Oxocard Connect: je eigen elektronica bouwen en programmeren

David Lee

24-10-2023

Vertaling: machinaal vertaald

De Oxocard Connect is een programmeerbare minicomputer waar je verschillende modules op kunt aansluiten. Hiermee kun je op een leuke manier de basis van elektronica leren.

Na de Oxocard Mini komt nu de Oxocard Connect. Geschikte namen hadden ook Oxocard Micro of "Mini Mini" kunnen zijn, want hij is aanzienlijk kleiner dan de Mini maar heeft er veel mee gemeen. Het zijn allebei eenvoudige minicomputers van de Zwitserse fabrikant Oxon en ze bieden een leuke manier om te leren programmeren. De kaart maakt via Wi-Fi verbinding met je PC of Mac, waar je werkt in een webgebaseerde editor. Het bevat veel voorbeelden en tutorials die je kunt uitproberen en aanpassen voor je eigen doeleinden. Lees verder om de basisprincipes van Oxocards te ontdekken.

Het zijn niet de kleinere afmetingen die de Oxocard Connect zo speciaal maken. Het is dat je hem kunt aansluiten met cartridges. Net als bij oude spelconsoles plaats je een cartridgemodule om de Oxocard uit te breiden.

De Oxocard Connect biedt de minimaal noodzakelijke hardware, voornamelijk een processor en een scherm. Hardware die alleen nodig is voor bepaalde toepassingen, bijvoorbeeld meetsensoren, bevindt zich op cartridges. Dit maakt het optioneel en uitwisselbaar.

Elke cartridge heeft een klein geheugen met een script dat automatisch wordt gestart als je de cartridge plaatst. Je kunt dit script aanpassen of volledig vervangen door een eigen script. Dit betekent dat je de Oxocard Connect kunt gebruiken zonder aangesloten te zijn op een PC.

Het nieuwe cartridgesysteem is open source, net als de afzonderlijke cartridges, inclusief de firmware. Iedereen kan het aansluitschema downloaden en zelf cartridges maken. Je kunt ook cartridges op de Oxocard schroeven. De firmware van de cartridges is ook open source.

Om te beginnen is het echter een goed idee om een cartridge te kopen. Fabrikant Oxon biedt er tot nu toe vier aan.

• Breadboard: voor het aansluiten van elektronische componenten. Je kunt de schakelingen fysiek testen zonder ze te hoeven solderen. Dat is vooral handig om mee te experimenteren.
• Veroboard: vereist solderen.
• Air: biedt sensoren voor het meten van temperatuur, vochtigheid, kooldioxidegehalte en andere luchtcomponenten.
• ToF (time of flight): meet de afstand tot het dichtstbijzijnde object met behulp van een laser. De sensor kan niet slechts één punt meten, maar een veld van 8×8 punten.

Je kunt het breadboard los kopen of als onderdeel van de Innovator Kit, wat waarschijnlijk zinvoller is als je een beginner bent. Naast het insteekbord bevat het talloze aansluitkabels, weerstanden, LED-indicatoren en andere componenten, evenals de Oxocard zelf. Met andere woorden, het is een complete set.

Alleen de Oxocard Connect

Eerst probeer ik de Oxocard Connect uit zonder cartridges. Hij zit in een behuizing, in tegenstelling tot de Oxocard Mini, die een blootliggende printplaat en componenten heeft. Beiden hebben hun aantrekkingskracht; visueel vind ik ze allebei mooi.

In plaats van richtingstoetsen heeft de Connect een mini-joystick. Dit bespaart ruimte - de knoppen van de Mini alleen al zijn bijna net zo groot als de hele Oxocard Connect. Ik vind de joystick echter lastiger te gebruiken dan de grote knoppen. Steeds weer navigeer ik per ongeluk de ene kant op als ik op OK wil drukken of andersom. Hoewel ik na verloop van tijd het navigeren door de menu's onder de knie krijg, is de joystick te onhandig voor spelletjes.

De programmeertaal, die vroeger Oxoscript heette, heet nu NanoPy op beide Oxocard modellen. De programma's voor de Mini draaien dus ook op de Oxocard Connect. In principe zijn alle voorbeeldprogramma's beschikbaar in de webgebaseerde editor, ongeacht welke Oxocard je hebt gekocht.

Afhankelijk van de versie heeft de Oxocard Mini een ingebouwde luidspreker of verschillende meetsensoren en een versnellingsmeter. De Oxocard Connect heeft niets van dit alles. Dit betekent dat de kaarten niet honderd procent compatibel zijn met elkaar, hoewel veel kaarten dat wel zijn. De processor dual-core ESP32 is hetzelfde, net als het vierkante scherm met een zijlengte van 2,5 centimeter en een resolutie van 240×240 pixels.

De USB-C poort is hetzelfde.

