Serwisy partnerskie:
Close icon
Serwisy partnerskie

Niezwykły zestaw Arduino Science Kit Physics Lab do nauki podstawowych zjawisk fizycznych

Article Image
A gdyby tak platforma Arduino posłużyła do czegoś naprawdę użytecznego? Proszę bardzo - pouczmy się w oparciu o nią fizyki korzystając z zestawu Arduino Science Kit Physics Lab!

Jest jedyny w swoim rodzaju zestaw, w skład którego wchodzi niedużych rozmiarów, energooszczędna płytka uruchomieniowa Arduino MKR WIFI 1010 zawierająca mikrokontroler SAMD21G18A firmy Microchip Technology z rdzeniem Cortex M0+ firmy ARM o maksymalnej częstotliwości taktowania 48 MHz, która charakteryzuje się 22 wyprowadzeniami cyfrowymi (13 z nich może pełnić rolę wyjść PWM) i 8 analogowymi dołączonymi do dwudziestokanałowego przetwornika analogowo-cyfrowego o rozdzielczości 8, 10 i 12 bitów oraz przetwornika cyfrowo-analogowego o rozdzielczości 10 bitów (przetworniki te występują w ramach mikrokontrolera). Pamięci układu to: SRAM o pojemności 32 KB oraz Flash o pojemności 256 KB. Natomiast jego interfejsami są: I2S, I2C,  SPI, UART i USB 2.0. Wraz z nimi występują 3 wyprowadzenia napięciowe - 2 wyjścia o napięciach 3,3 V i 5 V oraz wejście Vin o zakresie napięć 5-6 V.

Elementy zestawu Arduino Science Kit Physics Lab (część 1)

Ponadto moduł radiowy NINA W102 firmy u-blox rozszerzający poruszany zestaw o interfejsy: Bluetooth Low Energy 4.2, Bluetooth 4.2+EDR i Wi-Fi 4,2 GHz b/g/n. Dodatkowo MKR WIFI 1010 odznacza się złączem SHR-05V-S-B dla interfejsu I2C, jednokolorową diodą LED oraz układem ATECC608A firmy Microchip Technology, który wspiera wiele popularnych systemów kryptograficznych – dzięki niemu komunikacja z zestawem może być prowadzona na dużym poziomie bezpieczeństwa. Programowanie płytki odbywa się przez kabel USB lub w oparciu o złącze ICSP dla zewnętrznych programatorów. Z kolei jej zasilanie jest trojakie: przez wejście Vin, gniazdo JST S2B-PH-SM4-TB(LF)(SN) dla baterii litowo-jonowej (Li-Ion) lub litowo-polimerowej (Li-Po) o napięciu nominalnym 3,7 V i pojemności co najmniej 1024 mAh, bądź kabel USB. Wspomniane baterie można ładować po doprowadzeniu napięcia 5 V do MKR WIFI 1010.

Elementy zestawu Arduino Science Kit Physics Lab (część 2)

Wraz z płytką występuje dodatkowe wyposażenie pozwalające na praktyczne zapoznanie się z wybranymi zagadnieniami kinematyki, termodynamiki i elektromagnetyzmu. W tym celu w jego skład wchodzą: płytka rozszerzeniowa ze złączami dla zacisków krokodylkowych i wtyków bananowych, do użycia z MKR WIFI 1010, czujniki: światła i temperatury (ze złączami Grove każdy), kabel microUSB i kable z zaciskami krokodylkowymi oraz wtykami bananowymi, określone elementy metalowe i silikonowe (w szczególności uchwyty do mocowania płytki rozszerzeniowej), paski i kropki na rzep oraz magnes sztabkowy. Całość jest spakowana w przenośne, plastikowe, pomarańczowe pudełko z półprzeźroczystą pokrywką Zabawy z Arduino Science Kit Physics Lab jest co nie miara. Tę dopełniają materiały online, które stanowią m.in.: 9 lekcji eksperymentalnych, arkusze ćwiczeń i instrukcje montażowe dla uczniów i studentów, a także przewodnik dla nauczycieli. Jest to produkt dla każdego, w tym początkującego. Przewidziano go zarówno pod nauczanie zdalne, jak i samodzielne, zachowując zgodność z programami nauczania (zwłaszcza amerykańskimi i angielskimi).

