Arduino IDE

99 Pages·2016·37.48 MB·Czech

e-Mole.c z
časopis zaměřený na digitální technologie ve výuce s důrazem na přírodovědné a technické obory
březen 2016 • číslo 5
2
Obsah
 Úvodník  Co v učebnicích nenajdete  Kalendárium
• Jarní e-Mole je tu (str. 3) • Odběr a zpracování vzorku (str. 46) • Pozvánky na zajímavé akce (str. 99)
Kapitoly z chemické analýzy Výstava 3DEXPO, Konference Elixír do škol
 e-Mole představuje HW/SW
 Tipy a triky  Několik slov závěrem (str. 99)
• Arduino ve školní praxi (str. 4)
• Odběr a zpracování vzorku s využitím • Odpovědi na vaše dotazy • Inzerce
kvartace (str. 49)
• Nabídka a poptávka • Kalendárium
 3D tisk ve škole?
Námět na praktické cvičení
• m-BITBEAM se představuje (str. 9)
• Mechanické vlastnosti
Význam symbolů: Zpět na obsah Aktivní odkaz na internet
 Co v učebnicích nenajdete
3D výtisků (str. 16)
• Příběh z pastvin (str. 51)
• Co může přinést 3D tištěná
Genomické detektivky – weblémy e-Mole.cz
periodická tabulka prvků? (str. 18)
• Stereoskopie dá vaší výuce nový
elektronický časopis zaměřený na digitální technologie
rozměr (str. 55)
 Jak to dělám já ve výuce s důrazem na přírodovědné a technické obory
• 3D tisk na GJK (str. 21) březen 2016 • číslo 5
 Recenze
3D tisk na gymnáziu
vychází čtvrtletně
• Biologie buňky prostřednictvím
• LEGO Mindstorms – jinak! (str. 24)
vydává Tomáš Feltl – TFSoft
tří zajímavých aplikací (str. 60)

• Pozvánka na nebeské divadlo (str. 63) 
www.e-mole.cz
 Experimentování z pohledu didaktika
• Nauka o Zemi (str. 71) 
[email protected]
• Rozvíjení dovedností
Recenze výukového multimediálního textu
v zeměpisu (str. 29)
Redakční rada:
• WolframAlpha – elektronický asistent
Rozhovor s doc. RNDr. Miroslavem Maradou, Ph.D. šéfredaktor: Tomáš Feltl
do ruky (str. 73)
redaktoři: Miroslav Jílek (fyzika), Petr Šmejkal (chemie),
• Školní měřicí systémem NeuLog
Petr Tišl (biologie), Jan Vavřín (zeměpis)
 Představujeme projekty
v praxi (str. 77)
stálí přispěvatelé: Jarmila Andrlová, Miloš Bukáček,
• Cesta objevování povolání… (str. 36)
Marcela Feltlová, Helena Štorchová
 Tipy a triky
grafická úprava a sazba: Marcela Feltlová
 Rozhovor
• Metabolické komory levně (str. 85)
číslo vychází 18. 3. 2016; vydání 5/2015, ročník 2
• Spor o Rukopisy stále trvá (str. 37)
• Co to tu roste? (str. 89)
Za obsah a faktickou i formální správnost článku je odpovědný jeho autor. Názory
Rozhovor s RNDr. Karlem Nesměrákem, Ph.D.
• 3D modely chemických
autora se nemusí ztotožňovat s názory vydavatele.
Přetisk a jakékoli šíření povoleno pouze se souhlasem redakce.
sloučenin III (str. 90)
© Tomáš Feltl – TFSoft 2016
 Návody a materiály
Ukázky z obecné chemie
ISSN 2336-5714
• Zlato z mědi aneb Trik starých
• OpenBroadcaster – nejen on-line vysílání
alchymistů (str. 43) z výuky (str. 93)
e-mole.cz • 2016 • číslo 5
3
Úvodník
Ale ani na zmiňované školní měřicí systé-
Jarní e-Mole je  tu
my nezapomínáme. Mimo komplexní recenzi
systému Neulog, kterou zde také najdete, s vyu-
žíváním měřicích systémů (a to zejména v chemii)
S blížícími se Velikonocemi je tu další číslo e-Molu. ležitostí jako v případě komerčních robotických úzce souvisí i článek Odběr a zpracování vzorku.
