Szkoła Konstruktorów - podsumowanie 2016/2017

Dziś pierwszy dzień szkoły, a to jest dobra okazja do zabrania się za podsumowanie swojego udziału w Szkole Konstruktorów w minionym roku szkolnym. Jak co roku w lipcowym numerze EdW, podobnie jak ma to miejsce w zwykłej szkole, w ramach Szkoły Konstruktorów następuje coroczne podsumowanie. A ja jak sam zapowiedziałem, po kilkunastu latach powróciłem do brania udziału w tym przedsięwzięciu. O ile starczy czasu i sił, i oczywiście, jeśli poruszane tematy i zagadnienia będą pokrywać się z moimi bliższymi lub dalszymi planami, czy potrzebami. Bo wtedy jest szansa, że powstanie coś co będzie można wykorzystać w praktyce ;)

W minionym roku byłem nawet dosyć aktywnym uczestnikiem. Szczególnie w drugiej i trzeciej klasie, ale też przynajmniej raz udało mi się stworzyć prototyp do zadania głównego. Dzięki czemu załapałem się aż dwukrotnie na liście nagrodzonych :)

A najzabawniejsze jest to, że pod “różnymi tożsamościami”, wynikającymi ze zmiany miejsca zamieszkania. Widocznie w redakcji zachował się mój rodzinny adres z czasów młodzieńczych, gdy byłem bardzo częstym bywalcem Szkoły. Co skutkowało tym, że ostatnio w różnych numerach różnie byłem opisywany. Ale jak widać na zrzucie, nie jest to jakiś błąd, a raczej można to potraktować jako drobna literówka.

Po jakimś czasie od publikacji listy w miesięczniku, dotarła do mnie przesyłka - dyplom z gratulacjami oraz vouchery na obudowy firmy Kradex i Maszczyk. Kupony do końca roku muszę wykorzystać, a darmową prenumeratą przedłużyłem sobie EdW w wersji papierowej i elektronicznej o kolejne 6 miesięcy.

[gallery columns=“2” size=“full”]

Do dorocznych podsumowań Szkoły Konstruktorów kwalifikują się zadania, których rozwiązania zostały opublikowane w numerach od lipca do czerwca. Przesuniecie czasowe pomiędzy ogłoszeniem zadania a publikacją rozwiązań wynosi 5 miesięcy. To z kolei skutkuje tym, że w praktyce rok szkolny trwa od lutego do stycznia. Warto o tym pamiętać, jeśli ktoś chce rozpocząć swoją przygodę w szkole wraz z początkiem roku szkolnego. Dla mnie to nieistotne, bo nie biorę udziału we wszystkich zdaniach, a tylko w tych wybranych, poruszających co ciekawsze dla mnie tematy.

Zadania główne

W podsumowaniu wypada pokrótce wspomnieć o zadaniach głównych w jakich brałem udział oraz tych, co do których miałem jakieś plany i pomysły, ale nie udało mi się ostatecznie wypracować żadnego rozwiązania teoretycznego ani praktycznego. Tak się akurat złożyło w tym roku, że prawie do większości zadań mógłbym coś dopasować z pomysłów, ale skupiłem się tylko na tych najważniejszych, co do których miałem nadzieję na choćby częściową praktyczną realizację.

Zadanie nr 240 (EdW 02/2016)

Zaproponuj układ elektroniczny, przydatny na placu budowy lub przy remoncie.

Tutaj naszła mnie luźna myśl, aby spróbować poeksperymentować z wykrywaniem przewodów pod napięciem w ścianie. A dokładniej chciałem zbudować układ praktyczny do mojego teoretycznego opracowania, jakie kiedyś w 1999 roku wyrzeźbiłem do zadania 41 Szkoły Konstruktorów. Fajnie byłoby sprawdzić możliwości działania takiego układu w praktyce i ogólną ideę. Wszakże projekt ten powstał dawno temu i nie wyszedł poza teoretyczną propozycję. Miałem wtedy 15 lat i z pewnością mogłem popełnić jakieś błędy, a bez większego doświadczenia zdecydowanie byłem nieświadomy wielu potencjalnych pułapek…

Ostatecznie na rozważaniach się skończyło i pomysł nie został zrealizowany.

Zadanie nr 241 (EdW 03/2016)

Zaproponuj interesujący układ elektroniczny, zrealizowany na “starych podzespołach”, bez użycia mikroprocesora.

Przeglądając różne archiwalne numery często trafiałem na wiele prostych układów zbudowanych na kostkach logiczny rodziny CMSO lub rzadziej TTL. I tu narodziły się pomysły na zbudowanie jakiś fajnych i praktycznych układu bez mikroprocesora.

