غالبًا ما تستخدم STEM لوحات الدارات الكهربائية ، ولكن هناك العديد من أنواع المنتجات المختلفة ، والعديد من المنتجات مربكة. في هذه المشكلة ، نقدم ثلاثة منتجات شائعة ونضيف بعض المفاهيم ذات الصلة.
أكثر اللوحات الحمراء ليست Arduino و Raspberry Pi ، وهذا العام micro: بت تكتسب شعبية أيضًا. ما هي الاختلافات المحددة بين الثلاثة؟
التعرف على المفهومين
قبل أن يتم سرد الثلاثة بالتفصيل ، يتم شرح المفهومين أولاً ، الأول هو وحدة المعالجة الدقيقة (MPU) ، والآخر هو وحدة التحكم الجزئي (MCU).
الصغري
مفهوم MPU ليست معقدة للغاية. مجموعة كاملة من التصميم يشبه إلى حد كبير الكمبيوتر. تحتوي معظم المنتجات النهائية على نظام تشغيل كامل مدمج ، وواجهة تشغيل كاملة ، والجملة تشبه جهاز كمبيوتر صغير ، لكنه أصغر ، وتردد العمل أقل ، وتكون العملية أقل. الوظيفة رديئة ، ومنطقة الرقاقة صغيرة ، والتكلفة منخفضة ، واستهلاك الطاقة صغير. ومع ذلك ، مع تطور تكنولوجيا أشباه الموصلات ، أصبح تطوير سلسلة MPU أقرب وأقرب إلى أجهزة الكمبيوتر الشخصية. أحد المنتجات التمثيلية في مجال STEM للدراسة هو Raspberry Pi. تجدر الإشارة إلى أن بعض الأشخاص قد ذكروا مؤخرًا SoC (System on a Chip) ، والذي يمكنه دمج المزيد من الوظائف ، مثل Wi-Fi ، وما إلى ذلك ، ولكن بسبب التعقيد العالي ، فإنه أكثر ملاءمة للمناقشة المتقدمة.
MPU مثل أجهزة الكمبيوتر الصغيرة ، أول برنامج تعليمي للعديد من الناس هو تصميمها كوحدات ألعاب.
متحكم
MCU أخف وزنا من MPU ، والغرض من تصميمه هو واحد أكثر. يتم تخفيض تردد التشغيل أعلاه ، طاقة الحوسبة ، منطقة الرقاقة ، التكلفة واستهلاك الطاقة. لا يستطيع أن يعمل مثل الكمبيوتر. لا يوجد نظام تشغيل مدمج. يحتاج تطوير البرنامج إلى الذهاب إلى الأنظمة الأخرى. اكتب وأعد الدخول ، لكن تصميمها البسيط يجعل كل شيء أسرع وأكثر مباشرة. يمكن لبعض الشركات المصنعة الاتصال مباشرة بالمستشعر ، بحيث يمكن استخدامها في المنتجات اليومية مثل الساعات الإلكترونية وفرش الأسنان الكهربائية ومقاييس ضغط الدم والدخان. كاشف ، الخ. المنتجات التمثيلية في مجال STEM هي micro: Bit و Arduino.
أرناف شرماي يصمم مجموعة إدارة الربو
لإضافة نقطة ، التصنيف أعلاه هو مفهوم. في الممارسة العملية ، يمكن بالطبع تطبيق الاثنين بشكل مستقل ، أو يمكن دمجهما لفهم التصميم الذي يحتاجونه بوضوح. ثم اكتشف نقاط القوة والضعف لكليهما ، مما يسهل عليك اختيار الأجهزة المناسبة.
ثلاثة مقدمات المنتج
بالإضافة إلى تصنيف المفهوم الأساسي أعلاه ، يصف ما يلي البنية الأساسية والتاريخ الأساسي للمنتجات الثلاثة ، مما سيساعدك على فهم الحالة.
