Elektronika nie jest dziedziną zarezerwowaną tylko dla profesjonalnych inżynierów
Elektronika
Elektronika nie jest dziedziną zarezerwowaną tylko dla profesjonalnych inżynierów, opracowujących w ramach pracy zawodowej nowe komputery, urządzenia mobilne, sterowniki przemysłowe czy sprzęt medyczny. To także pole do popisu dla wszelkiej maści hobbystów, którzy korzystają ze zdobyczy IT do własnych, nie zawsze zresztą poważnych, celów. Dla wielu amatorów projektowanie urządzeń elektronicznych, wykonywanie ich, uruchamianie i programowanie, stanowi sedno sprawy i samo w sobie jest źródłem przyjemności oraz satysfakcji z własnych postępów i osiągnięć. Inni korzystają z elektroniki i programowania jako narzędzia do zaspokajania potrzeb w innych obszarach zainteresowań, np. do budowy gadżetów, dzięki którym łatwiej jest im rozwijać swoje pasje. Niezależnie od pobudek, warto przyjrzeć się tym dziedzinom i zadać sobie pytanie: „co mogę zyskać dzięki znajomości elektroniki?”. W tym wpisie postaramy się znaleźć odpowiedź na to pytanie, przedstawiając przykłady bardzo korzystnego powiązania elektroniki i hobby. Zaczynajmy!
Elektronika jako sposób na spędzanie wolnego czasu
Projektowanie układów elektronicznych jest wciągającym i niezwykle interesującym zajęciem. Uczy logicznego, metodycznego rozwiązywania problemów oraz poszukiwania rozwiązań w ramach, nierzadko, ograniczonych zasobów – w jaki sposób bowiem obejść problem związany z brakiem potrzebnego układu scalonego, którego nie sposób zdobyć? Jak upakować w małej obudowie układ elektroniczny, który spełni wszystkie oczekiwane funkcje? Jak zapewnić urządzeniu możliwość nieprzerwanej pracy przy zasilaniu z niewielkiego akumulatora albo baterii? Elektronika niejako zmusza do niestandardowego myślenia, rozwija inteligencję i daje ogromną satysfakcję, kiedy koncepcja, przez fazę papierowego lub komputerowego projektu, przechodzi do formy działającego urządzenia. To samo dotyczy też programowania – dziś wiele osób zaczyna swoją elektroniczną przygodę właśnie od tworzenia programów na popularną platformę Arduino lub na minikomputery (np. Raspberry Pi), stopniowo rozszerzając ich możliwości przez dodawanie kolejnych modułów, czujników i funkcjonalności.
Elektronika
Elektronika jako sposób na rozwiązanie nietypowych problemów
Nietrudno wskazać przykłady różnorodnych obszarów, w których wiedza o elektronice staje się narzędziem do realizacji celu. Muzycy – zwłaszcza ci zainteresowani muzyką elektroniczną – niejednokrotnie budują nietypowe instrumenty, których próżno szukać w komercyjnych katalogach. Dawniej symbolem muzycznej nowoczesności były syntezatory modularne (wzorowane na słynnym modelu Moog Modular), dziś w modzie są przeróżne kontrolery MIDI, które za pomocą dotyku lub gestów potrafią sterować komputerowym studiem nagraniowym. Z elektroniki chętnie korzystają też gitarzyści, którzy budują własne efekty gitarowe i basowe, a nawet całe wzmacniacze – zarówno oparte na półprzewodnikach (tranzystorach dużej mocy i układach scalonych), jak i nieśmiertelnych lampach elektronowych. Własne, elektroniczne pomoce budują także niektórzy fotograficy, filmowcy czy amatorzy astronomii – okazuje się, że także w tych dziedzinach trzeba czasem wspomóc się nietypowym urządzeniem, które pomoże uchwycić pożądany kadr. Zapaleńcy ogrodnictwa nierzadko wykorzystują platformę Arduino i odpowiednio dobrane czujniki do zdalnego monitorowania parametrów gleby, a nawet sterowania systemami automatycznego nawadniania.