Płytka Arduino MKR WIFI 1010

Wsparcie dla niego jest przy tym bogate, szczególnie poprzez mobilną aplikację Arduino Science Journal dostępną na system Android i Chrome, która pozwala m.in. wizualizować dane. Obsługę obecnej w nim płytki zapewniają z kolei: darmowe środowisko Arduino IDE oraz usługi: Google Firebase, Azure, AWS IoT Core, IFTTT, Blynk i Arduino IoT Cloud. „Fizykonika” (fizyka + elektronika) - tak idzie podsumować ten zestaw!

Specyfikacja zestawu Arduino Science Kit Physics Lab:

  • Płytka uruchomieniowa Arduino MKR WIFI 1010 zawierająca:
    • Mikrokontroler SAMD21G18A firmy Microchip Technology:
      • Rdzeń: Cortex M0+ firmy ARM (pojedynczy)
      • Rodzaj architektury: RISC
      • Długość magistrali danych: 32 bity
      • Maksymalna częstotliwość taktowania: 48 MHz
      • Liczba wyprowadzeń I/O: 52
      • Pamięci:
        • SRAM: 32 KB
        • Flash: 256 KB
      • Interfejsy:
        • I2S: 
          • Obsługa dwóch kanałów
        • I2C: 
          • Maksymalna częstotliwość pracy: 3,4 MHz
        • SPI:
          • Obsługa trybu full-duplex
        • UART:
          • Tryby pracy: half-duplex i full duplex
        • USB 2.0:
          • Standard: Full Speed
          • Host
          • Maksymalna przepływność: 12 Mb/s
      • Przetwornik analogowo-cyfrowy (ADC):
        • Liczba kanałów: 20
        • Rozdzielczość: 8, 10 I 12 bitów (konfigurowalna)
        • Częstotliwość próbkowania: do 350 ksps
      • Przetwornik cyfrowo-analogowy (DAC):
        • Rozdzielczość: 10 bitów
        • Częstotliwość próbkowania: do 350 ksps
      • Kontroler DMA
      • Wbudowany czujnik temperatury
      • Wbudowany generator sum kontrolnych CRC-32
      • Zewnętrzne przerwania
      • Niski pobór mocy
      • Temperatura pracy: od -40 do 125°C
      • Wsparcie ze strony biblioteki Arduino Low Power pozwalającej zarządzać mocą układu
  • Moduł radiowy NINA W102 firmy u-blox:
    • Interfejsy:
      • Wi-Fi:
        • Częstotliwość: 2,4 GHz
        • Standardy: b, g i n
      • Bluetooth 4.2+EDR:
        • Maksymalna liczba dołączanych urządzeń (slaves): 7
        • Przepływności: 1 Mb/s, 2 Mb/s i 3 MB/s 
      • Bluetooth Low Energy 4.2 (BLE 4.2):
        • Przepływność:1 Mb/s
    • Wsparcie ze strony bibliotek: WiFiNINA oraz ArduinoBLE
  • Wyprowadzenia:
    • Cyfrowe:
      • Dwukierunkowe (wejścia i wyjścia)
      • Liczba sztuk: 22
      • Napięcie pracy: 3,3 V
      • Maksymalny prąd: 7 mA
    • PWM:
      • Jednokierunkowe (wyjścia)
      • Liczba sztuk: 13
      • Wybierane spośród wyprowadzeń cyfrowych
    • Analogowe:
      • Dwukierunkowe (wejścia i wyjścia)
      • Liczba sztuk: 8 (w tym wejście napięcia referencyjnego)
      • Maksymalne napięcie: 3,3 V
      • Maksymalny prąd: 7 mA
    • Napięciowe:
      • Wyjście 3,3 V 
      • Wyjście 5 V
      • Wejście Vin o zakresie napięć: 5-6 V
  • Peryferia:
    • Układ kryptograficzny:
      • ATECC608A firmy Microchip Technology:
      • Obsługa systemu kryptograficznego AES o 128-bitowych kluczach (kodowanie/dekodowanie)
      • Obsługa funkcji skrótu SHA-256
      • Obsługa kodów HMAC
      • Obsługa technologii: ECDSA: FIPS186-3, ECDH: FIPS SP800-56A oraz NIST Standard P256
  • Diody:
    • Jednokolorowa
  • Złącze SHR-05V-S-B dla interfejsu I2C (5 pinów, rozstaw 1 mm)
  • Numer wyjścia, do którego jest dołączona jednokolorowa dioda LED (wartość stałej LED_BUILTIN): 6
  • Programowanie: 
    • Przez kabel USB (gniazdo microUSB)
