ScratchPaper: 10 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:02

Tinkering Studiossa olemme suunnitelleet tapoja esitellä ihmisille elektroniikan ja ohjelmoinnin osa -alueita. Koska nämä aiheet voivat olla pelottavia aloittelijoille, on ollut hauska prosessi, kun olemme yrittäneet miettiä tapoja vähentää pääsyn esteitä.

Jotkut suosituimmista tavoistamme esitellä oppijat peruspiiriin ovat elektronisten komponenttien asentaminen puupalikoihin ja sen mahdollistaminen, että oppijat voivat kokeilla yhdistää ne alligaattoripidikkeisiin. Olemme saaneet inspiraatiota myös AIR Jie Qin työstä, joka on kehittänyt paperipiirityöpajoja, joissa on kuparinauhaa, nappiparistoja ja LED-valoja taiteellisten valaistusten luomiseksi.

Ohjelmoinnin osalta olemme kokeilleet useiden vuosien ajan toimintoja, jotka käyttävät Scratchia tai muita lohkoihin perustuvia ohjelmointikieliä. Tapa, jolla nämä rajapinnat sallivat ihmisten vetää, pudottaa ja yhdistää ohjelman osia yhteen, kannustaa kokeiluun ja iterointiin.

Kaikki nämä vaikutteet ovat saaneet meidät luomaan mash-up-toiminnon, jota kutsumme ScratchPaperiksi, jotta voimme tutkia piirien, arduinon ja visuaalisen ohjelmoinnin ideoita.

Usein olemme nähneet ohjelmointia ja arduino -työpajoja, jotka näyttävät monimutkaisilta eivätkä ole niin kutsuvia aloittelijoille. Tätä työpajaa varten rakensimme hauskoja ja värikkäitä esimerkkikortteja, joissa on yksittäiset kumiset LED-valot, valmiit kytkimet ja anturit sekä RGB-valot tämän leikkisän asenteen välittämiseksi. Olemme havainneet, että tämä hassujen elementtien lisääminen sekä korkean ja matalan teknologian materiaalien yhdistelmä voi antaa avoimemman kutsun liittyä näiden aiheiden tutkimiseen. Käytämme Scratch -ohjelmointikielen kokeellista laajennusta, joka lisää lohkoja, jotta voit hallita arduinoa.

Tässä oppaassa voit oppia rakentamaan tehtävän komponentteja, saada esimerkkiluonnoksia ja lukea joitakin tapoja, joilla materiaalit, ympäristö ja helpotus voivat tukea etsintää.

Vaihe 1: Kerää nämä materiaalit

Arduinon lohkolle

Arduino UNO -

USB -kaapeli -

Kiinteä johdin -

Kuparikynnet

#4 nappipään ruuvit

Pala 1x6 puulevyä

Paperipiirin komponentit

Kuparinauha -

Värillinen kartonkipaperi

10k vastus -

Valoanturi -

FSR -anturi -

10mm LEDit -

10 mm: n yhteisen katodin RGB -LEDit -

Hakulaite -

Alligaattorileikkeet

Lyijykynä

Hyödyllisiä työkaluja

Käsipora pienellä poranterällä

Ruuvimeisseli

Vasara

Hiomalaikka

Sakset

Liimapuikko

Juotin

Suojalasit

Vaihe 2: Rakenna Arduino -lohko

Asenna ensin Arduino UNO -levy puupalikolle, jossa levyjen nastat on liitetty kuparinauloihin, samalla tavalla kuin piirikorttimme, joka on tarkoitettu sähkön etsintään. Tämän avulla voit liittää komponentit levyyn alligaattoripidikkeillä, jotka mahdollistavat iteroinnin ja testauksen.

Muutamiin nastoihin yhdistetyt kuparinaulat rajoittavat ongelma -tilaa, mutta meistä tuntuu silti aidolta tavalta esitellä arduino -levyt ilman, että turvaudutaan lisäkilpeihin tai epätavallisiin osiin.

1. Leikkaa 1x6 -lohko 4 tuuman kappaleeksi ja hio reunat

2. Aseta Arduino UNO -levy lohkon keskelle, merkitse ruuvien reiät lyijykynällä ja poraa reiät niihin.

3. Ruuvaa arduino paikalleen

4. Merkitse oikealle puolelle viisi pistettä (digitaalisen nastan puoli) ja kolme kohtaa vasemmalle. Poraa esireiät ja lyö kuparin nauloihin

5. Kytke arduino -digitaaliset nastaliittimet kuparinauloihin kiinteällä johdolla. Käytämme nastanumeroita 11, 9, 6, 5 ja 3, koska ne ovat PWM -nastoja, joiden avulla voimme muuttaa kirkkautta kääntämällä tappia päälle ja pois erittäin nopeasti.

