מדריך ל-ESP32 לילדים ולהורים מאפס

כמה ימים לפני כתיבת מאמר זה, מורד שטרן פרסם בערוץ הטלגרם שלו Israel Tech & Innovation Forum סקר מעניין על הכנת ילדים וחינוך טכנולוגי. מסתבר שלא פחות מ-77 אחוז מחברי הקבוצה מלמדים לבד את הילדים שלהם טכנולוגיה.

לבוא ולומר שטוב ללמד את הילד בעצמכם טכנולוגיות זה קל – אבל… איך עושים את זה?

אני מאמין שאין הורה שהחינוך הטכנולוגי לא מלחיץ אותו. במערכת החינוך חסרים מורים טכנולוגיים (גם מורים אחרים, אבל טכנולוגיים יותר). גם אלו שלומדים תכנות לומדים ברובם טכנולוגיות מיושנות ולא רלוונטיות (למשל Access 😱). בין לרצות ללמד את הילדים טכנולוגיה ומדע לבין לעשות את זה יש פער משמעותי. פה אני מציע פתרון מעשי – ללמוד תכנות ואלקטרוניקה עם מיקרובקרים. זה זול, פשוט מאד וגם אפשר לחבר את זה לתוכנית הלימודים. זה כיף גם להורים וגם לילדים (גם לאנשים שרוצים לעשות משהו בשביל הכיף) וכן, גם למורים של הילדים ששמחים לראות שהילדים לומדים דברים באופן מעשי.

הדרך שלי היא מיקרו בקרים. עם מיקרו בקרים אפשר ללמוד המון – גם תכנות, גם אלקטרוניקה, גם עבודה עם בינה מלאכותית, תקשורת אינטרנט ופרוטוקולים אחרים. השמים הם הגבול. אפילו אם לא תגיעו לשמים, תרוויחו לא מעט ידע.

מה זה מיקרו בקרים?

מיקרו בקרים הם מחשבים קטנטנים, לעתים עם עוצמה חישובית גדולה. שניתן לתכנת אותם ללא ציוד מיוחד. מיקרו בקרים יכולים להתחבר לאינטרנט, להריץ שפות תכנות מסוגים שונים וכן להתחבר לציוד אלקטרוני. בניגוד לתכנות על מחשב, החלק המרתק שם הוא החיבור לציוד אלקטרוני – שמאד מלהיב את הדמיון. כאשר שפת התכנות שלך מפעילה נורות קטנות, אין גבול לשמחה וזה הרבה יותר מוחשי. כמובן שאפשר להשתמש במיקרו בקרים לשימושים יישומיים בבית החכם וזה באמת הרבה יותר מושך מ״סתם״ תכנות.

ישנם מיקרו בקרים שונים ואני ממליץ מאד על ESP32. מיקרו בקר חזק (שני מעבדים) אבל גם זול מאד (פחות מארבעה דולרים).

האם זה מסובך? יקר?

לא נדרש ידע טכני מהותי או ידע אלקטרוני/חשמלי על מנת ללמוד או לעסוק בנושא. בעבר היה מאד מאד קשה לעסוק בכך בגלל חוסר בסטנדרטים. היום זה הרבה יותר פשוט לעבוד עם מיקרו בקרים מכל מחשב שהוא. הסיפור גם לא יקר ואפשר להתחיל עם הוצאה של 100 ש״ח. אם רוצים חיישנים ודברים יותר מתקדמים אז זה יכול לעלות יותר. אני חושב שהציוד שיש לי מבחינת חיישנים וערימות של מיקרו בקרים עלה כמה מאות שקלים.

מבחינת התכנות – כדאי להכיר תכנות בסיסי כלשהו אבל אפשר בהחלט להסתדר עם החבר שלנו צ׳אט ג׳יפיטי.

מאיזה גיל אפשר להתחיל?

כמובן שזה תלוי בילד או בילדה. בגדול גם ילד או ילדה בגיל 3 יתלהבו מדברים בוהקים ומסכים קטנטנים 😇 אבל אצלי התלהבו והתעניינו ועבדו עצמאית החל מגיל 13.

זה מתאים לכל ילד או ילדה?

אני חושב שכן אבל, וזה אבל חשוב – אצטט את ספר משלי: ״חֲנֹךְ לַנַּעַר עַל פִּי דַרְכּוֹ״. יש כאלו שיתלהבו מאד, יש כאלו שבכלל לא. כל אחד מכיר את הילד שלו ותחומי העניין שלו. חשוב לא להתרגש ולא לנסות לדחוף את זה. יש לי ארבעה ילדים ולימדתי שלושה מהם (בתי עדיין קטנה מדי) שניים מהם מאד התחברו לזה ואחד מהם לא ואחרי שבנה מעגל חשמלי ושיחק עם זה הוא נטש את העניין. זה בסדר גמור – אז היו לנו כמה שעות פעילות נחמדות. אם הילד לא מתעניין בזה – אין עם זה שום בעיה. זו פעילות. מה שכן – הסיכוי שלהם להתעניין בזה יעלה אם אתם גם תשתמשו/תשחקו עם זה.

אז מאיפה מתחילים?