Z tego najbardziej podobała mi się idea skonstruowania zegara, zbudowanego w stylu retro - na starych poczciwych układach logicznych - kilka liczników i dużych 7-segmentowych wyświetlaczy złożonych z diod LED. Budowa z wykorzystaniem technologii SMT zapewniłaby dobre upakowanie, a szczególnie małą głębokość (grubość) gotowego układu, więc idealnie całość można byłoby zapakować w formacie przezroczystej ramki i powieśić na ścianie.

Ten pomysł muszę kiedyś zrealizować w praktyce.

Zadanie nr 242 (EdW 04/2016)

Zaproponuj interesujący eksperyment fizyczny z wykorzystaniem elektroniki.

O moich luźnych pomysłach podzieliłem się z naczelnym przy okazji wysyłania innych zadań z pozostałych klas. Widocznie pomysły się spodobały, bo ostatecznie we wrześniowym numerze pojawiła się wzmianka na ten temat:

Jeden z Czytelników napisał: (…) próbuję zrobić kilka eksperymentów na potrzeby Szkoły Konstruktorów z kwietniowego zadania. Kiedyś trafiłem na ciekawy pomysł lewitującej lampki - [link] i pomyślałem, że muszę coś podobnego spróbować kiedyś zbudować. Wiec nawet proste wstępne eksperymenty z bezprzewodowym przekazywaniem energii na odległość i/oraz lewitacja elektromagnetyczna w ramach zadania mogłyby mnie przybliżyć i zmotywować do podjęcia działań w tym kierunku.

Tematy są bardzo interesujące. Oprócz aspektu wizualnego (lewitacja), sprawa bezprzewodowego przekazywania energii ma silny aspekt praktyczny - wiele mówi się obecnie o bezprzewodowym ładowaniu różnych urządzeń mobilnych, w szczególności smartfonów. Tuż przed oddaniem materiału do drukarni napisałem do Autora, czy udało się znaleźć czas na eksperymenty. Otrzymałem odpowiedź, że jeszcze nie, ale te interesujące tematy na pewno znajdą się na liście “todo”. Podesłał też kolejny interesujący link do lewitującego zegara z lampami Nixie: [link].

Poprosił też, żeby nie podawać imienia i nazwiska: (…) bo trochę głupio mi, jak to robią politycy, publicznie rzucać pomysłami i obietnicami, z których później nic nie wynika i których nie udało się zrealizować z różnorakich powodów. W każdym razie chętnie przedstawimy w EdW wyniki eksperymentów lub projekt (okładkowy).

Prosiłem o anonimowość, ale teraz mogę się już przyznać, że tym Czytelnikiem jestem ja ;)

Zadanie nr 244 (EdW 06/2016)

Zaproponuj układ elektroniczny, zawierający co najmniej jeden przekaźnik bistabilny.

W ramach tego zadnia udało mi się stworzyć działający prototyp układu, a dokładniej to typowy proof-of-concept mojego pomysłu. Ostatecznie zdecydowałem się na wykorzystanie zalegającego w szufladzie modułu ESP8266 i sterowanie gniazdkiem za pomocą sieci WiFi.

W listopadowym numerze EdW (11/2016) można znaleźć nieco więcej informacji:

Marcin Malich (obecnie z Warszawy), który już wiele lat temu brał udział w naszej Szkole, tym razem zaczął tak: Witam! Bylem dziś rano w AVT, by dostarczyć mój skromny model z zadania 244: ESP8266 IoT: WiFi Power Socket / Gniazdko sterowane przez WiFi. Niestety nie mam jeszcze żadnej dokumentacji, większego opisu ani co gorsza schematu, ale układ bardzo prosty. (…) Gdy układ okaże się interesujący i możliwy do publikacji, to można pomyśleć i przygotować bardziej dopracowaną wersję, zamkniętą w obudowie Z-23. Po części jest to zrealizowane na prototypowej płytce, z prostym sterownikiem przekaźnika bistabilnego na płytce uniwersalnej. Szczegóły pod adresem http://blog.malcom.pl/2016/sterowanie-przekaznikiem-bistabilnym-mostek-h.html w skrócie goo.gl/IPQzdn.

W dalszej części przedstawiono fragment z mojej notatki o sterowaniu przekaźników bistabilnych za pomocą mostka H, dołączając kilka zdjęć podglądowych - układ eksperymentalny z wyświetlaczami i gotowy zmontowany moduł na płytce uniwersalnej. Kończąc akapit namową do zapoznania się z całym materiałem zawartym w tamtym wpisie.

