如何信手拈来材料DIY电子零件？

如果你是被标题“骗”进来的，笔者得在这里先道个歉，这篇文章不是要告诉你怎么自己做开关或电位计，而是反过来要请教大家有没有什么想法或建议，可以利用家里现成可取得的材料来制作这些小家伙？

会想问这个问题，是因为我在去年12月出席了在美国硅谷举行的嵌入式系统技术大会(ESC)，在一场我自己的简报结束后，与Arduino.org的营运副总裁聊了一下；我们谈的话题之一，是吸引年轻学子对科学、技术、工程与数学(STEM)产生兴趣的重要性。

谈话中我提到坊间有很多不错的Arduino书籍与工具，但是因为它们一下子出现一大堆，让读者们最后虽然知道该怎么去动手自己开发，但是却不能真正了解他们在做什么，以及「在幕后」到底发生了什么事。

我教过几个人怎么使用Arduino，年龄从12岁到超过60岁都有，这些学生们的一个共通点是，他们以前都没有接触过电子、微控制器或是编程技术；要一次学习所有这些知识会把人吓跑，所以我们都是从最基础的概念起步，然后再以自己的方式努力前进。

通常我们做的第一件事，是把一颗9V电池连结到18V的白炽灯泡，然后观察灯泡只能发出微弱的光；我们还把电池引线换成灯泡的端点，比较以两种方式让灯泡发亮的差异，然后导出那是一种非极化(non-polarized)零组件的结论。

接着我们会用两颗9V电池串联，连接同样18V灯泡，然后观察灯泡发光亮度比较高；所有这些步骤让我们了解电压、电流、电阻等等概念，以及这些元素如何相互关联。

下一步是让一颗LED跟9V电池连结，然后观察LED灯在非常短的时间内就发出很亮的光；这能让我们了解限流电阻(current-limiting resistor)的概念，利用这种电阻(以及一颗LED)，我们发现LED是一种极化零件，得用正确的方式连结，而电阻则是非极化零件。进一步的实验得出，电路是“+5V→电阻→LED→0V”或“+5V→LED→电阻→0V”都没关系。

接着导入的概念是单极单掷(SPST)以及单极双掷(SPDT)开关，包括上拉电阻(pull-up resistor)；我们会用这些小家伙来控制LED灯。在完成所有这些“打地基”的工作之后，我们才能启动Arduino工具，进入下一个阶段。

用Arduino统治世界！

做了以上所有事情的结果是，我被邀请编写一系列的“小册子”，专门教授基础的电子、微控制器与计算机程序撰写等知识；这些小册子会很薄、内容亲和不具威胁性，而且每一本都有连贯性。除了提供个人使用，也考虑将这些小册子推广至学校，以及使用它们做为在全世界各地举行之周末小型工作坊的教科书。

这一系列小册子的大标题订为“如何用Arduino统治世界”(How to Rule the World with Arduino)，我在上周末在第一本册子的第一段解释了为何要用这个在某种程度上有点狂妄的名字：

如果你能用一颗微控制器读取一颗传感器(例如一个开关)的数值，根据该数值做出一个决策，控制某样东西(例如一盏灯)，然后你就统治了世界；这是在我们的生活周遭可见、所有运算系统的基础，从智能手机、平板电脑、机器人到太空探测器，它们做的事情是一样的，只是复杂程度多寡。

还有一个脚注解释“微控制器”这个名词，因为我们不能理所当然认为读者一定知道那是什么；而在第一页下半部，两段文字之后，我写道：

我不知道你是谁，但如果我没有让什么东西哔哔叫、吱吱叫、发光或是爆炸──而且有时候是在同时──我会觉得很无聊...所以，让我们一起来做第一个实验吧！

然后从这一刻起，我们忘我地投入充满乐趣的实验以及学习各种很酷的东西…

而我会写这篇文章讨论这件事情的原因，是希望能把这种活动的成本尽可能降低，想请教大家有没有什么建议？

除了Arduino以及小型面包板，我知道我们还需要在随附这系列小手册的工具组中，包括像是几个9V电池夹具、18V白炽灯泡座、一串LED灯，以及很多电阻器；这些零件的总成本如果大量采购，可能单价只要几美元。

我们还可以提供像是开关、电位计等零件，但是如果不小心一点，成本可能就会超过；因为我们会需要几个SPST开关、几个SPDT开关，还需要至少5个瞬间开关按键(momentary push button)，以及至少3个10KΩ电位计(或是微调器)。

不论其他，如果我们能用日常生活中容易取得的东西来打造这些零件，将会非常具教育性──而且会让读者能更充分理解相关知识、取得成就感；举例来说，我在想是不是能利用自动铅笔芯来制作电位计，但我担心那可能会太脆弱。