Předcházející monotematické dvojčíslo zaměřené stavebnic. A když jsme u 3D tisku, nesmí chybět Nezklameme ani ty, co se těší na další Weblém.
na 3D tisk bylo tak trochu testovací. S napětím nějaká ta 3D tištěná pomůcka. Tentokrát padl Opět se naučíme něco nového. Jaký úkol se asi
jsme čekali, jak na ně zareagujete. Dopadlo to los na periodickou tabulku prvků. V minulém čís- skrývá pod názvem Příběh z pastvin?
dobře. Počet stáhnutí čísla se opět přehoupl přes le jsme také publikovali návod na stavbu naší Široce použitelná je recenzovaná aplikace
tisícovku a také přišly kladné ohlasy (tentokrát RepRap 3D tiskárny Molestock. Jakým způsobem WolframAlpha. Pokud hledáte řešení pro on-line
dokonce i z prostředí zcela mimo školství). Stej- ji využívají na Gymnáziu Jana Keplera? O tom se vysílání z výuky, mohl by se vám hodit Open-
ně tak nás potěšil výsledek ankety. Ta odhalila, dočtete v dalším z příspěvků. Broadcaster. A je tu ještě řada dalších věcí,
že mezi našimi čtenáři převažuje názor, že 3D tisk Na řadě škol je k dispozici nějaká robotická sta- na které již v úvodníku místo nezbylo…
do školy patří a je široce využitelný napříč předměty. vebnice. Jedna z těch nejrozšířenějších je určitě Na závěr jsem si nechal novinku. Rozhod-
Využití 3D tisku ve školním prostředí se tedy bu- LEGO Mindstorms. Jakým způsobem je možné li jsme se, že dáme prostor žákům a jejich zají-
deme nadále intenzivně věnovat. uchopit výuku s Mindstormem? To je ukázáno mavým projektům. V tomto čísle se můžete se-
Do budoucna počítáme s tím, že sem tam ně- v příspěvku LEGO Mindstorms – jinak! známit s projektem žákyň poličského gymnázia
jaké to monotematické číslo zařadíme. Témat se Samozřejmě nesmí chybět rozhovor s didakti- s názvem Mechanické vlastnosti 3D výtisků. A čím
ale nabízí celá řada, a tak uvítáme vaše případná kem, tentokrát se dozvíte o rozvíjení dovedností je projekt tak přínosný, že se dostal na stránky
přání, kterému tématu se věnovat přednostně – v zeměpisu. Tím končíme úvodní „didaktické“ ko- e-Molu? Především tím, že jeho výstupy jsou ryze

stačí napsat na náš redakční email . lečko chemie-biologie-fyzika-zeměpis. Rozhovor praktické a ocení je každý, kdo řeší problematiku
Číslo, které držíte v ruce, je již „klasicky“ obsa- vřele doporučuji. Možná zjistíte, že i ostatní zdán- pevnosti 3D vytištěných předmětů. Na internetu
hově pestré. Na začátku se podíváme pohledem livě „nezeměpisné“ předměty mohou se zeměpis- totiž o této problematice moc objektivních expe-
fyzikáře do světa elektrotechniky. O co půjde? Vě- ci velice úzce spolupracovat. rimentálně podložených informací nenajdete…
řím, že řada z vás již slyšela o Arduinu, a pokud Rozhovor s osobností nás tentokrát zavede Pracují vaši žáci také na zajímavém projektu,
ne, nevadí. Arduino je zajímavý a poměrně levný do naší historie. Ze školních lavic máme většinou jehož výsledky můžeme na školách zpětně prak-
programovatelný open hardware. Je ale použitel- všichni povědomí o „sporu o Rukopisy“ s výsled- ticky využít? Pokud ano, neváhejte nám napsat.
né také v rámci výuky ve škole? Na to vám odpo- kem, že jde o falza. Je tomu ale skutečně tak? Za- Rádi výsledky takového žákovského projektu
ví článek Arduino ve školní praxi. Fenoménu Ardui- jímavé povídání nejen o Rukopisech najdete pod v e-Molu zveřejníme.
