Ondersteuning – elektronica en de Arduino Nano programmeren – Arduino Bag of Fun voor thuis en op school

Ondersteuning – elektronica en de Arduino Nano programmeren – Arduino Bag of Fun voor thuis en op school

By 23 november 2020 februari 13th, 2024 Lessenseries

Deze self-paced module helpt je bij de online cursussen van Junior IOT. In een aantal sessies ontdek je de Arduino Nano en wat je hier zelf mee kunt bouwen. Voor deze labs gebruiken we de Arduino Bag of Fun. De componenten in deze kleine en krachtige werkset geven je een goede introductie in programmeren, meten en besturen met de Arduino Nano. Hierna weet je genoeg om zelf jouw vervolgproject te beginnen.

In dit deel van de cursus zie je in de eerste stappen hoe je werkt met elektronica, en je ervaart hoe de Arduino werkt. Met een duidelijke toelichting lukt het al snel om simpel een paar leds aan te sturen. Hetzelfde zie je eigenlijk ook in de echte wereld, in bijvoorbeeld de bediening van de stoplichten op een kruispunt.

Daarna volgt een uitgebreide serie labs om kennis te maken met elk onderdeel van de werkset.

Samen technologie ontdekken met Junior IOT en het ROC

Een online Junior IOT cursus geeft je vakgerichte lessen en labs om zelfstandig of samen technologie te ontdekken. Jouw docent of coach helpt je de informatie en de spullen te vinden, en de vaktechnische informatie haal je zelf uit onze online beschrijvingen.

Deze serie is onderdeel van de Junior IOT lessen voor ROCvF: https://junioriot.nl/author/rocvf/

Voor de samenwerking met Junior IOT en ROCvF hebben we enkele afspraken gemaakt: https://junioriot.nl/rocvf-cursusmateriaal/

Sommige opdrachten helpen je met een duidelijke uitleg, en andere opdrachten geven wat meer uitdaging. Jouw opleiding heeft al een selectie voor je klaargezet in de keuzes geel, oranje en paars. Meer uitleg hierover lees je op: https://junioriot.nl/rocvf-cursusmateriaal/#uitdaging

Vervolgprojecten

Deze ondersteuningsmodule sluit aan op meerdere vervolgcursussen. Kijk naar de volledige lijst:

Je ziet dat de vervolgprojecten nog verder door jouw moeten wqrden uitgewerkt. Detailinstructies laten we daarom expres weg. Het maakt dan ook niet uit of je werkt met de Arduino Bag-of-Fun of met onze nieuwe ESP Bag-of-Fun.

Nog meer vervolgprojecten? We hebben verschillende vervolg sets met elk een uitdaging met bijpassende opdracht. De actuele keuzelijst staat op https://junioriot.nl/arduino-nano-project-aanvulset/

Arduino certificaat behalen? Met de kennis en ervaring uit deze self-paced module kan je nu extra makkelijk aan de slag met het officiële certificaat. Let op: wij hebben niet alle stof behandeld en niet altijd op dezelfde manier als de Arduino training dat doet – dat betekent dat je zelf de online resources nog een keer moet doornemen. Lees meer op: https://junioriot.nl/arduino-student-kit/

 

Nano Sessie 0. De cursus verkennen en je eigen planning opstellen

Deze lessenserie bestaat uit meerdere labs/activiteiten en een aantal aparte informatie momenten. In deze beschrijving zijn de activiteiten gesorteerd en gebundeld in een aantal sessies. De volgorde van de lessen en de labs is zo gekozen dat je iedere keer iets nieuws tegenkomt. Bij een self-paced training kan je zelf kiezen hoeveel van deze sessies je per week wilt voltooien.

De meeste onderdelen in de Arduino Bag-of-Fun zal je meer dan één keer gebruiken: eerst volgens een stap-voor-stap toelichting, en dan vaak nog een keer om een eigen variatie te maken. In deze eerste sessie verken je in het kort welke onderdelen je hebt.

Nano Sessie 1. Unboxing en je werkomgeving klaarmaken

Maak alles klaar om goed te kunnen beginnen:

  • Zorg dat je de spulletjes hebt om mee te werken: https://junioriot.nl/arduino-nano-startset/
  • Zorg ervoor dat je weet waar je de goede soldeerspullen kunt vinden.
  • Zorg ervoor dat je een goede laptop hebt om Arduino te programmeren. De instructie legt alles uit voor de Windows en voor Linux. Je moet op de laptop voldoende rechten hebben om software te installeren.

Werkvoorbereiding

  • Staat alles klaar en weet je nu hoe snel je door de cursus wilt gaan? Zet dan nu de nummers van de sessies in jouw agenda.

Laat je docent/coach weten welke planning je hebt gekozen.

