Open Source Hardware
en de maakbare wereld
1
Inhoud •! Deel 1: OSHW •! Achtergrond •! Domotica •! Frustratie als drijfveer •! Physical computing •! Arduino
•! Deel 2: en de maakbare wereld
Domotica
Domotica •! Comfort •! Veiligheid •! Inzicht •! Energiebesparing
Fun!
•! Technologie •! Gadgets •! Maakbaarheid
versus
Moodlighting
! ! ! ! !
Frustratie als drijfveer
Leermomenten •! Energiebesparing met domotica is een illusie •! Als je toch al spaarzaam met energie omgaat
•! Comfortverbetering is een illusie •! Er is altijd wel iets dat niet werkt •! Je bent je eigen systeembeheerder!
•! Sommige dingen kunnen eigenlijk alleen tijdens een verbouwing •! Oplossingen zijn vaak veel te complex •! Het probleem zit in de interfacing
Spoelknop – Reedcontact – Visonic transmitter – 868 MHz packet – RFXCOM receiver – TCP/IP packet – PC – Windows 7 – Homeseer domotica software – Xanura X10 interface – X10 powerline packet – X10 receiver – Relais – WC-verfrisser – Servo – Psss!
Physical computing
Physical Computing Physical (or embedded) computing, in the broadest sense, means building interactive physical systems by the use of software and hardware that can sense and respond to the analog world. While this definition is broad enough to encompass things such as smart automotive traffic control systems or factory automation processes, it is not commonly used to describe them. In the broad sense, physical computing is a creative framework for understanding human beings' relationship to the digital world. In practical use, the term most often describes handmade art, design or DIY hobby projects that use sensors and microcontrollers to translate analog input to a software system, and/or control electro-mechanical devices such as motors, servos, lighting or other hardware. [Wikipedia]
Physical computing •! Elementen van •! Engineering •! Design •! Prototyping
•! Fysiek •! Dicht op en met hardware •! Maar ook "hands-on"
•! Grenzen tussen hard- en software vervagen •! Hardware bepaalt de kaders •! Software bepaalt de functionaliteit •! Hierin zijn vaak keuzes mogelijk
Physical computing •! Ubiquitous computing, wearables, tangible computing, invisible computing, embedded systems, “the Internet of things” •! Open source hardware Open source hardware is hardware whose design is made publicly available so that anyone can study, modify, distribute, make, and sell the design or hardware based on that design.
Arduino
Het Arduino platform •! Hardware •! Eenvoudig maar krachtig I/O board op basis van een Atmel microcontroller (μC)
•! Software •! Java-gebaseerde platform-onafhankelijke IDE voor het ontwikkelen in een C-variant
•! Community •! Veel sites en fora op Internet •! Actieve gebruikersgroepen
Waarom Arduino? •! Krachtig en snel •! Open source hardware en software •! Goedkoop •! Goed gedocumenteerd ! 5,•! Eenvoudig
! 60,-
•! USB interface, bootloader, C-variant
! 0,-
! 200,-
! 25,-
! 130,-
Specificaties "basis" Arduino •! PCB van 6,9 x 5,3 cm •! ATmega328 microcontroller, 8-bits, 16 MHz •! 32 KB flash memory (program), 2 KB SRAM (stack en heap), 1 KB EEPROM (non-volatile) •! 14 digitale I/O poorten, waarvan 6 met PWM •! 6 analoge inputs (eveneens digitale outputs) •! 2 externe interrupts •! USB, seriële TTL, SPI en I2C interfaces •! Voeding via USB of extern
Arduino Duemilanove USB connector
USB-serieel chip (FTDI)
Digitale I/O
Statusleds Klokkristal
Resetknop In-circuit programming interface Microcontroller
Voedingscircuit
Voeding
Analoge inputs
Arduino varianten
Arduino Mega Arduino Mini
Freeduino
Seeduino Arduino Lilypad
Arduino varianten
RBBB
JeeNode
Ardupilot
LennArduino Rainbowduino
Monochron
Shields Ethernet shield
Motor shield
XBee shield
GPS shield
Prototype breadboard
Sensoren
Actoren
En verder…
Arduino IDE •! Integrated DevelopSerial monitor
ment Environment Verify
Upload
•! Geschreven in Java •! Open source •! Zeer eenvoudig •! Write, verify, upload, run
Voorbeelden Board en COM poort
Declaratie variabelen
Initialisatie (eenmalig)
! ! !
Hello World! (Blink)
Hoofdloop (ad infinitum)
! ! ! ! !
Arduino programmeertaal •! C-variant •! Sketches •! “Kleine” taal •! Complexere zaken zijn afgeschermd •! Gebruikelijke control structures, functies, operatoren, datatypes, … •! Digital I/O: digitalRead, digitalWrite •! Analog I/O: analogRead, analogWrite (PWM)
PWM
Arduino programmeertaal •! Onze Hello World applicatie heeft een probleem!
