ScratchPaper: 10 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:44

În Tinkering Studio am protejat moduri de a introduce oamenii în aspecte legate de electronică și programare. Deoarece aceste subiecte pot fi intimidante pentru începători, a fost un proces distractiv pentru noi să încercăm să ne gândim la modalități de a reduce bariera la intrare.

Unele dintre modalitățile noastre preferate de a introduce cursanții în circuitul de bază includ montarea componentelor electronice pe blocuri de lemn și permiterea cursanților să experimenteze conectarea lor cu cleme de aligator. De asemenea, am fost inspirați de munca AIR Jie Qi, care a dezvoltat ateliere de circuite de hârtie cu bandă de cupru, baterii cu monedă și LED-uri pentru a crea creații artistice de iluminare.

În ceea ce privește programarea, experimentăm de câțiva ani activități care utilizează Scratch sau alte limbaje de programare bazate pe blocuri. Modul în care aceste interfețe permit oamenilor să tragă, să fixeze și să conecteze părți ale programului împreună încurajează experimentarea și iterația.

Toate aceste influențe ne-au determinat să creăm o activitate mash-up pe care o numim „ScratchPaper” pentru a explora idei în jurul circuitelor, arduino și programării vizuale.

De multe ori am văzut ateliere de programare și arduino care par complicate și nu prea atrăgătoare pentru participanții începători. Pentru acest atelier, am construit cărți de exemplare distractive și colorate, cu LED-uri cu o singură gumdrop, comutatoare și senzori prefabrați și lumini RGB pentru a comunica această atitudine jucăușă. Am constatat că această adăugare de elemente capricioase, precum și o combinație de materiale de înaltă și scăzută tehnologie pot oferi o invitație mai deschisă de a participa la explorarea acestor subiecte. Folosim scratchx, o extensie experimentală a limbajului de programare Scratch care adaugă blocuri pentru a vă permite să controlați un arduino.

În acest ghid puteți afla cum să construiți componentele activității, să obțineți câteva schițe de exemplu cu care să lucrați și să citiți despre câteva moduri în care materialele, mediul și facilitarea pot sprijini explorarea.

Pasul 1: Adunați aceste materiale

Pentru blocul Arduino

Arduino UNO -

Cablu USB -

Sârmă solidă -

Cuie de cupru

# 4 șuruburi filetate pentru capul butonului

Bucată de scândură de lemn 1x6

Pentru componentele circuitului de hârtie

Bandă de cupru -

Hârtie colorată din carton

Rezistor 10k -

Senzor de lumină -

Senzor FSR -

LED-uri de 10 mm -

LED-uri RGB cu catod comun de 10 mm -

Motor paginator -

Clipuri aligator

Creion

Instrumente utile

Burghiu manual cu burghiu mic

Şurubelniţă

Ciocan

Bloc de șlefuire

Foarfece

Lipici

Ciocan de lipit

Ochelari de protecție

Pasul 2: Construiți blocul Arduino

Mai întâi, montați o placă Arduino UNO pe un bloc de lemn cu știfturile plăcilor conectate la cuie de cupru, în mod similar cu setul nostru de circuite pentru explorări de energie electrică. Acest lucru vă permite să conectați componentele la placă cu cleme de aligator, ceea ce permite iterația și testarea.

Unghiile de cupru conectate la câteva dintre știfturi limitează spațiul problemei, dar pentru noi se simte totuși o modalitate autentică de a prezenta plăci arduino fără a se baza pe scuturi suplimentare sau piese neobișnuite.

1. Tăiați blocul 1x6 într-o bucată de 4 inci și șlefuiți marginile

2. Așezați placa Arduino UNO în mijlocul blocului, marcați găurile pentru șuruburi cu creioane și găuriți în acele locuri.

3. Înșurubați arduino-ul în poziție

4. Marcați cinci puncte în partea dreaptă (partea digitală a pinului) și trei puncte în partea stângă. Găuriți găurile pilot și bateți-le în cuie

5. Utilizați firul cu miez solid pentru a conecta prizele digitale arduino la cuiele de cupru. Folosim numerele de pin 11, 9, 6, 5 și 3 deoarece aceștia sunt pinii PWM care ne permit să schimbăm luminozitatea pornind și oprind pinul la o rată foarte mare.

