ScratchPaper: 10 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:05

V Tinkering Studiu smo prototipirali načine za seznanjanje ljudi z vidiki elektronike in programiranja. Ker so te teme lahko zastrašujoče za začetnike, je bil za nas zabaven proces, ko smo poskušali razmisliti o načinih za zmanjšanje ovire za vstop.

Nekateri izmed naših najljubših načinov za uvajanje učencev v osnovno vezje vključujejo namestitev elektronskih komponent na lesene bloke in omogočanje učencem, da jih eksperimentirajo s povezovanjem z aligatorskimi sponkami. Navdihnilo nas je tudi delo AIR Jie Qi, ki je razvil delavnice za papirna vezja z bakrenim trakom, gumbnimi baterijami in LED diodami za ustvarjanje umetniških luči.

Kar zadeva programiranje, smo že nekaj let eksperimentirali z dejavnostmi, ki uporabljajo Scratch ali druge blokovne programske jezike. Način, na katerega ti vmesniki ljudem omogočajo povlečenje, spuščanje in povezovanje delov programa, spodbuja eksperimentiranje in ponavljanje.

Vsi ti vplivi so nas pripeljali do ustvarjanja združene dejavnosti, ki ji pravimo "ScratchPaper", da bi raziskali ideje o vezjih, arduinu in vizualnem programiranju.

Pogosto smo videli delavnice programiranja in arduina, ki so videti zapletene in niso tako vabljive za začetnike. Za to delavnico smo izdelali zabavne in barvite vzorčne kartice z enojnimi LED diodami, vnaprej pripravljenimi stikali in senzorji ter lučmi RGB, ki sporočajo ta igriv odnos. Ugotovili smo, da lahko ta dodatek muhastih elementov, pa tudi kombinacija visokotehnoloških in nizkotehnoloških materialov, odpre več povabila, da se pridružite raziskovanju teh tem. Uporabljamo scratchx, eksperimentalno razširitev programskega jezika Scratch, ki dodaja bloke, ki vam omogočajo nadzor nad arduinom.

V tem priročniku se lahko naučite, kako sestaviti komponente za dejavnost, pridobiti nekaj vzorčnih skic za delo in prebrati nekaj načinov, kako lahko materiali, okolje in olajšanje podpirajo raziskovanje.

Korak: Zberite te materiale

Za blok Arduino

Arduino UNO -

USB kabel -

Žica s trdnim jedrom -

Bakreni žeblji

#4 vijaki z glavo za gumb

Kos lesene deske 1x6

Za komponente papirnega vezja

Bakreni trak -

Barvni kartonski papir

10k upor -

Svetlobni senzor -

Senzor FSR -

10 mm LED -

10 -milimetrske LED diode s skupno katodo RGB -

Pager motor -

Posnetki aligatorja

Svinčnik

Koristna orodja

Ročni vrtalnik z majhnim svedrom

Izvijač

Kladivo

Brusilni blok

Škarje

Lepilo

Spajkalnik

Zaščitna očala

Korak: Zgradite Arduino Block

Najprej namestite ploščo Arduino UNO na leseni blok s čepi plošč, povezanimi z bakrenimi žeblji, na podoben način kot naše vezje za raziskovanje električne energije. To vam omogoča, da komponente povežete s ploščo z aligatorskimi sponkami, kar omogoča ponovitev in testiranje.

Bakreni žeblji, povezani z nekaj zatiči, omejujejo problematičen prostor, vendar se nam še vedno zdi verodostojen način predstavitve arduino plošč, ne da bi se zanašali na dodatne ščite ali nenavadne dele.

1. Blok 1x6 razrežite na 4 -palčni kos in obrusite robove

2. Ploščo Arduino UNO postavite na sredino bloka, s svinčniki označite luknje za vijake in na teh mestih izvrtajte luknje.

