Na Živě.cz bastlíme už pět let a náš seriál Pojďme programovat elektroniku společně s jeho tištěnu podobou pro časopis Computer dnes nabízí desítky článků, ve kterých se pokoušíme oživovat nejrůznější čipy a exotické senzory, stavíme robotické tanky s umělou inteligencí, budujeme domácí meteostanice, hrajeme si na hraně předpisů ČTÚ s rádiovými vysílači a děláme další digitální lumpárny, jejichž cíl je nakonec jediný.
Snažíme se pochopit, jak skutečně fungují počítače a jak si je můžete poskládat a naprogramovat klidně i u vás doma v obýváku
Každý opravdový kutil má v pokoji či dílně několik velkých krabic plných cetek z e-shopů s prototypovací elektronikou. Dnes si ukážeme, co by v těch skříních a policích na zdi rozhodně nemělo chybět – bez čeho se neobejde žádný maker, který to myslí alespoň trošku vážně.
Knížky od Martina Malého
Než se kutil vrhne ke kalafuně, měl by znát alespoň teoretické základy. Kluci a holky s průmyslovkou a ČVUT mají mírný náskok, ovšem absolventi klasické filologie by měli začít u knížek Martina Malého Hradla, volty, jednočipy, Porty, bajty, osmibity a konečně Data, čipy procesory, ve kterých se prakticky a srozumitelně dozvíte, jak vlastně funguje základní elektrotechnika i pokročilé procesory.
Bastlířská bible od Martina Malého
Tyto knihy by neměly chybět v knihovničce žádného kutila, no a pro ty, kteří papírem leda tak popalují krb, jsou všechny tři publikace k dispozici i v elektronické formě a zdarma v edici CZ.NIC.
K výběru bych ještě připojil HTML/PDF přepis dnes už docela staré knížky ARM Assembly Language Programming (1987) od Petera Cockerella. V sedmi kapitolách se dočtete, jak funguje digitální procesor, co je to strojový kód a tak dále. To vše dostatečně srozumitelně, aby to pochopila i vaše máma.
Základní deska
Základem každé programátorské dílny musí být samozřejmě nějaká ta prototypovací deska s jednoduchým řídícím čipem. Říkáme mu mikrokontroler (MCU) a oproti klasickému centrálnímu procesoru v našem počítači nebo uvnitř mobilu na něm neběží operační systém Windows, Linux nebo macOS, ale zpravidla jen náš vlastní program – firmware.
Osmibitový mikrokontroler ATMega328P na desce Arduino Uno
Signální vodiče čipu pro čtení a zápis jsou u větších destiček vyvedené do řady konektorů s tradiční prototypovací roztečí 2,54 mm. Můžeme do nich připojovat nejrůznější elektrické obvody i sofistikovaná čidla a vše to ovládat pomocí kódu, který nahrajeme do flashové paměti mikrokontroleru.
Nejjednoduššími prototypovacími deskami s MCU jsou italské startovací stavebnice Arduino s osmibitovým čipem ATmega328P. Obvykle běží při taktu 8/16 MHz, mají k dispozici jen 2 kB RAM a svobodný hardwarový design, a tak jsou e-shopy plné laciných klonů z Asie.
Arduino Uno na fotografii se dodnes těší ohromné popularitě pro svoji elektrickou robustnost. Je to tak trochu sovětský tank, který skvěle poslouží všem začátečníkům, protože ho jen tak nezničí, i když udělají nějakou tu chybu.
Mikrokontrolery stavebnice Arduino se programují v jazyku C/C++ a ve stejnojmenném vývojovém prostředí, které dnes volitelně podporuje i hromadu dalších architektur MCU a desítky prototypovacích desek.
Základní deska s Wi-Fi
Osmibitové 5V mikrokontrolery na deskách Arduino se hodí pro bezpečné experimentování se základními elektrickými obvody, ovšem v žádné dílně by neměly chybět ani mnohem výkonnější 3,3V čipy od asijského Espressifu. Jsou vybavené 2,4GHz Wi-Fi 4, takže mohou skrze vaši domácí síť posílat změřená data i na internet.
