ScratchPaper: 10 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:36

U Studiju Tinkering prototipirali smo načine kako upoznati ljude sa aspektima elektronike i programiranja. Budući da ove teme mogu biti zastrašujuće za početnike, bio nam je zabavan proces pokušavanja razmišljanja o načinima za smanjenje prepreke za ulazak.

Neki od naših omiljenih načina upoznavanja učenika s osnovnom kružnošću uključuju postavljanje elektroničkih komponenti na drvene blokove i omogućavanje učenicima da eksperimentiraju povezujući ih s aligatorskim isječcima. Nadahnuti smo i radom AIR-a Jie Qija koji je razvio radionice za papirne krugove s bakrenom trakom, dugmastim baterijama i LED diodama za stvaranje umjetničkih svjetlosnih kreacija.

Što se tiče programiranja, već nekoliko godina eksperimentiramo s aktivnostima koje koriste Scratch ili druge programske jezike temeljene na blokovima. Način na koji ta sučelja omogućuju ljudima povlačenje, ispuštanje i povezivanje dijelova programa potiče eksperimentiranje i ponavljanje.

Svi ti utjecaji doveli su nas do stvaranja zglobne aktivnosti koju nazivamo 'ScratchPaper' kako bismo istražili ideje o sklopovima, arduinu i vizualnom programiranju.

Često smo viđali radionice programiranja i arduina koje izgledaju komplicirano i nisu tako privlačne za početnike. Za ovu smo radionicu izgradili zabavne i šarene primjerne kartice s LED diodama s jednim gumiranjem, unaprijed izrađenim prekidačima i senzorima te RGB svjetlima za komuniciranje ovog zaigranog stava. Otkrili smo da ovaj dodatak hirovitih elemenata, kao i kombinacija materijala visoke i niske tehnologije, može dati otvoreniji poziv da se pridružite istraživanju ovih tema. Koristimo scratchx, eksperimentalno proširenje programskog jezika Scratch koje dodaje blokove koji vam omogućuju kontrolu arduina.

U ovom vodiču možete naučiti kako izgraditi komponente za aktivnost, dobiti neke primjere skica za rad i pročitati o nekim načinima na koje materijali, okolina i olakšavanje mogu podržati istraživanje.

Korak 1: Prikupite ove materijale

Za Arduino blok

Arduino UNO -

USB kabel -

Žica s čvrstom jezgrom -

Bakreni nokti

#4 vijci za točenje s gumbom

Komad 1x6 drvene ploče

Za komponente kruga papira

Bakrena traka -

Kartonski papir u boji

10k otpornik -

Senzor svjetla -

FSR senzor -

10 mm LED diode -

10 mm uobičajene katodne RGB LED diode -

Pager motor -

Isječci aligatora

Olovka

Korisni alati

Ručna bušilica s malim svrdlom

Odvijač

Čekić

Blok za brušenje

Škare

Ljepilo

Lemilica

Zaštitne naočale

Korak 2: Izgradite Arduino blok

Prvo, montirajte Arduino UNO ploču na drveni blok sa iglama ploča spojenim na bakrene čavle, na sličan način kao i naša ploča za istraživanje električne energije. To vam omogućuje spajanje komponenti na ploču s aligatorskim isječcima što omogućuje ponavljanje i testiranje.

Bakreni čavli povezani s nekoliko igala ograničavaju problematični prostor, ali nama se i dalje osjećaju kao autentičan način predstavljanja arduino ploča bez oslanjanja na dodatne štitove ili neobične dijelove.

1. Izrežite blok 1x6 na komad od 4 inča i izbrusite rubove

2. Postavite Arduino UNO ploču na sredinu bloka, olovkama označite rupe za vijke i na tim mjestima izbušite rupe.

3. Pričvrstite arduino na mjesto

4. Označite pet mjesta s desne strane (digitalna strana pin -a) i tri mjesta s lijeve strane. Izbušite probne rupe i utisnite bakrene čavle

5. Upotrijebite žicu s čvrstom jezgrom za spajanje arduino digitalnih utičnica na bakrene čavle. Koristimo brojeve pinova 11, 9, 6, 5 i 3 jer su to PWM pinovi koji nam omogućuju promjenu svjetline uključivanjem i isključivanjem pina vrlo velikom brzinom.