Oranje en paars. Voor elk onderdeel in het kleine zakje zoek je op hoe het werkt en hoe je het kunt gebruiken.

Nano Sessie 2. Elektronica solderen, hoe doen we dat

Voordat we beginnen met de soldeerbout, kijken we naar de veiligheid en de inrichting van de werkplek. Leerlingen van een elektronica opleiding zijn hier vaak al mee bekend, voor de volledigheid lopen we dit nog een keer door:

De eerste elektronica labs helpen je om je soldeervaardigheden nog eens te oefenen:

Nano Sessie 3. Bouw je eigen elektronica circuit

Je ziet dat we nog niet alle onderdelen uit het kleine zakje hebben gebruikt. Dit betekent dat we nog veel meer dingen kunnen maken. Het is handig om eerst wat te lezen over elektronica circuits. In de volgende stappen pikken we de beginselen op van elektriciteit, stroombron en componenten, serie en parallel. Vraag om uitgebreide uitleg aan je vakdocent.

Paars. Voor een extra uitdaging probeer je ook de opdracht ‘Simuleren van circuits’.

Nano Sessie 4. Introductie van de Arduino IDE

Installeren Arduino IDE, een eerste programma, en wat doe ik als het niet lukt

Nu kan je een eerste project bouwen. Let op, liever niet je componenten vastsolderen op de Arduino.

Extra pittig. Als je van plan bent om zelf spannende dingen te programmeren dan moet je zeker ook even kijken naar de Blink Without Delay
De Arduino Nano is best leuk om mee te werken, maar wat is er nog meer?

Nano Sessie 5. Arduino solderen voor op het breadboard

Je hebt gewerkt met de Arduino, maar waar zijn al die pennetjes toch voor? We stappen in deze sessie over op het breadboard, zodat je jouw componenten makkelijk kunt hergebruiken in verschillende oefeningen.

Nano Sessie 6. Introductie programmeren, softwarestructuren, variabelen, libraries

Je hebt nu in een paar sessies gewerkt met het maken van software voor de Arduino. Het is handig om nu meer te weten te komen over wat je hebt gedaan en hoe je er in je eindproject nog meer je eigen programma van kunt maken. Voor sommige studenten is het voldoende om bestaande code samen te voegen en aan te passen. Andere studenten willen het liefst nog véél méér weten.

Bij de voorbeelden waar je mee werkt, gebruik je vaak een library. Dat is een extern stukje wat voor jou is klaargezet, met daarin code om bijvoorbeeld opdrachten te sturen naar jouw hardware. Handig, want dan hoef jij dat niet zelf uit te zoeken – je hoofdprogramma schrijf je wel zelf.

Nano Sessie 7. Analoog in de digitale wereld.

De joystick uit deze oefening is een heerlijk voorbeeld waarmee je een analoog signaal gebruikt. Hoe werkt dat:

Nano Sessie 8. Combineer opdrachten tot projecten

In de labs lag tot nu toe de nadruk telkens één onderdeel. Andere leerlingen leggen in enkele labs uit hoe ze deze voorbeelden hebben gecombineerd.

Kijk nog eens hoe de afbeelding wordt gemaakt in de code in het lab van Ties.

  • Variabelen, array, matrix en meer: (nog toe te voegen)

Voor geel is dit de laatste sessie.

Nano Sessie 9. Binaire uitdaging en digitale signalen

Digitale signalen zijn overal. De details hoef je niet uit je hoofd te kennen, en toch is het goed om digitale signalen in de echte wereld te kunnen herkennen. Bij het troubleshooten van jouw projecten is het goed om hier een keer van te hebben gehoord.

Met serial stuurt het programma op jouw Arduino gemakkelijk tekst en informatie naar jouw scherm.

  • Serial monitor: (een lab toevoegen, zit dit al in Ties servo voorbeeld?)

Nano Sessie 10. Stappen in jouw projectplan

Een uitdagend project:

Functioneel ontwerp, technisch ontwerp, engineering

Van enkele spannende projecten is een try-out of een prototype gemaakt. Het resultaat daarvan is nu genoeg voor een praat-plaatje naar een eventuele opdrachtgever. Met deze info kan de opdrachtgever een opdracht en een budget formuleren.

