ScratchPaper: 10 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

V Tinkering Studio sme prototypovali spôsoby, ako zoznámiť ľudí s aspektmi elektroniky a programovania. Pretože tieto témy môžu byť pre začiatočníkov zastrašujúce, bol to pre nás zábavný proces, pokúsiť sa premýšľať o spôsoboch, ako znížiť prekážku vstupu.

Medzi naše obľúbené spôsoby, ako zoznámiť študentov so základným obvodom, patrí montáž elektronických súčiastok na drevené bloky a umožnenie študentom experimentovať s ich prepojením pomocou svoriek aligátora. Inšpirovali sme sa aj prácou spoločnosti AIR Jie Qi, ktorá vyvinula workshopy papierových obvodov s medenou páskou, gombíkovými batériami a diódami LED na výrobu umeleckých svetelných výtvorov.

Čo sa týka programovania, experimentujeme už niekoľko rokov s aktivitami, ktoré používajú Scratch alebo iné blokové programovacie jazyky. Spôsob, akým tieto rozhrania umožňujú ľuďom drag and drop, a spájať časti programu dohromady, podporuje experimentovanie a opakovanie.

Všetky tieto vplyvy nás viedli k vytvoreniu mash-up aktivity, ktorú nazývame „ScratchPaper“, aby sme preskúmali nápady okolo obvodov, arduina a vizuálneho programovania.

Často sme videli programovanie a arduino workshopy, ktoré vyzerajú komplikovane a nie sú tak lákavé pre začínajúcich účastníkov. Pre tento workshop sme postavili zábavné a farebné ukážkové karty s LED diódami gumdrop, vopred vyrobenými prepínačmi a senzormi a svetlami RGB, ktoré majú komunikovať o tomto hravom prístupe. Zistili sme, že toto pridanie náladových prvkov, ako aj kombinácia špičkových a nízko technologických materiálov, môže byť otvorenejšou pozvánkou na zapojenie sa do skúmania týchto tém. Používame scratchx, experimentálne rozšírenie programovacieho jazyka Scratch, ktoré pridáva bloky, ktoré vám umožňujú ovládať arduino.

V tejto príručke sa môžete naučiť stavať komponenty pre aktivitu, získať niekoľko ukážkových skíc, s ktorými môžete pracovať, a prečítať si o niektorých spôsoboch, akými môžu prieskum, materiály, prostredie a uľahčenie podporovať.

Krok 1: Zhromaždite tieto materiály

Pre blok Arduino

Arduino UNO -

Kábel USB -

Pevný drôt -

Medené klince

Skrutky do plechu s hlavou č. 4

Kus drevenej dosky 1x6

Pre súčiastky papierového obvodu

Medená páska -

Farebný kartónový papier

Rezistor 10k -

Svetelný senzor -

Senzor FSR -

10 mm diódy LED -

10 mm bežné katódové RGB LED diódy -

Motor pagera -

Klipy aligátora

Ceruzka

Užitočné nástroje

Ručná vŕtačka s malým vrtákom

Skrutkovač

Kladivo

Brúsny blok

Nožnice

Lepidlo

Spájkovačka

Bezpečnostné okuliare

Krok 2: Postavte blok Arduino

Najprv namontujte dosku Arduino UNO na drevený blok s kolíkmi dosiek prepojenými s medenými klincami, podobne ako v našej doske s plošnými spojmi určenej na prieskum elektriny. To vám umožní pripojiť komponenty k doske pomocou aligátorových svoriek, čo umožňuje iteráciu a testovanie.

Medené klince spojené s niekoľkými kolíkmi obmedzujú problémový priestor, ale nám to stále pripadá ako autentický spôsob, ako predvádzať dosky arduino, bez spoliehania sa na ďalšie štíty alebo neobvyklé časti.

1. Rozrežte blok 1x6 na 4 -palcový kus a obrúste okraje

2. Umiestnite dosku bloku Arduino UNO do stredu bloku, ceruzkami označte otvory pre skrutky a na týchto miestach vyvŕtajte otvory.

3. Zaskrutkujte arduino na miesto

4. Označte päť škvŕn na pravej strane (strana digitálneho kolíka) a tri škvrny na ľavej strane. Vyvŕtajte pilotné otvory a vrazte do medených klincov

5. Pomocou drôtu s plným jadrom prepojte digitálne kolíkové zásuvky arduino s medenými klincami. Používame čísla pinov 11, 9, 6, 5 a 3, pretože to sú kolíky PWM, ktoré nám umožňujú meniť jas zapínaním a vypínaním kolíka veľmi vysokou rýchlosťou.