6. Liitä vasemmalla puolella oleva 5V -napa naulaan positiiviseksi, GND -napa naulaan negatiiviseksi ja A0 -analoginen nasta antureille. Voit käyttää punaista johtoa positiiviseksi, mustaa negatiiviseksi, jos haluat, mutta se ei ole välttämätöntä.

7. Käytimme leimaa ja teroitinta kynsien merkitsemiseksi vastaaviin nastoihin. Jos sinulla ei ole näitä työkaluja, sinun kannattaa harkita muita tapoja seurata nastoja.

Vaihe 3: Rakenna komponentit - LEDit

Nyt on aika luoda paperipiirikomponentit, joita ohjataan arduino- ja scratchx -ohjelmoinnilla.

Yksittäiselle LEDille

1. Leikkaa 2 x 2 tuuman neliö värillistä kartonkia

2. Leikkaa kaksi pientä kuparinauhaa ja kiinnitä ne neliöön, jättäen tilaa LEDille.

3. Aseta LED -valon kaksi johtoa kuparinauhalle ja juota ne alas. Jos sinulla ei ole juotosrautaa, voit kiinnittää johtimet nauhaan vain teipillä, vaikka se ei olekaan niin turvallinen. Merkitse (+) ja (-) sivut kynällä värilliselle paperille.

RGB -LEDeille

1. Leikkaa 3 x 3 tuuman neliöpala valkoista kartonkia

2. Käytä tavallista katodista RGB -LEDiä ja testaa, mikä johto vastaa mitä tahansa väriä. Voit merkitä sen värillisillä teroilla seurataksesi.

3. Kiinnitä kolme pientä kuparinauhaa paperin toiselle puolelle ja yksi pala keskelle toiselle. Kytke LED -valon kolme positiivista johtoa (eri väreille) kuparinauhaan toisella puolella ja negatiivinen johto toisella puolella. Juotos tai teippaa ne paikalleen ja merkitse (-) puoli ja kolme eri väriä.

R-, G- ja B -merkkivaloille

1. Leikkaa 2 x 3 tuuman suorakulmainen pala värillistä paperia

2. Kiinnitä yksi nauha paperin sivulle LED -valojen negatiivista puolta varten. Aseta kolme kuparinauhaa toiselle puolelle.

3. Aseta paperille punainen, vihreä ja sininen LED -valo, negatiiviset johdot jaetulla puolella ja positiiviset johtimet yksittäisillä puolilla. Merkitse (+) ja (-) sivut kynällä.

Vaihe 4: Rakenna komponentit - kytkimet

Seuraava askel on rakentaa päälle/pois -kytkimet käynnistämään erilaisia ohjelmia projektissasi. Nämä voivat olla monessa eri muodossa taitosten tai ponnahdusikkunoiden avulla, joten kokeile kokeilla erilaisia malleja.

1. Jokainen kytkin tarvitsee kolme kiinnityspistettä arduino -korttiin. Yksi positiiviseen, toinen negatiiviseen ja toinen digitaaliseen tulonastaan. Aseta kolme kappaletta kuparinauhaa alaspäin, yksi kutakin näistä johtimista.

2. Aseta 10k: n vastus kuparinauhakappaleiden väliin, jotka yhdistetään negatiiviseen ja digitaaliseen nastaan. Juotosvastus paikalleen.

3. Etsi tapa kiinnittää toinen pala kuparinauhaa, jota voidaan siirtää, jotta positiivisen ja digitaalisen nastajohdon välille muodostuu yhteys. Tämä voi olla leikattu ponnahduskappale, neliö, jossa on taitetut paperijouset, tai yksinkertainen taitettu kytkin.

Vaihe 5: Rakenna komponentit - anturit

Anturi voi havaita tapahtumia tai muutoksia ympäristössään. Kun liitetty, arduinon A0 -nasta voi lukea anturin arvon ja antaa sinun käyttää sitä projektissasi. Olemme toistaiseksi testanneet valoanturia ja paineanturia raaputuspaperilla, mutta voit kokeilla erityyppisiä antureita, jotka mittaavat ääntä, väriä tai johtavuutta.

1. Jokainen antureista tarvitsee kolme kiinnityspistettä arduino -korttiin positiivisessa, negatiivisessa ja analogisessa tulossa. Aseta kolme kappaletta kuparinauhaa alas kullekin johtimelle.