Prototypovací desky s Wi-Fi mikrokontrolery rodiny ESP8266 a ESP32
K těm nejoblíbenějším patří rodina čipů ESP8266 a ESP32 a to zejména díky poměrně nízké ceně. Přitom mají o řád vyšší výkon i paměť než základní Arduino.
Armová základní deska
Platforma ARM vládne nejen mobilním telefonům, ale i současnému internetu věcí a dalším chytřejším spotřebičům domácnosti. Není tedy divu, že armové mikrokontrolery dnes patří k tomu nejlepšímu, s čím se může domácí bastlíř setkat.
Prototypovací desky s armovými mikrokontrolery
Základní desky s 32bitovými čipy řady Cortex-M mají k dispozici výkon, dostatek paměti a skvělé úsporné režimy. Specializované desky vhodné pro běh na baterii proto mohou měřit teplotu v psí boudě klidně i několik let.
I většinu těchto prototypovacích desek můžete po doinstalování podpory programovat přímo z jednoduchého a jednotného prostředí Arduino, byť v takovém případě často přijdete o mnohé pokročilejší funkce, které jsou dostupné jen v nástrojích od výrobce čipu.
Armový Micro:bit pro začátečníky
Příkladem armové prototypovací desky je i Micro:bit V2. Už o něm určitě slyšel úplně každý. Je to jakási ta stavebnice pro děcka, co se chtějí naučit programovat, že? Ano, ale nejen pro ně!
Armový Micro:bit V2 není jen pro děcka
Je to skvělá deska i pro dospělé, kteří teprve začínají s programováním v tradičních jazycích pro mikrokontrolery a Micro:bit jim to může ohromně usnadnit díky svému blokovému programování, které pokročilejší uživatel později vymění za Javascript a Python.
Deska na baterii, která vydrží i roky
Další specializovanou armovou deskou je česká stavebnice Tower od libereckého Hardwaria (někdejší BigClown). O práci se stará 32bitový mikrokontroler STM32L083CZ (Cortex M0+) se 192kB úložištěm a 20 kB RAM. Součástí desky je také 868MHz rádiový vysílač Spirit1, digitální teploměr nebo třeba akcelerometr.
České prototypovací desky s armovým mikrokontrolerem a podporou baterií AAA
K destičce lze dokoupit hromadu rozšiřujících modulů včetně toho bateriového a maličký mikropočítač pak může se dvěma tužkovými bateriemi AAA fungovat klidně celý rok a déle a posílat data třeba každých patnáct minut do základny připojené k internetu.
To vše bez dalších úprav hardwaru a programového kódu. Ultra-low-power je zde naprosto standardní a esenciální věc a Tower je v tomto směru v podstatě unikát. I proto by se neměli kutilové zvyklí na asijské ceny zaleknout poněkud vyšší částky.
Deska s FPGA
Kutilové, kteří si chtějí hrát s digitálním signálem na té nejnižší možné úrovni a chtějí pochopit, jak skutečně funguje procesor, si jej mohou sami naprogramovat na desce s univerzálním čipem FPGA – programovatelným hradlovým polem.
Desky s FPGA čipy Xilinx Spartan 6, Xilinx Spartan 7 a Intel Cyclone 10
FPGA je vlastně takový digitální chameleon či stavebnice Lego. Jeho vnitřní logické obvody nejsou pevně dané jako v běžném procesoru, který plní nějakou konkrétní funkci. Logické cesty postavíme až my vlastním kódem ve speciálním programovacím jazyku Verilog nebo VHDL, a tak se může FPGA proměnit prakticky v cokoliv.
Jelikož si logiku FPGA stavíme sami na té nejnižší úrovni, může být výsledek velmi rychlý. Základní práci s digitálním vstupem stihne FPGA provést za jediný takt hodin, zatímco mikrokontroler k tomu bude potřebovat často i několik drahocenných procesorových instrukcí a cyklů CPU.
