Empat Pelajaran yang Dapat Dipelajari Insinyur Dewasa Dari Mainan Anak

Mainan anak bukan hanya untuk anak-anak. Di dalam setiap mainan, ada ratusan jam pengalaman teknik yang menunggu untuk ditemukan.

Orang tua saya sering mengingatkan saya bahwa tidak ada perangkat elektromekanis yang aman di sekitar saya sejak saya berusia lima tahun. Ketertarikan saya sepertinya selalu dengan menyatukan atau memisahkannya. Saya sangat jarang bermain dengan mainan seperti yang diinginkan pabrikan. Saya ingin tahu apa yang ada di dalamnya—apa yang membuat mereka tergerak.

Dan ketika saya mendapat kesempatan untuk mendapatkan sistem pembelajaran modular Crowbits Elecrow, reaksi saya adalah membongkar modul dan segera menemukan rahasianya. Saya tidak menyarankan untuk membongkar modul karena Anda harus melepas pin pogo untuk dipasang kembali, dan sulit untuk dipasang kembali tanpa kerusakan.

Sebagai pengungkapan jurnalistik, saya telah membeli produk Elecrow di kampanye Kickstarter sebelumnya. Namun, untuk artikel ini, perusahaan menyediakan kit CrowPi pelengkap yang akan saya berikan kembali dan sumbangkan ke sekolah dasar atau menengah setempat setelah menulis.

Meskipun Crowbits secara teknis dirancang untuk menginspirasi keingintahuan teknik pada anak muda, pengalaman saya dengan kit ini juga mengingatkan saya pada empat pelajaran berharga yang dapat dipelajari EE dewasa dari mainan ini dan mainan serupa lainnya.

Tentang Crowbits dan Makeblock Kits

Sebelum kita beralih ke takeaways itu, inilah sedikit latar belakang tentang kit itu sendiri. Crowbit datang dalam kit yang dibagi menjadi tiga tingkat kesulitan:tidak diperlukan pemrograman, diperlukan pemrograman, dan aplikasi lanjutan.

Masing-masing dari tiga kit berisi modul yang kompatibel dengan lego yang terhubung secara magnetis melalui pin pogo dan dibagi ke dalam kategori yang diberi kode warna berdasarkan fungsi:

• Biru:modul daya dan logika
• Kuning:modul masukan
• Hijau:modul keluaran
• Oranye:modul khusus

Anda dapat menggunakan suku cadang untuk membuat semuanya, mulai dari sensor peringatan gempa sederhana yang menyalakan LED saat terganggu hingga ponsel. Anda membacanya dengan benar—ponsel!

Kit Crowbits menyertakan konektor pin pogo magnetis. Gambar yang digunakan milik Elecrow

Modul-modul ini mungkin mengingatkan Anda pada rangkaian modul snap Makeblock Neuron yang saya bahas beberapa tahun yang lalu. Saya sangat terpikat oleh pelajaran dalam desain modular yang saya pelajari dari Neuron sehingga saya membuat Sistem Sensor Super Sederhana. Dan saya sudah memiliki beberapa ide tentang produk masa depan yang mungkin saya rancang menggunakan pelajaran dari pengalaman Crowbits.

Kit Makeblock Neuron. Gambar digunakan atas izin Makeblock

Kedua set modul diprogram menggunakan spin-off dari bahasa pemrograman Scratch MIT yang disebut Letscode .

Dengan konteks itu, apa yang dapat dipelajari oleh seorang insinyur yang berlatih dari mainan anak-anak ini?

Pelajaran 1:Jika Berhasil dan Aman, Temukan Cara untuk Membuatnya Lebih Murah

Hapus Mikrokontroler yang Berlebihan

Berdasarkan tampilannya saja, tampaknya Makeblock Neuron memberikan beberapa inspirasi desain untuk modul Crowbits. Neuron Makeblock memiliki fitur yang saya sukai:tepatnya ada empat pin di setiap antarmuka, dan ada mikrokontroler di setiap modul. Ini memungkinkan data melewati semua modul.

Tidak sembarang mikrokontroler akan melakukannya; Mikrokontroler Makeblock membutuhkan setidaknya dua dan terkadang tiga jalur USART yang tersedia dengan buffer independen. Setiap mikrokontroler membaca dua jalur UART, menulis dua jalur UART, dan membutuhkan satu lagi bus data serial yang tersedia untuk UART/SPI/I2C untuk terhubung dengan sensor di blok.

