Serwisy partnerskie:
Close icon
Serwisy partnerskie

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

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!
Article Image

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

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
Tematyka materiału: ARM, Azure, Blynk, Google Firebase, Grove, Microchip Technology, u-blox
AUTOR
Źródło
https://store.arduino.cc/physics-lab
Udostępnij
POZYCJA: single-article-middle-left
DANE:
UK Logo