6. În partea stângă conectați pinul de 5V la un cui pentru pozitiv, pinul GND la un cui pentru negativ și pinul analogic A0 pentru senzori. Puteți utiliza firul roșu pentru pozitiv, negru pentru negativ, dacă doriți, dar nu este necesar.

7. Am folosit o ștampilă și sharpie pentru a eticheta unghiile la știfturile corespunzătoare. Dacă nu aveți aceste instrumente, vă recomandăm să vă gândiți la alte modalități de a ține evidența pinilor.

Pasul 3: Construiți componentele - LED-uri

Acum este timpul să creați componentele circuitului de hârtie care vor fi controlate de programarea arduino și scratchx.

Pentru un singur LED

1. Tăiați un pătrat de 2 x 2 inci din carton colorat

2. Tăiați două bucăți mici de bandă de cupru și lipiți-le de pătrat, lăsând loc LED-ului.

3. Așezați cele două cabluri ale unui LED pe banda de cupru și lipiți-le. Dacă nu aveți un fier de lipit, puteți folosi doar bandă scotch pentru a fixa cablurile pe bandă, deși nu va fi la fel de sigură. Marcați fețele (+) și (-) cu creionul pe hârtia colorată.

Pentru LED-uri RGB

1. Tăiați o bucată pătrată de carton alb de 3in x 3in

2. Folosiți LED-ul RGB catodic obișnuit și testați care este cablul care corespunde culorii. Îl puteți marca cu ascuțite colorate pentru a urmări.

3. Atașați trei bucăți mici de bandă de cupru pe o parte a hârtiei și o bucată pe mijloc pe cealaltă. Conectați cele trei fire pozitive ale LED-ului (pentru diferitele culori) la banda de cupru pe o parte și cablul negativ pe cealaltă parte. Lipiți-le sau lipiți-le pe loc și marcați partea (-) și cele trei culori diferite.

Pentru LED-urile R, G și B

1. Tăiați o bucată dreptunghiulară de hârtie colorată de 2 x 3 in

2. Atașați o bandă pe partea laterală a hârtiei pentru partea negativă a LED-urilor. Așezați trei benzi de bandă de cupru pe cealaltă parte.

3. Puneți un LED roșu, verde și albastru pe hârtie cu cablurile negative pe partea comună și cele pozitive pe fiecare parte. Folosiți un creion pentru a marca laturile (+) și (-).

Pasul 4: Construiți componentele - comutatoare

Următorul pas este să construiți comutatoare on / off pentru a declanșa diferite programe în proiectul dvs. Acestea pot lua o mulțime de forme diferite folosind pliuri sau ferestre pop-up, așa că experimentați încercarea de modele diferite.

1. Fiecare dintre comutatoare are nevoie de trei puncte de atașare la placa arduino. Unul la pozitiv, unul la negativ și unul la un pin de intrare digital. Așezați trei bucăți de bandă de cupru în jos, câte una pentru fiecare dintre aceste cabluri.

2. Plasați un rezistor de 10k între piesele de bandă de cupru care se vor conecta la pinul negativ și digital. Lipiți rezistorul la locul său.

3. Găsiți o modalitate de a atașa o altă bucată de bandă de cupru care poate fi mutată pentru a face o legătură între cablul pozitiv și pinul digital. Aceasta poate fi o bucată pop-up decupată, un pătrat cu arcuri de hârtie îndoite sau un simplu comutator pliat.

Pasul 5: Construiți componentele - senzori

Un senzor poate detecta evenimente sau schimbări în mediul său. Când este conectat, pinul A0 al arduino poate citi valoarea senzorului și vă permite să îl utilizați în proiect. Am testat până acum senzori de lumină și senzori de presiune cu hârtie zgârietură, dar puteți încerca diferite tipuri de senzori care măsoară sunetul, culoarea sau conductivitatea.