6. Na ľavej strane pripojte 5V kolík k nechtu pre kladný pól, GND kolík k nechtu pre záporný pól a analógový vstupný kolík A0 pre senzory. Môžete použiť červený vodič na kladný, čierny na negatívny, ak chcete, ale nie je to potrebné.

7. Pečiatkou a štipkou sme klince označili na zodpovedajúce špendlíky. Ak tieto nástroje nemáte, možno by ste mali popremýšľať o ďalších spôsoboch, ako piny sledovať.

Krok 3: Zostavte komponenty - LED diódy

Teraz je načase vytvoriť komponenty papierového obvodu, ktoré budú riadené programovaním arduino a scratchx.

Pre jednu LED diódu

1. Vystrihnite štvorec 2 x 2 palce z farebného kartónu

2. Odrežte dva malé kúsky medenej pásky a prilepte ich na štvorec, pričom zostane miesto pre LED diódu.

3. Umiestnite dva vodiče LED na medenú pásku a spájkujte ich. Ak nemáte spájkovačku, môžete na pripevnenie vodičov na pásku použiť škótsku pásku, aj keď to nebude také bezpečné. Strany (+) a (-) označte ceruzkou na farebnom papieri.

Pre RGB LED diódy

1. Odrežte štvorcový kúsok bieleho kartónu 3 x 3 palce

2. Použite bežnú katódovú RGB LED a vyskúšajte, ktorý zvod zodpovedá ktorej farbe. Môžete ho označiť farebnými ostrými, aby ste mali prehľad.

3. Na jednu stranu papiera pripevnite tri malé kúsky medenej pásky a jeden kus v strede na druhú. Pripojte tri kladné vodiče LED (pre rôzne farby) k medenej páske na jednej strane a záporný vodič k druhej strane. Spájkujte ich alebo zalepte páskou a označte (-) stranu a tri rôzne farby.

Pre diódy LED R, G a B

1. Odrežte obdĺžnikový kus farebného papiera 2 x 3 palce

2. Pripojte jeden pásik cez bočnú stranu papiera pre negatívnu stranu LED diód. Na druhú stranu položte tri pásy medenej pásky.

3. Na papier položte červenú, zelenú a modrú diódu LED so zápornými vodičmi na spoločnej strane a pozitívnymi vodičmi na jednotlivých stranách. Ceruzkou označte strany (+) a (-).

Krok 4: Zostavte komponenty - prepínače

Ďalším krokom je zabudovanie vypínačov na spustenie rôznych programov vo vašom projekte. Môžu mať mnoho rôznych foriem pomocou záhybov alebo vyskakovacích okien, takže experimentujte s skúšaním rôznych prevedení.

1. Každý z prepínačov potrebuje tri upevňovacie body k doske arduino. Jeden na kladný, jeden na záporný a jeden na digitálny vstupný kolík. Položte tri kusy medenej pásky nadol, jeden pre každý z týchto vodičov.

2. Medzi kusy medenej pásky umiestnite odpor 10 k, ktorý sa pripojí k zápornému a digitálnemu kolíku. Spájkujte odpor na mieste.

3. Nájdite spôsob, ako pripevniť ďalší kus medenej pásky, ktorý je možné premiestniť a vytvoriť spojenie medzi kladným a digitálnym vývodom. Môže to byť vystrihnutý vyskakovací kus, štvorec so zloženými papierovými pružinami alebo jednoduchý skladací vypínač.

Krok 5: Zostavte komponenty - senzory

Senzor môže detekovať udalosti alebo zmeny vo svojom prostredí. Po pripojení pin A0 arduina dokáže prečítať hodnotu senzora a umožní vám ho použiť vo vašom projekte. Doteraz sme testovali svetelné senzory a snímače tlaku na škrabancovom papieri, ale môžete vyskúšať rôzne typy senzorov, ktoré merajú zvuk, farbu alebo vodivosť.

1. Každý zo senzorov potrebuje tri upevňovacie body k doske arduino na kladnom, zápornom a analógovom vstupnom pine. Na každý z týchto vodičov položte tri kusy medenej pásky.