6. Na lijevoj strani spojite 5V pin na čavao za pozitivnu, GND pin na čavao za negativnu i A0 analognu iglu za senzore. Možete koristiti crvenu žicu za pozitivnu, crnu za negativnu, ako želite, ali nije potrebno.

7. Koristili smo pečat i oštricu za označavanje noktiju odgovarajućim iglama. Ako nemate ove alate, razmislite o drugim načinima praćenja pinova.

Korak 3: Izgradite komponente - LED diode

Sada je vrijeme za stvaranje komponenti papirnatog kruga koje će kontrolirati arduino i scratchx programiranje.

Za jednu LED

1. Izrežite karton u boji dimenzija 2 x 2 inča

2. Izrežite dva mala komada bakrene trake i zalijepite ih na kvadrat, ostavljajući mjesta za LED.

3. Postavite dva vodiča LED diode na bakrenu traku i lemite ih. Ako nemate lemilicu, možete samo upotrijebiti ljepljivu traku za pričvršćivanje žica na traku, iako neće biti tako sigurna. Označite (+) i (-) strane olovkom na papiru u boji.

Za RGB LED diode

1. Izrežite kvadratni komad bijelog kartona veličine 3 x 3 inča

2. Upotrijebite zajedničku katodnu RGB LED lampicu i ispitajte koji kabel odgovara kojoj boji. Možete ga označiti oštrim šarama kako biste pratili.

3. Pričvrstite tri mala komada bakrene trake na jednu stranu papira i jedan komad u sredini na drugu. Spojite tri pozitivna vodiča LED diode (za različite boje) s bakrenom trakom s jedne strane, a negativni vod s druge strane. Lepite ih ili zalijepite trakom na mjesto i označite (-) stranu i tri različite boje.

Za LED diode R, G i B

1. Izrežite pravokutni komad papira u boji dimenzija 2 x 3 inča

2. Pričvrstite jednu traku sa strane papira za negativnu stranu LED dioda. S druge strane postavite tri trake bakrene trake.

3. Stavite crvenu, zelenu i plavu LED diodu na papir s negativnim vodovima na zajedničkoj strani i pozitivnim vodovima sa pojedinačnih strana. Olovkom označite (+) i (-) strane.

Korak 4: Izgradite komponente - sklopke

Sljedeći korak je izgradnja prekidača za uključivanje/isključivanje za pokretanje različitih programa u vašem projektu. Oni mogu imati mnogo različitih oblika pomoću nabora ili skočnih prozora pa eksperimentirajte s isprobavanjem različitih dizajna.

1. Svaki od prekidača treba tri točke pričvršćivanja na arduino ploču. Jedan na pozitivan, jedan na negativni i jedan na pin za digitalni ulaz. Stavite tri komada bakrene trake prema dolje, po jedan za svaki od ovih kabela.

2. Postavite 10k otpornik između komada bakrene trake koji će se spojiti na negativni i digitalni pin. Lemite otpornik na mjestu.

3. Nađite način da pričvrstite još jedan komad bakrene trake koji se može pomaknuti kako bi se uspostavila veza između pozitivnog i digitalnog pina. To može biti izrezani skočni dio, kvadrat s presavijenim papirnatim oprugama ili jednostavni sklopljeni prekidač.

Korak 5: Izgradite komponente - senzore

Senzor može otkriti događaje ili promjene u svom okruženju. Kad je spojen, A0 pin arduina može očitati vrijednost senzora i omogućiti vam da ga koristite u svom projektu. Dosad smo testirali svjetlosne senzore i senzore tlaka s papirom za ogrebotine, ali možete isprobati različite vrste senzora koji mjere zvuk, boju ili vodljivost.

1. Svaki od senzora treba tri točke pričvršćivanja na arduino ploču na pozitivnom, negativnom i analognom ulaznom pinu. Položite tri komada bakrene trake za svaki od ovih kabela.