Representasi sederhana dari antarmuka komunikasi UART (universal asynchronous receiver/transmitter)

Itu bukan pilihan yang sangat murah. Tapi itu memungkinkan para insinyur untuk membuat ekosistem Makeblock dengan mudah. Sebuah blok dapat menjadi apa pun yang diinginkannya selama memiliki dua jalur serial yang masuk dan keluar dari blok tersebut (satu UART di sebelah kiri, satu di sebelah kanan). Tapi itu juga meningkatkan biaya keseluruhan sistem. Lagi pula, jika blok itu hanya rheostat atau sakelar sesaat, apakah perlu memiliki mikrokontroler? Mungkin tidak.

Insinyur Crowbits membuat beberapa keputusan dan kemajuan desain yang berbeda yang mengurangi biaya BOM dan meningkatkan kegunaan modul. Mereka masih memiliki data yang bergerak di antara beberapa modul, tetapi terkadang data itu adalah I2C, terkadang SPI, terkadang UART, dan untuk banyak modul, tidak ada data sama sekali—hanya sakelar pengiriman daya.

Keputusan tersebut secara signifikan mengurangi biaya untuk beberapa PCB dengan mengorbankan waktu desain yang meningkat.

Kurangi Biaya Konektor

Saya perhatikan bahwa Makeblock menggunakan pin pogo magnetik (dibentuk menjadi satu paket) dalam desainnya. Sebaliknya, Crowbits menggunakan pin pogo dan magnet yang dimasukkan ke dalam konektor yang dibentuk secara terpisah.

Saya tidak tahu penghematan biaya yang tepat di sini, tetapi beberapa tahun yang lalu ketika saya mencoba mencari pin pogo magnetik yang digunakan dalam desain Makeblock, saya menemukan mereka menjadi sekitar $1 US per pasang pada kuantitas 1 ku (harga langsung pabrik) . Itu cukup sedikit karena pin dan magnet pogo individu hanya beberapa sen per bagian. Konektor off-board adalah beberapa fitur proyek yang paling mahal, jadi saya membayangkan ini mengurangi biaya keseluruhan proyek dengan cara yang kecil namun signifikan.

Makeblock vs. Crowbits pogo pin dan magnet

Saya tidak berpikir Crowbits akan ada tanpa Makeblock membuka jalan. Saya menghargai setiap keputusan desain. Jika saya membuat blok ini, kemungkinan saya akan memilih Makeblock karena saya tidak berpikir saya memiliki pandangan ke depan untuk menggunakan struktur organisasi Crowbits; mereka telah menghabiskan banyak waktu untuk merencanakan desain ini.

Pelajaran 2:Membuatnya Dapat Disesuaikan

Teknik elektronika adalah profesi yang menantang. Ada begitu banyak persyaratan yang bersaing untuk setiap desain yang diberikan sehingga sulit untuk melakukan apa pun selain fokus pada tugas yang ada. Namun seringkali, jika kita mundur selangkah, kita bisa mulai melihat gambaran yang lebih besar.

Crowbits dan Makeblock membuat produk yang dapat disesuaikan tanpa batas. Mereka dapat mengganti salah satu atau semua modul mereka tanpa mempengaruhi kinerja sistem. Jika suatu bagian menjadi tidak tersedia karena alasan apa pun, mereka dapat memasang kembali papan untuk modul itu dengan biaya minimal dengan fitur-fitur baru, dan pengguna akhir tidak akan lebih bijaksana. Mereka dapat memperluas atau mengecilkan produk untuk memenuhi permintaan pasar.

littleBits adalah kit elektronik modular lain yang memanfaatkan produk yang dapat disesuaikan. Gambar digunakan atas izin littleBits

Penyesuaian keseluruhan membuat kedua desain ini relatif unik di ruang teknik elektronik. Terlalu sering, insinyur jatuh ke dalam perangkap merancang solusi yang sepenuhnya dipesan lebih dahulu untuk klien mereka. Sesekali, saya akan melihat desain skema hierarkis di mana subsistem tertentu ditata sedikit lebih bersih daripada yang lain. Atau saya akan melihat PCB yang memungkinkan saya melacak dengan jelas jalur sinyal saat bergerak masuk dan keluar dari papan.