Pokud bude FPGA běžet třeba při taktu 50 MHz, záleží jen na nás, jakým způsobem poskládáme logický obvod, aby během těch 20 nanosekund vykonal co nejvíce práce.
Speciální desky
Zvídaví kutilové, kteří chtějí držet krok s aktuálním děním, by si měli časem pořídit i některou z desek s novými technologiemi. Na fotografii armová deska s operačním systémem Azure Sphere OS pro internet věcí od Microsoftu a dvojice desek vybavených kamerami a hlavně rychlým mikrokontrolerem K210 s architekturou RISC-V.
Stále častěji se mluví o čipech RISC-V. I ty se už dostávají na laciné prototypovací desky
Linuxová deska
V dílně kutila by samozřejmě nemělo chybět ani Raspberry Pi nebo některý z jeho klonů. Jednoduchý mikrokontroler v tomto případě už střídá mnohem výkonnější armový SoC, který utáhne klasický operační systém s Linuxem i grafickým desktopem.
Linuxový prototypovací mikropočítač
Stále se přitom jedná o desku, která má z procesoru vyvedené 3,3V I/O linky a sběrnice na řadu pinů, a tak k ní můžeme připojit další elektrické obvody a čidla.
Nepájivé pole a kabeláž
Tak, základní desku bychom měli a teď k ní chceme něco připojit. Třeba nějaké čidlo. Abychom nemuseli celý obvod pájet, kutilové dnes mají k dispozici nepájivé pole s otvory s roztečí 2,54 mm pro rychlé prototypování, do kterého můžeme zapichovat součástky i kabeláž a postavit rychlý obvod.
Nepájivé pole a kabeláž pro prototypování
Pájecí pole
Opakem nepájivého pole je samozřejmě pájecí prototypovací deska, která se hodí už pro trvalejší experimenty, jenž mají držet pohromadě – třeba na nějakém robotu. Může se jednat jen o pole děr s vodivými kontakty, anebo mohou být některé části propojené, aby vedly elektrický proud třeba po celé délce desky ve formě jakýchsi vodivých páteří a sběrnic. V místech, kde se nám to nebude hodit, pak vodivé plošky jednoduše mechanicky přerušíme.
Pájecí prototypovací deska a korekční vodivé lepidlo
Multimetr
Nejlepším kamarádem každého stavitele elektrických obvodů je samozřejmě multimetr. Zázračná krabička změří všechny klíčové fyzikální veličiny v elektrickém obvodu počínaje napětím a proudem, a konče odporem, elektrickou kapacitou, frekvencí střídavého signálu nebo třeba teplotou.
Levná stanice MP730424 se základními analytickými funkcemi a sériovým výstupem pro připojení s PC a malý kapesní multimetr
Profesionální stolní multimetry, osciloskopy a další měřící stanice jsou pro běžného kutila téměř nedostupné, cena se totiž pohybuje v řádu mnoha desítek tisíc korun. Jsou ale snem prakticky každého.
Naštěstí se dají sehnat i levné kusy jako na fotografii, jejichž cena se pohybuje okolo několika tisíc korun a pro základní práci stačí. Jednoduchý kapesní multimetr pak pořídíte za pár stovek.
Laboratorní napájecí zdroj
Jednou chcete otestovat, jaké nejnižší napětí ještě utáhne destičku, podruhé chcete mít stabilních 5 V s dostatkem proudu, no a potřetí třeba 12. Buď budete z krabic stále dokola vytahovat nejrůznější staré mobilní a laptopové zdroje a elektrické měniče, anebo si pořídíte malý laboratorní zdroj s rozsahem třeba 0 až 30 V a s možností nastavit jak proud, tak příkon.
Laciný laboratorní DC zdroj do dílny kutila
Cena špičkových modelů pro podniky a univerzitní laboratoře se samozřejmě opět šplhá do tisíců, základní modely ale stojí jen zlomek ceny.
