Электроника: путь от идеи до готового устройства
Возраст: 12-16 лет
Программа даёт современное представление о прикладной науке, занимающейся разработкой автоматизированных технических систем, –электронике.
Учащиеся почувствуют себя исследователями, конструкторами и изобретателями. Занятия развивают инженерные и общенаучные навыки, помогают по-новому взглянуть на физику, математику и информатику, вовлекают детей в научно-техническое творчество.
В теории: дети знакомятся с физическими основами электроники и микроэлектроники, историей и перспективами этих направлений.
На практике: выполняют лабораторные и исследовательские работы, осваивают прикладное программирование.
В итоге: начальное инженерное обучение в связке с физикой, математикой, информатикой и технологией.
Содержание учебного плана
- Модуль 1. «Искра. Основы электроники»
- Модуль 2. «Код. Основы информатики в электронике»
- Модуль 3. «Код. Аналоговый сигнал. Управление механической энергией»
- Модуль 4. «Идея. Основы проектной деятельности»
Модуль 1. «Искра. Основы электроники»
Теория. Учащиеся знакомятся с основами электроники: электрический ток, заряженные частицы, гальванические элементы, закон Ома. Изучают элементы цепи: сопротивления (резисторы), накопители (конденсаторы), диоды, ключи (транзисторы). Отдельно–принцип работы полупроводников, задающих генераторов (мультивибраторов), генераторов сигналов. Чтение технической документации, безопасность, организация рабочего процесса.
Практика. Сборка простейших цепей, работа с измерительными приборами (мультиметрами), расчёты по закону Ома, изучение осциллограмм. Сборка схем на транзисторах и мультивибраторах, использование светочувствительных сопротивлений (фоторезисторов), звукоизлучателей (зуммеров), монтажных плат. Освоение пайки: выбор припоя и флюсов, сборка готовых схем.
Модуль 2. «Код. Основы информатики в электронике»
Теория. Основы программирования управляющих микроконтроллеров на платформе Arduino. Цифровые входы/выходы (пины), переменные, типы данных, системы счисления, логические операции, циклы, условия, функции. Построение алгоритмов–от простого мигания светодиодом до управления сложными логическими схемами и динамической индикацией. Работа с семи сегментными индикаторами, светодиодными матрицами, сдвиговыми регистрами, функцией millis() для работы со временем.
Практика. Сборка и программирование схем на базе Arduino: управление светодиодами, кнопками, индикаторами, матрицами. Бегущие огоньки, логические схемы, цифровые счётчики, анимации. Создание функций, обработка пользовательского ввода, массивы, побитовые операции. Поиск и исправление ошибок, создание собственных устройств и мини-проектов.
Модуль 3. «Аналоговый сигнал. Управление механической энергией»
Теория. Аналоговый сигнал и его считывание с помощью Arduino. Широтно-импульсная модуляция (ШИМ)–управление яркостью многоцветных светодиодов (RGB) и скоростью вращения электродвигателей. Работа мощных полевых транзисторов (МОП-транзисторов), микросхемы Н-моста, а также сервоприводов и джойстиков. Функция map() для преобразования диапазонов значений.
Практика. Сборка схем с управлением через переменные сопротивления (потенциометры) и джойстики: светодиоды RGB, электромоторы, сервоприводы. Использование ШИМ-сигналов, схем с МОП-транзисторами и Н-мостом для реверса двигателей. Применение функции map() для точного контроля. Практические задания: интерактивный прицел на светодиодной матрице, управление несколькими моторами с помощью джойстика.
Модуль 4. «Идея. Основы проектной деятельности»
Теория. Основы проектной деятельности: этапы работы, постановка целей, выбор инструментов и ресурсов. Разработка электрических схем, создание макетов для лазерной резки. Снабжение материалами, планирование сроков, безопасность при пайке и работе с лазерными числовыми программными устройствами (ЧПУ).Практика. Полный цикл проекта–от идеи до готового устройства. Разработка электрических схем, резка макетов на лазерных станках, пайка, программирование микроконтроллеров. Командная работа, логическое мышление, навыки выступления. В конце курса–завершение проектов, последние доработки, представление результатов и подведение итогов.
Дополнительная общеобразовательная программа Назаров (базовый)