2. Postavite 10k otpornik između negativnog i digitalnog pin -a bakrene trake. Lemite otpornik na mjestu.

3. Spojite svjetlosni osjetnik ili osjetnik tlaka između pozitivnih i analognih vodiča u bakrenoj traci.

Korak 6: Papirna čudovišta

Jedan zabavan način da se u set materijala unese razigranost i hirovitost je stvaranje nekih papirnatih čudovišta sa začuđenim očima koje se mogu programirati da se tresu vibracijskim motorom.

1 Izrežite dva 2x2 kvadrata papira u boji. Izrežite zanimljiv oblik čudovišta i pričvrstite googly oči na odgovarajuća mjesta.

2 Pričvrstite bakrenu traku na osnovni kvadrat i čudovište u istoj ravnini.

3. Lemiti žice na motoru dojavljivača na dva komada trake na licu čudovišta i lemiti elektrode na mjestu. Pričvrstite motor na papir.

4. Izrežite pravokutnik iste boje u kartonu i preklopite ga na pola. Koristite komad u obliku slova L kao oslonac i pomoću ljepila spojite dva komada zajedno.

5. Zalemite dva komada bakrene trake zajedno.

Korak 7: Postavite Scratchx i Arduino

Koristili smo scratchx, eksperimentalno proširenje programskog jezika scratch za upravljanje papirnatim sklopovima s arduinom. Postoji mnogo drugih programskih jezika temeljenih na blokovima koje možete isprobati, poput Ardublocks, Mblock, S4A i drugih. Ovaj će se instruktor usredotočiti na scratchx, ali možete isprobati i druge formate.

Ove su informacije posuđene iz Kreg Hanningovog vodiča za početak rada za scratchx. Možda biste htjeli samo kliknuti na njegovu web stranicu za detaljnije upute i snimke zaslona (https://khanning.github.io/scratch-arduino-extension/index.html)

Prenesite firmver StandardFirmata na Arduino

1. Ako već niste, preuzmite i instalirajte Arduino softver s
2. Spojite Arduino ploču na USB priključak vašeg računala
3. Pokrenite softver Arduino
4. Idite na Datoteka> Primjeri> Firmata> Standardne tvrtke
5. Odaberite svoju Arduino ploču s izbornika Alati> Ploča
6. Odaberite svoj serijski port s izbornika Alati> Port. Na Macu je to nešto poput /dev/tty.usbmodem-1511. U sustavu Windows to je vjerojatno najbrojniji COM port. (Ili isključite Arduino iz utičnice, provjerite izbornik, a zatim ponovo uključite svoj Arduino i pogledajte koji se novi port pojavljuje.)
7. Pritisnite gumb za prijenos

Instalirajte dodatak za preglednik Scratch Extensions Browser

1. Morat ćete koristiti web preglednik Firefox da bi ovo proširenje radilo
2. Preuzmite i instalirajte dodatak za preglednik Scratch Extensions za "ostale web preglednike"

Učitajte proširenje Arduino na ScratchX

Pokrenite proširenje tako što ćete otići na sljedeći URL:

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

Možda ćete vidjeti drugu poruku "Dopusti scratchx.org izvođenju dodataka?". Postavite Adobe Flash i Uređaj za grebanje na "Dopusti i zapamti" i kliknite u redu.

Kad vidite indikatorsko svjetlo na kartici "Više blokova", postat će zeleno i spremni ste za početak upotrebe proširenja!

Korak 8: Neki primjeri skica

Možda biste htjeli započeti svoje eksperimente s scratchx -om, papirom, sklopovima i arduinom s nekim primjerima skica koje smo napravili s uzorkom koda koji stvara trepćuće svjetlo, prekidačem koji uključuje i isključuje LED i svjetlosnim senzorom koji može kontrolirati svjetlinu svjetla.

Idite na izbornik datoteka i otvorite primjer programa. Nakon što imate zeleno svjetlo na ekranu za arduino spojen, možete spojiti komponente papirnog kruga na arduino pomoću aligatorskih isječaka kao što je prikazano na pozadinskoj slici.