na se budeme věnovat i v příspěvku, m-BITBEAM titulkem Spor o Rukopisy stále trvá. A nakonec bych vás ještě chtěl upozornit
se představuje. Pokud máte 3D tiskárnu a navíc K efektnímu pokusu, který žáky zaujme, sta- na novou anketu na stránkách e-Molu: Využí-
ještě zvažujete pořízení nějaké robotické kon- čí často velice málo. Pokud máte pocit, že školní váte při výuce moderní školní měřicí systém?
strukční stavebnice, zaměřte svoji pozornost měřicí systém je ke každému dnešnímu pokusu Tím končím, nebudu dále zdržovat, dejte se
právě na m-BITBEAM. Možná zjistíte, že robotika v chemii nezbytný, z omylu vás jistě vyvede ná- do čtení…
Tomáš Feltl
a programování nemusí být vždy tak drahou zá- vod na výrobu zlata.
e-mole.cz • 2016 • číslo 5
4
e-Mole představuje HW/SW
Miroslav Jílek
Arduino ve  školní praxi
O Arduinu jste už díky jeho vzrůstající oblibě pravděpodobně ledacos slyšeli a možná jste tuto technologii
dokonce zkusili využít při výuce fyziky, informatiky nebo technických předmětů. Následující článek přiná-
ší několik základních informací, tipů a zkušeností, které autor získal během minulého roku, kdy se s touto
zajímavou platformou poprvé blíže seznámil a pokusil se ji zařadit do výuky na gymnáziu.
Úvodem
technologií, přes rozmanité monitorující systémy,
zabezpečovací zařízení a jiné prvky „inteligentní
Arduino je obvykle definováno jako fyzická open- domácnosti“, k řízení jednoduchých robotických
source počítačová platforma založená na jed- systémů, jako jsou například 3D tiskárny nebo
noduché mikrokontrolní desce a vývojářském programovatelné obráběcí stroje. Díky široké ko-
Hardware – s čím začít
prostředí pro zápis softwaru. Co si pod tímto munitě „nadšenců“, kteří sdílí své náměty a ho-
obecným vyjádřením představit? Základem je tové projekty na webových portálech, je možné
mikro kontrolér (ATMega) usazený na desce s na- snadno dohledat množství inspirativních příkla- Pro začátek práce s Arduinem je vhodná napří-
pájením, vstupními a výstupními konektory (piny) dů pro vlastní tvorbu. klad základní univerzální deska Arduino UNO R3,
a ostatními komunikačními prvky. Existuje celá Z hlediska školního prostředí představuje Ar- kterou je možné kromě originálních výrobků po-
řada typů těchto desek podle velikosti, výkonu duino dobře dostupné, levné a většině nároků řídit za výhodnou cenu i jako plně funkční klon.
mikrokontroléru a osazené konektivity, a protože dostačující řešení, jak žáky velmi prakticky a kon- Dále potřebujeme nějaké elektronické součástky
jde o open-source řešení, mohou si zkušení kon- krétně seznámit se základy digitálních technolo- nebo moduly, coby zdroje vstupních dat, a vý-
struktéři také navrhnout a sestavit vlastní desku gií, měřicích a řídicích systémů, které dnes na- stupní zařízení. Pokud nechceme shánět jednot-
dle svých potřeb. Ke každé takové desce je potom lézají široké uplatnění v mnoha oborech lidské livé prvky systému samostatně, můžeme využít
možné připojovat nepřeberné množství různých činnosti a v zařízeních, s nimiž přicházíme každo- některou ze startovacích sad obsahujících vše
druhů vstupních a výstupních zařízení, jako jsou denně do styku. potřebné. Pro školní využití jsou originální sady
jednotlivé elektronické součástky, čidla rozličných Více informací o Arduinu a souvisejících pro- často zbytečně drahé a obsahují součásti, které
fyzikálních veličin, serva a motory, displeje, zvuko- blémech včetně popisu úplných základů práce při prvním seznámení se systémem a jednodu-
vá a optická zařízení, paměti a bezdrátové komu- se systémem, zajímavých tutoriálů a ukázek kon- chých školních projektech nevyužijeme. Rozhod-
nikační prostředky a další hardware. krétních projektů je možné nalézt na českých li jsme se proto sestavit vlastní, jednoduchou,
Spolu s vhodným programovým prostře- webových stránkách [1] , originálních strán- výukovou a experimentální sadu , která
dím tak lze Arduino využít k tvorbě projektů – kách [2] a samozřejmě na mnoha diskuzních může sloužit především jako zdroj inspirace pro
od nejjednoduššího zkoumání funkce elektronic- fórech a specializovaných webech věnovaných všechny, kdo by si chtěli podobnou sadu z jed-
kých součástek a základních principů digitálních open-hardware programování. notlivých součástí sami poshánět.