Pájecí stanice
Další nedílnou součástí každé dílny je pájecí stanice. Hodí se i ta kombinovaná s perem a horkovzdušnou pistolí. Poslouží pak nejen k pájení, ale i pro zahřívání libovolného materiálu proudem horkého vzduchu. Typickým příkladem jsou smršťovací bužírky pro stažení dvou ručně spojených drátků, anebo třeba servis mobilních telefonů, kdy teplý vzduch rozruší některé lepené díly.
Kombinovaná pájecí stanice s horkovzdušnou pistolí
Smršťovací bužírky
S pájecí stanicí, která má i horkovzdušnou pistoli, bude práce se smršťovacími bužírkami jedna báseň. Kazeta s různými velikostmi je tedy základ. Vhodnou bužírku navlečeme na spojený vodič a namíříme na ni proud vzduchu z pistole. Bužírka se působením tepla smrskne a spoj elegantně utáhne.
Klasické smršťovací bužírky
Smršťovací bužírky s pájkou
Na e-shopech dnes najdete i tyto vylepšené bužírky, které mají ve středu prstenec s pájecí hmotou. Zahřátím se střed roztaví, spojí oba vodiče a zároveň se bužírka smrskne a nitro perfektně zaizoluje.
Smršťovací bužírky s pájkou
Trafopáječka
Své nezastupitelné místo má i stará dobrá trafopáječka – třeba na špinavou práci. Její výhodou je rychlost, trafopájka se totiž rozehřeje na pracovní teplotu prakticky okamžitě a stejně tak prakticky okamžitě vychladne. Hrot pera se může naopak při delším pájení zbytečně přepalovat a snižuje se jeho trvanlivost.
Klasická trafopáječka
Opravdoví mistři v oboru s ledovým klidem hodináře dokážou s těžkou trafopáječkou v ruce pájet i ty nejdrobnější čipy, což je pro mé zbrklé Já jen velmi těžko pochopitelné science fiction. Jsou to skuteční hrdinové! Třeba náš redakční kolega Tonda Trčálek.
Odsávačka cínu
Pájení drobných dílů se nemusí vždy povést, případně je třeba odstranit starý cín. V takovém případě se hodí odsávačka, která pomocí podtlaku odstraní natavenou pájku.
Odsávačka odstraní roztavený cíl a další příměsi
Elektrická odsávačka na fotografii zvládne oba kroky v jednom. Obsahuje totiž dutý hrot, který se nejprve rozehřeje na pracovní teplotu, no a pak jej stačí přiložit na patřičné místo, roztavit pájku na kontaktu a stisknout tlačítko pro rychle nasátí.
Sada pro jemné vrtání a broušení
Do dílny elektrokutila samozřejmě patří gravírovací sada pro jemné vrtání otvorů pro šroubky v plastu a tenkých překližkách, broušení nebo třeba řezání drobných dílů.
Sada pro jemné vrtání, řezání a broušení
MultiPro: Vše v jednom do paneláku
Pokud nemáte k dispozici dílnu, docela slušnou práci odvede české pero MultiPro s nasazovacími moduly. Celé se to vejde do malého kufříku, takže se s ním dobře bastlí třeba v panelovém bytě.
Sada MultiPro vše v jednom
MultiPro se s nástavci promění v pájecí pero, jednoduchou vrtačku do měkkého materiálu, akušroubovák, řezačku polystyrenu a podobných materiálů, pilku a 3d pero.
Lepící tavná pistole
Než začaly naše domovy okupovat laciné 3D tiskárny, na kterých si člověk všechny díly navrhl na míru, nikdo se neobešel bez klasického glue gunu, který zahřátím roztaví trubičku a vytvoří z ní horké lepidlo, které po vychladnutí spolehlivě zaizoluje a zalepí, co je potřeba.
Tavná pistole
Inspekční lupa s kamerou a displejem
Potřebujete přečíst drobný nápis na elektrické součástce, nebo zkontrolovat kvalitu pájeného spoje? Pomůže některá z mnoha laciných inspekčních lup s displejem. Zpravidla umožňují i záznam fotografií/videa na SD kartu, nebo propojení s monitorem skrze HDMI.
