ScratchPaper: 10 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:48

Tinkering Studio'is oleme prototüüpinud viise, kuidas tutvustada inimestele elektroonika ja programmeerimise aspekte. Kuna need teemad võivad algajaid hirmutada, on meie jaoks olnud lõbus protsess mõelda, kuidas sisenemisbarjääri alandada.

Mõned meie lemmikviisid, kuidas tutvustada õppijatele põhilist vooluringi, hõlmavad elektrooniliste komponentide paigaldamist puitplokkidele ja võimaldavad õppijatel katsetada nende ühendamist alligaatoriklambritega. Meid on inspireerinud ka AIR Jie Qi töö, kes on välja töötanud vaskteibi, mündipatareide ja valgusdioodidega paberiahelate töötoad, et teha kunstilist valgustust.

Programmeerimise osas oleme juba mitu aastat katsetanud tegevusi, mis kasutavad Scratchi või muid plokkidel põhinevaid programmeerimiskeeli. See, kuidas need liidesed võimaldavad inimestel programmi osi koos lohistada, kukutada ja ühendada, soodustab katsetamist ja kordamist.

Kõik need mõjud on viinud meid looma segamistöö, mida nimetame ScratchPaperiks, et uurida ideid vooluahelate, arduino ja visuaalse programmeerimise ümber.

Sageli oleme näinud programmeerimise ja arduino töötubasid, mis tunduvad keerulised ja algajatele osalejatele mitte nii kutsuvad. Selle töötoa jaoks ehitasime selle mängulise suhtumise edastamiseks lõbusaid ja värvikaid näitekaarte, millel on üksikud kummist LED-id, eelnevalt valmistatud lülitid ja andurid ning RGB-tuled. Oleme avastanud, et see veidrate elementide lisamine ning kõrgtehnoloogia ja madala tehnoloogiaga materjalide kombinatsioon võib anda avatuma kutse nende teemade uurimisega liituda. Kasutame Scratchi programmeerimiskeele eksperimentaalset laiendust scratchx, mis lisab plokke, et saaksite arduinot juhtida.

Selles juhendis saate teada, kuidas koostada tegevuseks vajalikke komponente, hankida mõned näidisvisandid ja lugeda mõningaid viise, kuidas materjalid, keskkond ja hõlbustus võivad uurimistööd toetada.

Samm: koguge need materjalid kokku

Arduino ploki jaoks

Arduino UNO -

USB -kaabel -

Tahke südamikuga traat -

Vaskküüned

#4 nupppea kruvid

Tükk 1x6 puitplaadist

Paberiahela osade jaoks

Vaskteip -

Värviline kartongpaber

10k takisti -

Valgusandur -

FSR andur -

10 mm LED -id -

10 mm tavalise katoodiga RGB LED -id -

Pager mootor -

Alligaatori klipid

Pliiats

Kasulikud tööriistad

Käsipuur väikese puuriga

Kruvikeeraja

Hammer

Lihvimisplokk

Käärid

Liimipulk

Jootekolb

Kaitseprillid

Samm: ehitage Arduino plokk

Esiteks paigaldage Arduino UNO plaat puitplokile, mille plaatide tihvtid on ühendatud vasknaeltega, sarnaselt meie elektriotsinguteks mõeldud trükkplaadile. See võimaldab ühendada komponendid plaadiga alligaatorklambritega, mis võimaldab iteratsiooni ja katsetamist.

Mõne tihvtiga ühendatud vasknaelad piiravad probleemiruumi, kuid meie jaoks tundub see endiselt autentne viis arduino tahvlite esitamiseks ilma lisakilpidele või ebatavalistele osadele lootmata.

1. Lõika 1x6 plokk 4 -tolliseks tükiks ja lihvige servad

2. Asetage Arduino UNO plaat ploki keskele, märkige pliiatsitega kruvide augud ja puurige nendesse kohtadesse augud.

3. Kruvige arduino oma kohale

4. Märkige paremal küljel viis täppi (digitaalse tihvti pool) ja vasakul kolm täppi. Puurige prooviaugud ja koputage vasknaelte sisse

5. Ühendage arduino digitaalsete tihvtide pistikupesad vasknaeltega täisjuhtmega. Me kasutame tihvtide numbreid 11, 9, 6, 5 ja 3, kuna need on PWM -nööpnõelad, mis võimaldavad muuta heledust, lülitades tihvti sisse ja välja väga kiiresti.