3. Privijte arduino na njegovo mesto

4. Označite pet mest na desni strani (stran z digitalnim zatičem) in tri na levi. Izvrtajte pilotne luknje in zabodite v bakrene žeblje

5. S polno žico povežite arduino digitalne vtičnice z bakrenimi žeblji. Uporabljamo številke pin 11, 9, 6, 5 in 3, ker so to zatiči PWM, ki nam omogočajo spreminjanje svetlosti z vklopom in izklopom nožice z zelo visoko hitrostjo.

6. Na levi strani priključite 5V pin na žebelj za pozitiven rezultat, pin GND na žebelj za negativen in analogni vtič A0 za senzorje. Za pozitivno lahko uporabite rdečo žico, če želite, črno za negativno, vendar to ni nujno.

7. Za označevanje nohtov na ustrezne zatiče smo uporabili žig in ostrino. Če teh orodij nimate, razmislite o drugih načinih spremljanja zatičev.

3. korak: Zgradite komponente - LED

Zdaj je čas za ustvarjanje komponent papirnega vezja, ki jih bo nadziralo programiranje arduino in scratchx.

Za eno LED

1. Izrežite 2 x 2 palčni kvadrat barvnega kartona

2. Odrežite dva majhna kosa bakrenega traku in ju prilepite na kvadrat, pri čemer pustite prostor za LED.

3. Položite dva vodnika LED na bakreni trak in ju spajkajte. Če nimate spajkalnika, lahko le uporabite trak za pritrditev žic na trak, čeprav ne bo tako varen. Stranice (+) in (-) s svinčnikom označite na barvnem papirju.

Za RGB LED

1. Izrežite kvadratni kos belega kartona velikosti 3 x 3 palcev

2. Uporabite skupno katodno LED RGB in preizkusite, kateri kabel ustreza kateri barvi. Za sledenje ga lahko označite z barvnimi ostrinami.

3. Na eno stran papirja pritrdite tri majhne koščke bakrenega traku in en kos na sredini na drugo. Priključite tri pozitivne vodnike LED (za različne barve) na bakreni trak na eni strani, negativni kabel pa na drugo stran. Spajkajte jih ali pritrdite s trakom in označite (-) stran ter tri različne barve.

Za R, G in B LED diode

1. Odrežite pravokotni kos 2 x 3 palca barvnega papirja

2. Pritrdite en trak na stran papirja za negativno stran LED. Na drugo stran postavite tri trakove bakrenega traku.

3. Na papir postavite rdečo, zeleno in modro LED z negativnimi vodi na skupni strani in pozitivnimi na posameznih straneh. S svinčnikom označite (+) in (-) strani.

4. korak: Zgradite komponente - stikala

Naslednji korak je izdelava stikal za vklop/izklop za sprožitev različnih programov v vašem projektu. Te lahko imajo veliko različnih oblik z uporabo gub ali pojavnih oken, zato poskusite z različnimi oblikami.

1. Vsako stikalo potrebuje tri pritrdilne točke na arduino ploščo. Eden na pozitivni, en na negativni in en na pin za digitalni vhod. Položite tri kose bakrenega traku navzdol, po enega za vsakega od teh vodnikov.

2. Med kose bakrenega traku, ki se bodo povezali z negativnim in digitalnim zatičem, postavite 10k upor. Spajite upor na mestu.

3. Poiščite način za pritrditev drugega kosa bakrenega traku, ki ga je mogoče premakniti, da vzpostavi povezavo med pozitivnim in digitalnim zatičem. To je lahko izrezan pojavni kos, kvadrat s prepognjenimi papirnatimi vzmetmi ali preprosto zloženo stikalo.

5. korak: Zgradite komponente - senzorje

Senzor lahko zazna dogodke ali spremembe v svojem okolju. Ko je priključen, lahko pin A0 arduina prebere vrednost senzorja in vam omogoči, da ga uporabite v svojem projektu. Doslej smo preizkusili svetlobne senzorje in senzorje tlaka s papirjem za praske, lahko pa poskusite različne vrste senzorjev, ki merijo zvok, barvo ali prevodnost.

1. Vsak senzor potrebuje tri pritrdilne točke na arduino ploščo na pozitivnem, negativnem in analognem vhodnem zatiču. Za vsakega od teh kablov položite tri kose bakrenega traku.