Inspekční digitální lupa s barevným LCD displejem
U vhodných digitálních lup včetně té na fotografii je pod snímačem dostatek místa, a tak lze s mikroskopem i bezpečně pájet.
Inspekční lupa
Jde to ale samozřejmě i postaru s běžnou lupou a tvárnými úchyty. Lupa má zpravidla i silné LED osvětlení, nepříjemným nešvarem u těch nejlevnějších je ale nízká kvalita čočky a optické deformace.
Inspekční lupa
Profesionální inženýrské lupy stojí celé jmění (o těch s displejem ani nemluvě), a tak jsou opět často jen tajným snem domácích bastlířů, kteří dají raději přednost splacené hypotéce než hračce za tisíce.
Logický analyzátor
Jak už název napovídá, tato krabička zaznamenává logické stavy na vodiči a zobrazuje je na displeji, anebo přenáší do softwaru v počítači. Ty nejlevnější stojí dvě stovky, ty opravdu kvalitní a rychlé začínají na tisících. Ovšem takový Saleae nabízí alespoň slevy pro studenty i domácí kutily a malé startupy. S jeho bezplatným softwarem Logic 2 se umějí spojit i ty z AliExpressu.
Logický analyzátor připojený do nepájivého pole, na kterém odposlouchávám dění na osmi signálních vodičích
Pomocí logického analyzátoru odhalíme, co se na vodiči právě teď a na logické úrovni děje. Jestli se například generuje správný PWM signál, jestli se po sběrnicích SPI a I²C přenáší to, co má a součástí zmíněné aplikace Logic 2 jsou i dekodéry protokolů, takže se v analyzátoru mohou zobrazit rovnou přenášené bajty.
No dobře, toto je už trestuhodná prokrastinace, ale kdy jste si naposledy nakreslili nějaký ten mikrosekundový tranzistorart na osmibitové sběrnici vy? pic.twitter.com/pqwWLSWAoH
— Jakub Čížek (@pesvklobouku) September 9, 2021
Osciloskop
A když už jsme zmínili logický analyzátor, nesmí samozřejmě chybět ani osciloskop, který tentokrát na displeji a v reálném čase zobrazuje průběh elektrického signálu – tentokrát nikoliv podle abstraktní logické úrovně 0/1 jako u logického analyzátoru, ale podle skutečného hodnoty elektrického napětí.
Laciný kapesní osciloskop v akci:
Opět, špičkový laboratorní osciloskop vás přijde i na několik českých průměrných platů, pro orientaci a základní kutilské hrátky ale stačí i jednoduché digitální a kapesní varianty z asijských tržišť ať u ve formě sestavených zařízení, anebo o něco levnějších stavebnic.
Programátory a převodníky
Některé prototypovací desky a surově SoC moduly mikrokontrolerů nemají USB konektor, případně vůbec nerozumějí jeho stejnojmenné sběrnici. V takovém případě na řadu nastupují převodníky sériové linky na USB a zpět pro jejich snadné programování – nahrání firmwaru.
USB/UART převodníky a programátory
Pomocí podobného USB/UART převodníku se můžeme rovnou z počítače spojit také s čidly, které komunikují právě skrze sériovou linku UART. Třeba různé GPS přijímače, čidla kvality ovzduší apod.
Univerzální převodník FT232H
Speciálním typem USB/UART převodníku je čip FT232HQ od výrobce FTDI. Vedle sériové linky totiž umí převádět i signály sběrnic SPI, I²C a dokonce i velmi rychle pracovat i se sadou pinů GPIO na desce (v režimu FIFO až rychlostí 40 MB/s).
Přímé spojení z Windows s digitálním teploměrem SHT31 a výpis teploty a vlhkosti do příkazové řádky skrze sběrnici I²C a USB destičku s převodníkem FT232H
Tento převodník na vhodné prototypovací desce by proto také neměl chybět ve vaší dílně, můžete skrze něj totiž ovládnout přímo z PC v podstatě jakékoliv obvyklé čidlo, což se hodí při testování.
