите питание. Всё готово! Мерцающая бесконечность перед вами, смотрите и расслабляйтесь. 

FMVJ90FL17V881I

Может, вам уже доводилось мастерить что-то со светодиодами и оптическими фокусами? Делитесь своими проектами с нами, всегда рады наблюдать за творчеством единомышленников.

Вдохновения и успехов!

 

Опубликовано в Технологии
Понедельник, 02 мая 2022 18:59

Автоматизированные шахматы

F49SV2PKXX9MD9M

Апгрейд классической настольной игры – то, что нужно в эпоху массовой цифровизации. Несмотря на растущую популярность игровых онлайн-площадок и электронных приложений, многие шахматисты по-прежнему крепко держатся за аутентичность живой игры с реальными фигурами. Им не всегда удаётся встретиться с единомышленниками, многие говорят, что найти подходящего соперника невообразимо трудно.

Но у DIY- культуры нашлось своеобразное решение проблемы – умные автоматизированные шахматы. Они совмещают натуралистичность деревянных фигур и практичность цифровых программ.

Умные шахматы – это игрок, который всегда готов появиться по ту сторону доски и сыграть за чёрных. Он не только мыслит как человек, но ещё и фигуры сам передвигает, оставаясь совершенно невидимым и беззвучным. Что это: магия поттерианы или запрещённые технологии? 

На деле, это всего лишь скрытый подвижный механизм на осях XY под управлением знаменитой платы Arduino

Сегодня мы делимся с вами руководством по сборке умных шахмат.

Список деталей:

– Линейные рельсы с V-образным пазом 20x20 (5 шт. различной длины – 315 мм, 350 мм, 395 мм и 2 шт. по 345 мм);

– Угловые кронштейны 90 градусов (10 шт.);

– Шкив GT2-20, отверстие 5 мм (2 шт.);

– Шкив GT2 (8 шт.);

– Ремень GT2 3,5 м;

– Arduino Nano;

– Шаговый двигатель Nema 17, 200 шагов/об, 12V 350mA (2 шт.);

– Драйвер шагового двигателя A4988 (2 шт.);

– LCD модуль;

– Аркадные кнопки 23,5 мм (2 шт.);

– Электромагнит с удерживающей силой 5 кг;

– Диод 1N4001;

– Силовой транзистор TIP 120;

– Концевой микропереключатель с роликом (2 шт.);

– Герконовый переключатель 14,5 мм (64 шт.);

– Резистор 1 кОм;

– Мультиплексор CD74HC4067 (4 шт.);

– Клеммная колодка DC Jack;

– Межплатные соединители (штыри однорядные);

– Винтовые клеммы (10 шт.);

– Макетная плата 50 x 100 мм (3 шт.);

– Разъём HE10 (4 шт.);

– Ленточный кабель (8 шт.);

– Набор деревянных шахматных фигур;

– Наклейка «шахматная доска», клетки 37 x 37 мм;

– Магниты 8 x 3 мм (32 шт.);

– Стенки коробки из пенокартона – 462 x 462 x 5 мм; 462 x 462 x 10 мм; 462 x 80 x 10 мм (2 шт.); 442 x 80 x 10 мм (2 шт.);

– Колёса для V-образных рельсов (8 шт.);

– Алюминиевые распорки 5 х 6 мм (4 шт.);

– Эксцентриковые распорки для колёс (4 шт.);

– Наборы гаек, болтов, винтов, шайб и шестигранников;

– Опорные 3D-детали (файлы для печати в Приложении).

FQZ8ME2KZVA9N95

Рис. 1. Здесь видны рельсы, двигатели, электромагнит и различные детали для крепления – будущая система XY

FSR8SJTKZJUPUWN

Рис. 2. Электроника

Шаг 1: Электромагнитная тележка на осях X и Y

FCMGYV9KXHJSGK3 1

Рис. 3. То, что скрыто внутри

Заставить фигуры волшебным образом перемещаться можно силой магнитов. Представьте систему, в которой скрытый механизм перемещается под шахматной доской, генерируя магнитное поле. Все фигуры обладают собственными магнитами, поэтому подвижный механизм (электромагнитная тележка) может создавать связь с ними и плавно двигать по полю одной клетки к другой.

F4V8YPNKXHJSGMW

Рис. 4. Оси XY, электромагнитная тележка (Trolley) и два шаговых двигателя (Motor A и B)

Электромагнит создает поле лишь под воздействием электрического тока, и в этом его преимущество: тележка может спокойно перемещаться в пространстве, не утягивая за собой всех подряд. Напряжение подаётся на неё скоординированно и позволяет установить магнитное притяжение только для одной фигуры.

Переключать подачу питания легко с силовым транзистором TIP 120, управляя им прямо с Arduino.

FIQL3QBKY1JXQFW

Рис. 5. Получая напряжение на базу (B), транзистор позволяет току идти через коллектор (C) на эмиттер (E)

За передвижение тележки отвечают шаговые двигатели, рельсы, колёса и ремни. На рисунках ниже представлены возможные варианты перемещений тележки в соответствии с работой двигателей:

FAVSQFRKXG4D15E 1

Рис. 6

FAVSQFRKXG4D15E

Рис. 7

– если вращается только один двигатель, возникает диагональное смещение тележки, как на рис. 6;

– при вращении двух двигателей в одном направлении производится горизонтальное смещение (рис. 7, справа);

– если двигатели вращаются в противоположных направлениях, тележка движется по вертикали.

FXG28ICKXN9KK4V

Рис. 8. Перемещение по оси X с помощью боковых колёс

F9O4JV7KXN9KK4W

Рис. 9. Перемещение по оси Y с помощью колёс тележки

Для гладкого беспрепятственного скольжения очень важна контактная сила и пространство между колёсами и рельсами. Если его слишком мало, скольжение будет тугим, если слишком много – неточным. Получить хорошую контактную силу только за счёт конструкции нельзя, должна быть система настройки. Эксцентриковые распорки нужны именно для этого: поворачивая их в разные стороны, можно увеличить или уменьшить зазор рядом с колесом, и тем самым добиться наилучшего скольжения.

FKCFWLZKXN9KKPM

Рис. 10 Распорки в конструкции тележки

Последовательность действий (рис. 11):

1) Соберите тележку.

2) Установите её на рельс и отрегулируйте зазоры трения с помощью эксцентриковых распорок. Соберите и добавьте две опоры для шкивов на каждом конце рельса.

3) Соберите основную раму из четырёх внешних рельсов.

4) Соберите опоры шкивов.

5) Установите рельс тележки на основную раму, сделайте фрикционные зазоры и добавьте опоры шкивов.

6) Установите шаговые двигатели.

7) Добавьте ремни и отрегулируйте их длину так, чтобы обеспечить хорошее движение двигателей.

FC8NJ83L01C332P

Рис. 11 Поэтапная сборка тележки и рельсов

Шаг 2: Шахматы и коробка

FCMGYV9KXHJSGK3

Рис. 12 Подготовка деталей

Здесь шахматная доска – не просто поле боя. Она оснащена системой магнитных датчиков и может безошибочно определять положение фигур.

Под каждой клеткой располагается герконовый переключатель. Когда фигура занимает позицию, её магнит активирует датчик геркона, расположенного прямо под ней. Система сравнивает активированные датчики до и после хода, определяя таким образом изменения на доске.

F4BOP5TKWQEH2AT

Рис. 13 Так должна выглядеть внутренняя сторона доски

Аркадные кнопки и экранный модуль нужны для удобства интерфейса. С их помощью можно устанавливать режимы игры, указывать неразрешённые ходы и управлять временем обратного отсчёта.  

Последовательность действий (рис. 14):

1) Наклейте «шахматную доску» на основную поверхность и сделайте отверстия для кнопок и экрана.

2) С обратной стороны начертите точно такую же доску. Проследите, чтобы её положение полностью совпадало с положением первой доски, буквально клетка в клетку. 

3) Закрепите все герконы на обратной стороне, каждый по центру клетки. Затем соедините их в комплекты по 8 шт., используя ленточный кабель. Должно получиться 8 широких лент.

F2LM3L5KZE4ZD73

Рис. 14

4) Закрепите ленты на доске с помощью клея, затем установите кнопки и экран.

5) Завершите монтаж проводов.

6) Удалите войлок в основании фигур и закрепите магниты с опорами на том месте (рис. 15)

FWDV2EHL01C33XH

Рис. 15

Теперь пришло время собрать коробку. Она понадобится, чтобы спрятать механизмы, добавить эстетики и зафиксировать расстояние между электромагнитом и плоскостью шахматной доски.

F016HGSL0856CRN

Рис. 16

Ориентируйтесь по рисунку 16, чтобы обеспечить хорошее взаимодействие магнитных полей.

Части пенокартона склейте вместе и в одной из стенок просверлите отверстие для подключения разъема питания.

FZEFOQNKZIF82NE

Рис. 17

Шаг 3: Электроника

FDKI874KZLA7AR4

Рис. 18

1) Разложите перед собой макетные платы.

2) Установите штыревые разъёмы и винтовые клеммы.

3) Приклейте макетные платы к специальным опорам. Спаяйте все выводы, разъёмы и провода, используя схему подключения на рис. 19.

4) Установите печатные платы, соединяя все устройства между собой так, как это показано на рис. 19.