De USB-C poort zit aan de bovenkant van de Oxocard Connect en aan de onderkant van de Oxocard Mini. Om het scherm met zijn zwanenhalskabel niet op zijn kop te houden, kun je het in de instellingen 90 graden draaien.

Luchtpatroon: meet wat er in de lucht zit

Nu het spannende gedeelte, de insteekmodules. Als eerste probeer ik de Air module uit. Deze insteekmodule bevat sensoren om de luchtkwaliteit, temperatuur en vochtigheid te meten. Dit past een deel aan van wat de wetenschappelijke versie van de Oxocard Mini biedt. Die kan andere dingen meten, zoals helderheid of geluidsfrequenties.

De sensoren op de Air cartridge zouden van zeer hoge kwaliteit zijn. Je kunt dus een hoge mate van precisie verwachten. De sensoren zijn van de Zwitserse fabrikant Sensirion. Omdat ze af-fabriek gekalibreerd zijn, zouden de meetwaarden vanaf het begin correct moeten zijn. Hoewel ik dit niet kan verifiëren, zien de weergegeven waarden er aannemelijk uit.

Ik probeer de verschillende voorbeeldprogramma's uit. Dit werkt perfect - zelfs als ik de cartridge tijdens een lopend script verwijder en een andere plaats. Wat er gebeurt is dat het programma wordt gestopt en het autostartscript van de nieuwe cartridge wordt gestart. Dit script wordt direct op de betreffende cartridge opgeslagen en kan ook worden gewijzigd.

Het Air launch programma is mooi gedaan. Het toont de huidige meetwaarden op een schaal en als een groot getal: kooldioxide, stikstofoxide, VOC-gehalte (link in het Duits), temperatuur en luchtvochtigheid. Leuk weetje: het temperatuurprogramma van de Oxocard Mini Science draait ook als ik de Air aansluit.

In tegenstelling tot veel voorbeeldprogramma's zijn hier (nog) geen tutorials waarin de programma's worden uitgelegd. De Air-specifieke programmacommando's worden echter wel beschreven in de documentatie. Ik zou dus waarschijnlijk geen problemen hebben met het schrijven van een eigen programma dat de sensoren van de cartridge gebruikt.

ToF: afstandsmeting en 3D-camera

ToF (link in het Duits) is de afkorting voor time of flight, een manier om afstand te meten. Er wordt een licht- of infraroodstraal uitgezonden en een sensor detecteert wanneer deze wordt gereflecteerd. De afstand kan worden berekend uit de tijd die de laser nodig heeft om heen en terug te reizen.

De ToF-camera van de cartridge detecteert niet slechts één punt, maar bestrijkt een kijkhoek van ongeveer 65 graden. Alles wat binnen de kijkhoek valt, wordt opgelost met 8×8 pixels. Met andere woorden, het is een 3D-camera - zij het met een extreem lage resolutie.

Als je puur op zoek bent naar afstandsmeting, dan is de kijkhoek een beetje vervelend. Waarom? Omdat je ervoor moet zorgen dat er zich binnen deze hoek geen obstakels bevinden tussen de sensor en het object. Aan de andere kant is de hoek erg praktisch voor 3D beeldvorming. Omdat het geheel in realtime gebeurt, kan het worden gebruikt om eenvoudige gebaren te herkennen. Een voorbeeldprogramma kan zien of je met je hand naar links of naar rechts veegt.

Tot nu toe zijn er ook geen tutorials voor de voorbeeldprogramma's op deze cartridge. De commando's zijn echter goed gedocumenteerd.

Breadboard en Veroboard: je eigen elektronische uitbreidingen

Wil je andere sensoren gebruiken dan die op de Air en ToF cartridge? Of misschien gebruik je helemaal geen andere componenten? Dat is geen probleem, zolang je maar bereid bent om er wat werk in te steken. Daar zijn de breadboard- en Veroboard-cartridges voor. Daarmee kun je schakelingen en componenten maken volgens je eigen ideeën.

Het breadboard is een plug-in bord; solderen is niet nodig. Als je een verbinding verkeerd hebt, kun je hem er gemakkelijk weer uittrekken en opnieuw aansluiten. Het breadboard is geweldig voor testen en experimenteren. Het heeft in principe een functie om dingen ongedaan te maken, wat meestal ontbreekt in de fysieke wereld.

Je kunt breadboards ook gebruiken met andere systemen zoals de Arduino. Hiervoor is ook een starter-kit verkrijgbaar die alles bevat wat je nodig hebt. Ik ben nog niet bekend met de Arduino kit, dus kan geen vergelijking maken.

Het Veroboard is een soldeerbord, met als voordeel dat gesoldeerde onderdelen stabieler zijn dan ingeplugde. Aan de andere kant zijn dingen moeilijker ongedaan te maken. Ik bewaar het Veroboard voor later, want ik ben een beginneling op het gebied van elektronica en weet nog niet echt waar ik mee bezig ben.

