PhDr. Mgr. Jeroným Klimeš, Ph.D. 2021-07-03
Kdysi dávno jsem koupil v akci několik stavebnic Boffin. Něco jsem rozdal a jedna zůstala doma. Ovšem občas jsem potřeboval ji rozšířit o nějakou součástku, která není v základní výbavě. Standardně třeba tranzistor. Vyplatily se mi tyto horní kontakty z tužkových baterií, na které jsem zespodu přiletoval drátky pomocí letovací pasty.
S Boffinem standardně používám ještě simulátor od Paula Faldstada:
Například u zapojení níže jsem chtěl synovi ukázat, jak funguje fotorezistor a proč musíme používat tranzistor. Přeci jenom na simulátoru se to dobře ukáže, protože stačí ukázat na součástku a vidíte, jaké je na ní napětí i jaký jí prochází proud. Navíc jsme zjistili, že tranzistor, který jsme přiletovali, je PNP a ne NPN, tak jsme to museli přepólovat. Polohu jednotlivých kontaktů se musí vyhledat na Internetu: "datasheet bc547", kde bc537 je nápis, co opíšete ze součástky.
Výklad pro syna je jako pohádka o kohoutkovi a slepičce. Fotorezistor je náladový odpor, se který mění podle toho, jak na něj svítí světlo: od 1 kΩ do 100 kΩ. Když ho dáme do série s LEDkou, tak jím pravda protéká proud I=U/R=3V/1000 Ω=0,003A=3mA, ale to diodu neukecá, aby se rozsvítila. Ta chce tak 20 mA. Tak se zeptáme tranzistoru: "Jsi ochotný šaškovat už za 3 mA?"
"Ale jo, pokud mi to přivedete na bázi, tak jsem otevřený pro cokoli..."
"Není problém, přivedeme..."
Dvě podobná zapojení jsou na schématu výše, přičemž to prostřední PNP je navíc na obrázku se stavebnicí Boffin. Proud z fotorezistorů přivádíme na bázi dvou tranzistorů - NPN šipka ven/PNP šipka dovnitř. Tranzistory za 3 mA pustí do svých diod proudu, co se do nich vejde, ba možná ještě víc. LEDky svítí a hned je lépe na světě. :-)
V obou případech je to zapojení se společným emitorem, což tak na první pohled poznáme podle toho, že na emitoru (šipka u tranzistoru) není žádný odpor, a tedy emitor je společný jako pro vstup s fotorezistorem, tak pro výstup - dioda.
Schema do simulátoru si stáhněte zde.
Podobně pro bastlení využívám konektory získané z 9V baterií (štípačkami). Jen jejich pájení je o dost složitější. Musíte vždy před letováním vykuchané konektory nacvaknout na druhou vybitou baterii a spojit je takto k sobě. Kontakty zezadu potřít letovací pastou (vodivou, agresivní až běda). Pak na pistolovou pájku nanést cín a ten co nejryhleji nanést na kontakt s pastou. Jak se cín rozlije, tak okamžitě dát pájku od kontaktu pryč. Jak to smažíte dlouho, tak se vám roztaví umělá hmota kontaktu a můžete to vyhodit. Naštěstí v Lidlu mají vždy dostatek starých vybitých baterií i s kontakty, takže můžete experimentovat.
Pro děti doporučuji ještě tento skvělý nápad, jak podomácku postavit dětem elektrostavebnici. Rozhodně bych to doporučoval pro skautské klubovny, kde je třeba takových dílců hodně.
Pedagogický dovětek
Každopádně děti by měly znát tato jednoduchá zapojení dříve, než začnou s robotikou, Arduinem či Raspberry. Vždy toto jsou základní zapojení, která se jen mírně modifikovaná používají jako vstupy do Arduina či Raspberry. Pořád zdůrazňuji, že děti je třeba naučit důkladně naprosté elementární základy všech běžných řemesel, od kterých se pak mohou odpíchnout. Vcelku k ničemu jsou stávající osnovy, které plošně pokrývají vše, ale tak povrchně, že děti neumí nic pořádně, a tedy je nic nebaví. Například při fyzice děti neumějí překreslit obvod na stavebnici Boffin do schématu pod ním. Bez tohoto základu je ale jakýkoli další výklad o elektrice naprosto zbytečný. Zmenšeme tedy počet dětí na třídu (do 10) a dejme si záležet, aby děti opravdu zručně uměly základy řemesel. V elektrice spojování jednoduchých obvodů s vypínači a žárovkami, překreslování do schémat a naopak stavění obvodů podle schémat. Pak je naučme pájet s pistolovou pájkou a obalovat dráty elektrikářskou izolací. To je nejlepší průprava do života. To je třeba je důkladně naučit dříve než Ohmův zákon! Tyto hrátky s tranzistory je už vyšší dívčí, jakkoli i to je dost elementární.
Například mám známého topenáře, kterému náklaďák přejel prodlužovací šňůru. Chtěl ji vyhodit, tak jsem mu řekl, že se na to napřed podívám. Dal jsem to synovi, ať najde, kde je kabel poničený. Našel to. Tak jsem mu řekl, až si dojde pro pájku a izolační pásku. Zaletoval to víceméně sám, byť s dohledem. Omotal páskou, vyzkoušel, odnesl opravené známému, a pak tu chodil jako holub na báni. Ano, takovou výuku potřebují kluci pro svou identitu - potřebují vidět, že za jejich prací je hmatatelný úspěch.