F84RW6BKXX9NIXN

Рис. 19 Схема подключения устройств

– Шаговые двигатели подключите к драйверам A4988

– Аркадные кнопки и концевые выключатели подсоедините к Arduino, используя внутренние подтягивающие резисторы

– Силовой транзистор используйте как переключатель для управления электромагнитом тележки, а диод свободного хода – для защиты Arduino от разрядного тока.

– Экран можно подключить к Arduino через I2C связь, тем самым снизив количество используемых контактов. Линия SCL идёт к пину A5, а линия SDA – к пину A4.

– Подключить 64 геркона напрямую к Arduino не получится, контактов не хватит. Поэтому используйте мультиплексоры, подключая герконы к их канальным выводам C0 – C15. 

Шаг 4: Аппаратно-программное обеспечение

Теперь, чтобы вдохнуть жизнь в сборку, необходимо заняться программированием. В приложении есть исходный код на языке Arduino, но для его использования нужно установить две библиотеки: 

– Wire.h

– LiquidCrystal_I2C.h

Шахматная программа Micro Max с открытым исходным кодом станет для вас тем самым невидимым игроком напротив. В её основе лежат универсальные алгоритмы Minimax и Alpha-Beta. Первый работает как мозг человека: анализирует возможные ходы и составляет разветвлённое дерево решений. Но в чистом виде не является удобным: анализ бесчисленных возможностей шахматной партии требует серьёзных вычислительных мощностей. Arduino, при всех своих достоинствах, не может обеспечить этого.

FU426YMKZVA9OHQ

Рис. 20 Разветвлённая структура принятия решений

К счастью, алгоритм Alpha-Beta трудится над тем, чтобы обрезать лишнее. Он оценивает начальные варианты и выбирает только одну ветку, отсекая остальные. Быстрый анализ и отсечение он делает при каждом новом ответвлении и, в итоге, приходит к конечному результату максимально прямым путём, без лишних сбоев и перегрузок.

Не забывайте, что в ваших силах создать собственный ИИ или расширить Micro Max дополнительными функциями: шахматы с человеком удалённо, игра в "пьяницу" с ПК, режим тренировки в шотландском дебюте. Может, вы уже определились, с чего начать? Или даже задумались об апгрейдах умных шахмат? Напишите нам, будем рады вашему мнению.

Удачи в начинаниях!

 

Приложения:

1) Файлы для 3D-печати

2) Исходный код

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Опубликовано в Технологии

Без названия

Естественные формы жизни всегда вдохновляли изобретателей. За последние годы появилось множество машин, имитирующих анатомию животных: собаки, кошки, кенгуру, гепарды, яки и даже козлы.

Четвероногие роботы обладают большей устойчивостью, нежели двуногие. Они очень перспективны для использования в реальных природных условиях и разнообразных ландшафтах. Такие крупные машины как BigDog и ANYmal, демонстрируют прекрасную адаптивность, выносливость и грузоподъёмность, а маленькие роботы типа Sub-2g (жукообразные) весьма проворно передвигаются по узким тоннелям.

Но до сих пор в мире не было робота, удачно совмещающего в себе силу и ловкость. В данном случае крысы, живущие в пещерах, внезапно оказались наиболее подходящими кандидатами на роль прототипа. Они давно привлекают к себе внимание робототехников, благодаря непревзойденной ловкости, силе и гибкости. Было предпринято множество попыток сымитировать анатомию и характеристики движений этих грызунов. В этом месяце ученые из Пекинского института технологий под руководством профессора Цин Ши представили новейшую разработку – SquRo. Это биомиметическая (заимствование структуры органической системы) роботизированная крыса, способная выполнять множество сложных движений и переносить грузы.

CW ROBOT RAT OFF PLAT

Робот готовится пройти испытание

SQuRo – это сокращение от Small-sized Quadruped Robotic Rat (малогабаритная четвероногая роботизированная крыса). Профессор Цин Ши более десяти лет занимался кибернетикой, еще будучи аспирантом Университета Васэда. Потратив значительное время на воспроизведение определенных свойств и функций биологических систем, он вместе с командой спроектировал множество роботов по образу и подобию животных. Поставив перед собой задачу создать робота-крысу, команда Ши взяла на вооружение биоинспирированные алгоритмы (изучение форм жизни, возникновения и поведения видов с целью компьютерного моделирования живых явлений).

Сначала на свет появился колесный робот. Он уже был способен к различным видам крысоподобного поведения. Но когда создатели заменили колеса на лапы, чтобы улучшить маневренность движения, результаты оказались впечатляющими. Свои экспериментальные исследования команда Ши опубликовала в журнале IEEE Transactions on Robotics. Согласно полученным данным, конечности SQuRo способны с высокой точностью воспроизводить движения настоящих крыс.

Robot rat e1636013160135

Робот-крыса с колёсами вместо задних лап

Известно, что эти грызуны перемещаются в тесных пространствах благодаря вытянутой тонкой форме тела и гибкому позвоночнику. Поэтому, чтобы скопировать ловкость их движений, учёные по максимуму воспользовались известной анатомией. Они разработали механические суставы и спроектировали по 2 степени свободы (DOF) на каждую конечность. Системы свободы 2 DOF в талии и в голове обеспечили возможность гибких движений позвоночника. SQuRo может сгибаться, разгибаться и очень быстро поворачиваться, подстраиваясь под изменчивость окружающего мира.

NINTCHDBPICT000727882454

Феноменальная гибкость SQuRo

Особенности крыс заключаются не только в анатомии, но и в специфических движениях, называемых локомоцией. Учёным потребовалось создать многоуровневый контроллер с открытым контуром, чтобы достичь мультимодального движения всех частей робота и воспроизвести локомоцию живой крысы. Мультимодальность в робототехнике означает совокупность различных каналов получения информации и выбора действия. Её наличие в системе гарантирует высокий уровень ИИ.

Система управления SQuRo состоит из трех уровней:

1) Мультимодальный планировщик с четырьмя основными режимами движения и прямой связью между переменной управления и ответными реакциями робота на соприкосновение с поверхностью;

2) Оптимизация параметров с учетом стабильности и пределов срабатывания;

3) Генерация траектории каждого сустава.

Благодаря биомиметической структуре и мультимодальному управлению движением, SQuRo может выполнять такие выкрутасы, как приседания, ходьба, ползание, резкие повороты и вращения. Он может даже восстанавливаться после падений, управляя конечностями и шейными механизмами для соответствующей регулировки центра масс. В ходе экспериментов SQuRo успешно прошел через изменяющийся тесный проход шириной всего 90 мм, преодолел препятствие высотой 30 мм и достиг стабильного передвижения по склону 15 градусов.

NINTCHDBPICT000727882444

SQuRo успешно прополз под навесом

По сравнению с современными четвероногими роботами аналогичных габаритов, роботизированная крыса имеет более вытянутое тонкое тело и меньший вес. Но при этом может устойчиво передвигаться с грузом, равным 91% её собственного веса, что демонстрирует превосходство проекта перед жукообразными роботами Sub-2g.

Все эти качества позволяют роботу SQuRo проворно пролезать через узкие щели, двигаться по пересечённой местности и выполнять такие задачи, как обнаружение и транспортировка грузов.

Команда профессора Ши надеется, что в скором будущем их изобретение окажется задействовано в поисково-спасательных операциях. Но область применения такого юркого роботизированного создания со временем наверняка станет ещё шире.

Без названия

У него даже усы есть, приглядитесь

Пока весь мир ждёт выпуска SquRo в широкие массы, мы предлагаем вам воспользоваться полученной информацией в целях создания собственного роботизированного устройства. Есть идеи? Поделитесь с нами!

Опубликовано в Технологии
Четверг, 21 апреля 2022 08:04

Робот-манипулятор WLKATA Mirobot

rawImage

Робототехника продолжает стремительно развиваться и сохранять статус одной из самых перспективных отраслей науки. С каждым годом исследования в этой области становятся всё более доступными для широких масс. На краудфандинговых платформах ежегодно запускаются DIY-проекты по робототехнике. Ранее мы уже рассказывали об одном из них в статье «Mini Pupper: робототехника для всех». Сегодня предлагаем вашему вниманию WLKATA Mirobot – проект, созданный для того, чтобы исследовать прикладные возможности ИИ, не отходя далеко от письменного стола.

5ee1227921f5f534c9923568 BG Image 082

Габариты WLKATA Mirobot

Mirobot – это маленькая роботизированная рука высотой всего 20 см и весом 1 кг. Она способна выполнять те же действия, что и массивные промышленные роботы-манипуляторы, послужившие для неё прототипами. Но это не просто маленькая копия заводского механизма, а многофункциональный образовательный проект, дающий пользователям представление о большинстве промышленных процессов. Благодаря шести степеням свободы (гибкое трёхмерное движение) и множеству дополнительных устройств, WLKATA Mirobot позволяет изучить различные производственные процессы и развить навыки программирования. Помимо классического захвата из трёх «пальцев», в наборе есть присоски, держатели для пишущих предметов и лазера, транспортная платформа, конвейерные ленты, рельсы скольжения и системы искусственного зрения Open-CV и Open-MV. Количество манипуляций, возможных с использованием этих элементов, стремится к бесконечности, но чуть позже мы расскажем об основных вариантах работы с робо-рукой.

Управлять Mirobot можно с помощью программного обеспечения WLKATA Studio для ПК, мобильного приложения или беспроводного контроллера Bluetooth. 