    • W oparciu o złącze ICSP (dla programatorów zewnętrznych)
  • Zasilanie:
    • Zewnętrzne:
      • Przez kabel USB - gniazdo microUSB (5 V)
      • Przez wejście Vin (zakres napięć: 5-6 V)
      • Przez gniazdo JST S2B-PH-SM4-TB(LF)(SN) dla baterii litowo-jonowej (Li-Ion) lub litowo-polimerowej (Li-Po) o napięciu nominalnym 3,7 V i pojemności co najmniej 1024 mAh
    • Maksymalny pobór prądu: 46 mA
    • Inne:
      • Łączny wartość prądu pobieranego przez jeden rząd wyprowadzeń zestawu nie może przekroczyć 65 mA
      • Współpraca z usługami:
        • Google Firebase (z zastosowaniem dedykowanej biblioteki) 
        • Azure 
        • AWS IoT 
        • IFTTT (z zastosowaniem dedykowanej wtyczki)
        • Blynk
        • Arduino IoT Cloud
      • Możliwość ładowania baterii (po doprowadzeniu napięcia 5 V do zestawu)
    • Wymiary: 61,5×25 mm (pierwsze to szerokość, a drugie to długość)
    • Waga: 32 g
  • Dodatkowe wyposażenie:
  • Moduł rozszerzeniowy ze złączami dla zacisków krokodylkowych i wtyków bananowych:          
    • Współpraca z:
      • płytką Arduino MKR WIFI 1010 (w oparciu o dedykowane gniazdo)
      • płytkami Arduino, których rozstaw wyprowadzeń jest zgodny z płytką Arduino MKR WIFI 1010
    • Możliwość użycia z uchwytami mocującymi po bokach (szczególnie tymi w zestawie)
    • Czujniki:
      • Światła:
        • Wyposażony w czteropinowe złącze Grove
      • Temperatury:
        • Wyposażony w czteropinowe złącze Grove
  • Kable: 
    • Micro-USB:
      • Płaski
      • Kolor: pomarańczowy
    • Grove  2 szt.:
      • Liczba przewodów: 4
      • Każdy przewód jest oznaczony odrębnym kolorem
      • Długość: 20 cm
    • Zakończone zaciskami krokodylkowymi (z jednej strony) i wtykami bananowymi (z drugiej):
      • O długości 20 cm:
        • Kolor: czerwony - 1 szt.
        • Kolor: czarny - 1 szt.
      • O długości 50 cm:
        • Kolor: niebieski - 1 szt.
        • Kolor: żółty - 1 szt.
    • Elementy metalowe:
      • Śrubki M3 - 8 szt.
      • Nakrętki M3 - 8 szt.
      • Sprężynka zabawkowa:
        • Materiał: miedź
      • Ramiona – 2 szt.:
        • Kolor: czarny
        • Obecność otworu montażowego po środku
      • Kółko obrotowe ze szczeliną (enkoder):
        • Kolor: czarny
        • Obecność otworu montażowego po środku
    • Inne:
      • Gumki recepturki - 4 szt.
      • Uszczelki:
        • Małe - 4 szt.
          • Materiał: silikon
          • Kształt: okrągły
          • Kolor: czerwony
      • Duże - 2 szt.: 
        • Materiał: silikon
        • Kształt: okrągły
        • Kolor: czerwony
    • Uchwyty mocujące dla modułu rozszerzeniowego ze złączami dla zacisków krokodylkowych i wtyków bananowych - 2 szt.:
      • Materiał: silikon
      • Kształt: prostokątny
      • Kolor: pomarańczowy
    • Paski na rzep - 2 szt.:
      • Kolor: szary
    • Kropki na rzep - 2 szt.:
      • Kolor: czarny
    • Magnes sztabkowy:
      • Z biegunami zaznaczonymi literami i kolorami
  • Inne:
    • Dostęp do materiałów online zapoznających z określonymi zagadnieniami fizyki, złożonych z:
      • W przypadku uczniów/studentów:
        • 9 lekcji eksperymentalnych (po 30-45 minut każda)
        • Sekcji zapoznawczej (ang. Tutorial section)
        • Arkuszy ćwiczeń (ang. worksheets)
        • Słownika pojęć (ang. Detailed Glossary)
        • Instrukcji montażowych (ang. Building instructions)
      • W przypadku nauczycieli:
        • Przewodnika
        • Drukowalnych arkuszy ćwiczeń dla uczniów/studentów

