ScratchPaper: 10 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:52

В студиото Tinkering изготвяхме прототипи на начини да запознаем хората с аспекти на електрониката и програмирането. Тъй като тези теми могат да бъдат плашещи за начинаещи, за нас беше забавен процес да се опитаме да обмислим начини за намаляване на бариерата за влизане.

Някои от любимите ни начини да запознаем учениците с основната верига включват монтиране на електронни компоненти върху дървени блокове и позволяване на учащите да експериментират, свързвайки ги с алигаторни скоби. Ние също сме вдъхновени от работата на AIR Jie Qi, който е разработил работилници за хартиени вериги с медна лента, монети с клетъчни батерии и светодиоди, за да създава артистични светлинни творения.

По отношение на програмирането, ние експериментирахме от няколко години с дейности, които използват Scratch или други езици за програмиране, базирани на блок. Начинът, по който тези интерфейси позволяват на хората да плъзгат, пускат и свързват части от програмата заедно, насърчава експериментирането и повторението.

Всички тези влияния ни накараха да създадем маш-ап дейност, която наричаме „ScratchPaper“, за да изследваме идеи около схеми, arduino и визуално програмиране.

Често сме виждали семинари по програмиране и arduino, които изглеждат сложни и не са толкова привлекателни за начинаещите участници. За тази работилница създадохме забавни и цветни примерни карти с единични светодиоди за дъвка, предварително направени ключове и сензори и RGB светлини, за да предадат това игриво отношение. Открихме, че това добавяне на причудливи елементи, както и комбинация от високотехнологични и нискотехнологични материали може да даде по -отворена покана да се присъедините към изследването на тези теми. Използваме scratchx, експериментално разширение на езика за програмиране Scratch, което добавя блокове, за да ви позволи да контролирате arduino.

В това ръководство можете да научите как да изградите компонентите за дейността, да получите някои примерни скици, с които да работите, и да прочетете за някои от начините, по които материалите, околната среда и улесненията могат да подкрепят изследването.

Стъпка 1: Съберете тези материали

За Arduino блок

Arduino UNO -

USB кабел -

Твърд жичен проводник -

Медни нокти

#4 винтове за накрайници с глава на бутон

Парче 1x6 дървена дъска

За компонентите на хартиената верига

Медна лента -

Цветна картонена хартия

10k резистор -

Светлинен сензор -

FSR сензор -

10 мм светодиоди -

10 мм RGB светодиоди с общ катод -

Мотор за пейджър -

Алигаторни клипове

Молив

Полезни инструменти

Ръчна бормашина с малка бормашина

Отвертка

Чук

Шлифовъчен блок

Ножици

Лепило

Поялник

Предпазни очила

Стъпка 2: Изградете Arduino блок

Първо, монтирайте дъска Arduino UNO върху дървен блок с щифтовете на дъските, свързани с медни пирони, по подобен начин на нашата платка за проучване на електричеството. Това ви позволява да свържете компонентите към платката с алигаторни клипове, което позволява итерация и тестване.

Медните пирони, свързани към няколко от щифтовете, ограничават проблемното пространство, но за нас все още ни се струва автентичен начин да представим дъски arduino, без да разчитаме на допълнителни щитове или необичайни части.

1. Нарежете блока 1x6 на 4 -инчово парче и шлайфайте ръбовете

2. Поставете дъската Arduino UNO в средата на блока, маркирайте отворите за винтовете с моливи и пробийте дупки на тези места.

3. Завийте arduino на място

4. Маркирайте пет точки от дясната страна (цифровата страна на щифта) и три точки отляво. Пробийте пилотни отвори и забийте в медните пирони

5. Използвайте жицата с плътно жило, за да свържете цифровите гнезда на arduino към медните пирони. Използваме номера на пинове 11, 9, 6, 5 и 3, защото това са PWM щифтовете, които ни позволяват да променяме яркостта чрез включване и изключване на щифта с много висока скорост.

6. От лявата страна свържете 5V щифта към пирон за положителен, GND щифт към пирон за отрицателен, и аналогов щифт A0 за сензори. Можете да използвате червен проводник за положителен, черен за отрицателен, ако искате, но това не е необходимо.

7. Използвахме щампа и острие, за да етикетираме ноктите към съответните щифтове. Ако нямате тези инструменти, може да помислите за други начини да следите щифтовете.

Стъпка 3: Изградете компонентите - светодиоди

Сега е време да създадете компоненти на хартиената верига, които ще се контролират от програмите arduino и scratchx.

За единичен светодиод

1. Изрежете квадрат 2 x 2 инча от цветен картон

2. Изрежете две малки парчета медна лента и ги залепете върху квадрата, оставяйки място за светодиода.

3. Поставете двата проводника на светодиод върху медната лента и ги запояйте надолу. Ако нямате поялник, можете просто да използвате скоч, за да прикрепите проводниците към лентата, въпреки че няма да е толкова сигурен. Маркирайте страните (+) и (-) с молив върху цветната хартия.

