3. 10. v 14:30 – 16:00 na SPŠEI

Kurz kutilství, elektroniky a matematiky určený pro středoškoláky 15-20 let.

KAŽDÝ PÁTEK (mimo prázdniny a svátky).

V dnešní době je na trhu velká řada elektronických stavebnic a součástek, které si můžeme podle návodů sestavit. Mladí lidé fungování techniky vnímají s jistotou a samozřejmostí, ale málo kdy rozumí samotné podstatě a principům.

Během kurzu postupně vytvoříme 4 až 5 zařízení, za nimiž se skrývá relativně jednoduchá matematika. Budeme ji programovat na mikrokontroléru (Raspberry Pi Pico, Arduino):

1. Zobrazovač Volt-Ampérových charakteristik součástek (rezistory, diody, možná tranzistory). Pomocí DA a AD převodníku naměří mikrokontrolér body na charakteristice a pak ji proloží metodou nejmenších čtverců vhodnou funkcí (typicky lineární, nebo exponenciálou). Stačí umět soustavy lineárních rovnic. Můžeme si pak pomocí zjištěných modelů součástek simulovat na počítači jednoduché elektronické obvody. K tomu žáky seznámím s Newtonovou metodou pro řešení nelineárních rovnic.

2. Robotické rameno. Studenti si jej sami sestaví a osadí servomotory. Serva jsou ovládána pulsní modulací, můžeme si pohrát s jejich kalibrací (přepočet úhlu na délku pulsu). Matematika, tzv. inverzní kinematika, se pak skrývá v přepočtu polohy prstů (manipulátor) robota na úhly natočení servomotorů. Stačí rozumět goniometrii.

3. Syntetizátor (synťák). Potenciometry budeme míchat různé signály (obdélník, pila, sinusovka) a poslouchat, jak zní. Pak si vysvětlíme rychlou Fourierovu transformaci (FFT) a naprogramujeme klavír (tlačítka) na rejstřík zajímavých hudebních nástrojů (housle, varhany).

4. Levitující objekt (magnet, nebo princip dronu). Objekt bude řízen PID regulací, vysvětlíme pomocí diferenciálních rovnic.

5. Autonomní autíčko. Princip robotického vysavače. Bude jezdit mezi krabicemi a čidlem vzdálenosti mapovat zdi. Je třeba znát základy rovinné geometrie.

LEKTOR:

doc. Ing. Dalibor Lukáš, Ph.D., Katedra aplikované matematiky Fakulty elektrotechniky a informatiky