e-mole.cz • 2016 • číslo 5
5
e-Mole představuje HW/SW: Arduino ve školní praxi
Protože je nákup levnějších neoriginálních výrobků pro
Výuková a experimentální sada časopisu e-Mole
vytvoření vlastní vhodné sady často komplikován obtížným
sháněním daňových dokladů nutných pro možnost
oficiálního proplacení zboží a zajištění záručních podmínek,
nabízíme zájemcům po domluvě níže popsanou sadu k prodeji
na stránkách časopisu e-Mole [3] .
Základem sady je deska Arduino UNO R3 s USB kabelem pro
připojení k počítači. Deska je, stejně jako nepájivé kontaktní
pole, uložena v originálně navržené 3D tištěné krabičce, která
slouží k ochraně desky a umožňuje její snadnou montáž k jiným
zařízením – je kompatibilní s otevřenou konstrukční stavebnicí
Bitbeam (soubory pro 3D tisk jednotlivých dílků jsou volně
dostupné) nebo se stavebnicí LEGO Technics. Dále sada obsa-
huje ultrazvukový senzor vzdálenosti, malé servo, piezoelekt-
rický bzučák, RGB diodu, 5 ks červených, 2 ks zelených a 2 ks
žlutých LED, potenciometr 5 kΩ, 15 ks rezistorů (150 Ω, 240 Ω,
1 kΩ, 10 kΩ), 2 ks termistorů, fotorezistor, 5 ks spínacích tlačí-
tek a propojovací vodiče. Drobné součástky jsou uloženy v malé
krabičce, součástí je také tabulka pro rozpoznávání rezistorů
podle barevných kódů.
Základní sadu je samozřejmě v případě potřeby možné jed-
noduše doplňovat o další součásti. Do budoucna plánujeme na-
vrhnout a v praxi vyzkoušet také sadu zaměřenou na robotiku
nebo sadu využitelnou s vyvíjeným softwarovým prostředím
jako jednoduchý školní měřicí systém.
Vhodný software
K naprogramování potřebných funkcí mikrokontroléru si lze
vybrat z mnoha možností existujícího softwaru. Nejčastěji se
zřejmě používá oficiální Arduino IDE (integrované vývojové pro-
středí), které je dostatečně univerzální a multiplatformní (více
o programu se lze dočíst na webových stránkách [1] ).
Pro potřeby školního prostředí a prvotního přiblížení systému
Arduino lidem bez programátorských zkušeností se přes někte-
e-mole.cz • 2016 • číslo 5
6
e-Mole představuje HW/SW: Arduino ve školní praxi
ré nedostatky osvědčil nástroj Ardublock, což je můžeme snadno vytvářet obrázky a schémata Ardublock lze podle vzoru jednoduše vytvá-
grafické rozšíření k Arduino IDE, které umožňuje zapojení konkrétních projektů. řet postupným přetahováním jednotlivých
intuitivní objektové programování skládáním ba- barevných bloků myší se stisknutým levým
revně rozlišených bloků s jednotlivými proměn- Příklady k vyzkoušení tlačítkem z menu v levém sloupci do hlavního
nými, příkazy a funkcemi. okna a jejich „zacvakáváním“ do sebe. Nepo-
Ardublock při nahrání vytvořeného objek- Ukázky projektů s výše popsanou experimentál- třebné objekty lze smazat jejich přetažením pryč
tového programu generuje kód v Arduino IDE, ní a výukovou sadou jsou uvedeny níže. Jedná z hlavního okna nástroje Ardublock. Některé
který lze v případě potřeby dále upravovat. Za- se o náhledy pracovních žákovských karet. funkce a příkazy (bloky) jsou nelogicky zařaze-
čínající programátor se tak nenásilně seznámí Těchto základních projektů/karet je v rámci sady ny v barevně jinak označených záložkách menu,
se základní strukturou kódu, ke kterému může k dispozici 12. Projekty slouží především k prvot- takže je může být napoprvé obtížnější najít.