Wlkata Mirobot

Так выглядит беспроводной Bluetooth-контроллер

У проекта открытый исходный код, что, конечно, говорит о его расширяемости и гибкости. Имея бесплатные виртуальные модели и пользовательский интерфейс для V-rep и ROS (Robot Operating System), Mirobot также поддерживает Python, C++ и Java. Таким образом, пользователи могут разрабатывать свои собственные эксклюзивные приложения с использованием основных платформ.

image

Комплект WLKATA Mirobot Professional

Чему может научить WLKATA Mirobot?

Начальный уровень:

– промышленные роботы и их применение;

– структура роботизированной руки;

– погрузочно-разгрузочные работы;

– рисование и письмо с помощью робота-манипулятора;

– технология лазерной гравировки;

– технология 3D-печати.

Робототехника продвинутого уровня (для студентов специальных учебных заведений):

– система координат 6-осевого манипулятора;

– принципы управления роботом-манипулятором;

– сенсорная технология;

– алгоритмы управления движением;

– виртуальная симуляция.

5703dd559bc8b4a01c7915b036c797e5

Рельсы скольжения

Образовательные программы

Существуют модулируемые производственные программы для изучения определённых элементов ИИ, механики и робототехники.

Своим пользователям WLKATA предлагает серию таких программ (линий), разработанных с целью превратить утомительное изучение алгоритмов и механизмов в интерактивный, увлекательный и эффективный процесс. Ниже эти программы представлены в порядке возрастания сложности.

1) Fruit Picking Line (Сбор фруктов)

Интеллектуальная производственная линия по сбору фруктов имитирует применение роботов в сельском хозяйстве. Она познакомит пользователей с основными алгоритмами управления механизмами захвата и углубит понимание того, как роботы применяются в сельской промышленности.

2581f1160bdbe3fd6ce6ffa41b19fcf3

Сбор урожая

2) Garbage Sorting Intelligent Line (Сортировка мусора)

Программа обучает одной из ключевых концепций Индустрии 4.0 – интеллектуальной переработке мусора, что, в свою очередь, повышает экологическую сознательность юного поколения. Студенты также могут практиковаться в визуальном программировании и принципах сортировки мусора с помощью этой линии.

3) Calligraphy Kit (Каллиграфия)

Набор для каллиграфии реализует синтез науки и культуры. С помощью Mirobot, пользователь может создавать традиционные китайские картины, писать стихи, делать роспись и предаваться любым другим формам художественного самовыражения.

wlkata mirobot robot arm 3

Mirobot занимается росписью 

4) Intelligent Sorting Production Line (Сортировка на производстве)

Эта линия является символом современной промышленности. Используя небольшой настольный конвейер, исследователи смогут понять принципы интеллектуального производства и развить способности в инновационном дизайне и программировании.

5) Logistic Warehousing Sorting Line (Сортировка на складе)

Комплексная система, объединяющая в себе датчик положения и взаимодействие 6-осевых роботов-манипуляторов с 3-осевыми. Линия фокусируется на изучении сенсорной технологии, обработки информации, электронной инженерии, автоматизации управления и искусственного интеллекта, представляя собой передовую интеграцию мехатроники.

6) Automobile Assembly Line (Автомобильный завод)

Линия сборки автомобилей представляет собой комплексную систему, включающую в себя 3D-печать, сварку и сборку деталей. По сути, это процесс создания миниатюрного автомобиля. Линия сосредоточена на обучении сенсорным  технологиям, моделированию, автоматизации и 3D-печати.

6047b83f0fb8699a1e03da50 2021 car production line Mirobot Wlkata

Производство автомобиля: слаженная работа нескольких Mirobot

7) Chess Manufacturing Line (Производство шахмат)

Эта программа объединяет в себе такие технологии, как искусственное зрение, датчики, технологии PLC и конфигурационное программное обеспечение. Линия отличается наибольшей сложностью освоения, поэтому в большинстве случаев используется студентами.

Эта роботизированная рука может превратить ваш стол в производственную линию

И обязательно сыграть партию

Подобные проекты дают каждому из нас возможность программировать роботов без необходимости получать специальное образование. На официальном сайте компании можно приобрести набор WLKATA Mirobot Education за $ 1680, это базовый комплект, в котором уже есть всё необходимое для знакомства с робототехникой. Студенты и продвинутые пользователи могут обратить своё внимание на набор WLKATA Mirobot Professional за $ 1,850.

DIY-робототехника с каждым годом становится доступнее и проще. WLKATA Mirobot – один из многих успешных проектов, берущих начало в мастерских мейкеров и светлых умах энтузиастов. У вас тоже есть идеи проектов по робототехнике? Тогда непременно поделитесь ими с единомышленниками в нашем сообществе! И помните, что от мечты до проекта всего несколько решительных шагов.

Опубликовано в Технологии

FZL56EWL0FAG0T1

Начинающий 3D-дизайнер Том Оуверкерк показал нам удивительное сочетание развитых технологий и уютного волшебства в своём новом проекте на Arduino. Настольная лампа с парящими светодиодами выглядит эффектно и на какое-то время сбивает с толку. Но магия, лежащая в основе, очень проста: один магнит, спрятанный наверху, притягивает второй магнит, спрятанный в корпусе рассеивателя со светодиодами. Простая физика, а выглядит волшебно. Интересно, как такое собрать? 

FHIUE2IL0GPTKEI

Инструкция по созданию магнитной светодиодной лампы уже перед вами. Главное, на что стоит обратить внимание перед сборкой – 3D-печать. Том Оуверкерк смоделировал здесь каждую деталь. Он добился идеального соотношения размеров и форм, и, собрав все элементы вместе, получил устойчивую и практичную конструкцию, в которой еще и магниты можно спрятать. 

Для тех, кто чувствует себя уверенно в 3D-моделировании, разработка лампы с оригинальным дизайном может стать хорошей творческой задачей, но не обязательной в рамках описанного проекта. Ведь Том поделился необходимыми 3D-моделями в формате STL на специальной площадке Cults, а мы сделали их доступными для скачивания на нашем сайте.

Таким образом, от моделирования можно отказаться и сразу приступить к сборке проекта. Самое время узнать, какие материалы понадобятся в процессе:

– Белый пластик для  3D-принтера;

– Светодиодная лента WS2812 60LED;

– 2 неодимовых магнита 12х5 мм;

– Arduino Nano Every;

– Блок питания для светодиодной ленты 5V; 

– Разъём питания гнездо 2.1х5.5 мм 12V с клеммной колодкой;

– Силиконовый белый провод 22AWG (0,35 мм2);

– Монтажные провода.

FUED1GGL0GPTJUY

Рис. 1. Все вышеперечисленные материалы

Основные инструменты:

– 3D-принтер

– Паяльник

– Плоскогубцы

– Отвёртка

– Суперклей

Шаг 1: Распечатать детали

F00XM9UL0FAG0AB

Рис. 2. LAMP UNDERSIDE – основание лампы; LAMP BASE – основной корпус; DIFFUSION BODY – рассеиватель; DIFFUSION TOP – крышка рассеивателя; LAMP TOP – верхняя часть лампы; TOP CAP – верхняя крышка.

На этом рисунке конструкция лампы представлена в полусобранном виде. Это не попытка привить нам размышления о целостности, а всего лишь полезная шпаргалка на время сборки. И пригодиться могут не только визуальные образы деталей, но и их оригинальные названия: часто это помогает избежать путаницы в значениях и смыслах.

Поскольку 3D-модели уже есть, вам остаётся только подготовить их к печати с помощью программы-слайсера (Cura, Simplify3D, Craftware),  разложить STL-файлы на тонкие слои, чтобы объяснить принтеру на его языке (G-code), как нужно выкладывать пластик.   

По настройке печати есть всего две рекомендации: заполнение (плотность) 20-100% и печать без поддержек (по возможности). Остальные настройки – на ваше усмотрение, доверяйте личному опыту. 

Если же вы совсем новичок в 3D печати, то ни в коем случае не поддавайтесь суете и не торопитесь. Изучите настройки, поиграйтесь с ними на тренировочной модели и приготовьтесь к тому, что не все детали получаются с первого раза.

А если вы только мечтаете о своём 3D принтере, то переходите в наш телеграм канал, где мы собираемся разыгрывать парочку таких красавцев среди подписчиков!

Шаг 2: Собрать рассеиватель и магнитную ось.

FSZMGB2L0GPTJV0

Рис. 3

Действия на этом этапе могут показаться сложными и запутанными. Но мы постараемся провести вас максимально ровным и простым путём.

Цель всей сборки – проложить стабильную электрическую цепь. Цель данного этапа – связать кучку светодиодов с магнитом, чтобы он притягивал их к себе.

Прежде, чем начать, подготовьте необходимые материалы:

– три провода по 130 мм в длину (отрежьте от силиконового провода 22AWG);

– кусок светодиодной ленты, который легко помещается внутри рассеивателя;

– паяльник;

– рассеиватель, его крышка и верхняя часть лампы; 

– магниты и суперклей.

Примерная последовательность действий:

1) Припаяйте все три провода к контактам светодиодной ленты, как на рисунке 4, а противоположные концы пометьте опознавательными знаками, чтобы не запутаться, когда придёт пора подключать их к Arduino.