6. Vasakul küljel ühendage 5V tihvt naelaga positiivseks, GND tihvt naelaga negatiivseks ja A0 analoog tihvtiga andurite jaoks. Kui soovite, võite kasutada punast traati positiivseks, musta negatiivseks, kuid see pole vajalik.

7. Küünte märgistamiseks vastavatele tihvtidele kasutasime templit ja teravat. Kui teil neid tööriistu pole, võiksite mõelda muudele tihvtide jälgimise viisidele.

Samm: ehitage komponendid - LED -id

Nüüd on aeg luua paberiahela komponendid, mida kontrollib arduino ja scratchxi programmeerimine.

Ühe LED -i jaoks

1. Lõika 2 x 2 tolli ruut värvilisest kartongist

2. Lõigake kaks väikest vasest linti ja kleepige need ruudu külge, jättes LED -i jaoks ruumi.

3. Asetage valgusdioodi kaks juhet vaselindile ja jootke need alla. Kui teil pole jootekolvi, võite juhtmete kleepimiseks kleeplindiga kleeplinti kasutada, kuigi see pole nii turvaline. Märkige värvilisele paberile pliiatsiga (+) ja (-) pool.

RGB LED -ide jaoks

1. Lõigake 3x3 tolli ruudukujuline valge kartong

2. Kasutage tavalist katood -RGB LED -i ja kontrollige, milline juhe vastab värvile. Jälgimiseks saate selle tähistada värviliste teravate osadega.

3. Kinnitage paberi ühele küljele kolm väikest vasest linti ja üks keskele teisele. Ühendage LED -i kolm positiivset juhet (erinevate värvide jaoks) ühelt poolt vasest lindiga ja teise küljega negatiivne juhe. Jootke või kleepige need oma kohale ja märkige (-) külg ning kolm erinevat värvi.

R, G ja B LED -ide jaoks

1. Lõika 2 x 3 tolli ristkülikukujuline värviline paber

2. Kinnitage üks riba paberi küljele valgusdioodide negatiivse külje jaoks. Asetage kolm riba vasest linti teisel küljel.

3. Pange paberile punane, roheline ja sinine LED, mille negatiivsed juhtmed on jagatud küljel ja positiivsed juhtmed üksikutel külgedel. Märkige (+) ja (-) küljed pliiatsiga.

4. samm: ehitage komponendid - lülitid

Järgmine samm on ehitada sisse/välja lülitid, mis käivitavad teie projektis erinevaid programme. Need võivad olla voldikute või hüpikakende abil väga erinevates vormides, nii et katsetage erinevate kujunduste proovimist.

1. Iga lüliti vajab arduino tahvli külge kolme kinnituspunkti. Üks positiivsele, teine negatiivsele ja teine digitaalsele sisendpoldile. Asetage alla kolm vasest lindi tükki, üks iga juhtme jaoks.

2. Asetage 10k takisti vasest lindi osade vahele, mis ühendatakse negatiivse ja digitaalse tihvtiga. Jootke takisti oma kohale.

3. Leidke viis, kuidas kinnitada veel üks vasest lint, mida saab liigutada, et luua ühendus positiivse ja digitaalse tihvti juhtmete vahel. See võib olla väljalõigatud hüpikdetail, volditud pabervedrudega ruut või lihtne volditud lüliti.

Samm: ehitage komponendid - andurid

Andur suudab tuvastada sündmusi või muutusi oma keskkonnas. Kui see on ühendatud, saab arduino A0 tihvt lugeda anduri väärtust ja lubada teil seda oma projektis kasutada. Oleme seni katsetanud kriimustuspaberiga valgusandureid ja rõhuandureid, kuid võite proovida erinevat tüüpi andureid, mis mõõdavad heli, värvi või juhtivust.

1. Iga andur vajab arduino plaadile kolme kinnituspunkti positiivsel, negatiivsel ja analoogsisendil. Asetage iga juhtme jaoks kolm vasest linti.

