Engineering snabbkurs (för beslutsfattare) (1 / 4 steg)

Steg 1: Gemensamma begrepp (du kommer vill veta)

Som en maker du är troligen intresserad av byggandet av ett projekt, men som många har upptäckt genom åren, är det de tekniska och teoretiska begrepp som kan göra eller bryta en fantastisk idé. Medan du arbetar på ett företag som elektroteknik, har jag funnit fyra följande begrepp vara mest väsentliga när avser att införliva elektronik i ett projekt.

Kretsar: Gemensamma konceptet som härskar elektroteknik projekt och ger projektet elektroniska liv.

När börjar prova min hand på elektronik projekt, märkte jag att krets referenser fanns överallt. Som en av de viktigaste fundamenten i elektroteknik har kretsar förmågan att driva projektet eller orsaka ändlösa problem utan riktig försiktighetsåtgärd. På Lär dig hemsidapresenteras det övergripande begreppet kretsar med hjälp av en analogi som jämför flödet av elektroner genom ett projekt (dvs. vilken makt din motors, etc.) till vatten flyter genom rören. I huvudsak elektroner ger energi till projektet genom att flytta genom en kontrollerad nätverk (eller rörledning) som kräver övervakning för att fungera utan komplikationer.

Dessa slutna "pipelines" är vad kör elektroner genom projektet och aktivera funktionen. Kontrollera hur dessa elektroner rör ger dig större design kapacitet, till exempel så att du kan förvandla ditt projekt ström på/av eller byta riktning mot en motor. Dessa element kan styras med hjälp av motstånd, eller genom att införa ett avbrott i kretsen. Resistorer används regelbundet för att ändra nivåer av motstånd inom en krets genom att tillhandahålla ett hinder som ström måste passera genom. Ingenjörer också styra kretsar genom att införa en paus, whereby ström inte kan göra dess komplett resa från slutligt realiteten till negationen terminalen av strömkällan. I projekt sker detta oftast med tillägg av en interaktion enhet som en switch eller en knapp.

Som många av er kanske har märkt när du startar ditt äventyr i elektronik, kan kretsar bli förvirrande mycket snabbt. Även med tillhandahållande av diagram, kan du behöva ytterligare förklaring innan förståelse kretsen. För att hjälpa dig att förstå några av de grundläggande kretsar kan du köra över, har jag inkluderat ett handen ritade diagram i bild 1 som är märkt för att förklara varje designelement. Ytterligare information om kretsar kan du också kommentera under projektets förvirrande Instructable, som jag har gjort många gånger förr när man söker hjälp eller kolla in dessa resurser (1, 2, 3, 4, 5).

Kodning: Stommen i projektet och den utrustning för elektronisk kommunikation.

Eftersom grunderna i kodning bör täckas över flera Instructables (som den här), väljer jag istället att täcka grunderna i kodning i hänsynen till inbäddade bearbetning enheter (dvs mikrokontroller). Medan du surfar på Instructables har jag märkt att många av de grundläggande elektroniska projekt använder microcontrollers, som uC32 och den WF32, på grund av sin enkelhet och kostnads effektivitet. Mikrokontroller stöds också av otaliga online-projekt som ger inspiration för beslutsfattare på alla nivåer av teknisk kunskap spektrumet. De ger en metod för att göra fantastiska projekt utan att användaren måste förstå avancerad kodning processer, till skillnad från FPGA styrelser. För att förklara skillnaden mellan FPGAs och mikrokontroller, förutsatt en medarbetare denna analogi:

Med en FPGA programmering layouten för en stad. De vägar som vind mellan byggnaderna hjälpa direkt bilar och leda dem mot vilken funktion de är tillsagda att delta. Dessa vägar kan omdirigeras genom en omprogrammering av FPGA och därför ger en stor fördel att individer som förstår staden ritningar (eller nödvändig kunskap att programmera om). Mikrokontroller är olika i att de är fördefinierade av tillverkaren (eller stadsarkitekt) och i stället för omprogrammering hela staden, maker kan programmera trafikljusen. Detta gör ofta projekt mer hanterbara som kreativa individer utan en stor teknisk bakgrund behöver bara berätta bilar där de vill att de ska gå.

Tack och lov, kommer de flesta beslutsfattare inte behöva oroa dig om kodning om deras projekt härmar ett annat projekt i stora online-databas av mikrokontroller skapelser. De flesta beslutsfattare är mycket generös och efter deras exempelkod, som enkelt kan redigeras efter några kodning grunderna. Ett exempel på ett grundläggande projektkod är bild 2 (ovan) och den ursprungliga koden finns i steg 3 av detta Monster Box Instructable. Kommentar i anslutning till bild 2 förklarar hur man läser några av de gemensamma delarna finns i medföljande projektkoder.