Een product ontwerpen – Studenten proberen nog wel eens een productontwerp proces ‘achterstevoren uit te voeren’. Dan zoeken ze een instructie of project resultaat op het internet die ze willen aanpassen aan hun project. Dat kan een handige strategie zijn, maar we willen eigenlijk een andere aanpak voorstellen.
Productontwerp stappen –
  • Bedenk een project of opdracht, dit is de titel en pitch. Overleg met opdrachtgever voor goedkeuring.
  • Bedenk wat het product moet doen, dit is het functioneel ontwerp. Overleg met opdrachtgever of je het goed hebt begrepen.
  • Bedenk welke techniek componenten je nodig hebt. Dit is je technisch ontwerp. Overleg met je techniek mensen of inkoopafdeling of deze beschikbaar zijn.
  • Voor elk van de techniek componenten los, maak je de code om aan te tonen dat het werkt en dat je hem kan bedienen. Dit is een zogenaamde unit test waarmee je kijkt of elk onderdeel los werkt. Als het niet in redelijke tijd werkt, besteed het dan uit, of vraag om hulp.
  • Re-design je ontwerp zodat de moeilijke onderdelen niet meer nodig zijn. Bevestig met opdrachtgever of ‘product owner’ dat deze vereenvoudigde versie voldoende is voor een eerste versie.
  • Bedenk een volgorde om softwareonderdelen samen te brengen, en bouw één voor één de onderdelen samen. Dit is integratie. Tegelijk start je de volgende stap.
  • Nieuw re-design? Overleg weer met opdrachtgever of er genoeg overblijft voor een MVP.
  • Het totaal is dan je proof-of-concept om aan te tonen dat het eindproduct zou kunnen werken.
  • Probleem: de opdrachtgever is vanaf nu op vakantie.
  • Start tegelijk met de start van software bouw, het denkproces over welke hardware, inbouwkast, frames je nodig hebt om de hardware samen te brengen. Detail design.
  • De software integratie neemt veel tijd, en tegelijk voer je hardware ontwerp en realisatie uit. Productie fase.
  • Als je alle software bij elkaar hebt, dan heet dat ‘feature complete‘, daarna ga je het debuggen.
  • Als je daarna features toevoegen dan heet dat feature creap of scope creap, doe dit niet in de laatste twee weken voor oplevering.
  • Stabiliseren en opleveren.
  • Presentatie

Je gaat dit nu in het klein zelf naspelen en je maakt daarvoor een projectplan voor een denkbeeldige opdracht. Je kunt kiezen uit deze projecten:

Kies één van deze projecten. Hebben de mensen in het voorbeeld een goed plan gevolgd, of kan jij het beter? Bedenk of je zelf een variatie wilt ontwerpen, of dat je werkt met het project zoals dit nu is beschreven. Voor het door jou gekozen project maak je:

  • Een beknopte titel of opdrachtomschrijving (namens de opdrachtgever).
  • Functioneel ontwerp, met daarna goedkeuring van de opdrachtgever.
  • Technisch ontwerp, met daarna goedkeuring van je engineering afdeling.
  • Planning welke expertise en vaardigheden je nodig hebt.
  • Indicatieve begroting, kostenberekening, met daarna goedkeuring van afdelingen sales en inkoop. De prijs van elk ingekocht onderdeel is €10 per centimeter over de langste lengte. Basismateriaal kost €20 per kilogram. Machinetijd kost €30 per uur. Mensuren kosten €40 per uur voor productie en montage, €50 voor planning en projectorganisatie, €60 voor engineering en ontwerp en €125 per uur voor externe expertise en advies.
  • Engineering en realisatie slaan we bij deze oefening over.

Nano Sessie 11. Een vrije keuze combinatie.

Bedenk nu zelf een combinatie project. Gewoon twee of drie onderdelen van de set die je bij elkaar wilt gooien. Ga zelf aan de slag!

Inspiraties, wat kan je nog meer? Ideeën en toepassingen waar je extra spullen voor nodig hebt:

Je weet inmiddels dat je bij dit proces een paar projectfases doorloopt: Opdracht omschrijving, functioneel ontwerp, technisch ontwerp, expertise planning. Realiseer een beknopte proof-of-concept om aan te tonen dat de elektronica en software zou kunnen werken.

Nano Sessie 12. Maak een miniatuur uit de echte wereld.

Bedenk hoe je een situatie uit de echte wereld kunt nabootsen. Denk bijvoorbeeld aan een stoplicht die je met drie leds kunt nadoen, maar nu bedenk je een eigen situatie.

    • Beschrijf hoe de situatie werkt in de echte wereld.
    • Bedenk met welke onderdelen je dit gedrag na kunt bouwen.
    • Ontwerp hoe de software moet werken om dit na te bouwen.
    • Bouw je ontwerp.

Inspiraties, voorbeelden uit onze echte wereld:

Klaar.

Related Posts

LabsLessenseries

Lessenserie – DISK, de Wifi robotwagen

Marco van Schagen
Marco van Schagen19 oktober 2021
Lessenseries

Maak kennis met de 7 werelden van techniek met Junior IOT

Marco van Schagen
Marco van Schagen5 mei 2021
Lessenseries

Lessenserie – ESP32 Bag of Fun 2021 – electronica en de Lolin32 leren programmeren – voor thuis en op school

Marco van Schagen
Marco van Schagen15 februari 2021