Fotografie 4 i 5 pokazują prototyp na płytce stykowej oraz model na płytce uniwersalnej. Zachęcam do lektury całego tego wpisu (goo.gl/IPQzdn), dotyczącego mostka H dla jednocewkowego przekaźnika bistabilnego, ponieważ można tam znaleźć szereg interesujących spostrzeżeń i wniosków.

Odnośnie prototypu mojego rozwiązania, załączono tylko krótką informację i zajawkę z fotografią układu. Układ jest interesujący, oczywiście nie ze względu na atrakcyjność części elektronicznej, tylko ze względu na przykład wykorzystania ESP8266 i Wi-Fi jak to określił sam Instruktor. Jest więc szansa na publikację, może nawet jako projekt okładkowy, dlatego nie podano więcej szczegółów.

Natomiast fotografia 6 pokazuje pierwszy model ESP8266 IoT: WiFi Power Socket / Gniazdko sterowane przez WiFi. Napisałem do Autora w sprawie rozszerzenia materiału, który mógłby nawet trafić na okładkę.

Ja również nie chciałbym tutaj zdradzać za dużo szczegółów, bo ciągle liczę ze wkrótce znajdę czas na budowę finalnej wersji układu i publikację w EdW.

W istocie jest to bardzo prosty układ. Bazuje na module ESP-12, który wraz z kilkoma dodatkowymi elementami kontroluje pracę układu wykonawczego z przekaźnikiem bistabilnym REL. Głównym silnikiem napędowym jest zawarty program w mikrokontrolerze.

Oprogramowanie korzysta z firmwerau NodeMcu i jest stworzone w języku Lua. Wykorzystanie skryptowego języka do programowania tego modułu, zamiast spodziewanego C++, ma tą zaletę, że szybko i łatwo można prototypować i sprawdzać swoje pomysły. Wszystko bez żmudnej zabawy w kompilację, budowanie i programowanie układu. Ma to szczególne znaczenie przy prostych eksperymentach i poznawaniu modułu ESP.

Zadanie nr 245 (EdW 07/2016)

Zaproponuj użyteczny układ elektroniczny, który będzie pobierał jak najmniej prądu.

Jak to bywa, gdy temat jest ciekawy, pojawiają się pomysły i plany, tak było i w tym zadaniu.

W jednej realizacji chciałem nawet generować prąd na potrzeby krótkiej pracy układu. Wtedy patrząc z teoretycznej strony, bez baterii i zewnętrznego zasilania układ w ogóle nie pobierałby prądu ;) A układem tym miała być prosta kostka do gry, o której już od dawana myślałem i wiele okazji do podpięcia pod Szkołę już było. Sęk w tym, że za bardzo nie ruszyłem z realizacją tego pomysłu.

Drugim pomysłem na układ energooszczędny miał być monitor suchości kwiatka. Pomysł od dawna mnie interesował, ale też jeszcze praktycznie nie powstał. Choć teoretycznie nad tym zacząłem pracować i jakieś potencjalne schematy i rozwiązania układowe zaczęły się pojawiać.

(…) wszystkie swoje prace bieżące i zaległe związane ze Szkołą muszę odłożyć (…) Dotyczy to głównie zadania głównego 245, dotyczącego układów z poborem poniżej 1mA. Zacząłem opracowywać prosty układ do wykrywania suchości/wilgotności kwiatków, coś praktycznego, co się przyda m.in. mojej dziewczynie, więc na pewno zostanie to w pełni zrealizowane. Układ prosty oparty na jednej z CMOS-owych kostek ze Schmittem (4093 lub 40106) z możliwością podłączenia wielu czujników. W sumie doszedłem do bardzo podobnego i prostego układu, jaki był przedstawiany w jednym z odcinków PKE. A na początku zastanawiałem się nad jakimś mikrokontrolerem… Miałem jeszcze pomysł na kostkę do gry, bez baterii, gdzie potrząśnięcie, prócz losowania, generowałoby też prąd wymagany do zasilenia układu. To pewnie zrealizuję w niedalekiej przyszłości ;)

Powyższy fragment mojego e-maila został wydrukowany w numerze EdW 01/2017 w ramach rozwiązania kolejnego zadania 246, gdzie wspominałem o swoich problemach przy realizacji kolejnych genialnych pomysłów pasujących do Szkoły.

Zadanie nr 246 (EdW 08/2016)

Zaproponuj układ elektronicznego zegara lub termometru.