1. Fiecare dintre senzori are nevoie de trei puncte de atașare la placa arduino de pe pinul de intrare pozitiv, negativ și analogic. Așezați trei bucăți de bandă de cupru în jos pentru fiecare dintre aceste cabluri.

2. Așezați un rezistor de 10k între negativ și firul digital de bandă de cupru. Lipiți rezistorul la locul său.

3. Atașați senzorul de lumină sau senzorul de presiune între pozitiv și analog în cablurile benzii de cupru.

Pasul 6: Monștri de hârtie

O modalitate amuzantă de a încorpora oarecare jucăuș și capriciu în setul de materiale este realizarea unor monștri de hârtie cu ochi googly care pot fi programați să se agite cu un motor vibrator.

1 Decupați două pătrate de hârtie colorată de 2x2. Tăiați o formă interesantă de monstru și atașați ochii googly în locurile adecvate.

2 Fixați bandă de cupru pe pătratul de bază și pe monstru în același plan.

3. Lipiți firele la motorul pagerului pe cele două bucăți de bandă de pe fața monstrului și lipiți cablurile în poziție. Fixați motorul pe hârtie.

4. Tăiați un dreptunghi din același carton colorat și împăturiți-l în jumătate. Utilizați piesa în formă de L ca suport și folosiți stick-ul de lipit pentru a conecta cele două piese împreună.

5. Lipiți împreună cele două bucăți de bandă de cupru.

Pasul 7: Configurați Scratchx și Arduino

Am folosit scratchx, o extensie experimentală a limbajului de programare scratch pentru a controla circuitele de hârtie cu arduino. Există o mulțime de alte limbaje de programare bazate pe blocuri pe care le puteți testa, cum ar fi Ardublocks, Mblock, S4A și altele. Acest instructable se va concentra pe scratchx, dar puteți testa alte formate.

Aceste informații au fost împrumutate de la ghidul de începere al lui Kreg Hanning pentru scratchx; poate doriți să faceți clic pe site-ul său pentru instrucțiuni mai detaliate și screengrabs (https://khanning.github.io/scratch-arduino-extension/index.html)

Încărcați firmware-ul StandardFirmata pe Arduino

1. Dacă nu ați făcut-o deja, descărcați și instalați software-ul Arduino de pe
2. Conectați placa Arduino la portul USB al computerului
3. Lansați software-ul Arduino
4. Accesați Fișier> Exemple> Firmata> Firmata standard
5. Selectați placa Arduino din meniul Instrumente> Placă
6. Selectați portul serial din meniul Instrumente> Port. Pe Mac, este ceva de genul /dev/tty.usbmodem-1511. Pe Windows, este probabil cel mai numeric port COM. (Sau deconectați Arduino, verificați meniul, apoi reconectați Arduino și vedeți ce port nou apare.)
7. Faceți clic pe butonul de încărcare

Instalați pluginul pentru browser Scratch Extensions

1. Va trebui să utilizați browserul web Firefox pentru ca această extensie să funcționeze
2. Descărcați și instalați pluginul pentru browser Scratch Extensions pentru „alte browsere web”

Încărcați extensia Arduino pe ScratchX

Lansați extensia accesând următoarea adresă URL:

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

S-ar putea să vedeți un alt mesaj „Permiteți scratchx.org să ruleze pluginuri?”. Setați atât Adobe Flash, cât și dispozitivul Scratch la „Permiteți și amintiți-vă” și faceți clic pe OK.

Când vedeți indicatorul luminos în fila „Mai multe blocuri” devine verde, sunteți gata să începeți să folosiți extensia!

Pasul 8: câteva exemple de schițe

Poate doriți să începeți experimentele cu scratchx, hârtie, circuite și arduino cu câteva exemple de schițe pe care le-am realizat cu un exemplu de cod care creează o lumină intermitentă, un comutator care aprinde și se stinge un LED și un senzor de lumină care poate controla luminozitatea a unei lumini.

Accesați meniul fișier și deschideți un exemplu de program. Odată ce aveți lumina verde pe ecran pentru arduino conectat, puteți conecta componentele circuitului de hârtie la arduino folosind cleme de aligator așa cum se arată în imaginea de fundal.