později přejít pro efektivnější a obecnější zápis nímu seznámení se s možnostmi zapojení a na- Také přesné slovní označení jednotlivých objek-
programů. Návod na instalaci a použití rozšíření programování jednotlivých prvků a hodí se tak tů se může oproti vyobrazení mírně lišit v závis-
Ardublock je možné najít v článku [4] . i jako opora při výuce základů práce s Arduinem losti na jazykovém nastavení v Arduinu IDE (při
Vhodné je zmínit ještě jeden velmi užitečný, například v hodinách fyziky, informatiky nebo přepnutí na češtinu zůstávají některé popisky
volně dostupný program – Fritzing [5] . Ten- technických předmětů. Každý projekt obsahuje anglické). Při kliknutí na vybraný blok pravým
to nástroj umožňuje kromě jiného jednoduché obrázek konkrétního zapojení desky a součás- tlačítkem myši se objeví možnost kopírovat daný
a intuitivní zakreslování návrhů zapojení mik- tek a jednoduchý program sestavený v prostředí objekt a všechny další, které jsou „zacvaknuté“
rokontrolérových desek a připojených součástí Ardublock s krátkými poznámkami a tipy k da- pod ním, což je dobře využitelné při zadávání
v realistickém vzhledu. Pro výukové potřeby tak nému zapojení a jeho funkci. Program v nástroji opakujících se struktur.
Ukázkové náhledy pracovních žákovských karet
e-mole.cz • 2016 • číslo 5
7
e-Mole představuje HW/SW: Arduino ve školní praxi
Zkušenosti z výuky V ideálním případě by bylo vhodné úvod-
Praktické cvičení z fyziky ve třetím ročníku gymnázia
nímu seznámení se s Arduinem a základy
a další možnosti využití
hardwarového programování věnovat ještě
alespoň další jednu až dvě hodiny. Výhodnou by
Prezentované projekty byly v pilotním ověře- zde určitě byla například spolupráce s vyučujícími
ní zahrnuty do výuky formou dvouhodinového informatiky v rámci mezipředmětových vztahů.
praktického cvičení z fyziky ve třetím ročníku Různých didaktických přístupů k využití expe-
gymnázia. Žáci byli nejdříve stručně seznáme- rimentální a výukové sady je jistě celá řada. Žáci
ni s použitou deskou Arduino Uno, označením si mohou například (po úvodním seznámení)
a funkcí jednotlivých pinů, způsobem propojová- ve dvojicích na jednotlivých stanovištích připra-
ní součástek pomocí nepájivého pole a rozdílem vit a podrobněji vyzkoušet vždy jeden vybraný
mezi analogovým a digitálním signálem. Společ- projekt a ten potom prezentovat ostatním. Slo-
ně si potom vyzkoušeli krok za krokem zapojit žitější projekty si mohou žáci také naplánovat
a naprogramovat několik prvních projektů, při a připravit samostatně doma jako dobrovolné
kterých si „osahali“ prostředí Ardublock a ujasnili domácí cvičení a své výsledky následně před-
způsob zapojování jednotlivých součástek a sen- vést ostatním.
zorů. Následně si každá skupinka (dvojice) vybra- Některé náměty lze podrobněji rozpracovat
la individuálně 2–3 další z připravených projektů do podoby samostatné laboratorní práce. Může
a ty si zkusila podle předlohy zapojit a naprogra- se jednat například o měření závislosti osvětle-
movat samostatně. Na závěr cvičení měli žáci ní na vzdálenosti od zdroje (žárovky) s využitím
za úkol vybrat si a pokusit se realizovat (tento- fotorezistoru a dálkového senzoru, vytvoření
krát bez návodu) jeden z úkolů uvedených v zá- funkčního teploměru nakalibrováním termistoru
věru prezentace, nebo vymyslet podobný vlastní a jiné.
miniprojekt. Experimentální a výukovou sadu je možné
Popsaným způsobem proběhla výuka ve čty- využít také k demonstračním účelům, napří-
řech různých skupinách. Dle reakcí žáků se jim klad pro jednoduché předvádění skládání barev
aktivita velmi líbila, ačkoli během dvou vyučova- pomocí RGB diody, ukázku principu funkce ter-
cích hodin samozřejmě nestihli vyzkoušet všech- mostatu, porovnání analogového blikače (jed-
ny připravené miniprojekty. Většině žáků se také noduchý klopný obvod) s digitálním ovládáním
podařilo realizovat na závěr některý ze zadaných blikání dvou LED pomocí Arduina, porovnání
úkolů nebo vlastním originálním způsobem vy- analogového stmívání LED potenciometrem s di-
lepšit připravené projekty (například naprogra- gitálním ovládáním LED pomocí pulsní modula-
mování jednoduché melodie bzučáku, originální ce (příklad je uveden v popsaných projektech)
ovládání RGB diody, …), za což byli odměněni. a mnoho dalšího.