Hello World revisited
Libraries •! Serial •! LiquidCrystal •! Servo •! Ethernet •! Twitter •! X10 •! ...
Real Time Computing •! Structuur •! Controle op events en afhandeling •! Delays vs. interrupts, debounce, overflows
•! Beperkte resources •! Geheugen, libraries, timers, poorten
•! Programmeren voor een μC is uitdagend! •! μC programmeren is een goede leerschool! •! Leren omgaan met de beperkingen •! Motiverende werking van het fysieke aspect
Toepassingen
Deel 2
Inhoud •! Deel 1: OSHW •! Deel 2: en de maakbare wereld •! OSHW in bredere context •! Productiemiddelen & FabLabs •! Blauwdrukken •! Kanttekeningen •! Toekomst
OSHW in bredere context
OSHW is veel breder! •! Camera’s •! Amateur radio-systemen •! Telefoons •! Duurzame energie-oplossingen •! Robots •! Domotica oplossingen •! Medische en biotech apparatuur •! Machines en gereedschap
Productiemiddelen & FabLabs
FabLabs •! Fabrication Laboratories •! “Small-scale workshop offering personal digital fabrication” •! MIT Media Lab – How To Make (Almost) Anything •! Wereldwijd 50 tot 120 locaties •! Waarvan 10 in Nederland
•! Laagdrempelig •! Business-model
Blauwdrukken
Wat maak je dan? •! “Souvenirs” •! Alledaagse gebruiksvoorwerpen •! One-offs •! Vervangende onderdelen •! Prototypes •! OSHW productiemiddelen!
Kanttekeningen
Open source… •! Iets namaken maakt je nog geen maker •! Niet iedereen kan bijdragen •! Open source is niet goed in innovatie •! Kan het opnieuw? Iets beter? Gewoon anders?
•! OSS is fundamenteel anders dan OSHW •! OSS is collaboratief, OSHW is derivatief •! Bits zijn gratis, atomen niet
•! Kan het goedkoper? •! Wat kan ik pakken, uitbreiden, combineren en verkopen, en met welke marge?
OSHWs dirty little secrets •! Hoe open is open? •! Waar •! Waar •! Waar •! Waar •! Waar
ben je momenteel mee bezig? laat je je spullen maken? koop je je onderdelen in? is je componenten library? is je kant-en-klare toepassing?
•! De manier om winst te maken, is •! In stilte ontwikkelen, de eerste zijn •! Denken in aantallen, slim inkopen •! Alleen het minimum aan software leveren
•! En dan nog zijn er de Chinese klonen…
Business? •! OSHW is business! •! Dat is prima, maar noem het dan ook niet creatief, innovatief of uniek
•! Is OSHW business? •! 200 bedrijven die OSHW verkopen •! Een enkele grote speler •! 5 bedrijven > $1M, 1 bedrijf > $10M
•! Veel mom-and-pop shops •! 50 miljoen dollar in 2010 door de top 13 •! 1 miljard dollar in 2015 in de hele sector
Licenties •! Voor veel makers is erkenning de drijfveer •! Licenties zijn van groot belang •! Creative Commons, Copyleft, GPL, MIT, …
•! Non-commercial? •! Hoe dwing je e.e.a. af? •! Commercial, maar ondertussen…
De industrie •! “If you can’t open it, you don’t own it” •! Hoe zal de gevestigde industrie hierop reageren? •! Auteursrecht, octrooirecht, merkenrecht, modellenrecht •! Van groot belang is de beeldvorming! •! De maker als de nieuwe thuiskopieerder? •! Thingiverse als de nieuwe Pirate Bay?
Toekomst
Toekomst •! De maker revolutie is een potentiële game changer •! Nieuw paradigma waarin schaarste van fysieke goederen van ondergeschikt belang is •! Toegang tot kennis, blauwdrukken en productiemiddelen is essentieel
•! Economische impact kan enorm zijn •! 3D-printers voor !89,- met peperdure plastichout-ijzer cartridges? •! Bouwmarkten failliet?
•! Veel hangt af van genoemde kanttekeningen
Open Source Hardware www.reprap.org
www.stephenhobley.com/blog/laser-harp-2009
www.jeelabs.org
www.arduino.cc
www.circuitsonline.net
www.freerouting.net
www.eevblog.com (episode 45)
www.sparkfun.com/commerce/tutorials.php www.adafruit.com/index.php?main_page=tutorials www.aeroquad.info
blog.makezine.com/archive/arduino
hacknmod.com/hack/top-40-arduino-projects-of-the-web www.protospace.nl
www.freeduino.org
www.cadsoft.de
90 en de maakbare wereld