За RGB светодиоди

1. Изрежете квадратно парче 3in x 3in бял картон

2. Използвайте общия катоден RGB LED и проверете кой проводник съответства на кой цвят. Можете да го маркирате с цветни остриета, за да следите.

3. Прикрепете три малки парчета медна лента към едната страна на хартията и едно парче в средата към другата. Свържете трите положителни проводника на светодиода (за различните цветове) към медната лента от едната страна и отрицателния проводник от другата страна. Запояйте ги или ги залепете на място и маркирайте (-) страната и трите различни цвята.

За R, G и B светодиоди

1. Изрежете правоъгълно парче цветна хартия 2in x 3in

2. Прикрепете една лента отстрани на хартията за отрицателната страна на светодиодите. Поставете три ленти медна лента от другата страна.

3. Поставете червен, зелен и син светодиод върху хартията с отрицателните проводници от общата страна и положителните проводници от отделните страни. Използвайте молив, за да маркирате страните (+) и (-).

Стъпка 4: Изградете компонентите - превключватели

Следващата стъпка е да изградите ключове за включване/изключване, които да задействат различни програми във вашия проект. Те могат да приемат много различни форми, използвайки гънки или изскачащи прозорци, така че експериментирайте с изпробването на различни дизайни.

1. Всеки от превключвателите се нуждае от три точки за закрепване към платката arduino. Един към положителния, един към отрицателния и един към цифров входен щифт. Поставете три парчета медна лента надолу, по едно за всеки от тези проводници.

2. Поставете 10k резистор между парчетата медна лента, които ще се свържат с отрицателния и цифровия щифт. Запоявайте резистора на място.

3. Намерете начин да прикрепите друго парче медна лента, което може да се премести, за да се направи връзка между положителния и цифровия извод. Това може да бъде изрязано изскачащо парче, квадрат със сгънати хартиени пружини или обикновен сгънат превключвател.

Стъпка 5: Изградете компонентите - сензори

Сензорът може да открива събития или промени в своята среда. Когато е свързан, щифтът A0 на arduino може да прочете стойността на сензора и да ви позволи да го използвате във вашия проект. Тествали сме сензори за светлина и сензори за налягане с хартия за драскотини, но можете да опитате различни видове сензори, които измерват звук, цвят или проводимост.

1. Всеки от сензорите се нуждае от три точки за свързване към платката arduino на положителния, отрицателния и аналогов входен щифт. Поставете три парчета медна лента надолу за всеки от тези проводници.

2. Поставете 10k резистор между отрицателния и цифровия щифт медна лента. Запоявайте резистора на място.

3. Прикрепете светлинния сензор или сензора за налягане между положителните и аналоговите в медни лентови проводници.

Стъпка 6: Хартиени чудовища

Един забавен начин да включите малко игривост и прищявка в набора от материали е като направите някои хартиени чудовища с нагледи очи, които могат да бъдат програмирани да се разклащат с вибриращ двигател.

1 Изрежете два квадратчета 2x2 от цветна хартия. Изрежете интересна форма на чудовище и прикрепете гуглисти очи на подходящи места.

2 Прикрепете медна лента към основния квадрат и чудовището в една и съща равнина.

3. Запоявайте проводниците към двигателя на пейджъра към двете парчета лента на лицето на чудовището и запоявайте проводниците на място. Прикрепете двигателя към хартията.

4. Изрежете правоъгълник от същия цветен картон и го сгънете наполовина. Използвайте L-образната част като опора и използвайте лепилото, за да свържете двете части заедно.

5. Запоявайте двете парчета медна лента заедно.

Стъпка 7: Настройте Scratchx и Arduino

Използвахме scratchx, експериментално разширение на езика за програмиране на нулата, за да контролираме хартиените вериги с arduino. Има много други езици за програмиране, базирани на блокове, които можете да тествате като Ardublocks, Mblock, S4A и други. Тази инструкция ще се фокусира върху scratchx, но можете да тествате други формати.

Тази информация е взаимствана от ръководството за начало на Kreg Hanning за scratchx, може просто да кликнете върху неговия сайт за по-подробни инструкции и скрийншотове (https://khanning.github.io/scratch-arduino-extension/index.html)

Качете фърмуера на StandardFirmata в Arduino

1. Ако все още не сте, изтеглете и инсталирайте софтуера Arduino от
2. Свържете платката Arduino към USB порта на компютъра
3. Стартирайте софтуера Arduino
4. Отидете на Файл> Примери> Фирма> Стандартни фирми
5. Изберете вашата дъска Arduino от меню Инструменти> Табло
6. Изберете серийния порт от менюто Инструменти> Порт. На Mac това е нещо като /dev/tty.usbmodem-1511. В Windows това е може би най-номерираният COM порт. (Или изключете Arduino, проверете менюто и след това включете отново Arduino и вижте какъв нов порт се появява.)
7. Щракнете върху бутона за качване

Инсталирайте приставката на браузъра Scratch Extensions

1. За да работи това разширение, ще трябва да използвате уеб браузъра Firefox
2. Изтеглете и инсталирайте приставката за браузъри Scratch Extensions за „други уеб браузъри“

Заредете разширението Arduino в ScratchX

Стартирайте разширението, като отидете на следния URL адрес:

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

Може да видите друго съобщение „Разрешаване на scratchx.org да изпълнява плъгини?“. Задайте Adobe Flash и Scratch Device на „Разрешаване и запомняне“и щракнете върху OK.