e-mole.cz • 2016 • číslo 5
8
e-Mole představuje HW/SW: Arduino ve školní praxi
V rámci rozšiřujících seminářů se pak mohou kům moderní oblast digitálních technologií. Po- Inspirativní jednoduché náměty pro začáteč-
žáci s danými technologiemi seznámit podrob- psané aktivity dále rozvíjejí praktické dovednosti níky jsou popsány také v příručce [8] . Do-
něji formou samostatných komplexnějších sestavovaní elektrických obvodů a měření fyzi- stupné návody a tutoriály většinou popisují
projektů, případně lze pro zájemce zorganizovat kálních veličin, a to pomocí reálných součástek programování kódu přímo v Arduino IDE.
kroužek robotiky – inspiraci lze nalézt například a technologií, které se používají i v mimoškolní V případě zájmu o bližší seznámení s možnost-
na stránkách [6] . praxi. Velmi důležitá je také dovednost pláno- mi Arduina, robotiky nebo příbuzných techno-
Připravovanou možností je využití sady Arduino vat a programovat řízení jednoduchých systémů, logií je možné využít také některá z akreditova-
jako levného školního měřicího systému s vy- kterou si žáci mohou osvojit a která se v součas- ných školení nabízených na stránkách [9] .
víjenou aplikací ArduinoToGraph , která by né době výrazně uplatňuje v mnoha praktických
 Odkazy na web:
měla fungovat na různých platformách jak pro oborech lidské činnosti.
PC, tak pro mobilní zařízení. Možnosti demonst- [1] http://arduino.cz/
[2] https://www.arduino.cc/
račního nebo laboratorního využití sady Arduino Pro zájemce, kterým se Arduino zalíbí, není pro-
[3] http://www.e-mole.cz/
a připojitelných senzorů tak budou ještě širší. blém dohledat mnohé další možnosti využití
[4] http://arduino.cz/?s=Ardublock
Obecně je možné spatřovat přínos využi- a návody na práci s tímto systémem na různých
[5] http://fritzing.org/home/
tí Arduina ve výuce v několika oblastech. Daná webech. Kromě zmíněných českých oficiálních
[6] http://policka.evangnet.cz/roboti
problematika logicky a praktickým způsobem stránek [1] věnovaných Arduinu jsou napří-
[7] http://www.toptechboy.com/arduino-lessons/
doplňuje a rozšiřuje učivo vedení elektrického klad na sránkách [7] velmi pěkně zpracovány
[8] http://math.hws.edu/vaughn/cpsc/226/docs/askmanual.pdf
proudu ve vodičích a polovodičích a přibližuje žá- výukové tutoriály včetně videolekcí v angličtině. [9] http://www.interactivelearning.cz/vzdelavani
ArduinoToGraph – ukázky měření a grafů
e-mole.cz • 2016 • číslo 5
9
3D tisk ve škole?
Tomáš Feltl
m-BITBEAM

se  představuje
Co je to Bitbeam?
Bitbeam je konstrukční a prototypovací staveb-
nice dostupná zcela zdarma (open source). Roz-
měrově je kompatibilní s LEGO Technics/Mind-
storms, takže je možné obě stavebnice navzájem
kombinovat. Základní Bitbeam dílky jsou navrže- umístěné (uvnitř/venku), … a v úvahu připadá
Obr. 1: Stavebnice m-Bitbeam – základní přehled
né tak, aby je bylo možné snadno vyrábět v „do- celá řada dalších kritérií. S výše uvedeným bude
mácím prostředí“ z různých materiálů různými souviset nejen volba materiálu k výrobě Bitbeam
technologiemi (3D tisk, CNC frézování, vyřezává- stavebnicových prvků, ale také typ spojovacího
ní laserem). Především v kombinaci s rozšiřují- materiálu (kov, plast, dřevo, …). Na základě práce
cím se 3D tiskem je systém Bitbeam zajímavou s dětmi v zájmovém vzdělávacím kroužku jsem
levnou alternativou k různým komerčním kon- v průběhu posledního roku pracoval na open
strukčním stavebnicím. Více informací o celém source vzdělávací konstrukční sadě založené
projektu naleznete na http://bitbeam.org . na Bitbeam stavebnicových dílcích. Tak vznikla
ucelená konstrukční sada m-Bitbeam.