2. 10 -kratni upor postavite med negativni in digitalni pin bakreni trak. Spajite upor na mestu.

3. Senzor svetlobe ali senzor pritiska pritrdite med pozitivnimi in analognimi vodili v bakrenem traku.

6. korak: Papirnate pošasti

Eden zabaven način, da v nabor materialov vključite nekaj igrivosti in muhavosti, je, da naredite nekaj papirnatih pošasti z očmi, ki jih je mogoče programirati za tresenje z vibrirajočim motorjem.

1 Izrežite dva 2x2 kvadrata barvnega papirja. Izrežite zanimivo obliko pošasti in na ustrezna mesta pritrdite googly oči.

2 Pritrdite bakreni trak na osnovni kvadrat in pošast v isti ravnini.

3. Spajate žice do motorja pejdžerja na dva kosa traku na obrazu pošasti in spajate kable na mestu. Motor pritrdite na papir.

4. Izrežite pravokotnik iz iste barve in ga prepognite na polovico. Kot nosilec uporabite kos v obliki črke L in z lepilno palico povežite dva kosa skupaj.

5. Spojite dva kosa bakrenega traku skupaj.

7. korak: Nastavite Scratchx in Arduino

Za krmiljenje papirnih vezij z arduinom smo uporabljali scratchx, eksperimentalno razširitev programskega jezika scratch. Obstaja veliko drugih programskih jezikov, ki temeljijo na blokih, ki jih lahko preizkusite, kot so Ardublocks, Mblock, S4A in drugi. Ta pouk se bo osredotočil na scratchx, lahko pa preizkusite druge formate.

Te informacije so bile izposojene iz začetnega priročnika Krega Hanninga za scratchx. Če želite podrobnejša navodila in posnetke zaslona, kliknite na njegovo spletno mesto (https://khanning.github.io/scratch-arduino-extension/index.html)

Naložite vdelano programsko opremo StandardFirmata v Arduino

1. Če še niste, prenesite in namestite programsko opremo Arduino s spletnega mesta
2. Ploščo Arduino priključite na vrata USB računalnika
3. Zaženite programsko opremo Arduino
4. Pojdite v Datoteka> Primeri> Firmata> Standard Firmata
5. V meniju Orodja> Plošča izberite svojo ploščo Arduino
6. V meniju Orodja> Vrata izberite serijska vrata. V sistemu Mac je to nekaj podobnega /dev/tty.usbmodem-1511. V sistemu Windows so to verjetno najvišja oštevilčena vrata COM. (Ali odklopite Arduino, preverite meni, nato znova priključite Arduino in poglejte, katera nova vrata se prikažejo.)
7. Kliknite gumb za nalaganje

Namestite vtičnik brskalnika Scratch Extensions

1. Za delovanje te razširitve boste morali uporabiti spletni brskalnik Firefox
2. Prenesite in namestite vtičnik brskalnika Scratch Extensions za "druge spletne brskalnike"

Naložite razširitev Arduino na ScratchX

Zaženite razširitev na naslednjem URL -ju:

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

Morda boste videli drugo sporočilo »Dovoli, da scratchx.org zažene vtičnike?«. Adobe Flash in Scratch Device nastavite na "Dovoli in zapomni" in kliknite v redu.

Ko na zavihku »Več blokov« vidite indikatorsko lučko, postane zelena, da ste pripravljeni za uporabo razširitve!

8. korak: Nekaj primerov skic

Morda boste želeli začeti svoje poskuse z scratchx, papirjem, vezji in arduinom z nekaj primeri skic, ki smo jih naredili z vzorčno kodo, ki ustvarja utripajočo luč, stikalom, ki vklopi in izklopi LED, ter senzorjem svetlobe, ki lahko nadzoruje svetlost svetlobe.

Pojdite v meni Datoteka in odprite primer programa. Ko imate na zaslonu zeleno luč za priključen arduino, lahko komponente armaturnega papirja povežete z arduinom z aligatorskimi sponkami, kot je prikazano na sliki v ozadju.