Logický převodník
A ještě jeden převodník, který nechybí v krabici žádného kutila. Ten logický. Hodí se tehdy, kdy je třeba převést logické napětí mezi dvěma systémy. Typicky mezi 5V prototypovací deskou Arduino Uno a čidlem, které komunikuje na 3V logice a není pro 5V napětí tolerantní, čili bychom jej zničili. Když ale komunikační linky připojíme přes tento převodník, Arduino dostane 5V signály a čidlo zase 3V.
Logický převodník pro snadné zacvaknutí do nepájivého pole
Displeje
Při našem prototypování můžeme použít celý zástup laciných displejů od těch nejjednodušších – segmentových – po monochromatické a relativně úsporné OLED, barevné TFT LCD nebo třeba moduly s elektronickým inkoustem a úsporným Sharp Memory LCD. Ty pokročilejší komunikují s mikrokontrolerem skrze sběrnici SPI nebo I²C.
Primitivní segmentové a maticové displeje a pokročilý OLED, TFT LCD nebo třeba elektronický inkoust, který zachová obraz i po odpojení zdroje napájení
Kamery pro Raspberry Pi
Linuxové armové desky Raspberry Pi už mají dostatek výkonu, aby mohly pokročile zpracovávat obraz a to i pomocí AI. Nejprve ale potřebují kameru. Jelikož má Raspberry Pi plochý konektor pro připojení kamery skrze rozhraní CSI, e-shopy jsou plné jednoduchých i pokročilých modulů v ceně od stokoruny po tisíce.
Kamery (nejen) pro Raspberry Pi
DC motory
Není nic lepšího, než když svým vlastním programem roztočíte jednoduchý stejnosměrný motorek. Některý z takových by tedy měl být nedílnou součástí výbavičky každého začátečníka.
Malé DC motorky pro modeláře
Jeden z kutilů si pomocí motorků ze starých optických mechanik postavil chytrý kurník.
Serva a krokové motory
Pro pokročilejší hrátky s motory se hodí serva a krokové motory, které se pootočí o stanovený úhel, a tak umějí plnit práci různých pák – třeba stativů kamer a dalších směrových senzorů, zatáčecího mechanizmu robotických autíček, leteckých modelů aj.
Servomotor plní roli páky, která se pootočí o určitý úhel
Motorové drivery
Směr otáčení a rychlost základních DC motorů a přesný pohyb těch krokových zpravidla ovládáme pomocí speciálního čipu. Říkáme jim H-můstky a motor drivery a jsou k dispozici opět ve formě prototypovacích modulů pro snadné připojení k řídící desce a napájení třeba z baterie.
Různé H-můstky/motorové drivery
Základní elektrické součástky
Žádný kutil se neobejde bez základních elektrických součástek. Především bez rezistorů, které regulují elektrický odpor v obvodu a jsou nedílnou součástí zapojení typu pull-up a pull-down.
Základní elektrické součástky
K pokročilejšímu bastlení jsou pak třeba i kondenzátory, které mohou nabídnout energii při kolísavém napětí, nebo zbavují signál šumu. A pak tu máme i tranzistory, které mohou řízeně otevírat a zavírat další obvody, usměrňovací diody, které pustí proud jen jedním směrem atp.
Stavebnice Boffin Magnetic
Pro mnohé začínající i pokročilejší kutily jsou základní diskrétní elektrické součástky španělskou vesnicí. Umí to sice všechno naprogramovat, stejně ale přesně neví, k čemu je přesně dobrý kondenzátor, tranzistor a jak a kde to všechno v praxi opravdu použít a kde.
Elektrický obvod, jehož část tvoří grafitová čára z běžné tuhy v tužce
Skvělou učebnicí elektroniky bez jediného řádku kódu je česká stavebnice Boffin Magnetic a její elektronická cvičebnice, která vás v několika desítkách úlohách naučí, k čemu je co dobré. Vážně! A i když je primárně určená pro vaše děti, díky jejím magnetickým dílům se s ní skvěle experimentuje i v dospělosti.