Stavím, stavíš, stavíme… m-Bitbeam je 3D tištěná konstrukční stavebni-
ce, která vychází z Bitbeam konceptu a přidává
Co budeme potřebovat, abychom mohli začít řadu speciálních dílků, jako jsou různá kola, dr-
ze stavebnice Bitbeam stavět? Samozřejmě záleží žáky, ozubená kola, krabičky apod. (základní pře-
na tom, jak složité modely budeme chtít zkon- hled je na obr. 1). Elektronická programovatelná
struovat, zda budou programovatelné, zda mají část stavebnice je založena na běžně dostupném
mít pouze výukové účely, jak budou výsledné Arduinu (Arduino UNO R3 a jeho klony) a jeho
konstrukce zatěžované, v jakém prostředí budou velkém „ekosystému“ různých čidel a modulů.
e-mole.cz • 2016 • číslo 5
10
3D tisk ve škole: m-BITBEAM se představuje
atd. Dětem se tak odkrývají „netušené“ možnos- solvování základů 3D modelování si žáci mo-
Proč m-Bitbeam?
ti a jejich projekty mohou být nejenom mno- hou snadno navrhovat a vyrábět vlastní sta-
Hlavní důvody vzniku stavebnice m-Bitbeam jsou hem pestřejší, ale mohou mít také reálný přesah vebnicové dílky přesně podle potřeb svého
čtyři. Prvním je vysoká cena univerzálních pro- do skutečného života a praxe. Stačí se na in- projektu. Posledním důvodem je snaha přinést
gramovatelných stavebnic, jako je např. LEGO ternetu podívat, co vše dnes Arduino „pohání“ učitelům a žákům základní ucelenou konstrukč-
Mindstorms. Díky své nízké pořizovací ceně je (3D tiskárny, CNC stroje, bezpečnostní systémy, ní sadu, ze které bude možné nejen stavět celou
m-Bitbeam k dispozici skutečně každému (kaž- regulační systémy, měřicí systémy, satelity, …). řadu modelů, ale také k ní vytvářet stavební ná-
dý žák může mít svoji stavebnici doma). Druhým Třetím důvodem pro vznik m-Bitbeam je mož- vody a další výukové materiály.
důvodem je mnohem větší variabilita Arduina nost šířit tímto způsobem na školách povědomí
z pohledu čidel, motorů, rozšiřujících modulů o další zajímavé technologii – 3D tisku. Po ab-
Než začneme
s m-Bitbeam stavět
Obr. 2: Ukázka typických elektronických a elektrotechnických součástek stavebnice m-Bitbeam
Základem stavebnice jsou plastové 3D tištěné
Bitbeam dílky (3D modely získáte na GitHubu ),
které se spojují pomocí běžných M4 šroubků.
Vedle vytištění odpovídajícího počtu plastových
dílků tak budete muset zajít do železářství a za-
koupit nějaké ty šroubečky (nejlépe imbusové),
podložky a matičky. Dále pak ocelovou kulatinu
(„hlazenku“), ideálně průměru 4,7 mm (dá se pak
dobře použít i v kombinaci s LEGO Mindstorms).
Alternativně je možné použít běžnější průměr
5 mm (půjde do otvorů hodně „natěsno“, v ně-
kterých případech bude možná třeba protáhnout
otvory 5mm vrtáčkem) nebo 4 mm (ta zase pů-
jde do otvorů hodně volně, což není úplně ideální
v případě použití ozubených kol). Systém uchy-
cení osiček k velkým motorům předpokládá, že
na osičce bude asi 5 mm závitu M3, což je ideální
úkol pro práci v dílně (žáci si mohou na několi-
ka osičkách závit sami vyrobit). Abychom mohli
s m-Bitbeam stavět programovatelné „roboty“,
musíme ještě zavítat do nějakého „Arduino ob-
e-mole.cz • 2016 • číslo 5