منتج الطالب البريطاني: micro: bit
تم إطلاق حكومة المملكة المتحدة في عام 2012 تقريبًا ، حيث توفر لوحة مجهرية صغيرة مجانية للأطفال المحليين الذين تتراوح أعمارهم بين 11 و 12 عامًا. تحتوي هذه اللوحة الخلفية على حزمة متعددة الاستخدامات وخفيفة الوزن مع مجموعة من 5 × 5 إجمالي 25 مؤشر LED وأزرار قابلة للبرمجة يسارًا ويمينًا مقاطع التمساح على اللوحة ، ويمكن استخدامها مع JavaScript و Python و Scratch. انتظر البرمجة. الميزة مباشرة وبسيطة ، لكن تصميمها لا يفضي إلى اتصال الروبوتات عالية المستوى ، ولكنه أيضًا الأنسب للدخول ، خاصة للطلاب من المدرسة الثانوية إلى المدرسة المتوسطة. بعد كل شيء ، يمكن أن تقلل طريقة الأسلاك من الحاجة إلى تثبيت خط الاتصال. مشاكل مثل اللحام أو توصيل الألواح.
سلف التصميم الصغير منخفض التكلفة: اردوينو
بدأت اردوينو التطوير في عام 2003. كان في الواقع اسم البرنامج. كانت الفكرة الأصلية هي تقليل تكلفة التعلم لطلاب المرحلة الإعدادية. لذلك ، تم تطوير معظم البرامج ذات الصلة في المصادر المفتوحة. منتجات التصميم المختلفة التي تم تطويرها منذ ذلك الحين كانت محبوبة من قبل منظمات مثل Maker Faire. حتى الآن ، كان هناك العديد من الإصدارات من التطوير ، ومستوى الدخول هو أيضًا UNO الأكثر شيوعًا في ورشة العمل ، و MEGA مع واجهات أكثر اتصالًا. فيما يتعلق بواجهة البرنامج ، يوجد أساسًا ARDUINO 1.8 مخصص. 3 التنمية ، والتي يمكن تثبيتها على كل منصة التشغيل ؛ هناك أيضًا بيئات تطوير مشابهة لـ Java و C. مناسبة لتعلم كيفية الاستخدام من البالغين إلى الكبار.
الكمبيوتر بأسعار معقولة: توت العليق بي
يعتبر Raspberry Pi أيضًا منتجًا بريطانيًا ، ولكن تم تطويره من قِبل المؤسسة وتم إطلاقه في عام 2012. وهو مصمم لتعزيز التعليم الأساسي لعلوم الكمبيوتر. لذلك ، بناءً على جميع أجهزة الكمبيوتر ، فإن لوحة الكترونية معززة لديها مخرجات مثل المعالج ، الذاكرة ، USB ، الإيثرنت ، HDMI ، RCA ، إلخ. حجم الصوت هو حول حجم بطاقة الائتمان وهو SD. تُستخدم البطاقة كوسيلة تخزين ، ويتم أيضًا تخزين نظام تشغيل نظام Linux في بطاقة SD ، ولكن هذا يعني أيضًا أنه يحتوي على مستعرض وبرنامج مستند وما شابه ذلك. الميزة هي أنه لا يحتاج إلى الاتصال لأنظمة التشغيل الأخرى ويدعم لغات البرمجة متعددة. ومع ذلك ، نظرًا لاستخدام نظام Linux ، فهو منتج متوسط إلى عالٍ ومناسب فقط للأشخاص في المدارس الثانوية أو أعلى.
مفاهيم مشتركة أخرى ذات صلة
يمكن تصميم لوحات الدوائر المذكورة أعلاه مباشرة على شكل روبوتات أو منتجات ذكية. ومع ذلك ، بعد سنوات من التطوير ، من أجل تلبية متطلبات التصميم المختلفة ، معظمهم لديهم أنواع أكثر من الملحقات.
المستشعر
المستشعرات عبارة عن أجزاء مصممة إلكترونياً مع وظائف محددة ، تستخدم بشكل شائع كأدوات قياس بالموجات فوق الصوتية لقياس المسافات ، وأجهزة جيروسكوب لجمع البيانات ثلاثية الأبعاد ، وكذلك استشعار الحركة ، والاستشعار عن الاهتزاز ، والاستشعار عن الضغط ، والاستشعار عن بعد ، وتحديد المواقع. الاستشعار ، والاستشعار بالأشعة تحت الحمراء ، واستشعار الصوت ، واستشعار ثاني أكسيد الكربون.
درع
يرتبط المستشعر ارتباطًا وثيقًا بلوحة التوسيع. الغرض من لوحة التوسعة هو زيادة توسيع وظيفة اللوحة بطريقة بسيطة. ستضيف لوحة التوسيع وظائف مختلفة وفقًا للاحتياجات ، مثل اتصال الشبكة أو عدسة التصوير ، وستدمج لوحة التوسيع أجهزة استشعار متعددة ، وتكون لوحة التوسيع معروضة فقط.