Ciąg dalszy tego e-maila dotyczył niniejszego zadania i także został zacytowany w numerze styczniowym.

W związku z opóźnieniami, rezygnuję z kolejnego zadania (246) o zegarach i termometrach. Nigdy takiego układu nie wykonałem, a jak wspomniano, są to rzeczy, które każdy elektronik powinien zrobić i mieć na swoim koncie wykonany jakiś zegar. Na pewno będę kiedyś próbował kilka zrobić głównie na lampach Nixie i VFD (stosowne zakupy już poczyniłem (…) [fotografia 15]. Takich konstrukcji powstało już wiele, więc aby coś fajnego zbudować i osiągnąć ciekawy efekt, trzeba się namęczyć z obudową i konstrukcją okołoelektroniczną, bo elektronika tutaj to poniekąd sprawa najprostsza. Byłem jeszcze niedawno pewien, że w ramach zadania uda mi się zbudować prosty zegar na układach logicznych TTL/CMOS, trochę w stylu retro, co mogłoby dać nieco więcej frajdy niż układ z mikroprocesorem, ale z braku czasu muszę to odłożyć. Ale zegar na lampach może uda mi się podpiąć pod zadanie 248. Za to mam nadzieje, że wrócę do zadania z zasilaczami 247, ale o tym w stosownym czasie.

Zdjęcie przedstawiające lampy, jakie pojawiło się w czasopiśmie, to dokładnie to które zamieściłem w jednym z twittów o moich zakupach zza wschodniej granicy: twitter.com/malcompl/status/779453855746691072

Obecnie lampy Nixie i wyświetlacze VFD ciągle leżakują w pudle w oczekiwaniu na lepsze czasy, gdy będę mógł je wykorzystać w swoich konstrukcjach.

Zadanie nr 247 (EdW 09/2016)

Zaproponuj zasilacz do pracowni hobbysty.

O zasilaczach nie będę się wypowiadał, bo od początku mojej zabawy z elektroniką nie mogę znaleźć czasu, aby zbudować sobie coś ciekawego. Ale w planach już mam, od kilkunastu lat. Nawet kilka pomysłów. Prócz typowych liniowych, małych i dużych, także proste impulsowe DC/DC nieco lepsze niż tanie gotowe chińskie moduły. Myślałem, że to (jak i kolejne) zadanie mnie choć trochę zmotywuje, ale nie do końca tak się stało.

Druga i trzecia klasa

Wraz z 2016 rokiem zacząłem aktywnie uczestniczyć w zadaniach drugiej i trzeciej klasy, czyli Co tu nie gra? i Policz. Czasami z małym opóźnieniem, ale prawie do końca roku dociągnąłem i swoje rozwiązania przesyłałem. Niestety późniejsza przerwa nie pozwoliła mi już wrócić do aktywnej zabawy.

Nie będę tutaj poświęcał miejsca na przedstawienie swoich rozwiązań. Może kiedyś, gdy wrócę do częstego udziału w tych konkursach, to będę mógł swoje uwagi bezpośrednio przedstawić w dedykowanych wpisach tutaj na blogu. Za to w czasopiśmie rozwiązania tych zadań są bardzo dobrze i dokładnie opisane. Często przedstawiają wiele błędów popełnianych nie zawsze przez młodych i niedoświadczonych konstruktorów. Razem ze zwięzłą ich analizą, zahaczając także o potencjalne problemy na jakie można się nadziać przy ich wykorzystaniu, oraz sposoby ich rozwiązania, materiały te posiadają bardzo wielki walor edukacyjny.

A do tego zadania te są dobrym wyzwaniem dla wszystkich, którzy chcieliby sprawdzić swoją wiedzę i umiejętności z praktycznej znajomości elektroniki.

…

Kiedyś myślałem, aby moje archiwalne materiały i rozwiązania ze Szkoły, niezalenie od poziomu i klasy, gdzieś je udostępnić w ramach moich projektów, ale ostatecznie nie zdecydowałem się na ten krok. Może do bieżących zadań uda mi się swoje uwagi i komentarze zamieszczać bezpośrednio tutaj na blogu w czasie rzeczywistym.

Kończąc ten przydługawy wpis, mogę jedynie zachęcić wszystkich do wzięcia udziału w Szkole Konstruktorów. A materiał ten już dawno powinien powstać, bodajże gdzieś w lipcu po publikacji w miesięczniku, ale jakoś zupełnie wyleciało mi to z głowy. Dopiero po otrzymaniu wspomnianej przesyłki przypomniałem sobie o wciąż niedokończonym niniejszym podsumowaniu moich zmagań w Szkole…