Więcej szczegółów pod adresem: store.arduino.cc (zakładka Content i FAQ - sekcja „Access to Online Platform” oraz „Classroom”)

Dostęp do materiałów online na stronie: physics-lab.arduino.cc

Ich przykładowy fragment jest dostępny pod adresem: physics-lab.arduino.cc

Materiały te są zgodne z amerykańskimi i angielskimi programami nauczania - w szczegól-ności z NGSS (ang. Next Generation Science Standard) i National Curriculum of England u-żywanym w międzynarodowych szkołach na świecie.

  • Zestaw może być używany zarówno w nauczaniu zdalnym (kilka osób), jak i samodzielnym (jedna osoba)
  • Zalecana liczba uczniów/studentów na jeden zestaw: 2
  • Przykładowe projekty przewidziane na ten zestaw są dostępne w ramach playlisty portalu YouTube pod adresem: www.youtube.com 
  • Wymagania systemowe dla komputera:
    • Windows: wersja XP i wzwyż
    • Mac OS X: wersja 10 i wzwyż
    • Linux: wersja dowolna
    • Chrome: wersja 38 lub wzwyż
  • Współpraca z mobilną aplikacją Arduino Science Journal: 
    • Możliwość m.in. wizualizacji danych
    • Obsługiwane systemy:
      • Android: wersja 5 i wzwyż
      • Chrome: wersje obsługujące sklep z aplikacjami Android
    • Do pobrania ze strony: www.arduino.cc (jest na niej również dostępny opis aplikacji).

Przewodnik instalacyjny płytki Arduino MKR WIFI 1010

Opis sposobu zasilania płytki MKR WIFI 1010 z baterii

Opis biblioteki ArduinoBLE

Opis biblioteki WiFiNINA

Opis biblioteki Arduino Low Power

Opis biblioteki wspierającej technologię Google Firebase

Przykład komunikacji z usługą Azure

Przykład komunikacji z usługą AWS IoT Core

Opis wtyczki umożliwiającej komunikację z usługą IFTTT

Przykład komunikacji z usługą Blynk

Opis usługi Arduino IoT Cloud

Opis materiałów online zapoznających z określonymi zagadnieniami fizyki (zakładka Content i FAQ - sekcja „Access to Online Platform” oraz „Classroom”)

Dostęp do materiałów online zapoznających z określonymi zagadnieniami fizyki

Playlista (na portalu YouTube) z przykładowymi projektami do wykonania w oparciu o zestaw Arduino Science Kit Physics Lab

Źródło: store.arduino.cc

Chcesz częściej widzieć nasze artykuły w Google? Dodaj ELPORTAL do ulubionych źródeł
DATA SHEET
DATA SHEET
DATA SHEET
Do pobrania
Download icon Opis złączy płytki Arduino MKR WIFI 1010 Download icon Schemat elektryczny płytki Arduino MKR WIFI 1010 Download icon Schemat elektryczny i płytki Arduino MKR WIFI 1010 (w postaci plików środowiska Eagle) Download icon Plik płytki do użycia w środowisku Fritzing (format FZPZ) Download icon Dokumentacja modułu radiowego NINA W102 Download icon Dokumentacja układu kryptograficznego (układ ATECC608A) Download icon Dokumentacja mikrokontrolera SAMD21G18A
Firma: Arduino
Tematyka materiału: ARM, Azure, Blynk, Google Firebase, Grove, Microchip Technology, u-blox
AUTOR
Źródło
https://store.arduino.cc/physics-lab
Udostępnij
UK Logo
Elektronika dla Wszystkich
Zapisując się na nasz newsletter możesz otrzymać GRATIS
najnowsze e-wydanie magazynu "Elektronika dla Wszystkich"