Ko začnete graditi lastne programe, lahko začnete s programom za prazno ploščo. Ko delate na programu praskanja za arduino, morate imeti nastavitev programa pod "klobukom", ki pravi "ko je naprava povezana", tako da LED, gumbom in servomotorjem dodelite različnim zatičem.

Če želite, da luči, stikala in senzorji nekaj naredijo, lahko ustvarite program, ki živi pod blokom klobuka "ob kliku zastave". Morda boste želeli eksperimentirati s ponovitvami, večno zankami, naključnimi vnosi in čakalnimi dobami. Vključujete lahko tudi znake, zvoke in spreminjanje ozadja z drugimi vrstami prask.

Tukaj je video posnetek, ki je v akciji na konferenci ASTC v Tampi letos, da bi dobili predstavo o tem, kako to izgleda v praksi:

flic.kr/p/MKHtcf

9. korak: Ustvarite delavnico ScratchPaper

Po osebnem eksperimentiranju z ustvarjanjem projektov ScratchPaper lahko razmišljate o delitvi dejavnosti z drugimi ljudmi. Poskušamo prilagoditi zasnovo dejavnosti, materiale, okolje in olajšave, da bi podprli učence v njihovem lastnem procesu in razvoju idej. Tukaj je nekaj stvari, na katere pomislimo, ko smo delavnico ustanovili v Tinkering Studiu ali z drugimi učitelji na različnih konferencah. Te elemente lahko prilagodite in spremenite tako, da ustrezajo vašemu prostoru in občinstvu.

Okolje za sodelovanje

Ko ustvarjamo okolje za delavnico, se ne želimo osredotočati predvsem na računalnike, ampak jih imeti le kot drugo orodje poleg skupnih materialov in navdihujočih primerov. Naša miza v obliki pasje kosti je običajno primernejša za več sodelovanja in izmenjave idej, kar je še večji izziv pri zaslonskih dejavnostih, kjer ni tako enostavno videti dela drugih.

Primeri in navdihi

Blizu vhoda v sobo smo ustvarili "kotiček radovednosti", da bi pokazali nekaj možnih razširitev dejavnosti. Vključili smo primere papirnih vezij, ki uporabljajo čip attiny, nekaj bolj umetniških primerov papirnih vezij in Nikolovo analogno bakreno krono, ki uporablja svetlobne senzorje in RGB LED v zanimivi fizični postavitvi.

Delo v parih

Za delavnico z ekipo smo jih prosili, naj delajo v parih, kar je po mojem mnenju resnično pomagalo pri napredovanju raziskav. Ljudje, ki so prispevali k skupni preiskavi, so jim omogočili, da so se pogovarjali o tem, kaj jim je lažje, in se učili drug od drugega. Kombinacija predmetov v fizičnem svetu s programiranjem iz nič daje več prostora za razmišljanje z lastnimi rokami in partnerjem omogoča, da si delijo problemski prostor.

Materiali

Za delavnico za vsako skupino pripravimo najmanj tri posamezne LED kartice in eno ali dve od vsake dodatne komponente (LED diode RGB, papirnate pošasti, stikala in senzorji).

Skupna raba in razmislek

Na koncu delavnice vedno delimo rezultate in zamisli. Bilo je res kul videti, kako je vsaka skupina delala na edinstvenih raziskavah, ki vključujejo gumbe, zvoke in senzorje. Čeprav smo imeli na voljo le preproste primere, so se začele pojavljati pripovedi in pripovedovanje zgodb. Tako kot pri vseh drugih dejavnostih iščemo različne rezultate, ki odražajo proces vsake skupine.

10. korak: Naj bo vaše

To je eksperimentalna dejavnost, na kateri smo delali nekaj mesecev in še naprej preizkušamo različne materiale, pozive in projekte. Upamo, da boste preizkusili različne elektronske komponente, zanimive načine izdelave stikal, nove vrste izhodov in različne razporeditve LED. Sporočite nam, kako to dejavnost preoblikujete in spreminjate, da bomo lahko še naprej spoznavali, kaj je mogoče za papirna vezja, arduino in programiranje z scratchxom.