Měniče napětí
Dalším evergreenem každé kutilské dílny je krabice plná modulů všemožných měničů stejnosměrného elektrického napětí. Občas totiž potřebujeme z 5V vyrobit 12V, občas 3V a tak dále podle použité řídící desky a spotřebičů.
Moduly DC-DC měničů elektrického napětí
Měniče mají buď pevné parametry, anebo pomocí otočných trimrů nastavíte, jaké napětí mají vlastně vyrábět. Některé mají i segmentový displej a další pokročilé funkce, u těch ostatních musíte při otáčení sledovat výsledek na vlastním multimetru.
Čidla, moduly a další integrované obvody
Chcete měřit teplotu? Kupte si digitální teploměr. Chcete si postavit vlastní satelitní přijímač geografické polohy? Pořiďte si modul GPS. Chcete ultrazvukový dálkoměr, mikrofon, reproduktor, to a tamto? To vše je na e-shopech a právě podobné krabice tvoří srdce dílny každého bastlíře.
Jedna z mnoha krabic s moduly všemožných čidel a dalších integrovaných obvodů
Základní nástroje pro jemnou práci
Na malé šroubky a úpravu kabelů to chce vhodné nástroje. Samozřejmostí je magnetický šroubovák s malými bity, pinzety, kleštičky, stahovačky ochranných krytů kabelů a vhodné krimpovací kleště pro výrobu konektorů na míru.
Základní nástroje
Šuplera a pravítka
Pro přesné měření krátkých rozměrů je naprostou nutností šuplera. Mechanická, nebo digitální, ale hlavně pevná, která se nekroutí. Bez šuplery by asi jen těžko někdo navrhl třeba krabičku pro 3D tisk, do které se má vejít naše základní deska.
Digitální kovová šuplera
Šroubky. distanční sloupky, redukce, spojky...
Jakmile se vrhneme do kompletace desek a krabiček, budeme potřebovat dostatečnou zásobu šroubů a matek korektních velikostí, nejrůznější spojky a distanční sloupky, šroubové svorkovnice a tak dále a tak podobně.
Aby to nakonec všechno drželo pohromadě
A aby tam bylo hodně tlačítek...
3D tiskárna
Dnes už je to mezi kutily téměř samozřejmost a nutnost, ty nejlevnější modely totiž pořídíte doslova za pár tisíc. Velké popularitě se těší i český Prusa Research, jehož modely z řady i3 sbírají už roky ocenění po celém světě.
Kryt ventilační šachty v panelovém domě vyrobený z PETG na Prusa i3 MK3S
Totem
Alternativou k 3D tiskárně může být systém Totem. Litevsko-norská paralela ke stařičkému československému Merkuru. Plastové hranolové i plošné perforované díly lze sešroubovat dohromady a vytvořit v podstatě jakoukoliv schránku a šasi. Nebude to tak hezké jako z 3D tiskárny, ale bude to hned.
Spojovací materiál a ABS hranoly Totem
Solární panely
U venkovních instalací na baterii se může hodit i modul dobíjecího obvodu lithiové baterie a solární panel. Ceny začínají na několika desetikorunách a některé nabízejí i regulovaný 5V výstup a dostatečnou ochranu před vlhkostí a dalšími neduhy počasí.
Malé solární panely pro výrobu několika málo voltů. To ale bohatě stačí třeba pro dlouhodobý běh armového mikrokontroleru v úsporném režimu
Rádiové vysílače
A pokud budete mít opravdu vekou zahradu, na jejíž konec nedosáhne Wi-Fi, bude to chtít robustnější modul rádiového vysílače. Ovšem pozor na předpisy ČTÚ. Rádiový 868MHz LoRa vysílač, který držím na fotografii, by při plném výkonu sice hravě přenesl data přes půl Prahy, ale za cenu toho, že flagrantně poruším povolený maximální vysílací výkon v tomto pásmu pro nelicencované použití.