Kad počnete s izradom vlastitih programa, možete početi s programom prazne ploče. Kada radite na programu ispočetka za arduino, morate imati postavljen program ispod "šešira bloka" koji kaže "kada je uređaj spojen" dodjeljivanjem LED dioda, gumba i servo upravljača različitim pinovima.

Da bi svjetla, prekidači i senzori učinili nešto, možete stvoriti program koji se nalazi ispod bloka šešira "kada se zastavica klikne". Možda biste htjeli eksperimentirati s ponavljanjima, zauvijek petljama, slučajnim ulazima i vremenom čekanja. Također možete uključiti likove, zvukove i promjenu pozadine pomoću drugih vrsta blokova grebanja.

Evo videozapisa greb papira na djelu na ASTC konferenciji u Tampi ove godine kako biste stekli uvid u to kako to izgleda u praksi:

flic.kr/p/MKHtcf

Korak 9: Stvaranje radionice ScratchPaper

Nakon što ste osobno eksperimentirali sa stvaranjem ScratchPaper projekata, možete razmišljati o dijeljenju aktivnosti s drugim ljudima. Pokušavamo prilagoditi dizajn aktivnosti, materijale, okruženje i prilagođavanje kako bismo podržali učenike u vlastitom procesu i razvoju ideja. Evo nekoliko stvari o kojima razmišljamo dok smo postavljali radionicu u Tinkering studiju ili s drugim edukatorima na raznim konferencijama. Ove elemente možete prilagoditi i izmijeniti tako da odgovaraju vašem prostoru i publici.

Okruženje za suradnju

Prilikom postavljanja okruženja za radionicu ne želimo se usredotočiti prvenstveno na računala, već ih učiniti samo još jednim alatom uz zajedničke materijale i nadahnjujuće primjere. Naš stol u obliku pseće kosti obično je pogodan za veću suradnju i razmjenu ideja, što je još veći izazov u aktivnostima na ekranu gdje nije tako lako vidjeti rad drugih.

Primjeri i inspiracija

U blizini ulaza u prostoriju stvorili smo 'kutak znatiželje' kako bismo pokazali neka moguća proširenja aktivnosti. Uključili smo primjere papirnatih sklopova koji koriste attiny čip, neke umjetničke primjere papirnatih krugova i Nikolovu analognu bakrenu krunu koja koristi svjetlosne senzore i RGB LED diode u zanimljivom fizičkom rasporedu.

Rad u paru

Za radionicu s timom ovdje zamolili smo ih da rade u paru što mislim da je zaista pomoglo u poticanju istraživanja naprijed. Prisustvo ljudi u zajedničkoj istrazi omogućilo im je da komuniciraju o onome što im je ugodnije i da uče jedni od drugih. Kombinacija objekata u fizičkom svijetu s programiranjem od nule daje više prostora za razmišljanje vlastitim rukama i omogućuje partnerima da podijele problematični prostor.

Materijali

Za radionicu pripremamo najmanje tri pojedinačne LED kartice i jednu ili dvije od svake dodatne komponente (RGB LED diode, papirna čudovišta, prekidači i senzori) za svaku skupinu.

Dijeljenje i razmišljanje

Uvijek dijelimo rezultate i ideje na kraju radionice, i bilo je jako cool vidjeti kako je svaka od grupa radila na jedinstvenim istraživanjima koja uključuju gumbe, zvukove i senzore. Iako smo se morali petljati samo s jednostavnim primjerima, počeli su se pojavljivati narativi i pripovijedanje. Kao i kod svih drugih petljačkih aktivnosti, tražimo različite ishode koji odražavaju proces svake skupine.

Korak 10: Neka to bude vaše

Ovo je eksperimentalna aktivnost na kojoj smo radili nekoliko mjeseci i nastavljamo isprobavati različite materijale, upute i projekte. Nadamo se da ćete eksperimentirati s različitim elektroničkim komponentama, zanimljivim načinima izrade sklopki, novim vrstama izlaza i različitim rasporedom LED dioda. Javite nam kako izmjenjujete i mijenjate ovu aktivnost kako bismo nastavili učiti o tome što je moguće za papirne sklopove, arduino i programiranje s scratchxom.