2. Aseta 10 k: n vastus negatiivisen ja digitaalisen nastaisen kuparinauhajohdon väliin. Juotosvastus paikalleen.

3. Kiinnitä valoanturi tai paineanturi kuparinauhajohtimien positiivisen ja analogisen väliin.

Vaihe 6: Paperihirviöt

Yksi hauska tapa sisällyttää leikkisyyttä ja oivalluksia materiaalijoukkoon on tehdä paperihirviöitä, joilla on googly -silmät ja jotka voidaan ohjelmoida ravistamaan värisevällä moottorilla.

1 Leikkaa kaksi 2x2 neliötä värillistä paperia. Leikkaa mielenkiintoinen hirviön muoto ja kiinnitä googly -silmät sopiviin kohtiin.

2 Kiinnitä kuparinauha pohjaan ja hirviöön samalla tasolla.

3. Juottaa johdot hakulaitteen moottoriin hirviön etupuolella oleviin kahteen teippiosaan ja juottaa johdot paikoilleen. Kiinnitä moottori paperiin.

4. Leikkaa suorakulmio samaa väristä kartonkia ja taita se puoliksi. Käytä L-muotoista kappaletta tukena ja liimaa kaksi osaa yhteen liimapuikon avulla.

5. Juotos kaksi kuparinauhan osaa yhteen.

Vaihe 7: Määritä Scratchx ja Arduino

Olemme käyttäneet scratchxia, kokeellista laajennusta scratch -ohjelmointikielelle paperipiirien ohjaamiseen arduinolla. On monia muita lohkopohjaisia ohjelmointikieliä, joita voit testata, kuten Ardublocks, Mblock, S4A ja muut. Tässä ohjeessa keskitytään scratchxiin, mutta voit testata muita formaatteja.

Nämä tiedot on lainattu Kreg Hanningin scratchx-aloitusoppaasta. Saatat haluta napsauttaa hänen sivustoaan saadaksesi yksityiskohtaisempia ohjeita ja näyttökuvia (https://khanning.github.io/scratch-arduino-extension/index.html)

Lataa StandardFirmata -laiteohjelmisto Arduinolle

1. Jos et ole jo tehnyt sitä, lataa ja asenna Arduino -ohjelmisto osoitteesta
2. Liitä Arduino -kortti tietokoneen USB -porttiin
3. Käynnistä Arduino -ohjelmisto
4. Valitse Tiedosto> Esimerkit> Firmata> Vakiofirmata
5. Valitse Arduino -korttisi Työkalut> Hallitus -valikosta
6. Valitse sarjaporttisi Työkalut> Portti -valikosta. Macissa se on jotain /dev/tty.usbmodem-1511. Windowsissa se on luultavasti korkein numeroitu COM-portti. (Tai irrota Arduino, tarkista valikko ja kytke sitten Arduino uudelleen ja katso, mikä uusi portti tulee näkyviin.)
7. Napsauta latauspainiketta

Asenna Scratch Extensions Browser Plugin

1. Sinun on käytettävä Firefox -selainta, jotta tämä laajennus toimii
2. Lataa ja asenna Scratch Extensions Browser Plugin "muita verkkoselaimia" varten

Lataa Arduino -laajennus ScratchXiin

Käynnistä laajennus siirtymällä seuraavaan URL -osoitteeseen:

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

Saatat nähdä toisen viestin, "sallitaanko scratchx.org suorittaa laajennuksia?". Aseta sekä Adobe Flash että Scratch Device -asetus "Salli ja muista" ja napsauta OK.

Kun näet merkkivalon "Lisää lohkoja" -välilehdessä, muutu vihreäksi ja olet valmis käyttämään laajennusta!

Vaihe 8: Esimerkkejä luonnoksista

Haluat ehkä aloittaa kokeilusi scratchx -paperilla, -piireillä ja arduino -ohjelmalla esimerkkiluonnoksilla, jotka teimme näytteen koodilla, joka luo vilkkuvan valon, kytkimen, joka kytkee LED -valon päälle ja pois päältä, sekä valoanturin, joka voi säätää kirkkautta valosta.

Siirry tiedostovalikkoon ja avaa esimerkkiohjelma. Kun vihreä valo on näytössä arduinoa varten, voit liittää paperipiirin komponentit arduinoon käyttämällä aligaattoripidikkeitä, kuten taustakuvassa näkyy.

Kun aloitat omien ohjelmien rakentamisen, voit aloittaa tyhjälevyohjelmalla. Kun työskentelet arduino -raaputusohjelman parissa, sinun on asennettava ohjelma "hat -lohkon" alle, joka sanoo "kun laite on kytketty" määrittämällä LEDit, painikkeet ja servot eri nastoille.