2. Asetage 10k takisti negatiivse ja digitaalse nööpnõelaga vaselindi juhtme vahele. Jootke takisti oma kohale.

3. Kinnitage valgusandur või rõhuandur vaskteibijuhtmete positiivse ja analoogi vahele.

6. samm: paberkoletised

Üks lõbus viis mängulisuse ja kapriiside lisamiseks materjalide komplekti on mõne paberkoletise valmistamine googly silmadega, mida saab programmeerida vibreeriva mootoriga raputama.

1 Lõika välja kaks 2x2 ruutu värvilist paberit. Lõigake huvitav koletisekujuline kuju ja kinnitage googly silmad sobivatesse kohtadesse.

2 Kinnitage vasest lint alusruudule ja koletisele samal tasapinnal.

3. Jootke juhtmed piiparimootori külge kahe teibitükiga koletise näol ja jootke juhtmed oma kohale. Kinnitage mootor paberile.

4. Lõika samast värvilisest kartongist ristkülik ja murra see pooleks. Kasutage L-kujulist tükki toena ja liimipulga abil ühendage need kaks tükki omavahel.

5. Jootke kaks vaskteibi tükki kokku.

Samm: seadistage Scratchx ja Arduino

Oleme kasutanud paberi vooluahelate juhtimiseks arduino abil scratchx -i, programmeerimiskeele eksperimentaalset laiendust. Seal on palju muid plokkidel põhinevaid programmeerimiskeeli, mida saate proovida, näiteks Ardublocks, Mblock, S4A ja teised. See juhis keskendub scratchxile, kuid saate proovida ka teisi vorminguid.

See teave on laenatud Kreg Hanningi nullist alustamise juhendist, täpsemate juhiste ja ekraanipiltide saamiseks klõpsake lihtsalt tema saidil (https://khanning.github.io/scratch-arduino-extension/index.html)

Laadige StandardFirmata püsivara üles Arduino

1. Kui te pole seda veel teinud, laadige alla ja installige Arduino tarkvara saidilt
2. Ühendage Arduino plaat arvuti USB -porti
3. Käivitage Arduino tarkvara
4. Minge jaotisse Fail> Näited> Firmata> Standardfirmata
5. Valige oma Arduino tahvel menüüst Tööriistad> Tahvel
6. Valige oma jadaport menüüst Tööriistad> Port. Macis on see midagi sellist nagu /dev/tty.usbmodem-1511. Windowsis on see tõenäoliselt kõige suurema numbriga COM-port. (Või ühendage Arduino vooluvõrgust lahti, kontrollige menüüd ja ühendage Arduino uuesti ning vaadake, milline uus port ilmub.)
7. Klõpsake üleslaadimisnuppu

Installige Scratch Extensions brauseri pistikprogramm

1. Selle laienduse toimimiseks peate kasutama Firefoxi veebibrauserit
2. Laadige alla ja installige muude veebibrauserite jaoks Scratch Extensions Browser Plugin

Laadige Arduino laiendus ScratchX -i

Käivitage laiendus, minnes järgmisele URL -ile:

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

Teile võidakse kuvada veel üks teade: „Kas lubada scratchx.orgil pistikprogramme käitada?”. Seadke nii Adobe Flash kui ka Scratch Device olekuks „Luba ja jäta meelde” ja klõpsake nuppu OK.

Kui näete vahekaardil "Veel plokke" märgutuld, muutke roheliseks, kui olete valmis laiendust kasutama!

8. samm: mõned näidisvisandid

Võib -olla soovite alustada katseid nullist, paberist, vooluringidest ja arduino'st, kasutades mõningaid näidisvisandeid, mille koostasime näidiskoodiga, mis tekitab vilkuvat valgust, lülitit, mis lülitab LED -i sisse ja välja ning valgusandurit, mis saab heledust juhtida valgusest.

Minge failimenüüsse ja avage näidisprogramm. Kui arduino ekraanil on roheline tuli ühendatud, saate paberiahela komponendid arduinoga ühendada, kasutades aligatorklambreid, nagu on näidatud taustpildil.