Itu biasanya saat-saat ketika seorang insinyur menggunakan kembali bagian-bagian dari desain sebelumnya. Penggunaan kembali subsistem dapat menghemat banyak waktu, dan desain modular memungkinkan anggota tim untuk fokus pada aspek individual desain.

Jadi, lain kali Anda membuat proyek, tanyakan pada diri Anda apakah Anda dapat mengintegrasikan pemeriksaan masa depan untuk desain ini dengan memasukkan port ekspansi.

• Apakah ada pin GPIO yang tidak digunakan pada mikrokontroler atau bus data USART tambahan yang dapat Anda arahkan ke tepi board untuk digunakan nanti?
• Mungkin Anda bisa merutekannya ke header yang tidak berpenghuni?
• Apakah ada ruang papan yang cukup untuk memasang pola lahan alternatif jika bagian itu tidak tersedia?
• Dapatkah Anda menggunakan modul bersertifikasi FCC daripada mendesain subsistem nirkabel Anda sendiri?

Pelajaran 3:Jadikan Itu Bukti Idiot

Asumsikan bahwa tidak ada yang akan membaca manual Anda kecuali ada yang tidak beres. Orang-orang mengeluarkan sesuatu dari kotaknya, mulai menyusun potongan-potongan, dan menekan tombol. Kecuali Anda merancang fitur yang secara aktif mencegah pengguna melakukan sesuatu yang tidak seharusnya, Anda dapat mengharapkan pengguna untuk melakukannya.

Baik Makeblock dan Elecrow mempolarisasi perangkat mereka dengan magnet dan pin pogo. Sulit, jika bukan tidak mungkin, untuk menghubungkan modul secara tidak benar. Modul yang terpasang secara magnetis secara alami akan menarik ke arah koneksi yang tepat dan menolak hubungan yang tidak tepat.

Lakukan apa pun yang Anda bisa—gunakan konektor terpolarisasi, buat konektor dengan nada berbeda, atau kode warna—untuk memastikan bahwa pengguna Anda tidak perlu membaca manual untuk membuatnya berfungsi. Itu akan mengurangi waktu yang dihabiskan dalam pemecahan masalah RMA.

Pelajaran 4:Lakukan Riset Pasar

Ini adalah tebakan yang cukup bagus bahwa jika Anda memiliki ide, insinyur lain di suatu tempat di dunia telah memilikinya sebelumnya. Sebelum Anda mulai membuang waktu, keringat, dan impian Anda ke hal besar berikutnya, lakukan sedikit riset untuk menentukan apakah orang lain bersedia membayar untuk ide Anda.

Elecrow menciptakan Crowbits karena mereka melihat keberhasilan Neuron Makeblock. Mereka memiliki pandangan yang sedikit berbeda tentang implementasinya, tetapi mereka tahu ada pasar untuk itu karena sudah ada di pasar.

Baik Makeblock dan Elecrow melakukan apa pun yang mereka bisa untuk mengurangi risiko dengan memulai produksi melalui kampanye Kickstarter. Mereka tidak membuat produk ini "sesuai spesifikasi". Mereka membuat produk ini mengetahui ada pasar untuk mereka.

Jika Anda membuat desain untuk klien, Anda tahu Anda akan dibayar. Tetapi jika Anda membuat sesuatu untuk pelanggan yang tidak dikenal di suatu tempat di dunia, Anda bisa membuang banyak waktu, uang, dan kesehatan mental yang berharga. Lakukan apa pun yang Anda bisa untuk belajar dari keberhasilan atau kegagalan orang lain dan kembangkan ide-ide mereka.

Ringkasan

Barbie tidak hanya untuk anak perempuan, truk pemadam kebakaran tidak hanya untuk anak laki-laki, dan mainan anak-anak tidak hanya untuk anak-anak. Di dalam setiap mainan, ada ratusan jam pengalaman rekayasa yang menunggu untuk ditemukan. Jadi, lain kali Anda melihat kampanye Kickstarter yang menarik atau produk baru masuk ke kotak masuk Anda, buka dan jelajahi sebelum Anda memberikannya kepada keponakan atau sekolah setempat.