FU0760HL0GPTJV3

Рис. 4

2) Протяните провода через маленькое отверстие в корпусе рассеивателя, и тяните до тех пор, пока светодиоды не окажутся внутри, как на рисунке 5. Нанесите немного клея на обратную сторону светодиодной ленты и аккуратно прижмите её к стенкам рассеивателя: светодиоды должны прочно закрепиться здесь.

FGR08YML0GPTJUZ

Рис. 5

3) Заплетите косичку из проводов (рис. 6). В основном это делается ради удобства, но и доля эстетики есть.

FT8L6X6L0GPTJV1

Рис. 6

4) Возьмите один магнит и приклейте на внутреннюю сторону крышки рассеивателя (рис. 7).

FDRBMNWL0GPTJUV

Рис. 7

5) Второй магнит установите в верхней части лампы, как на рисунке 8.

FLXZSN8L0GPTJUW

Рис. 8

Закройте рассеиватель крышкой и проверьте притяжение ваших магнитов. Если всё было сделано правильно, то рассеиватель будет тянуться ровно вверх, как гелиевый шарик.

Магнитная ось готова, теперь нужно позаботиться об электропитании и управлении.

Шаг 3: Подготовить блок питания

Это маленькое подготовительное действие позволит создать площадку для дальнейшей связи светодиодов с Arduino.

Возьмите разъём питания 12V  с клеммной колодкой (тот, что зовётся мамой) и приклейте к основанию лампы, как на рисунке 9.

FSNZETEL0GPTJV4

Рис. 9

Теперь возьмите два монтажных провода (красный и чёрный) и подсоедините к клеммным колодкам (рис. 10)

FPUDBBVL0GPTJV5

Рис. 10

Эти провода потянутся к пинам Arduino уже на следующем этапе, но пока пусть полежат здесь.

Шаг 4: Закрепить и спаять

FUN1ZVUL0FAG0OZ

Рис. 11

На рисунке 11 видно, как провода от светодиодов проходят сквозь специальное отверстие в подставке и фиксируются изолентой с обратной стороны: это сделано, чтобы обезопасить сборку от внезапного вылета светодиодов и проводов далеко вверх.

Обязательно отрегулируйте высоту, на которой располагается ваш рассеиватель света. Он не должен быть слишком высоко, чтобы вся конструкция не испытывала напряжения от чрезмерного магнетизма, но и слишком низко располагать его не стоит: ослабнет влияние верхнего магнита – пропадёт вся магия. Не поленитесь и потратьте время на поиск золотой середины. а потом закрепите светодиодный провод, как на рис. 11.

Теперь можно взяться за паяльник. Для наглядности мы разместили распиновку Arduino Nano Every чуть ниже (рисунок 12). 

1) Вернитесь к тем двум проводам, которые остались у разъёма питания, и подсоедините их к пинам VIN и GND на Arduino.

2) Возьмите провода светодиодной ленты и припаяйте их к пинам GND, V5 и цифровому порту (D1 – D12). Надеемся, что вы не забыли как-то обозначить провода перед тем, как завязать в косичку.

8c4d32ab842d160ea38ddae2404ab9127dedaca0

Рис. 12

Мы всё спаяли, а значит пора двигаться дальше, к финальному этапу.

Шаг 6: Программирование Arduino

Подробно о принципах работы Arduino мы рассказывали ранее. Если вы еще не сталкивались с программированием этой платформы, то первое, с чего стоит начать – установка Arduino IDE (локальная копия). Это не просто ПО с командной строкой, это самый настоящий мост между мирами. Здесь люди и аппаратные платформы говорят на одном языке и помогают друг другу развиваться. Ни один Arduino-проект не обойдется без программной среды. Включая тот, что мы только что собрали. 

Светодиодная лампа – очень приятный проект для программирования, потому что для управления светодиодами есть специальная библиотека FastLed. Нужно зайти в Arduino IDE, открыть Library Manager, найти в нём нужную библиотеку и установить.

FITEKUKL0FAG0IO

На этом сборка магнитной левитирующей лампы завершена. Для вас  открывается бесконечная дорога апгрейдов и дополнений. Заметили, как много свободных входов/выходов осталось на платформе? Может, стоит задуматься о расширении функционала?

Если у вас появились идеи по улучшению сегодняшней сборки, обязательно поделитесь с нами.

Всем решившимся на реализацию проекта – успехов и вдохновения!

До встречи в будущих проектах!

 

Опубликовано в Технологии

pi top 1024x683

Никогда еще не было такой явной потребности в развитии цифровых навыков, и мы хотим подарить вам для этого хорошую возможность. Многие знают Raspberry Pi как дружелюбного проводника в мир вычислительной техники и диковинных устройств. С его помощью мы развиваем навыки программирования, изучаем приёмы кибербезопасности и убеждаемся в том, что автоматизированные системы не так сложны, как кажется. 

Ранее мы уже подробно писали о Raspberry Pi. Сегодня наша цель – лишний раз вспомнить о том, как «малина» хороша в домашнем программировании. Мы подготовили для вас подборку интересных и вдохновляющих DIY-проектов на основе Raspberry Pi, которая будет полезна и для новичков, и для искушенных. 

Светодиодный куб – эксперименты для новичков

0938c8b91c4e6f19866ff1e22629a77e original

Проект для тех, кто только начал своё знакомство с микрокомпьютерами. Но не только. Начинающие мейкеры найдут здесь возможности для освоения базовой логики программирования, но и продвинутым есть, с чем поиграть. LumiCube, представленный на фото – один из самых популярных проектов такого рода. В прошлом году он был запущен на платформе Kickstarter как готовый набор для изучения Raspberry Pi и снискал успех как у новичков, так и у бывалых энтузиастов. Всем понравилось работать с функционалом LumiCube, потому что он полон сюрпризов и скрытых возможностей. 

Набор состоит из Raspberry Pi и целого ряда электроники и датчиков, компактно организованных в 10-сантиметровом кубе. Используя светодиоды для перехода от одного узора к другому, можно создать подвижный рисунок на поверхности куба. Сияющий, пульсирующий или просто тихо подсвеченный LumiCube может занять место в любой части вашего дома и отлично вписаться в интерьер. 

inside Xk1oVV5JhC

Помимо красоты, у маленького куба есть высокий потенциал к расширению функций. Добавьте микрофон, и светодиоды начнут менять цвета и узоры, реагируя на ваш голос. Добавьте Wi-Fi, и LumiCube станет оповещать вас о важных событиях календаря. Среди его талантов даже фоновые шумы и звуки для релаксации. На что еще он способен, попробуйте выяснить сами. Вы можете заказать этот набор Indiegogo или использовать информацию о LumiCube для создания аналогичного проекта.

4141a36c170d63d59d5c0d92f0062744 original

Автоматическая кормушка

FeederBackWithCats 800x450

Мы очень любим своих питомцев, но перипетии взрослой жизни не всегда позволяют нам быть рядом. Что же делать в ситуации, когда срочная поездка необходима, а друзья и родственники не могут взять на себя роль зооняни? 

Автоматическая кормушка – очевидное решение. На сегодняшний день она достаточна распространена, даже среди тех, кто вообще никуда не ездит. Но лет десять назад автокормушки можно было увидеть только у настоящих чудаков-изобретателей. 

Они стали набирать популярность в 2013 году, сначала в DIY-кругах, потом в компаниях с массовым производством. Толчком для роста популярности стал проект некоего Дэвида Брайна, человека в командировках, который собрал устройство с дистанционным управлением, чтобы кормить свою кошку из любой точки мира. Свой проект Power Cat Feeder он опубликовал в личном блоге в виде пошаговой инструкции, запустив тем самым волну умных кормушек.

petlibro automatic cat feeder timed tout

К сегодняшнему дню набралось немало вариаций на тему Power Cat Feeder: с камерами, динамиками, дистанционным управлением, автопоилкой и системой самоочищения. Много компаний, много моделей, но классическая схема устройства осталась прежней, её главные элементы – микрокомпьютер, диспенсер для корма, серводвигатель, блок питания и соединительные провода. Имея базовые навыки проектирования и понимая принципы работы перечисленных устройств, можно смастерить кормушку даже без инструкций.

Цифровые часы

FY1C4D4KUCXSGET

Энтузиаст 3D-печати Андерс Северинсен использовал Raspberry Pi для создания цифровых часов в ретро-стиле – это проект для тех, кто скучает по старинной электронике или просто хочет знать, который час.

Северинсен напечатал внешние части часов на 3D-принтере, а затем использовал бесплатную программу Raspberry Pi Imager для записи операционной системы Rasberry Pi на карту Micro SD, которую он вставил в компьютер и включил защищенный протокол для удаленного доступа к другим компьютерам (SSH, по сути, это дистанционная командная строка). Затем Севиренсен собрал часы из 3D-деталей, проводов и светодиодных ламп, и, после установки необходимых библиотек Adafruit CircuitPython Libraries на Raspberry Pi, настроил дисплей часов.

В таком кратком пересказе проект мог показаться непонятным и сложным. Отчасти, он такой и есть: здесь требуется не только опыт программирования на Raspberry Pi и Python, но и продвинутые навыки работы с паяльником, проводами и электронными компонентами. Вдобавок, нужен доступ к 3D-принтеру и минимальные навыки работы на нём. 