Rádiové digitální vysílače/přijímače na kmitočtech 433 MHz, 868 MHz a 2,4 GHz
Analyzátor rádiového spektra
K vysílači, který pracuje na kmitočtu 433 MHz nebo 868 MHz, stojí za to pořídit ještě analyzátor rádiové spektra na bázi SDR (softwarově definovaného rádia). Nemusí to být nic drahého – stačí některý z laciných USB donglů s čipem RTL2832U pro příjem DVB-T.
Rádiová zpráva na kmitočtu 868 MHz zachycená v programu SDR#:
Změnou ovladače a v programu SDR# pak přeladíte přijímač na frekvenci 868 MHz a můžete si ověřit, jestli váš vysílač skutečně vysílá.
Ochranný venkovní lak
Součástí výbavičky každého kutila, který instaluje surovou elektroniku na balkoně, na zahradě nebo klidně i v parku před domem, by měl být také některý z ochranných laků proti korozi a oxidaci.
Akrylový lak pro integrované obvody proti vlhkosti
Tento akrylový zanechá po zaschnutí na desce s obvody drobnou ochrannou vrstvičku, a tak integrovaný obvod přežije ve venkovním prostředí třeba v krabičce meteostanice, kterou musí proudit přirozený okolní vzduch, a nemůže být zcela vodotěsně izolovaná.
Pro roboty Lithium-polymerový akumulátor
Máte-li v plánu postavit třeba robotické autíčko osedlané Raspberry Pi a kamerou pro náročné počítačové vidění a AI, bude to chtít pořádný zdroj energie a také jednotku pro rychlé dobíjení.
Nabíjecí jednotka a modelářské Li-pol akumulátory
Modelářské Li-pol akumulátory jsou v případě poškození relativně nebezpečné, ale mohou dodávat extrémní proudy. K nabíjení poslouží modelářský Li-pol dobíječ s dostatečně silným zdrojem.
Anebo Lithium-iontový
Dalším z nejrozšířenějších typů lithiových akumulátorů jsou samozřejmě ty iontové. K oblíbeným patří třeba průmyslové Li-ion články 18650, které díky pevnému tělu jen tak neponičíte.
Nabíječka Li-ion článků 18650
Modul lithiového nabíječe
Pokud se vhrnete do venkovní instalace nějaké té krabičky s solárním panelem a jednočlánkovou (1S) lithiovou baterií, bude to chtít ještě drobnou destičku, která se postará o její průběžné dobíjení na 4,2V. Existují samoxřjemě i moduly pro dvoučlánkové (2S) sériové baterie a tedy pro dobíjení na 8,4V apod.
Jednoduchý nabíjecí modul pro lithiový 1S akumulátor s regulovaným výstupem na 5V
E-shopy jsou plné drobných destiček, ke kterým připojíte zdroj (třeba právě malý solární panel), Li-ion baterii a na některých jsou pak i vývody regulovaného 5V napětí pro náš spotřebič. Tím by konečně mohla být prototypovací deska.
Kabeláž všeho druhu
Jako zdroj pro desku a prototypování často poslouží stará mobilní nabíječka s USB. V takovém případě se hodí USB kabeláž všeho druhu včetně krokodýlkových svorek.
Na jedné straně USB, na té druhé, co je zrovna třeba
A jsme na konci. Počkat, opravdu? To je všechno, co je potřeba do dílny? Ne, je to asi tak jedno promile toho, co náruživý kutil během několika let nakoupí na Aliexpressu, Farnellu, Mouseru a na skvělých českých e-shopech pro makery. Do začátku to ale stačí a s těmito hračkami budete mít vystaráno na dlouhé zimní večery. Na hodně dlouhých zimních večerů!
50 věcí, které potřebuje každý bastlíř. Čipy, desky, páječky, šuplery a bužírky - Živě.cz
Read More
No comments:
Post a Comment