2. Medzi záporný a digitálny kolíkový vodič medenej pásky umiestnite 10k odpor. Spájkujte odpor na mieste.

3. Pripojte svetelný senzor alebo snímač tlaku medzi kladný a analógový vodič na medenej páske.

Krok 6: Papierové príšery

Jeden zábavný spôsob, ako do sady materiálov začleniť trochu hravosti a výstrelkov, je vyrobiť niekoľko papierových príšer s googly očami, ktoré je možné naprogramovať tak, aby sa triasli pomocou vibračného motora.

1 Vystrihnite dva 2x2 štvorce farebného papiera. Vyrežte zaujímavý tvar príšery a na príslušných miestach pripevnite googly oči.

2 Prilepte medenú pásku k základnému štvorcu a príšere v rovnakej rovine.

3. Spájkujte vodiče k motoru pagera k dvom kusom pásky na tvári monštra a spájkujte vodiče na mieste. Pripevnite motor k papieru.

4. Vystrihnite obdĺžnik z rovnako farebného kartónu a preložte ho na polovicu. Ako podperu použite kus v tvare písmena L a pomocou lepiacej tyčinky spojte dva kusy dohromady.

5. Spojte dva kusy medenej pásky dohromady.

Krok 7: Nastavte Scratchx a Arduino

Na ovládanie papierových obvodov pomocou arduina používame scratchx, experimentálne rozšírenie programovacieho jazyka scratch. Existuje mnoho ďalších blokových programovacích jazykov, ktoré môžete vyskúšať, napríklad Ardublocks, Mblock, S4A a ďalšie. Tento návod sa zameria na scratchx, ale môžete vyskúšať aj iné formáty.

Tieto informácie boli požičané z úvodnej príručky Kreg Hanninga o programe scratchx. Ak sa chcete podrobnejšie inštrukcie a obrazovky nájsť, kliknite na jeho stránku (https://khanning.github.io/scratch-arduino-extension/index.html)

Nahrajte firmvér StandardFirmata do Arduina

1. Ak ste to ešte neurobili, stiahnite si a nainštalujte softvér Arduino z
2. Pripojte dosku Arduino k USB portu vášho počítača
3. Spustite softvér Arduino
4. Prejdite na položku Súbor> Príklady> Firmata> Štandardná verzia
5. Vyberte svoju dosku Arduino z ponuky Nástroje> Doska
6. Vyberte svoj sériový port z ponuky Nástroje> Port. Na počítačoch Mac je to niečo ako /dev/tty.usbmodem-1511. V systéme Windows je to pravdepodobne najvyššie číslovaný port COM. (Alebo odpojte Arduino, skontrolujte ponuku a potom znova zapojte Arduino a zistite, aký nový port sa zobrazí.)
7. Kliknite na tlačidlo nahrávania

Nainštalujte si doplnok prehliadača Scratch Extensions

1. Na to, aby toto rozšírenie fungovalo, budete musieť použiť webový prehliadač Firefox
2. Stiahnite si a nainštalujte doplnok Scratch Extensions Browser Plugin pre „iné webové prehliadače“

Načítajte rozšírenie Arduino na ScratchX

Rozšírenie spustíte tak, že prejdete na nasledujúcu adresu URL:

scratchx.org/?url=https://khanning.github.i…

Môže sa vám zobraziť ďalšia správa „Povoliť aplikácii scratchx.org spúšťať doplnky?“. Nastavte Adobe Flash aj Scratch Device na „Povoliť a pamätať“a kliknite na tlačidlo OK.

Keď sa na karte „Viac blokov“rozsvieti kontrolka na zeleno, ste pripravení začať používať rozšírenie!

Krok 8: Niekoľko ukážkových skíc

Možno budete chcieť začať svoje experimenty so scratchxom, papierom, obvodmi a arduinom s niekoľkými ukážkovými náčrtkami, ktoré sme vytvorili pomocou ukážkového kódu, ktorý vytvára blikajúce svetlo, prepínača, ktorý zapína a vypína diódu LED, a svetelného senzora, ktorý dokáže ovládať jas. svetla.

Prejdite do ponuky súborov a otvorte ukážkový program. Akonáhle budete mať na obrazovke zelené svetlo pre arduino pripojené, môžete pripojiť komponenty obvodu papiera k arduinu pomocou zarovnávacích svoriek, ako je znázornené na obrázku na pozadí.

