Make-up Neuron: исследование в модульном дизайне
Модульный дизайн является областью, представляющей интерес для инженеров-конструкторов, которые хотят сделать устройства более настраиваемыми. Они также, однако, интересны своей способностью самим обучать основам дизайна. Вот посмотрите на один такой модульный учебный инструмент STEM - Neuron Makeblock.
Я был поклонником Makeblock для молодых изобретателей, так как я впервые написал о Makeblock Orion чуть больше года назад. Команда разработчиков Makeblock, похоже, решила найти способы устранить разочарования, с которыми сталкиваются новые изобретатели, и позволить им полностью сосредоточиться на программировании.
В то время как на выставке CES 2018 меня пригласили возиться с новейшим предложением Makeblock - платформой Makeblock Neuron. Вот краткое изложение моих выводов о том, что он предлагает, и что делает его тикающим.
О нейроне Makeblock
Платформа MakeBlock Neuron состоит из большого ассортимента магнитоприемных блоков, которые электрически соединяются через подпружиненные штифты pogo на левой и правой сторонах блоков. Блоки построены с отпечатками, которые имеют квадрат 24 мм x 24 мм, квадрат 48 мм x 48 мм или прямоугольники 24 мм x 48 мм.
Делают кусочки нейрона. Изображение используется с помощью Makeblock
Существуют модули, обеспечивающие питание, а также беспроводную связь, интерфейсы управления и различные способы ввода и вывода, а именно:
Беспроводная связь:
- блютуз
- Вай-фай
- Передатчик и приемник ближнего действия
Интерфейсы управления:
- Кнопки
- Knobs
- Джойстики
- Емкостное касание
- Распознавание голоса
Методы ввода:
- Цветной датчик
- Ультразвуковое расстояние
- гироскоп
- Интенсивность света
- Мощность звука
- температура
- влажность
- Влажность почвы
- PIR
- камера)
Методы вывода:
- Двойной привод постоянного тока
- Двойной сервопривод
- Светодиодный индикатор RGB
- Светодиодные матрицы
- Электролюминесцентный провод
- Оратор
- Зуммер
- дисплей
Гироскоп Neuron Makeblock, блок питания и матрица RGB. Изображение предоставлено Makeblock
Что внутри каждого модуля
Модули I были обеспечены с помощью микроконтроллера Nuvoton MINI58ZDE. Это микроконтроллер ARM Cortex-M0 с АЦП, PWM и поддерживает общие последовательные интерфейсы, такие как UART, I²C и SPI.
Блок-схема NuMicro Mini 58 Series предоставлена nuvoton.com
Этот микроконтроллер стоимостью 0, 70 доллара является достаточно недорогим, чтобы быть включенным в каждый модуль и может взаимодействовать с любым датчиком или устройством ввода / вывода, для которого предназначен этот модуль.
Пример размера и формы модульного подключения позо-штифта. Изображение предоставлено сайтом Makeblock's Kickstarter
Основные функции
Каждый модуль имеет четырехконтактный вход слева и четырехконтактный выход справа и прочно удерживает соседние модули с магнитами. Два из четырех контактов разъема зарезервированы для GND и + 5 В постоянного тока. Третий контакт поддерживает данные UART, которые перемещаются к модулям, подключенным к правой стороне устройства. Зубчатые и гендерные разъемы гарантируют, что передающий штырь одного модуля совпадает с приемным штырем другого. Четвертый вывод передает данные UART в противоположном направлении от первого и используется только при подключении определенных модулей (например, когда модуль Bluetooth подключен, все модули справа от него будут передавать идентифицирующую информацию влево до тех пор, пока она не достигнет модуль Bluetooth).
Питание подается на все подключенные модули с помощью интерфейса USB или модуля батареи.
Каждый входной модуль использует свой датчик или элемент управления для создания асинхронных последовательных данных и передачи его в соседний модуль через вывод Tx модуля. Данные принимаются на Rx-штыре, а затем обрабатываются микроконтроллером. Если следующий модуль является другим входным блоком, старые данные добавляются с новыми данными и затем передаются в последующие модули.
На рисунке показаны данные из двух модулей Makeblock, «Funny Touch» в верхней строке и «Gyro» в нижней строке. Автор не попытался определить точность или значение декодированных данных
В конце концов, данные достигают модуля вывода. Когда это происходит, микроконтроллер анализирует его на предмет релевантности и выполняет соответствующее действие, а затем передает информацию на следующий модуль в строке.
На этом базовом уровне функции любой модуль экосистемы Makeblock Neuron может взаимодействовать с каждым другим модулем. Коллизий данных никогда не произойдет, потому что нет общей шины.
Неисправные модули могут быть быстро идентифицированы, поскольку данные не будут передаваться за их пределы, а затем их можно устранить или заменить. И все это делается с двумя силовыми соединениями и двумя сигнальными соединениями. Данные добавляются или извлекаются из системы в соответствии с назначением модуля.
Программирование Neuron для Makeblock
В Makeblock Neuron также есть приложение для программирования на основе потока, которое определяет, какие модули подключены, и позволяет пользователям создавать условные программы, перетаскивая их для добавления проводов. Он имеет базовую цифровую логику, базовую и передовую математику и функции сравнения, а также множество функций синхронизации и экранных элементов управления.
Захват экрана приложения iOS от Makeblock Neuron
Вывод
Как человек, который часто находит решения в $ 100 на $ 20, универсальность и простота этого дизайна меня завораживают. Простота Arduino сделала компьютерное программирование доступным даже для детей средней школы и средней школы. Простота Makeblock Neuron может обеспечить базовое программирование для учащихся начальной школы.
Микроконтроллеры растут дешевле и универсальнее каждый день. Сколько из ваших схемных плат и схем панели управления можно недорого улучшить, добавив к ним простой протокол связи UART »// www.youtube.com/watch?v=FKsRr5bUrxs" target = "_ blank"> Makeblock.