Kui hakkate oma programme koostama, võite alustada tühja tahvli programmiga. Kui töötate arduino kriimustusprogrammi kallal, peate programmi seadistama "mütsiploki" all, mis ütleb "kui seade on ühendatud", määrates erinevatele tihvtidele LED -id, nupud ja servod.

Et tuled, lülitid ja andurid midagi teeksid, saate luua programmi, mis asub mütsiploki "lipu klõpsamisel" all. Võib -olla soovite katsetada korduste, igaveste silmuste, juhuslike sisendite ja ooteaegadega. Teist tüüpi kriimustusplokkide abil saate lisada ka tegelasi, helisid ja muutuvat tausta.

Siin on video kraapimispaberist, mis toimis sel aastal Tampa ASTC konverentsil, et saada aimu, kuidas see praktikas välja näeb:

flic.kr/p/MKHtcf

9. samm: ScratchPaperi töökoja loomine

Pärast ScratchPaperi projektide loomisega isiklikult katsetamist võite mõelda tegevuse jagamisele teiste inimestega. Püüame kohandada tegevuse kavandamist, materjale, keskkonda ja hõlbustamist, et toetada õppijaid nende enda protsessis ja ideede arendamises. Siin on mõned asjad, millele mõtleme, kui oleme seadnud töötoa Tinkering Studio'is või koos teiste koolitajatega erinevatel konverentsidel. Saate neid elemente oma ruumide ja vaatajaskondadega sobitada ja muuta.

Koostöökeskkond

Töötoa jaoks keskkonna loomisel ei taha me keskenduda peamiselt arvutitele, vaid soovime, et need oleksid jagatud materjalide ja inspireerivate näidete kõrval veel üks tööriist. Meie koeraluu kujuga laud sobib tavaliselt rohkem koostööks ja ideede jagamiseks, mis on veelgi suurem väljakutse ekraanipõhistes tegevustes, kus teiste tööd pole nii lihtne näha.

Näiteid ja inspiratsiooni

Ruumi sissepääsu lähedal lõime uudishimu nurga, et näidata tegevusele mõningaid võimalikke laiendusi. Lisasime näiteid paberiahelatest, mis kasutavad attiny kiipi, mõned kunstilisemad paberiahela näited ja Nicole'i analoog vasest kroon, mis kasutab valgusandureid ja RGB LED -e huvitavas füüsilises paigutuses.

Töö paarides

Siinse meeskonnaga töötoa jaoks palusime neil töötada paarikaupa, mis minu arvates tõesti aitasid uurimistööd edasi viia. Jagatud uurimisse panustanud inimesed võimaldasid neil suhelda sellega, mida nad tundsid mugavamalt, ja üksteiselt õppida. Objektide kombinatsioon füüsilises maailmas koos kriimustuste programmeerimisega annab rohkem ruumi oma kätega mõtlemiseks ja võimaldab partneritel probleemiruumi jagada.

Materjalid

Töötoa jaoks valmistame igale rühmale ette vähemalt kolm üksikut LED -kaarti ja ühe või kaks igast lisakomponendist (RGB -valgusdioodid, paberkoletised, lülitid ja andurid).

Jagamine ja peegeldus

Töötoa lõpus jagame alati tulemusi ja ideid ning oli väga lahe näha, kuidas iga rühm töötas ainulaadsete nuppude, helide ja anduritega seotud uurimiste kallal. Kuigi meil oli vaid lihtsaid näiteid, millega segi ajada, hakkasid tekkima narratiivid ja jutustamine. Nagu iga näputöö puhul, otsime erinevaid tulemusi, mis kajastavad iga rühma protsessi.

Samm: tehke see omaks

See on eksperimentaalne tegevus, millega oleme paar kuud tegelenud ja jätkame erinevate materjalide, juhiste ja projektide katsetamist. Loodame, et katsetate erinevate elektroonikakomponentide, huvitavate lülitite valmistamise viiside, uut tüüpi väljundite ja LED -ide erineva paigutusega. Andke meile teada, kuidas seda toimingut remixida ja muuta, et saaksime edasi õppida, mis on võimalik paberiahelate, arduino ja scratchxiga programmeerimise jaoks.