Северинсен, как мог, облегчил нам процесс моделирования, поделившись готовыми файлами для печати на сайте Instructables. Программный код и пошаговая инструкция проекта тоже здесь. Дерзайте!

Световой будильник с отслеживанием циклов сна

Sleeping Cycle and Light Alarm Clock

Простой будильник часто звучит не вовремя. Мы просыпаемся растерянными и не готовыми к жизни. Вместо того, чтобы каждый раз бороться за последние минуты сна, почему бы не прибегнуть к помощи умного будильника? Он сможет позаботится о вас методами самой природы. Посредством датчиков он будет внимательно следить за состоянием вашего организма, пока вы спите (температура, сердцебиение и т.д.), чтобы разбудить вас во время фазы быстрого сна с помощью естественных шумов и имитации рассвета. Для организма это всё равно, что проснуться самостоятельно, потому мозг, находящийся в фазе быстрого сна, воспринимает солнечный свет как импульс к пробуждению. 

Удовольствие это стоит дорого, поэтому опытные мейкеры уже проложили путь для создания собственного светового будильника. Помимо Raspberry Pi, в этом проекте участвуют датчики температуры, светодиоды, динамик, кнопочный интерфейс и множество неочевидных, но важных компонентов. Инструкцию можно посмотреть здесь, а исходный код доступен на GitHub. Предложенное руководство даст вам представление о работе проекта, но в сборке вам всё равно придется опираться на собственный опыт и находить собственные решения. 

Собственный ноутбук на базе Raspberry Pi

art67 1

Это тот проект, к которому рано или поздно приходят все пытливые умы. Главная цель экспериментов с Raspberry Pi заключается в том, чтобы понять, как работают компьютеры и заговорить с ними на одном языке. 

Что поможет быть эффективнее, чем создание собственного ноутбука? Хочешь понять компьютер – собери его по частям.

Для этого производители компьютерной техники создали модульный ноутбук Pi-Top. Это набор-конструктор и в нём есть всё, что нужно для сборки полноценного ноутбука (включая Raspberry Pi, 14-дюймовый экран, клавиатуру и тачпад). К набору прилагается пошаговая инструкция и обучающие материалы по программированию. Очевидно, что это самый простой и быстрый способ собрать ноутбук. Но в DIY среде он не пользуется популярностью, во многом, из-за высокой стоимости набора. 

Да и нужен ли опытным мейкерам ноутбук-конструктор, когда в их мастерских полно компьютерного железа и подзабытой электроники?  Можно вдохнуть новую жизнь в то, что было сломано. Вспоминайте, не завялялся ли где-то поблизости нерабочий ноут?

Ноутбуки старого поколения лучше всего подойдут для базы нового компьютера Raspberry Pi, потому что внутри их объёмного корпуса есть много места для новых деталей. Перед этим, конечно, придётся повозиться с оригинальными компонентами: что-то разобрать, что-то удалить, а что-то модифицировать под новые нужды. В процессе можно найти много интересных деталей, проводов и михросхем, пригодных как для нового ноутбука, так и для любого другого проекта. Старую технику всегда полезно разобрать на детали (новичкам на заметку).

photo 2019 05 31 11 27 32 770x578

На этом наша подборка подошла к концу. 

Какие из описанных проектов оказались для вас наиболее интересны? Если ли в вашем личном опыте проекты, о которых вы хотели бы рассказать?  

Не забывайте делиться своим мнением и опытом с нами

Опубликовано в Технологии

components IMG 4838

Во многих инструкциях или описаниях проектов нередко упоминается шаговый двигатель. В связке с Arduino или Raspberry Pi, он может быть сердцем любого проекта, требующего простого и точного управления положением и движением. Можно собрать любой станок ЧПУ, например, лазерный гравер. Или заняться робототехникой и собрать маленького бегающего робота с ШД в корпусе. Можно даже сделать DIY-контроллер для телескопа на основе Arduino, и отслеживать положение звёзд, сверяясь с данными специальных программ. Возможностей много.

В этой статье мы расскажем, что такое шаговый двигатель и в чём его смысл.

Начнём с того, что шаговый двигатель (ШД) – это один из видов электродвигателей, наряду с линейным или серводвигателем. Подобно своим собратьям, он имеет неподвижную часть, называемую статором, и подвижную – ротор. Его отличительной особенностью является вращение вала на фиксированное количество градусов, и эти дискретные угловые перемещения имеют практически равную величину, потому и называются шагами. 

Благодаря этой особенности, можно узнать точное угловое положение вала, просто посчитав, сколько шагов было сделано, без использования датчика.

Особенно хорошо двигатель подходит для устройств, в которых управляющие сигналы подаются в виде цифровых импульсов, а не аналоговых напряжений (любые устройства с программным управлением). Один цифровой сигнал, подаваемый на привод шагового двигателя или транслятор, заставляет ротор делать один точный угол движения. По мере увеличения частоты цифровых импульсов, шаговое движение переходит в непрерывное вращение. 

На статоре двигателя есть зубцы, на которые наматываются катушки, а ротор представляет собой либо постоянный магнит, либо железный сердечник с переменным сопротивлением. 

1 11

Рис. 1. Пример шагового двигателя с ротором в виде железного сердечника

Основной принцип работы шагового двигателя заключается в следующем: при подаче напряжения на одну или несколько фаз статора создается магнитное поле (под действием тока, протекающего в катушке), и ротор выравнивается по этому полю. Если последовательно подавать напряжение на разные фазы, можно повернуть ротор на определенную величину и достичь желаемого конечного положения. На рисунке 2 показан принцип работы. 

В начале на катушку А подаётся напряжение и ротор выравнивается по создаваемому ею магнитному полю. Когда напряжение уходит на катушку В, ротор поворачивается по часовой стрелке на 60°, чтобы выровняться с новым магнитным полем. То же самое происходит и при подаче напряжения на катушку C. 

2 10

Рис. 2

Производительность шагового двигателя зависит от разрешения (размер шага), скорости вращения и крутящего момента. На эти характеристики, в свою очередь, влияют конструктивные особенности двигателей. Далеко не все ШД имеют одинаковую внутреннюю структуру, поскольку существуют различные конфигурации ротора и статора.

Существует три типа роторов: 

– Ротор с постоянным магнитом. Здесь магнит выравнивается с магнитным полем, создаваемым цепью статора. Такое решение гарантирует хороший крутящий момент, а также момент удержания. Недостатками являются более низкая скорость и меньшее разрешение по сравнению с другими типами. 

3 11

Рис. 3. Секция шагового двигателя с постоянным магнитом

– Ротор с переменным сопротивлением. Представляет собой железный сердечник и имеет специфическую форму, позволяющую выравниваться с магнитным полем (рис. 1 и 2). С помощью такой конструкции легче достичь более высокой скорости и разрешения, но крутящий момент часто ниже, и не имеет момента удержания.

– Гибридный ротор. Этот тип имеет необычную конструкцию и представляет собой гибрид двух предыдущих версий. Ротор имеет две крышки с чередующимися зубцами и намагничен в осевом направлении. Такая конфигурация позволяет двигателю иметь преимущества версий с постоянными магнитами и с переменным сопротивлением, в частности, высокое разрешение, скорость и крутящий момент. Высокая производительность требует более сложной конструкции и, следовательно, более высокой стоимости. На рисунке 4 показан упрощенный пример конструкции гибридного двигателя. Когда на катушку A подается напряжение, зуб N-намагниченного колпачка выравнивается с S-намагниченным зубом статора. В то же время, благодаря структуре ротора, S-намагниченный зуб выравнивается с N-намагниченным зубом статора. Настоящие двигатели имеют более сложную структуру, с большим количеством зубцов, чем показанно на рисунке, хотя принцип работы ШД отображён. 

4 10

Рис. 4. Гибридный ротор

Статор несёт ответственность за создание магнитного поля. К основным его характеристикам можно отнести количество фаз (независимых катушек) и пар полюсов (количество пар зубцов на одну фазу). Наиболее часто используются двухфазные шаговые двигатели, а трёхфазные или пятифазные встречаются значительно реже.

5 6

Рис. 5. Двухвазный (слева) и трёхфазный (справа) ШД

На катушки двигателя необходимо подавать напряжение в определенной последовательности, чтобы создать магнитное поле, с которым будет выравниваться ротор. Чтобы легче контролировать этот процесс и обеспечить лучшую работу двигателя, понадобятся дополнительные устройства. И первое из них – это Н-мост. Он представляет собой интегральную схему, которая управляет электрическим соединением катушек двигателя. Н-мост можно рассматривать как электрически управляемый прерыватель, который, будучи закрытым, позволяет подключать катушку к электрической сети и, таким образом, обеспечивать протекание в ней тока. Для каждой фазы двигателя требуется один Н-мост.

Далее идет предварительный драйвер: он управляет активацией транзисторов Н-моста, обеспечивая необходимое напряжение и ток.

И, наконец, микроконтроллер. Он нужен, чтобы управлять предварительным драйвером и, обычно, программируется пользователем двигателя.

7 9

Рис. 6. Схема управления шаговым двигателем

В том случае, если Н-мост и предварительный драйвер собраны вместе в одном устройстве, мы называем это драйвером шагового двигателя.