När börjar en kod, de grundläggande kodning element kan du köra över omfattar: bibliotek referens, varierande definitioner, en setup-funktionen, en loop funktion och användardefinierade funktioner. Varje kod du springa över får presentera dessa beståndsdelar olikt än det angivna exemplet, så det är viktigt att be författaren frågor om kodning komponenterna inte vettigt. Nedan kan du läsa om vad var och en av dessa funktioner bidrar till en grundläggande projektkod.

Bibliotek referens: Anger vilka material kan behövas för att köra koden. I exempelkoden anger bibliotek referensen användningen av ett servo, vars funktion förklaras i följande kodelement.

Varierande definitioner: Denna lista definierar hur varje åtgärd som utförs av koden kommer att refereras (dvs. vad varje åtgärd kommer att kallas). Exempelkoden i bild 2 ger i djupet förklaringar av varje åtgärd i de gröna anteckningarna till höger.

Setup funktion: Setup-funktionen förklarar vad som händer när makten först är ansluten till ditt projekt. Denna funktion är vad börjar ditt projekt röra och föregår loop funktion, bara händer en gång medan projektet drivs. Det kommer att upprepa varje gång du driva projektet, men aldrig upprepa efter loop funktion.

Loop funktion: Om projektet kräver en upprepande åtgärder, kommer att loop funktion definiera vad upprepas. Hur upprepning utförs visas i de användardefinierade funktionerna (kommer upp nästa). Den medföljande exempelkoden använder en loop funktion för att upprepa servo rörelser under en viss tidsperiod.

Användardefinierade funktioner: Dessa definiera de åtgärder som äger rum under loop funktion, till exempel vad som händer när vissa fraser listas. I exempelkoden de användardefinierade funktionerna ange vad som händer när funktionerna openMouth och closedMouth refereras (dvs servo flyttar en viss mängd grader att ändra rutan lock).

Genom att använda dessa kodning element, kan du redigera en medföljande projektkod med någon styrelse systemet känner igen. Om du vill veta mer om vilka styrelser är erkända av varje programvarusystem, vänligen läs vidare till steg 3 i denna Instructable.

Lödning: Ett sätt att ansluta din elektriska kommunikation komponenter så att kretsar kan slutföras.

Beroende på typ av projekt du försöker göra, kan lödning vara en användbar färdighet att förstå och använda. Många projekt får endast kräva användning av hoppare ledningar, som Monster Box exempelprojektet, men det finns vissa projekt som kräver större bindväv makt. Under dessa omständigheter används lödning för att ansluta projektet komponenter som kräver elektriskt ledande egenskaper. Till skillnad från alternativa limning mekanismer, löda kan vara upphettas och främjar mindre korrigeringar om misstag görs. Den allmänna processen är ganska billig, vilket gör den idealisk för beslutsfattare som arbetar med personliga projekt, och det är väl dokumenterat online (kolla in en populär lödning Instructable här). Du kommer att behöva investera i några start material när börjar löda, som lödning grundinställningen i bild 3, så det är viktigt att granska online-dokumentationen för att ta reda på vad ditt projekt kan kräva (såsom detta Instructable som beskriver olika typer av lödning tips du kan använda).

Mätning Fundamentals (nuvarande vs spänning): Essential att hålla projektet levande och du ur harm's way.

Samtidigt arbetar med projekt du kan springa över problem som projektet inte fungerar som förväntat. I dessa scenarier kan det vara bra att veta lite om mätning grundprinciper, särskilt aktuella och spänning och hur dessa tillämpas i elektronik. Civilingenjör kallas spänning som mätning av energi skillnader, som en elektrisk laddning upplevelser när den rör sig mellan punkter på en krets. Ström, å andra sidan, avser den hastighet vid vilken denna avgift flyttar (hitta mer information här och här).

När du startar din resa in i elektronik, kan mäta och förstå aktuella och spänning avläsningar hjälpa dig att undvika potentiellt farliga situationer med mikrokontroller eller FPGA styrelsen (förklaras i steg 2). Varje komponent som du arbetar med har särskilda nuvarande begränsningar som du måste uppfylla för att göra din komponent fungerar. Detsamma gäller det motsatta resultatet som varje komponent har en begränsning i hur mycket ström som orsakar det att sluta arbeta (eller dö helt). Ström och spänning mätningar mellan krets komponenter kommer därför förklara flödet av elektroner och om detta flöde är mer än din styrelse kan hantera.

Du kan göra ett försök att övervinna dessa potentiella problem genom att göra grundlig forskning om hur ström och spänning fungerar (se länkarna ovan), genom att strikt följa en annan maker's Instructable och/eller med en Multimeter för att mäta din ström och spänning. När du använder en Multimeter, du kan mäta ström och spänning genom att testa mindre motståndets väg eller genom att bryta dina kretsar efter de metoder som anges (i bättre detaljer än jag kan förklara personligen) här och här.

Nu när du har läst igenom en grundläggande introduktion av elektroteknik begrepp, i nästa steg kommer att jag granska några av de material som du kan stöta på när du surfar teknik-baserade projekt.