Când începeți să vă construiți propriile programe, puteți începe cu programul de bord gol. Când lucrați la un program de zgârieturi pentru arduino, trebuie să aveți configurat programul sub „blocul de pălării” care spune „când dispozitivul este conectat” prin atribuirea LED-urilor, butoanelor și servo-urilor la diferiți pini.

Pentru ca luminile, comutatoarele și senzorii să facă ceva, puteți crea un program care trăiește sub blocul de pălărie „când a făcut clic pe steag”. Poate doriți să experimentați repetări, bucle pentru totdeauna, intrări aleatorii și timpi de așteptare. Puteți include, de asemenea, caractere, sunete și schimbarea fundalurilor folosind celelalte tipuri de blocuri de zgârieturi.

Iată un videoclip cu zgârieturi în acțiune la conferința ASTC de la Tampa din acest an pentru a vă face o idee despre cum arată acest lucru în practică:

flic.kr/p/MKHtcf

Pasul 9: Crearea unui atelier ScratchPaper

După ce ați experimentat personal crearea de proiecte ScratchPaper, vă puteți gândi să împărtășiți activitatea cu alte persoane. Încercăm să facem ajustări la proiectarea activității, materiale, mediu și facilități pentru a sprijini cursanții în propriul proces și dezvoltarea ideilor. Iată câteva lucruri la care ne gândim când am organizat atelierul în Tinkering Studio sau cu alți educatori la diferite conferințe. Puteți ajusta și modifica aceste elemente pentru a se potrivi cu spațiile și publicul dvs.

Mediu colaborativ

Pe măsură ce creăm un mediu pentru atelier, vrem să nu ne concentrăm în primul rând pe computere, ci să le avem ca un alt instrument alături de materiale comune și exemple inspiratoare. Masa noastră în formă de dogbone se pretează, de obicei, la mai multă colaborare și schimb de idei, ceea ce reprezintă și mai mult o provocare în activitățile bazate pe ecran, unde nu este atât de ușor să vezi munca altora.

Exemple și inspirații

Lângă intrarea camerei am creat un „colț de curiozitate” pentru a arăta câteva posibile extensii ale activității. Am inclus exemple de circuite de hârtie care utilizează cipul de tip hârtie, câteva exemple de circuite de hârtie mai artistice și coroana analogică de cupru a lui Nicole care utilizează senzori de lumină și LED-uri RGB într-un aranjament fizic interesant.

Lucrul în perechi

Pentru atelierul cu echipa de aici, le-am cerut să lucreze în perechi, ceea ce cred că a ajutat cu adevărat să propulseze explorările înainte. Faptul că oamenii au contribuit la o investigație comună le-a permis să comunice despre ceea ce s-au simțit mai confortabil și să învețe unul de la celălalt. Combinația de obiecte din lumea fizică cu programarea zgârieturilor oferă mai mult spațiu pentru gândirea cu mâinile și permite partenerilor să împartă spațiul problematic.

Materiale

Pentru un atelier pregătim cel puțin trei carduri LED unice și unul sau două din fiecare componentă suplimentară (leduri RGB, monștri de hârtie, comutatoare și senzori) pentru fiecare grup.

Partajare și reflecție

Împărtășim întotdeauna rezultate și idei la sfârșitul unui atelier și a fost foarte interesant să vedem cum fiecare grup a lucrat la investigații unice care implică butoane, sunete și senzori. Deși am avut doar exemple simple cu care să ne încurcăm, narațiunile și povestirile au început să apară. Ca și în cazul oricărei activități de bricolaj, căutăm rezultate variate care să reflecte procesul fiecărui grup.

Pasul 10: Fă-ți propriul

Aceasta este o activitate experimentală la care lucrăm de câteva luni și continuăm să încercăm diferite materiale, solicitări și proiecte. Sperăm că veți experimenta diferite componente electronice, modalități interesante de a face comutatoare, noi tipuri de ieșiri și diferite aranjamente de LED-uri. Spuneți-ne cum remixați și modificați această activitate, astfel încât să putem continua să aflăm ce este posibil pentru circuitele de hârtie, arduino și programarea cu scratchx.