Jos haluat saada valot, kytkimet ja anturit tekemään jotain, voit luoda ohjelman, joka asuu "kun lippu napsautti" -hatun alla. Voit kokeilla toistoja, ikuisia silmukoita, satunnaisia tuloja ja odotusaikoja. Voit myös sisällyttää hahmoja, ääniä ja muuttuvia taustoja käyttämällä muita raaputuslohkoja.

Tässä on video raaputuspaperista toiminnassa ASTC -konferenssissa Tampassa tänä vuonna saadakseen käsityksen siitä, miten tämä näyttää käytännössä:

flic.kr/p/MKHtcf

Vaihe 9: ScratchPaper -työpajan luominen

Kun olet itse kokeillut ScratchPaper -projektien luomista, voit harkita toiminnan jakamista muiden ihmisten kanssa. Pyrimme tekemään muutoksia toiminnan suunnitteluun, materiaaleihin, ympäristöön ja helpottamiseen, jotta voimme tukea oppijoita omassa prosessissaan ja ideoidensa kehittämisessä. Tässä on muutamia asioita, joita ajattelemme, kun olemme perustaneet työpajan Tinkering Studiossa tai muiden opettajien kanssa eri kokouksissa. Voit säätää ja muokata näitä elementtejä sopimaan tiloihisi ja yleisöihisi.

Yhteistyöympäristö

Kun luot työympäristölle ympäristön, emme halua keskittyä ensisijaisesti tietokoneisiin, vaan pitää niitä vain yhtenä työkaluna jaettujen materiaalien ja inspiroivien esimerkkien rinnalla. Koiranluun muotoinen pöytämme sopii yleensä enemmän yhteistyöhön ja ideoiden jakamiseen, mikä on vieläkin haastavampaa näyttötoiminnoissa, joissa ei ole niin helppoa nähdä muiden töitä.

Esimerkkejä ja inspiraatiota

Huoneen sisäänkäynnin lähellä loimme "uteliaisuuden kulman" näyttääksemme joitain mahdollisia laajennuksia toimintaan. Mukana oli esimerkkejä paperipiireistä, jotka käyttävät attiny -sirua, joitain taiteellisempia paperipiiriesimerkkejä ja Nicolen analoginen kuparikruunu, joka käyttää valosensoreita ja RGB -LED -valoja mielenkiintoisessa fyysisessä järjestelyssä.

Työskentely pareissa

Työryhmässä täällä tiimin kanssa pyysimme heitä työskentelemään pareittain, mikä mielestäni todella auttoi viemään etsintöjä eteenpäin. Kun ihmiset osallistuvat yhteiseen tutkimukseen, he saivat kommunikoida siitä, mistä he tunsivat olonsa mukavaksi, ja oppia toisiltaan. Fyysisen maailman esineiden yhdistelmä raaputusohjelmointiin antaa enemmän tilaa käsillä ajattelulle ja antaa kumppaneille mahdollisuuden jakaa ongelma -tilan.

Materiaalit

Työpajaa varten valmistamme jokaiselle ryhmälle vähintään kolme yksittäistä LED -korttia ja yksi tai kaksi jokaista lisäkomponenttia (RGB -ledit, paperihirviöt, kytkimet ja anturit).

Jakaminen ja pohdinta

Jaamme aina tulokset ja ideat työpajan lopussa, ja oli todella hienoa nähdä, kuinka jokainen ryhmä työskenteli ainutlaatuisten tutkimusten parissa, joissa oli painikkeita, ääniä ja antureita. Vaikka meillä oli vain yksinkertaisia esimerkkejä sekaantua, kertomuksia ja tarinankerrontaa alkoi syntyä. Kuten mikä tahansa järjestely, etsimme erilaisia tuloksia, jotka heijastavat kunkin ryhmän prosessia.

Vaihe 10: Tee siitä oma

Tämä on kokeellinen toiminta, jota olemme työskennelleet muutaman kuukauden ajan ja jatkamme erilaisten materiaalien, kehotteiden ja projektien kokeilua. Toivomme, että kokeilet erilaisia elektronisia komponentteja, mielenkiintoisia tapoja tehdä kytkimiä, uudentyyppisiä lähtöjä ja erilaisia LED -järjestelmiä. Kerro meille, kuinka sekoitat ja muokkaat tätä toimintaa, jotta voimme oppia jatkossa, mitä paperipiireille, arduinoille ja scratchx -ohjelmoinnille on mahdollista.