Proč vznikl
Stavebnice Saimon vznikla jako pomůcka pro výuku na kroužcích elektroniky. Když jsem zakládal kroužky, hledal jsem stavebnici, která by uspokojila mé požadavky na výuku, byla dostatečně odolná, kde by byl minimální problém s poztrácením dílů dětmi. Stavebnice, které jsem já znal jako dítě, se již nevyrábí a navíc mé požadavky nesplňovaly. Nabízelo se tedy řešení navrhnout vlastní stavebnici.
Co to umí…?
Můj plán výuky elektroniky začínal nejjednoduššími obvody pro žáky, kteří o elektronice nikdy neslyšely
- Pochopení principu, jak obvodem teče elektrický proud. Co je to rezistor
- Co je to elektrické napětí, co je kondenzátor
- Měření pomocí multimetru
- Princip funkce polovodičových součástek, dioda, tranzistor
Dále pochopení složitějších obvodů
- Integrované obvody - co to je, jak se to používá.
- Hradla, logické funkce obvodu 7400 (NAND)
- Časovač 555, astabilní, monostabilní obvod
- Paměť 74175 - klopný obvod
- Zobrazení čísel: 7-segmentovka s dekodérem
Až po návrh synchronních sekvenčních obvodů (SSO). Tohle téma jsem se osobně učil až na ČVUT, kde mě poprvé napadlo takovou stavebnici vytvořit.
Jak vypadá a co umí takový SSO je nejlépe vidět na příkladu - SSO Semafor
ZDE si můžete prohlédnout video zapojení semaforu.
Jak to vzniklo?
Jak tedy vytvořit vyhovující a odolnou stavebnici. Stavebnice, které se dají běžně sehnat, jsou zhotovené na papíře. Já jsem chtěl profesionální provedení - zvolil jsem plošný spoj, do kterého jsou součástky připájené. Potisk jsem vyřešil UV odolnou barevnou folií a součástky rozdělil podle jejich charakteru do barevných polí. Chtěl jsem, aby žáci mohli vidět, jak je stavebnice zapojená - zespodu je průhledné plexisklo. Zároveň jsem potřeboval nějak zabránit zničení stavebnice špatným zapojením. Citlivé součástky, jako tranzistory, potenciometr, mají ochranný rezistor. Samotná stavebnice má ochranu proti zkratu.Výhodou je univerzálnost napájení pomocí USB. Při samotné tvorbě obvodu se drátky k součástkám zapojují do dutinkových lišt, což minimaluzije možnost jejich vypadávání. A nakonec drobnosti pro radost - chtěl jsem, aby bylo na první pohled vidět, které integrované obvody jsou “zapnuté”, tak je u každého signalizační LED.
Když jsem jako malý kluk byl hrdým vlastníkem stavebnice Logitronik 02, mrzelo mne, že tlačítka a ledky jsou na stavebnici pouze tři. Pomocí čtyř bitů by se dalo zobrazit číslo 0 až F (tedy 15 hex). Proto na Saimonu je vše 4x. Barevná tlačítka, ledky, registr 74175 si zapamatuje 4 bity a číslicovka umí zobrazit všechny znaky.
Návod jsem psal ve spolupráci s dětmi tak, jak oni tomu rozuměli. Ukázalo se, že tímto způsobem je velmi srozumítelný i pro dospělé.
Proč tedy Saimon?
Zde se pokusím shrnout hlavní přednosti Saimona
- Profi provedení na plošném spoji s UV odolnou folií
- Napájení USB mini B
- Ochrana proti zkratu
- Ochrana proti přetížení citlivých součástek
- Digitální 4-bitová část (registr, číslicovka)
- Výukové možnosti pro věkovou skupinu od cca čtvrté třídy až po vysokou školu
- Modulární ( možnost připojit libovolné množstvé rozšiřjících modulů )
- Srozumitelný návod, psaný ve spolupráci s dětmi, tak jak látku chápali.
A co dál?
Výuka v dalších letech dala vzniknout přídavným modulům, které se dají z boku připojit k základnímu modulu. Potřeboval jsem rozšířit kombinační obvod pro SSO. Čili další logické funkce. Vznikl modul Saimon 2 - obsahuje další hradla logických funkcí, další číslicovku s dekodérem a 8 testovacích ledek. Současně jsem chtěl učit programování. A konkrétně programování typu “Měření a Regulace”. Jasnou volbou bylo arduino, které mi připadalo i pro děti dostatečně jednoduché. Modul Saimon 4 obsahuje arduino nano a LED maticový displej s řadičem MAX 7219 a 12 testovacích ledek. Jako poslední vznikl modul Saimon 3, který obsahuje paralelní pamět 16x4 bity, displej 1602 pro arduino, seriovou EEPROM 24c01, 2x čítač, 1x posuvný registr, 4 tlačítka a 16 testovacích ledek.
Přídavné moduly jsou připojitelné k základnímu pomocí konektorů sběrnice, přes které se nejen napájí, ale vedou i další signály, jako propojky spínačů, vstupy a výstupy obvodu 74175, reproduktor a výstup časovače 555.