На рынке представлено множество драйверов, имеющих определенные особенности для реализации конкретных проектов. Но можно выделить три наиболее важные характеристики, на которые можно опираться при выборе драйвера: 

– Выходное напряжение и ток (необходимо соответствие характеристикам двигателя);

– Деление шага. Для стандартных задач хватит и 1/64. Уменьшение этого показателя увеличивает плавность хода, но снижает максимальные обороты ротора;

– Протокол. STEP/DIR/ENABLE – самый распространённый протокол управления ШД.

3f40c2c8ffc2c1dc6dc3b4bd5f08d7e9

Рис. 7. Популярный в DIY кругах драйвер А4988

Управление шаговым двигателем может происходить в трёх основных режимах:

– Полный шаг. В этом режиме ротор поворачивается на один шаг за раз. Под постоянным напряжением находится либо одна, либо две фазы.

– Полушаг. Использование этого режима позволяет уменьшить размер шага в два раза . Единственным недостатком является то, что крутящий момент, создаваемый двигателем, не является постоянным, поскольку он выше, когда обе фазы находятся под напряжением, и ниже, когда под напряжением находится только одна фаза.

– Микрошаг можно рассматривать как дальнейшее усовершенствование полушагового режима, поскольку он позволяет еще больше уменьшить размер шага, но при этом иметь постоянный крутящий момент. Достигается это совершенство путем управления силой тока, протекающего в каждой фазе. 

microstepping

Рис. 8. Вот так выглядит схема микрошагового режима

Шаговые двигатели используются каждый день в разнообразных промышленных и коммерческих проектах благодаря своей низкой стоимости, надежности, высокому крутящему моменту на низких скоростях и простой, прочной структуре, которая работает практически в любых условиях.

Вот лишь несколько примеров использования ШД:

– принтеры и 3D-принтеры

– роботы и протезы

– зеркальные фотоаппараты и видеокамеры

– гравировальные станки

– банкоматы

components IMG 4796 crop

У вас есть идеи применения ШД в любительской электронике? Доводилось вам уже использовать это устройство в своих проектах? Поделитесь идеями и опытом с нами!

Опубликовано в Технологии
Вторник, 18 января 2022 08:00

DIY лазерный гравер

F6IGDMUJTYN5KRW

Начните год с создания чего-то необычного и, в долгосрочной перспективе, полезного. Мы подготовили инструкцию по сборке домашнего лазерного станка для гравировки. Сфера применения такого станка широкая: начиная с изготовления оригинальных эмблем, логотипов и деревянных гравюр и заканчивая дизайном мебели, предметов интерьера и чехлов для смартфонов. Собрать лазерный гравер высокого разрешения довольно сложно, но процесс обещает быть интересным. Благодаря Сураджиту Маджумдару, изобретателю из Индии, который собственноручно собрал этот гравер, мы теперь знаем, как сделать свой домашний станок.


Для реализации проекта нам понадобятся следующие компоненты:
– аппаратная платформа Arduino Nano;
– фокусируемый лазерный модуль (выходная мощность – 250 мВт, длина волны – 650 нм);
– два драйвера шагового двигателя A4988;
– транзистор IRFZ44N N-канальный;
– линейный стабилизатор напряжения LM7805;
– радиатор для лазера;
– радиатор IC;
– конденсатор (ёмкость – 1000uF);
– два резистора (10 кОм и 47 Ом);
– однорядные штыревые разъемы для Arduino;
– клеммник винтовой;
– разъем JST 2.0 с кабелем;
– колпачок перемычки 2,5 мм;
– термоусадочная трубка;
– два DVD привода;
– индивидуальная печатная плата;
– акриловый лист 5 мм.
Инструменты:
– паяльник;
– сверлильный станок;
– лобзик или мини-пила;
– наждачная бумага;
– кусачки;
– суперклей.

Шаг 1: корпус
Первым делом мы сделаем корпус для будущего станка. Акриловый лист отлично подходит для любого DIY-проекта. Его легко резать, гнуть, шлифовать, и при этом он достаточно прочный, чтобы служить основой для всей сборки.
Здесь есть готовые шаблоны (первый и второй), которые необходимо скачать, распечатать, а затем вырезать и наклеить на акриловый лист.

FVPJWZFJPINYL9U

Рис.1

Затем нужно разрезать заготовку в соответствии с формой шаблона, используя лобзик или мини-пилу, чтобы получились детали как на рисунке 1. Пластиковое покрытие с акрила можно снять и все части корпуса отшлифовать наждачной бумагой, чтобы получить гладкую матовую поверхность.

F10TE4UJPINYLA1

Рис. 2

F1NEGVYJPINYLB8

Рис. 3


Осталось только соединить все части вместе с помощью суперклея, как на рисунках 2 и 3. Корпус готов.

Шаг 2: трансформация приводов
DVD диски давно ушли со сцены, и приводы в большинстве своем похоронены в старых нерабочих системных блоках. Но творческий предприимчивый ум всегда найдет применение хорошим вещам уходящей эпохи!
Для настоящего проекта нам понадобится два пишущих привода. Один для оси X (вертикаль) и другой для оси Y (горизонталь).
С помощью отвертки нужно удалить все винты и отсоединить все разъемы и кабели, как показано на рисунках.

FFICJ8EJPINYL71

Рис. 4

FPZ2C09JPINYL7B

Рис. 5


Затем нужно открыть держатель диска, открутить и отсоединить выдвижной механизм – в нём как раз располагается шаговый двигатель.

F779NZSJPINYL9K

Рис. 6


Гибкую печатную плату двигателя нужно разрезать и припаять к ней кабель JST, как на рисунке 7. А другой конец кабеля нужно припаять к штыревому разъему и закрепить с помощью термоусадочной трубки, как на рисунках 8 и 9 (для этого трубку нужно нагреть, это можно сделать как зажигалкой, так и паяльником).
F9Q2YBDJPINYLFF

Рис. 7

FUAR4WHJPINYLG9

Рис. 8

FVXD4ZMJPINYLJ5

Рис. 9

Шаг 3: сборка механизма
Сначала нам нужно сделать отверстия для крепления раздвижного механизма, используя сверло 3 мм.

FVEU9BJJPLJRIKT

Рис. 10


Для придания устойчивости нашему сооружению, обязательно используем 6-миллиметровые подставки. Их нужно прикрепить с помощью клея к угловым отверстиям механизма (рисунок 11). Эти маленькие детали помогут снизить вибрацию и получить более высокую точность гравировки.

FO7IK3IJPLJRIMB

Рис. 11


Чтобы установить раздвижной механизм в основной корпус, используем винты M3x12 и закрепляем гайками с обратной стороны для более надежной фиксации.

FLCYMMSJPLJRIMG

Рис. 12


Теперь нам нужно вырезать два квадратика из акрила, размер первого – 3х3 см, второго – 9х9. Сначала с помощью клея устанавливаем первый квадратик (он будет выполнять роль нижней гравировальной платформы), а поверх него уже ставим второй. Для основной платформы лучше использовать металл, но акриловый лист тоже подойдёт.

F78I5BKJPINYLPO

Рис. 13

F6AO2ZGJPINYLPM

Рис. 14


По завершении сборки, можно отложить механизмы в сторону. Так как пришло время поработать с Arduino.

Шаг 4: электроника
В этом проекте используется специально разработанная печатная плата, которую можно заказать на JLCPCB или изготовить самостоятельно методом ЛУТ (лазерно-утюжная технология). Схема платы (локальная копия) и файл формата gerber (локальная копия) – это всё, что нужно для её разработки и изготовления.

FVL1AJHJTWSUSGF

Рис. 15


Получив плату, мы можем приступать к пайке. Процесс этот кропотливый, наконечник паяльника должен быть тонким и чистым, а рука – твердой.

FEY5N4CJPINYLKF

Рис. 16

FTC2ZNJJPINYLMM

Рис. 17

FLFHKQRJPINYLND

Рис. 18

F930LKIJPINYLNN

Рис. 19


Можно начать с пайки штыревых разъёмов, а затем перейти к остальным компонентам схемы, для удобства (смотрите рисунки 16, 17, 18 и 19). Когда транзистор, стабилизатор, конденсатор, клеммник и резисторы на месте, переходим к установке драйверов.

F7J1USPJPINYLPE

Рис. 20

FE80V8OJPINYLPD

Рис. 21

Снимок экрана от 2022 01 15 01 00 50
Рис. 22

В управлении шаговыми двигателями без специальных драйверов не обойтись. Популярный А4988 работает от напряжения 8-35 В и может обеспечить ток до 1 А на фазу без радиатора (и до 2 A с радиатором). Одним из основных параметров шаговых двигателей является количество шагов на один оборот 360°. Например, для двигателя DVD привода это 200 шагов на оборот, то есть 1 шаг равен 1.8°. Драйвер A4988 позволяет увеличить это значение за счёт возможности управления промежуточными шагами, он имеет пять режимов микрошага: 1(полный), 1/2, 1/4, 1/8 и 1/16.
В GRBL (библиотека данных для прошивки контроллера, мы с ней ещё разберемся) цифровые и аналоговые пины Arduino зарезервированы. Контакты STEP (шаг) для осей X и Y подключены к цифровым контактам 2 и 3 соответственно, а контакты DIR (направление) к 5 и 6 контактам.

Контакты VDD, отвечающие за питание драйверов, подключены к 5 V на Arduino. Сама же Arduino получает питание через USB-кабель.