Druk 3D – technologia (niemal) do wszystkiego
Pokrewną gałęzią elektroniki jest druk 3D. Dziś z technologii tzw. wytwarzania przyrostowego korzystają zarówno amatorzy elektroniki, robotyki i ubieralnych gadżetów, jak i pracownicy profesjonalnych przedsiębiorstw oraz prototypowni, architekci, artyści, a nawet… protetycy stomatologiczni. Drukarki 3D pozwalają szybko wyprodukować wysokiej jakości model trójwymiarowy na podstawie komputerowego projektu, opracowanego w dowolnym programie do artystycznego lub technicznego projektowania 3D (CAD). W zależności od potrzeb i możliwości technicznych oraz finansowych należy wybrać odpowiedni materiał i technologię druku – popularne drukarki 3D typu FDM (zwane też FFF) korzystają ze specjalnych, tworzywowych drutów (tzw. filamenty), zaś maszyny określane mianem SLA drukują niezwykle precyzyjne i estetyczne obiekty poprzez utwardzanie specjalnej żywicy światłem UV. Popularność urządzeń drukujących sprawiła, że dziś nawet osoby, które mogą przeznaczyć bardzo skromne środki na zakup drukarki 3D, są w stanie znaleźć model, który doskonale spełni ich oczekiwania i pozwoli bezboleśnie wejść w świat wytwarzania przyrostowego.
Elektronika
Komputery, które mieszczą się na dłoni
Minikomputery jednopłytkowe to kolejne zagadnienie z zakresu elektroniki i programowania, które doskonale wpisuje się w nurt hobbystycznych zastosowań nowych technologii. Urządzenia tek klasy, określane także skrótem SBC (ang. Single-Board Computer) to niewielkie moduły, najczęściej o wymiarach nieprzekraczających kilku centymetrów. Każdy minikomputer zawiera wydajny procesor, pamięć operacyjną (RAM) i slot kart microSD lub – nierzadko – także pamięć eMMC. Ta ostatnia pełni rolę dysku twardego i służy do przechowywania plików systemu operacyjnego, programów i danych użytkownika. Minikomputery jednopłytkowe są wyposażone w szereg interfejsów, z których najczęściej wykorzystywane są porty USB, Ehternet, HDMI oraz wejścia/wyjścia audio. Większość minikomputerów ma także specjalne porty, zwane GPIO i służące do bezpośredniego podłączania do urządzenia zewnętrznych układów elektronicznych – czujników, modułów sterujących, wyświetlaczy i itp. Komputery tej klasy świetnie sprawdzają się w roli klasycznych „pecetów”, jako domowe centra rozrywki albo komputery biurowe, jednak ich zakres zastosowań jest znacznie szerszy. Nietrudno znaleźć maleńki minikomputer (np. NanoPi NEO) o rozmiarach rzędu 4 cm x 4 cm, który można wbudować w konstrukcję małego robota mobilnego albo urządzenia przenośnego, dając mu pewien zasób sztucznej inteligencji. Minikomputery SBC świetnie sprawdzają się we wszelkich aplikacjach z zakresu Internetu Rzeczy (ang. IoT – Internet of Things), a to dzięki wbudowanym modułom WiFi i Bluetooth.
Jak zacząć przygodę z elektroniką?
To pytanie ma niemal tak długą historię, jak sama dziedzina, której ono dotyczy. Oczywiście, nie istnieje jedna, uniwersalna droga właściwa dla wszystkich. Wiele osób zaczyna się interesować elektroniką podczas nauki w technikum o tym profilu albo na studiach inżynierskich. Podbudowa teoretyczna jest bardzo cenna, ale zdecydowanie ważniejsze – przynajmniej na samym początku - jest praktyczne eksperymentowanie we własnym zakresie. Świetną drogą są internetowe kursy elektroniki, a także liczne kursy programowania mikrokontrolerów oraz aplikacji komputerowych (np. w coraz popularniejszym języku Python). Ich zaletą jest nacisk na zagadnienia praktyczne, wsparty zawsze garścią teorii, niezbędnej do zrozumienia – przynajmniej powierzchownego – co dzieje się w budowanym układzie, dlaczego działa tak, a nie inaczej, co można w nim zmienić, aby osiągnąć jeszcze lepsze efekty. Kursy Arduino cieszą się szczególnym powodzeniem, ponieważ pozwalają jednocześnie wkroczyć zarówno w arkana programowania, jak i sprzętowej strony omawianych zagadnień. Wybór dalszej drogi zależy od indywidualnych preferencji – niektórzy wybiorą urządzenia audio, inni zajmą się elektroniką cyfrową, podczas gdy jeszcze inni zainteresują się nawet tak skomplikowanymi zagadnieniami, jak systemy pomiarowe. Niezależnie od tego – każdy, kto złapie elektronicznego „bakcyla”, na długo pozostanie w kręgu tej wspaniałej dziedziny techniki.