当你亲手搭的一个小电路第一次听命令点亮一盏灯时,会有一种特别的激动。入门电子与Arduino,是你能在家培养的最有成就感的爱好之一,因为它把抽象的想法变成了你真的能摸到的小玩意。一盏闪烁的LED会变成一个温度传感器,接着变成一个提醒你浇花的装置,再变成放在书桌上的小天气显示屏。最棒的是,入门门槛很低,零件便宜,一张组屋(HDB)里的餐桌就是你需要的全部工作间。
这份指南是为完全的新手写的。我们会讲清楚Arduino究竟是什么、要买什么、安全又简单的第一批项目,以及如何在不花大钱的情况下不断进步。
Arduino是什么,为什么它特别适合新手
Arduino是一块小巧、便宜的电路板,核心处有一台微型电脑,即一颗微控制器(microcontroller)。你把灯、传感器、按钮、马达这类元件接上去,然后在笔记本电脑上写下简单的指令,通过一根USB线上传到板子里。板子照着指令执行,一下子你就有了一个能感知并回应世界的装置。
它对新人如此友好,靠的是庞大的社群和平缓的学习曲线。编程语言经过简化,数不清的免费教程一步步带着你走,而且因为一切都运行在来自USB口或小电池的低压、安全电压下,你可以毫无顾虑地实验。你同时学一点编程和一点电子,两者又能相互促进。
它的魅力远不止让灯闪烁。人们用这些技能搭建家庭自动化装置、复古游戏手柄、气象站、机器人和互动艺术。它和其他创客爱好天然契合,给角色扮演道具装上定制的大脑,或为你3D打印出来的东西驱动灯光和马达。如果你喜欢逻辑和解决问题,你会发现它和游戏开发有着同样令人满足的思维方式。
入门需要准备什么
你可以用不多的花费起步,一套入门套件几乎就涵盖了一切。以下是核心装备。
- 一块Arduino板或兼容的克隆板。最常见的新手板货源充足、文档齐全。官方版和兼容版都能用。
- 一块面包板(breadboard)。这是一块可反复使用、带一排排孔的板子,让你把元件插进去就能搭电路,完全不用焊接。它是新手最重要的单件工具。
- 杜邦线、LED、电阻、按钮和几个传感器。这些通常都打包在入门套件里。
- 一根USB线和一台笔记本电脑。免费的编程软件可在Windows、Mac和Linux上运行。
- 一个笔记本。画下你的电路、记下哪些做法有效,日后能省下大把犯糊涂的时间。
打包好的入门套件性价比最高,因为单买元件加起来更贵,而且很容易漏掉像合适电阻这样的小东西。本地的电子器材店、爱好用品店和线上商城都有新手套件,所以比较一下里面都含什么,而不是一味追最低的标价。
安全又简单的第一批项目
新手的黄金法则是待在面包板上,只用板子和电池提供的低压。这从设计上就是一个低压爱好,也应当一直保持如此。
安全第一。切勿把你的Arduino技能用在家用市电线路、电器或电源插座上。市电会致命,那是一门完全不同的学问,属于持牌专业人员。重新接线前一定要先给你的项目断电,通电前反复核对连接,也绝不要让电池供电的作品在无人看管时充电或运行。当你进阶到焊接时,请在通风处操作、佩戴护目镜、把滚烫的烙铁放回支架,焊点冷却后再触碰。把工具、小零件和高温设备都远离儿童与宠物。
记住这些之后,下面是经典的第一批项目,大致按难度排列。
- 闪烁的LED。传统的第一步,教会你整个上传流程。
- 按钮控制的灯。你第一次体验板子对输入做出反应。
- 光敏感应小夜灯,房间越暗它就越亮。
- 温湿度显示器,在我们这种气候里着实好用。
- 简单的反应速度游戏,用按钮和灯来玩。
每个项目都教你一个新点子,乐趣就在于把它们重新组合。一旦你会读取传感器、控制灯光,离做出给植物用的土壤湿度报警器,或一个小型自动风扇,就只有一步之遥了。
成本、空间与学习曲线
无论从钱包还是空间来看,电子都是较为友好的爱好之一,不过先了解自己要踏入什么会很有帮助。下表列出了这个爱好如何分阶段成长。
| 阶段 | 你要做什么 | 大致装备 | 获得的技能 |
|---|---|---|---|
| 起步 | 面包板电路,照着教程做 | 板子、面包板、入门套件 | 接线、基础代码、看懂电路图 |
| 搭建 | 设计你自己的小项目 | 额外的传感器和模块 | 解决问题、调试、规划 |
| 做成永久件 | 把项目焊接到电路板上 | 电烙铁、安全护具 | 焊接、整洁走线、外壳制作 |
| 进阶 | 定制电路板和复杂作品 | 万用表、更多工具 | 电路设计、更深入的编程 |
说到空间,这个爱好对小家庭简直是梦想。一切都能装进一个鞋盒,几分钟就收拾干净,所以你可以在餐桌上做,晚饭前清理好。新加坡的潮湿值得留意,所以把元件存放在带几包干燥剂的密封盒里,防止触点腐蚀,也要让板子远离潮气。
学习曲线起步平缓,之后你想让它多陡就有多陡。你完全可以开开心心地摆弄好几个月的面包板项目。等你准备好做出坚固耐用的永久件时,焊接才登场,而这是一项真正有用、值得慢慢又安全地学的技能。
提升技能,找到同好圈子
进步最快的办法就是不停地做,并且毫无顾虑地把东西弄坏。先一字不差地照教程做,再改动一处,看看会发生什么。看电路图一开始像看外语,但练上几周就会豁然开朗。
新加坡有一种活跃的创客文化可以融入。一些公共图书馆和社区创客空间备有电子器材并举办工作坊,是在买自己的烙铁之前,在指导下学焊接的绝佳低投入方式。留意民众俱乐部的兴趣小组、理工学院和大学的开放活动,以及活跃的本地线上论坛,爱好者们会在那里互换心得、分享作品照片、组织聚会。如果无线电和通信引起了你的兴趣,这些技能和业余无线电(ham radio)很好地重叠,那也是本地一个欢迎新人的圈子。
关于把技能变成收入,说一句。等你做得好了,可能会有人请你搭建或维修东西,电子也可以变成一门小副业。请把这里的内容当作一般资讯,而非商业或财务建议。如果它发展成真正的生意,就向会计与企业管制局(ACRA)注册,并向新加坡税务局(IRAS)核对你的义务,也绝不要承接市电电工活儿,那需要持牌专业人员。
从一盏闪烁的灯开始
你不必在开始前就弄懂所有事。你只需要一块板子、一块面包板,以及让第一盏灯闪起来的意愿。从那之后,每个项目都会教你一些新东西,而你脑中的一个想法与桌上一个能用的小玩意之间的距离,会不断缩小。买一套入门套件,让它保持安全、保持低压,享受亲手做出真正能用的东西那份安静的胜利。