Пины MS1, MS2 и MS3 предназначены для настройки микрошага.
Low Low Low – полный шаг
High Low Low – 1/2
Low High Low – 1/4
High High Low – 1/8
High High High – 1/16

Шаг 5: финальный монтаж
Теперь пришло время прикрепить лазерный модуль и плату к корпусу гравера. Для длительной работы лазера нам необходим радиатор (можно достать из старой материнской платы). 

FUS7A59JPLJRCYN

Рис. 23

С помощью суперклея крепим радиатор с лазером к ползунку оси X, а плату устанавливаем на задней части корпуса с помощью винтов M3, как на рисунках 24 и 25. После этого подключаем кабели JST к разъемам на драйверах шаговых двигателей.

FQRWN51JTWS7D2H

Рис. 24

FUMVPOHJTWS7C08

Рис. 25


Шаг 6: прошивка GRBL и программное обеспечение LaserGRBL
GRBL - это прошивка для плат Arduino, которая управляет шаговыми двигателями и, по сути, выполняет функцию контроллера. GRBL использует Gcode (язык программирования устройств с ЧПУ) в качестве входных и выходных сигналов через контакты Arduino.
Сначала прошивку необходимо скачать (локальная копия).
Открываем Arduino IDE (локальная копия) и следуем таким путём:
Sketch»Include Library» Add.Zip Library» файл grbl-master.zip.
Библиотека установлена. Теперь нам нужно загрузить скетч grbl (скетч - это единица кода, которая загружается в плату и выполняется на ней).
Ищем скетч из меню File»Examples»grbl» grblUpload
Далее выбираем нужную плату и порт, нажимаем на кнопку загрузки и идём дальше знакомиться с программным обеспечением.
LaserGRBL - это один из лучших стримеров GCode для DIY лазерного гравера. 

FVZOAQUJTWS4Y3J

Рис. 26

LaserGRBL может загружать и передавать GCode-путь на Аrduino, гравировать изображения, картинки и логотипы с помощью встроенного инструмента преобразования. Его нужно просто скачать (локальная копия) и установить на компьютер.
После успешной установки открываем LaserGRBL, выбираем правильный COM-порт и скорость передачи данных для соединения.
Теперь мы, наконец, можем загрузить изображение, которое хотим выгравировать. LaserGRBL поддерживает любой формат изображения, нужно только не ошибиться с размером (40x40 мм).
И настало время гравировки!

FY1FDYPJTYN5HPW

Мы желаем успехов каждому, кто возьмётся за воплощение этого проекта в реальность. Творите, экспериментируйте, добавляйте в сборку что-то своё. Полученным результатом вы всегда можете поделиться с нами.

И пусть ваш гравер прослужит вам долго!

Опубликовано в Технологии
Четверг, 30 декабря 2021 18:00

Ёлки тоже могут петь

FVNXI9MKX8Z5FT7

Хорошо, что на просторах интернета можно познакомиться с творчеством таких замечательных изобретателей как Наташа. Эта девушка мастерит удивительные вещи из подручных материалов, руководствуясь лишь своей безграничной фантазией и любовью к технологиям. 

В преддверии новогодних праздников Наташа собрала поющую ёлку и подробно рассказала, из чего и как можно сделать такую же всего за пару часов. Благодаря движущимся губам и глазам эта чудаковатая ёлка станет приятным удивлением для детей и взрослых и многих заставит поломать голову над вопросом «как же это сделано». При этом базовый проект довольно прост, и не требует от создателя большого опыта в области электроники и робототехники.
Вот, что понадобится:
– одна плата Bit Board;
– два микроконтроллера micro:bit;
– три сервопривода Brick Compatible 720 Degree;
– один винтовой терминал Crazy Circuits Screw Terminal Chip;
– стандартный держатель для 2 батареек типа AAA;
– токопроводящая лента Maker Tape 1/8 дюйма;
– деталь LEGO Beam 5 x 0.5;
– Extra Large Google Eyes (самоклеящиеся большие глаза из пластика);
– фетр зеленый, красный и черный;
– картон;
– гибкие синельные проволоки;
– акриловая краска;
– палочка от мороженного;
– клейкая лента;
– клеевый пистолет;
– нож;
– ножницы;
– компьютер.

F1DWUW0KX8Z5H1Z

Рис. 1

Список необходимых компонентов может показаться большим, но это только на первый взгляд. На самом деле, большая часть электроники входит в один комплект Crazy Circuits Bit Board, предназначенный для того, чтобы собирать и программировать устройства, не нуждаясь в дополнительных материалах. 

Сюда входит плата Bit Board, два микроконтроллера Micro:Bit, клейкая лента Maker Tape, сервопривод Brick Compatible 270 Degree и держатель для батареек с разъемом JST. Набор Crazy Circuits Bit Board примечателен ещё тем, что все его компоненты совместимы с платформой и деталями LEGO, что делает изобретение еще более удобным и простым.

Стоит также отметить некоторые особенности платы Micro:Bit, поскольку в функционировании ёлки она играет главную роль. В сравнении, например, с Arduino, Micro:Bit предлагает гораздо более наглядный способ работы с микроконтроллерами. Эта плата была создана для того, чтобы дети могли легко понять взаимосвязь программного и аппаратного обеспечения.

Она имеет светодиодный дисплей, кнопки, датчики и множество функций ввода/вывода, которые можно как угодно запрограммировать. Здесь даже есть возможность определения и воспроизведения звука, и это главный конёк Micro:Bit в процессе создания поющей ёлки.

2c07d132 8e1e 4b36 826b a47ae7d2741a. CR00970600 PT0 SX970 V1

Рис. 2

А теперь, непосредственно, сама сборка. 

Шаг 1: шаблоны

Первый этап – работа над лицом ёлки. Нужно позаботиться о том, чтобы её глаза и рот могли двигаться. Для этого сначала заготавливаются картонные шаблоны – два полуовала, четыре круга с отверстиями по центру (круги должны быть того же размера, что и готовые Google Eyes) и одна подставка с прорезью для сервопривода и шестью отверстиями, как на рисунке 3.

FUSTG8YKX8Z5H31

Рис. 3

Два круга должны быть сделаны из белого картона либо покрашены в белый цвет.

FHUKDVXKX8Z5HC0

Рис. 4

Также вырезаются детали из фетра в соответствии с размерами картонных полуовалов.

FI6TJ8WKX8Z5H8M

Рис. 5

Шаг 2: рот
Теперь картонные части рта помещаются вместе, как на рисунке, и сверху к ним клеится красная фетровая часть. А зеленые кусочки фетра клеятся к другой стороне картона. Один из зеленых кусочков должен быть приклеен полностью, второй – только по круглому краю, чтобы образовался кармашек, в который позже можно будет вставить палочку для мороженого. Края получившихся губ можно обрамить тонкой еловой веточкой.

FWH7XQZKXAEMF56

Рис. 6

F2TUF8FKX8Z5IMY

Рис. 7

Заднюю панель нужно покрасить в зеленый цвет, чтобы она сливалась с ветвями и прикрепить к ней сервопривод с помощью синельной проволоки, как показано на рисунке 8.

FEAUV05KX8Z5PX4

Рис. 8

Теперь нужно взять палочку для мороженного и при необходимости обрезать, так как её длина должна быть 7 сантиметров.
С помощью токопроводящей ленты Maker Tape палочка крепится к детали LEGO Beam 5 x 0.5. Важно не закрывать деталь полностью, как это показано на рисунках 9, 10 и 11, чтобы была возможность подключить палочку к мотору.

FHQAFIXKX8Z5RBO

Рис. 9

FUOWWX5KX8Z5RE9

Рис. 10

FAKAQPCKX8Z5S5H

Рис. 11

В оставшиеся отверстия панели нужно также продеть синельные проволоки – они будут использованы как крепления, чтобы привязать панель к ветвям ёлки.

FVCEBBWKX8Z5UPT

Рис. 12

Теперь кармашек рта нужно надеть на палочку от мороженого и расположите его по центру на задней панели. Сам рот нужно приклеить к панели таким образом, чтобы нижняя его часть (та, что с кармашком и палочкой) могла свободно двигаться вверх-вниз.

F9X7YAZKX8Z5Y3L

Рис. 13

Рот для ёлки готов! 

Шаг 3: глаза

Теперь подобный фокус с деталью LEGO и сервоприводом нужно повторить для глазок.

Сначала нужно аккуратно отрезать пластик от Google Eyes, а к обратной стороне зрачков приклеить детали LEGO, прямо как на рисунках 14 и 15.

FXL5BQSKX8Z5ZB3

Рис. 14

FWVGCMLKX8Z679Z

Рис. 15

Теперь поверх простых картонных шаблонов для глаз нужно наклеить круги из белого картона, прикрепить сервопривод сзади и через отверстие соединить его с деталью LEGO, прикрепив тем самым зрачок с обратной стороны.

F4N9E74KX8Z67P3

Рис. 16

FHPAH2WKX8Z67P7

Рис. 17

F5OEP0HKX8Z67P6

Рис. 18

Далее осталось только вернуть пластик на место, обрамить глаза веточками и позаботиться о креплении с помощью всё той же проволоки.

FRWKGIMKX8Z68I7

Рис. 19

FUHT2KTKX8Z68VV

Рис. 20

Шаг 4: коммутация

Наконец, пришло время собрать разрозненные части в единый организм. Для этого тянем провода глазных серводвигателей к контактам 13 и 14 на плате Bit Board. Важно помнить, что коричневый провод является заземлением.
Серводвигатель, отвечающий за функционирование рта нужно подключить к контакту 0.