Когато видите индикаторната лампичка в раздела „Още блокове“, става зелена, готови да започнете да използвате разширението!

Стъпка 8: Някои примерни скици

Може да искате да започнете експериментите си с scratchx, хартия, вериги и arduino с някои примерни скици, които направихме с примерен код, който създава мигаща светлина, превключвател, който включва и изключва LED и сензор за светлина, който може да контролира яркостта на светлина.

Отидете в менюто файл и отворете примерна програма. След като имате зелена светлина на екрана за свързан arduino, можете да свържете компонентите на хартиената верига към arduino, като използвате клипове -алигатори, както е показано на фоновото изображение.

Когато започнете да изграждате свои собствени програми, можете да започнете с програмата за празен борд. Когато работите върху програма за скреч за arduino, трябва да имате настройката на програмата под „блока на шапките“, който казва „когато устройството е свързано“, като присвоите светодиоди, бутони и сервомотори на различни щифтове.

За да накарате светлините, превключвателите и сензорите да направят нещо, можете да създадете програма, която да се намира под блока на шапката "при щракване на знамето". Може да искате да експериментирате с повторения, завинаги цикли, произволни входове и времена на изчакване. Можете също така да включите герои, звуци и промяна на фона, като използвате другите видове скреч блокове.

Ето видео на скречпауър в действие на конференцията ASTC в Тампа тази година, за да добиете представа как изглежда това на практика:

flic.kr/p/MKHtcf

Стъпка 9: Създаване на работилница за ScratchPaper

След като лично експериментирате със създаването на ScratchPaper проекти, можете да помислите за споделяне на дейността с други хора. Опитваме се да направим корекции в дизайна на дейността, материалите, околната среда и улесняването, за да подкрепим обучаемите в техния собствен процес и разработване на идеи. Ето няколко неща, за които мислим, когато създадохме семинара в Tinkering Studio или с други преподаватели на различни конференции. Можете да коригирате и модифицирате тези елементи, за да отговарят на вашите пространства и аудитория.

Сътрудническа среда

Когато създаваме среда за работилницата, ние искаме да не се фокусираме предимно върху компютрите, а да ги имаме като още един инструмент заедно с споделени материали и вдъхновяващи примери. Нашата маса с форма на кокал обикновено се поддава на по -голямо сътрудничество и споделяне на идеи, което е още по -голямо предизвикателство в екранните дейности, където не е толкова лесно да се види работата на другите.

Примери и вдъхновение

Близо до входа на стаята създадохме „ъгъл на любопитство“, за да покажем някои възможни разширения на дейността. Включихме примери за хартиени схеми, които използват чипа на attiny, някои по -артистични примери за хартиени вериги и аналогова медна корона на Никол, която използва сензори за светлина и RGB светодиоди в интересна физическа подредба.

Работа по двойки

За семинара с екипа тук ние ги помолихме да работят по двойки, което мисля, че наистина помогна за задвижването на изследванията напред. Наличието на хора, които допринасят за споделено разследване, им позволява да общуват за това, което им е по -удобно и да се учат един от друг. Комбинацията от обекти във физическия свят с програмирането с нулата дава повече пространство за мислене с ръце и позволява на партньорите да споделят проблемното пространство.

Материали

За семинар ние подготвяме поне три единични LED карти и един или два от всеки допълнителен компонент (RGB светодиоди, хартиени чудовища, ключове и сензори) за всяка група.

Споделяне и размисъл

Винаги споделяме резултати и идеи в края на семинар и беше наистина страхотно да видим как всяка от групите работи по уникални разследвания, включващи бутони, звуци и сензори. Въпреки че имахме само прости примери, с които да се забъркваме, разкази и разказване на истории започнаха да се появяват. Както при всяка друга работа, ние търсим различни резултати, които отразяват процеса на всяка група.

Стъпка 10: Направете го сами

Това е експериментална дейност, върху която работим от няколко месеца и продължаваме да изпробваме различни материали, подкани и проекти. Надяваме се, че ще експериментирате с различни електронни компоненти, интересни начини за превключване, нови видове изходи и различни подредби на светодиоди. Кажете ни как ремиксирате и променяте тази дейност, за да можем да продължим да научаваме какво е възможно за хартиени вериги, arduino и програмиране с scratchx.