Keď začnete vytvárať vlastné programy, môžete začať s programom prázdnej dosky. Pri práci na programe scratch pre arduino musíte mať program nastavený v „bloku blokov“, ktorý hovorí „keď je zariadenie pripojené“priradením diód LED, tlačidiel a serva k rôznym pinom.

Aby svetlá, spínače a senzory niečo urobili, môžete vytvoriť program, ktorý sa nachádza pod blokom klobúku „Keď kliknete na vlajku“. Možno budete chcieť experimentovať s opakovaniami, nekonečnými slučkami, náhodnými vstupmi a časmi čakania. Môžete tiež zahrnúť znaky, zvuky a meniace sa pozadie pomocou iných typov stieracích blokov.

Tu je video zo stieracieho papiera v prevádzke na konferencii ASTC v Tampe v tomto roku, aby ste získali predstavu o tom, ako to vyzerá v praxi:

flic.kr/p/MKHtcf

Krok 9: Vytvorenie dielne ScratchPaper

Po osobnom experimentovaní s vytváraním projektov ScratchPaper môžete premýšľať o zdieľaní aktivity s inými ľuďmi. Snažíme sa upraviť dizajn aktivít, materiály, prostredie a vybavenie tak, aby podporovali študentov vo vlastnom procese a rozvoji myšlienok. Tu je niekoľko vecí, o ktorých premýšľame, keď sme seminár založili v Tinkeringovom štúdiu alebo s inými pedagógmi na rôznych konferenciách. Tieto prvky môžete prispôsobiť a upraviť tak, aby zodpovedali vášmu priestoru a publiku.

Prostredie spolupráce

Keď nastavujeme prostredie pre workshop, nechceme sa zameriavať predovšetkým na počítače, ale mať ich iba ako ďalší nástroj spolu so zdieľanými materiálmi a inšpiratívnymi príkladmi. Náš stôl v tvare dogbone sa zvyčajne ponúka viac spolupráce a zdieľania myšlienok, čo je ešte väčšia výzva pri činnostiach založených na obrazovke, kde nie je také ľahké vidieť prácu ostatných.

Príklady a inšpirácie

Pri vchode do miestnosti sme vytvorili „kútik zvedavosti“, aby sme predviedli niekoľko možných rozšírení aktivity. Zahrnuli sme príklady papierových obvodov, ktoré používajú čip Attiny, niekoľko umeleckých príkladov obvodov papiera a analógovú medenú korunku Nicole, ktorá používa svetelné senzory a RGB LED diódy v zaujímavom fyzickom usporiadaní.

Práca v pároch

Na workshope s tímom sme ich požiadali, aby pracovali vo dvojiciach, čo si myslím, že skutočne pomohlo posunúť prieskumy dopredu. Prispievanie ľudí k spoločnému vyšetrovaniu im umožnilo komunikovať o tom, v čom sa cítili pohodlnejšie, a učiť sa jeden od druhého. Kombinácia predmetov vo fyzickom svete so stieracím programovaním poskytuje väčší priestor na premýšľanie vlastnými rukami a umožňuje partnerom zdieľať problémový priestor.

Materiály

Na workshop pripravíme pre každú skupinu najmenej tri samostatné LED karty a jednu alebo dve z každej ďalšej súčiastky (LED diódy RGB, papierové príšery, prepínače a senzory).

Zdieľanie a reflexia

Na konci workshopu sa vždy podelíme o výsledky a nápady a bolo skutočne skvelé sledovať, ako každá zo skupín pracovala na unikátnych vyšetrovaniach zahŕňajúcich tlačidlá, zvuky a senzory. Aj keď sme mali k dispozícii iba jednoduché príklady, s ktorými sme sa mohli popasovať, začali vznikať príbehy a rozprávanie príbehov. Rovnako ako pre všetky drotárske činnosti, hľadáme rôzne výsledky, ktoré odrážajú proces každej skupiny.

Krok 10: Prispôsobte si ho

Ide o experimentálnu aktivitu, na ktorej pracujeme niekoľko mesiacov a naďalej skúšame rôzne materiály, výzvy a projekty. Dúfame, že budete experimentovať s rôznymi elektronickými komponentmi, zaujímavými spôsobmi výroby spínačov, novými druhmi výstupov a rôznym usporiadaním diód LED. Dajte nám vedieť, ako túto aktivitu remixujete a upravujete, aby sme sa mohli naďalej informovať o tom, čo je možné pre papierové obvody, arduino a programovanie pomocou scratchx.