FOZQE0ZKX8Z69DR

Рис. 21

Затем в Bit Board вставляем плату Micro:Bit, добавляем батарейный блок и обращаемся за помощью к дополнительному программному обеспечению – для этого загружаем этот открытый исходный код.

F0CVENLKX8Z6A1G

Рис. 22

FWHCRZKKX8Z69LJ

Рис. 23

Для того, чтобы управлять ёлкой дистанционно и быть её голосом, нужно задействовать вторую плату Micro:Bit. Для этого загружаем на неё код Mic for Tree и подключаем батарейку.

F9VC3FBKX8Z6AB8

Рис. 24

Шаг 5: финальная сборка

Наконец, завершающий этап – сборка всех компонентов вместе. Глаза и рот нужно прикрепить к ёлке с помощью проволок, а платы и провода спрятать в ветвях, их не должно быть видно.

F75TN48KX8Z6AIV

Рис. 25

FYDKSM4KX8Z6AIK

Рис. 26

Механизм работы достаточно прост. Можно петь в одну плату Micro:bit, как в микрофон, и сигнал будет поступать на другую палату, спрятанную в ветвях, заставляя ёлку двигать глазами и шевелить губами синхронно с речью. На основе этого механизма можно организовать много сюрпризов. Например, позвонить кому-то, кто находится рядом с ёлкой, и когда он ответит на звонок, начать говорить или петь в микрофон, и тогда ёлка тоже заговорит и запоёт – это удивит любого.

Дополнительно ёлку можно украсить гирляндами, а вместо привычной звезды на верхушке надеть шапочку, ведь это уже не просто ёлка. Если кто-то может петь новогодние песни, почему бы ему не быть в шапке?

FNY5QQTKX8Z6AJ6

Опубликовано в Технологии
Четверг, 30 декабря 2021 13:13

С чем готовят Raspberry Pi

raspberry pi nedir teknosafari

Всем будущим DIY гениям на заметку! Не так давно рассказывали об интерактивной электронной плате Arduino, которая легко оживит любым функционалом ваш проект. Сегодня поговорим о прокачанном последователе знаменитой разработки, который стал вторым столпом всех самодельных проектов «с мозгами» — портативном мини-компьютере Raspberry Pi. 

2

ЧТО ЭТО

Название на английском переводится как «малиновый пирог», и действительно, сладкой булочкой станет любая идея, в которую вы решите внедрить технологию. Raspberry Pi — это одноплатный компьютер родом из Великобритании, размером всего с кредитную карту, который оснащен выводами GPIO и USB-портами, но главное, имеет потенциал к расширению функционала, словно безграничные таланты наших читателей ;)

raspberry pi zero.1

Микрокомпьютер предназначен для поощрения преподавания вычислительной техники в школах, но за последние несколько лет приобрел широчайшую популярность у инженеров-энтузиастов и стремительно захватывает любознательные умы изобретателей. На данный момент по всему миру продано более 30 миллионов экземпляров.

История создания 

Идея проекта родилась в 2006 году благодаря Эбену Аптону, Робу Маллинсу, Джеку Лангу и Алану Майкрофту. Он был задуман как бюджетная система для наглядного обучения информатике. После удачной разработки нескольких прототипов, ученые основали фонд Raspberry Pi Foundation, откуда и пошла история триумфа микроэлектроники и домашнего программирования. 

Продажи начались в 2012 году со стартовой ценой от 35$. К сегодняшнему моменту микрокомпьютер имеет целую линейку моделей и стоит от 5$. Он оснащен не только выводами GPIO и USB-портами, но и 64-битный процессором, Wi-Fi и Bluetooth модулями, а также 100/10Мбит/с Ethernet, при размере устройства на 20% меньше исходной модели. 

25e719dfbce39568

линейка моделей по годам выпуска 

Последний прототип Raspberry Pi 4B  получил новый четырёхъядерный процессор с ARM Cortex-A72 1,5 ГГц, имеет полноскоростной 1 Гбит/с Ethernet, Bluetooth 5.0. 

Из 4 портов USB два теперь имеют формат USB 3.0. Для подключения мониторов доступно 2 порта micro HDMI (2 по 4К 30 fps либо 1 на 4k 60 fps). 

Со стороны графики используется VideoCore VI (OpenGL ES 3.x) и добавлен аппаратный декодер 4K для HEVC-видео.

Если отойти от вереницы пугающих новичка характеристик в сторону простых понятий, то 4 ядра по 1200 МГц, 1 ГБ оперативной памяти и полноценная операционная система решит для вас уйму нетривиальных задач, требовательных к вычислительным ресурсам.

Робот на малине

робот на колесах

Начало работы

Необязательно быть хакером в седьмом поколении, чтобы опробовать эту технологию и даже испытания храбрости, чтобы войти в сообщество не предусмотрено. Вам понадобится: 

  • Желание ворваться в основы электроники и сделать проект «с мозгами». Любые тонкости можно найти в супер открытом комьюнити энтузиастов, которые всегда рады подсказать. 
  • SD карта от 8 до 32Гб, чтобы загрузить с неё операционную систему. Raspberry Pi работает в основном на Linux-ядре. Также возможна установка Windows 10 IOT и даже покупка устройства с предустановленной лицензионной системой  Windows 10 которая обойдется вам примерно в 50$. 

карьа памяти начало работы

  • Телевизор или монитор с разъемами HDMI, DVI (иногда RCA, но только для моделей линейки A и B) соответствующий кабель с HDMI на другом конце для подключения к Raspberry.
  • USB-клавиатура и такая же мышь.
  • Аккумулятор микро-USB или кабель питания.

Настройка Raspberry Pi достаточно проста, но отличается от подключения стандартного ПК. И это совершенно не похоже на использование ноутбука или смартфона.

4

планшетный компьютер

Для начала вам необходимо убедиться, что клавиатура, мышь и дисплей подключены. Также потребуется перенести копию Raspbian на карту microSD с помощью настольного ПК. Без этого компьютер Raspberry Pi не запустится.

Следующий шаг: подключить Raspberry Pi и наблюдать, как перед вами открывается совершенно новый мир вычислений. Войдите в систему с учетными данными по умолчанию — имя пользователя pi и пароль raspberry — затем измените их.

5

полноэкранный ПК

Вы найдете набор приложений и инструментов (даже пользовательскую копию Minecraft), которые помогут вам начать работу, включая LibreOffice, браузер Chromium и различные утилиты программирования. Также стоит изучить инструмент настройки Raspberry Pi, raspi-config.

метеостанция

метеостанция

Особенности 

  • Главный плюс этой технологии — традиционный DIY подход сообщества к обмену информацией — в интернете есть сотни тысяч уроков, мануалов и форумов, которые просто не дадут вам сесть в лужу с любой задумкой. 
  • Raspberry Pi — это мечта любителя и лучший ход, чтобы заинтересовать программированием в любом возрасте. Он сложнее и функциональнее своего старшего брата Arduino, что дает возможность выбрать из обширной линейки модификаций и цен без убытка для проекта.

Робокот на малине

робокот

  • Для взаимодействия с Raspberry Pi необходим дисплей, а также мышь и клавиатура. Но они необязательно должны быть связаны. Вместо этого вы можете просто подключить Raspberry Pi к маршрутизатору и подключиться удаленно.
  • Raspberry Pi — отличное устройство для детей, есть даже версия, ориентированная на юных любознаек, под названием Kano. Она сочетает в себе Raspberry Pi с некоторыми принципами в стиле Lego: легко удерживаемые компоненты, защелкивающийся корпус и четкие, яркие инструкции. Если у вас есть малыши, которых вы хотите приобщить к миру вычислительной техники, это хорошее начало.

81x0fpfqdel sl1500 1200x630 c ar1.91

детский набор

Интересные проекты

Микрокомпьютер широко используется для создания стационарных ПК, в качестве медиацентра или в качестве ретро-игрового устройства. 

Домашний медаицентр

домашний медиацентр

Также можно выделить компьютерное зрение, обработку звука в реальном времени, создание веб-сервера или голосового помощника. В промышленности одноплатные компьютеры используются в станках ЧПУ и для контроля различных процессов. Существует так много способов использования Raspberry Pi, что это ошеломляет.

полетный контроллер дрона

полетный контроллер дрона

Raspberry Pi делает практически все - от помощи в мониторинге вашей сети до работы в качестве сервера печати для старых принтеров. Он даже побывал в космосе: Raspberry Pi был взят на борт Международной космической станции британским астронавтом майором Тимом Пиком в 2016 году.

фм трансмиттер

FM трансмиттер

Подобная свобода применения действительно вдохновляет. Устройство размером всего с кредитную карту может превратить каждого из нас в настоящего изобретателя при минимальных вложениях и базе знаний неуверенного новичка. Получается, чтобы изменить мир (пусть и в пределах своей повседневной жизни) можно без долгих лет тягостного учения или личного карманного ученого-инженера.  

система безопасности дома

система безопасности дома

А вы пробовали подобные проекты или уже побежали заказывать заветную «малину»? Показывайте свои достижения и Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., мы всегда рады пообщаться и поддержать товарищей по энтузиазму.

 

Опубликовано в Технологии

Ссылки