ראשית קונים את הציוד הנדרש – עלות של כמאה שקלים. השלב השני הוא לבחור פרויקט פשוט ולבנות אותו. ניתן ומומלץ לעשות את זה עם הילד – גם אם הוא צופה סביל. לתת לו גישה מלאה אל הציוד ולעודד אותו לבנות ולהתנסות לבד ולהוציא אותו מהבוץ אם צריך. זה גם מאד תלוי בילד – יש כאלו יותר עצמאיים ויש כאלו שפחות. אתם מכירים את הילדים שלכם.

הציוד

אני מספק פה קישורים שהם לא קישורים ממומנים – הם קישורים שאם משתמשים בהם אני לא מרוויח כלום ואני שם לנוחות הקוראים בלבד ללא המלצה. עלי אקספרס כל פעם מורידים ומעלים מוצרים. אם הקישור שבור/מוביל למוצר לא קיים – פשוט חפשו אותו בחנות שלהם.

ציוד חובה

ניתן לרכוש קיט פיתוח מוכן הכולל את כל ציוד החובה שלעיל ובעלות נמוכה. או לקנות כל דבר בנפרד. אפשר לחפש ESP32 Starter Kit. הנה קישור לאחד שנראה לי בסדר גמור ועולה, נכון לכתיבת הכתבה, 88 ש״ח כולל משלוח. אם הקישור שבור או לא עובד – פשוט לוודא שבערכה יש את הדברים הבאים או לרכוש אותם בנפרד:

מיקרו בקר ESP32 30 פינים (חובה ומומלץ שניים) מולחם מראש
באנגלית: ESP-WROOM-32 WIFI Bluetooth Dual Core 32Bit
למה צריך את זה? כי זה הלב של המערכת, הצ׳יפ שעליו אנחנו מתכנתים.
למה לשים לב: שזה בא עם פינים מולחמים ולא עם חורים (הרוב מגיע ככה, אבל כדאי לשים לב). אני מעדיף לעבוד עם type c אבל זו לא חובה

ג׳אמפרים
באנגלית: Jumper wire set
למה צריך את זה? החוטים שאיתם מחברים את מיקרו הבקרים לחיישנים שונים.
למה לשים לב? שקונים female to female, male to female, male to male באותה אריזה. זה בד״כ מגיע כסט.

חיבור USB למיקרו בקר
באנגלית USB type C to Type C Data cable
למה צריך את זה? לחבר את המיקרו בקר למחשב. אם יש לכם אחד טוב בבית אפשר לא לקנות.
למה לשים לב? שהוא יהיה איכותי. אני מעדיף את ugreen.

ערכת חיישנים לחיבור למיקרובקר
באנגלית: Sensors Modules Kit For Arduino
למה צריך את זה? כדי שיהיה לנו משהו מגניב לחבר את המיקרו בקר אליו ולעשות דברים כיפיים. בקיטים האלו יש המון חיישנים. לא כולם איכותיים או מדויקים אבל זה מספיק.
למה לשים לב: כל מה שהוא טוב לארדואינו טוב גם ל ESP32.

נורות LED
באנגלית: LED kit
למה צריך את זה? גם פה – מחברים למיקרובקר.
למה לשים לב: שיש הרבה ובכמה צבעים.

נגדים
באנגלית: Resistors kits
למה צריך את זה? לאלקטרוניקה של ה-LED.
למה לשים לב: לקנות הרבה מכמה סוגים. זה כמה שקלים.

דברים שנחמד שיהיו

Breadboard
למה צריך את זה? יותר קל לשים על זה חיישנים וציוד אלקטרוני מאשר לחבר ישירות.
למה לשים לב? יש כמה גדלים וסוגים. קנו את מה שמתאים לכם.

סט מברגים קטנים איכותי
למה צריך את זה? מעבר לעניין שזה שימושי בבית, יש חיישנים שצריכים קינפוג או חיבור וזה ממש עוזר שהם נמצאים.
למה לשים לב? כדאי לקנות אחד איכותי ממש כי הם שימושיים בבית. בקישור שמתי אחד שקניתי לפני כמה שנים ואני מרוצה ממנו מאד.

יש סיכוי שהמכס יעצור את ה-ESP32 לבדיקה של משרד התקשורת אז קחו בחשבון שזה יגרור עיכוב של שבועיים. נכון להיום זה מגיע מאד מהר והיו מקרים שתוך שבוע קיבלתי הכל. אם המהירות חשובה לכם – אפשר להזמין באמזון ושם זה יותר מהיר. כאן למשל ה-ESP32 starter kit עולה 30 דולר והיא במשלוח חינמי לישראל.

אז אחרי שקנינו – מה עושים עד שהציוד מגיע? לפני שמציגים לילדים, כדאי שנתאפס בעצמנו על מה אנחנו רוצים לעשות. למרבה המזל, אפשר לעשות את זה על אמולטור – כלומר למדל את החיבורים, לכתוב את הקוד ולראות איך הכל עובד בלי הציוד הפיזי. כשהציוד הפיזי יגיע, אנחנו כבר נהיה בשלב שבו נהיה בטוחים איך לחווט ולחבר ואיזה קוד לכתוב.

אז בואו ונמשיך – למאמר שבו נלמד על אמולטור ל-ESP32, מעגל חשמלי וקוד בסיסי.