Elektronica voor beginners - of misschien toch niet?

Een breadboard als dit is ook een geweldige manier om toegang te krijgen tot de wereld van elektronica. Vooral met de Innovator Kit die aan het begin werd genoemd. Deze bevat alles wat je nodig hebt om aan de slag te gaan. Er zijn heel wat voorbeeldprogramma's in de editor beschikbaar voor het breadboard. Eén onderdeel heet "cursus elektronica". Deze scripts bevatten tutorials. Klinkt veelbelovend.

De cursus begint met het "Hello, World!" programma van elektronica: een LED laten oplichten. Een foto laat zien welke kabelverbindingen en andere componenten in welke gaten moeten. Er zijn ook aansluitschema's voor de voorbeelden, maar als elektronicabeginner heb ik daar niet veel aan. Maar dankzij de foto lukt het me om de LED in de eerste poging te laten branden. Het is makkelijk om je eerste gevoel van succes te hebben.

Na afloop leer ik een paar dingen over het experiment. Ik denk dat dat heel belangrijk is in een cursus. Persoonlijk denk ik echter dat de verkeerde dingen worden uitgelegd. Ik leer wat een LED is, waar hij voor wordt gebruikt en hoe ik de weerstand van de LED moet berekenen. De code en de aangesloten verbindingen worden daarentegen niet uitgelegd. Als beginner begrijp ik nog steeds niet helemaal wat ik heb gedaan. Ik tast met name in het duister over wat de drie verbindingskabels doen, of ik ze op een andere plek zou kunnen aansluiten en zo ja, waarom.

Het is ongeveer hetzelfde met het tweede voorbeeld. De diode licht nu alleen op als je op een knop drukt. Dit maakt de schakeling iets ingewikkelder. Opnieuw lukt het me om hem zonder problemen na te bouwen. En weer begrijp ik niet helemaal wat ik zojuist heb gedaan - ondanks de uitleg.

In het derde voorbeeld bouw ik een stoplicht bestaande uit een rode, een gele en een groene LED. Het duurt lang voordat alle diodes goed branden. Uiteindelijk lukt het me door de groene diode uit het bord te halen en er weer in te steken.

De volgende stap is natuurlijk een stoplicht met een knop. Als een voetganger daarop drukt, gaat het stoplicht op rood voor de auto's voordat het weer groen wordt.

De Innovator Kit bevat talloze andere elektronische onderdelen. Bijvoorbeeld een potentiometer, een servo-elektromotor, een bewegingsdetector en een temperatuursensor. De cursus elektronica bevat ook programma's voor deze componenten. Hierdoor heb je in één keer veel mogelijkheden. Maar voordat ik ze allemaal ga uitproberen, wil ik eerst begrijpen hoe de verbindingen op het breadboard werken.

Conclusie: goed idee met veel potentieel

Ik ben verkocht aan het basisidee van de Oxocard Connect. De kaart zelf biedt slechts een minimale hardwareconfiguratie en al het andere kun je upgraden met modules. Kant-en-klaar of volgens je eigen idee. Dit maakt de kaart veelzijdig, flexibel en krachtig. Alleen de onhandige joystick stoort me een beetje.

Ik ben dol op de Innovator Kit! De uitgebreide set bevat alles wat je nodig hebt om je eigen elektronische schakelingen te maken en bevat veel interessante componenten.
Mijn enige kritiek is dat de basis niet wordt uitgelegd als je een beginner bent zoals ik. Dat wil zeggen hoe het insteekbord in elkaar zit en wat de basisregels zijn voor de kabelverbindingen. De uitleg in de elektronicacursus voelt nog steeds een beetje halfbakken aan. Dat gezegd hebbende, Thomas Garaio uit Oxon schreef me dat er meer komt.

Maar als je de knowhow hebt en je eigen schakelingen of zelfs een volledig aangepaste cartridge wilt maken, dan heb je alles wat je nodig hebt bij de hand met de kit. Voor alle anderen ontbreken er nog een paar instaphulpmiddelen en meer kant-en-klare cartridges. Maar dat zal snel veranderen. Er zitten al meer modules in de pijplijn. Omdat het geheel open source is, kunnen derden meedoen en kunnen gebruikers ideeën met elkaar delen. De Oxocard Connect heeft in ieder geval een groot potentieel.

David Lee

Senior Editor

David.Lee@digitecgalaxus.ch

Mijn belangstelling voor computers en schrijven leidde me relatief vroeg (2000) naar de technische journalistiek. Ik ben geïnteresseerd in hoe je technologie kunt gebruiken zonder gebruikt te worden. In mijn vrije tijd maak ik graag muziek waarbij ik mijn gemiddelde talent compenseer met een enorme passie. meer

Deze artikelen kunnen je ook interesseren