ScratchPaper: 10 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:07

U Tinkering studiju smo prototipirali načine da upoznamo 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 barijere za ulazak.

Neki od naših omiljenih načina upoznavanja učenika s osnovnom kružnošću uključuju postavljanje elektronskih komponenti na drvene blokove i omogućavanje učenicima da eksperimentiraju povezujući ih sa aligatorskim kopčama. Nadahnuti smo i radom AIR Jie Qi-a koji je razvio radionice za papirna kola sa 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 zasnovane na blokovima. Način na koji ova sučelja omogućuju ljudima da povlače, ispuštaju i povezuju dijelove programa potiče eksperimentiranje i ponavljanje.

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

Često smo vidjeli radionice programiranja i arduina koje izgledaju komplicirano i nisu tako privlačne za početnike. Za ovu radionicu izgradili smo zabavne i šarene primjerke kartica sa LED diodama sa jednim gumiranjem, unaprijed napravljenim prekidačima i senzorima te RGB svjetlima za izražavanje ovog zaigranog stava. Otkrili smo da ovaj dodatak ćudljivih 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, okruženje i olakšavanje mogu podržati istraživanje.

Korak 1: Prikupite ove materijale

Za Arduino blok

Arduino UNO -

USB kabel -

Žica s čvrstim jezgrom -

Bakarni ekseri

#4 zavrtnji za zatezanje glave

Komad 1x6 drvene ploče

Za komponente sklopa papira

Bakarna traka -

Kartonski papir u boji

10k otpornik -

Senzor svjetla -

FSR senzor -

10 mm LED diode -

RGB LED diode sa uobičajenom katodom od 10 mm -

Pager motor -

Isječci aligatora

Olovka

Korisni alati

Ručna bušilica s malim svrdlom

Šrafciger

Hammer

Blok za brušenje

Makaze

Ljepilo

Lemilica

Zaštitne naočare

Korak 2: Izgradite Arduino blok

Prvo, montirajte Arduino UNO ploču na drveni blok sa iglama ploča spojenim na bakrene eksere, na sličan način kao i naša ploča za ispitivanje električne energije. Ovo vam omogućuje povezivanje komponenti na ploču pomoću aligatorskih kopči što omogućava ponavljanje i testiranje.

Bakreni čavli spojeni na 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 izbušite rupe na tim mjestima.

3. Zašrafite arduino na mjesto

4. Označite pet tačaka sa desne strane (digitalna strana iglice) i tri tačke sa leve strane. Izbušite probne rupe i utisnite ih u bakrene eksere

5. Upotrijebite žicu s čvrstim 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 ekser za pozitivnu, GND pin na ekser za negativ, a A0 analogni pin 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 papirnog kruga koje će kontrolirati arduino i scratchx programiranje.

Za jednu LED

1. Izrežite karton u boji dimenzija 2 x 2 inča

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

3. Postavite dva vodiča LED diode na bakrenu traku i lemite ih. Ako nemate lemilicu, možete samo upotrijebiti ljepljivu traku za pričvršćivanje kabela 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 dimenzija 3 x 3 inča

2. Upotrijebite uobičajenu katodnu RGB LED lampicu i provjerite koji provod odgovara kojoj boji. Možete ga označiti obojenim šarama za praćenje.

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) na bakrenu traku 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 preko strane papira za negativnu stranu LED dioda. Postavite tri trake bakrene trake na drugu stranu.

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 - prekidače

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. Odložite 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 mestu.

3. Nađite način da pričvrstite još jedan komad bakrene trake koji se može pomicati kako bi se uspostavila veza između pozitivnog i digitalnog pina. To može biti izrezani iskačući dio, kvadrat sa presavijenim papirnim oprugama ili jednostavan preklopljeni prekidač.

Korak 5: Izgradite komponente - senzore

Senzor može otkriti događaje ili promjene u svom okruženju. Kada je spojen, A0 pin arduina može očitati vrijednost senzora i omogućiti vam da ga koristite u svom projektu. Do sada smo testirali svjetlosne senzore i senzore pritiska s ogrebotinom, 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 otpornik od 10 k između negativnog i digitalnog pina od bakrene trake. Lemi otpornik na mestu.

3. Priključite svjetlosni senzor ili senzor pritiska 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 s nakaradnim očima koje se mogu programirati da se tresu vibracijskim motorom.

1 Izrežite dva 2x2 kvadrata obojenog papira. Izrežite zanimljiv oblik čudovišta i pričvrstite gugle oči na odgovarajuća mjesta.

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

3. Lemite žice na motoru pejdžera na dva komada trake na licu čudovišta i zalemite elektrode na mestu. Pričvrstite motor na papir.

4. Odrežite pravokutnik iste boje i presavijte ga na pola. Koristite komad u obliku slova L kao oslonac i pomoću štapića za ljepilo spojite dva komada zajedno.

5. Lepite dva komada bakrene trake zajedno.

Korak 7: Postavite Scratchx i Arduino

Koristili smo scratchx, eksperimentalno proširenje programskog jezika za grebanje za kontrolu papirnih sklopova s arduinom. Postoji mnogo drugih programskih jezika zasnovanih na blokovima koje možete isprobati, poput Ardublocks, Mblock, S4A i drugih. Ovo uputstvo će se fokusirati na scratchx, ali možete isprobati i druge formate.

Ove su informacije posuđene iz Kreg Hanningovog vodiča za početak rada za scratchx. Možda ćete jednostavno kliknuti na njegovu web stranicu za detaljnija uputstva 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 sa
2. Priključite Arduino ploču na USB priključak vašeg računara
3. Pokrenite softver Arduino
4. Idite na Datoteka> Primjeri> Firmata> Standardne firme
5. Odaberite svoju Arduino ploču s izbornika Alati> Ploča
6. Odaberite svoj serijski port iz izbornika Alati> Port. Na Macu je to nešto poput /dev/tty.usbmodem-1511. U operativnom sistemu Windows to je vjerovatno najbrojniji COM port. (Ili isključite Arduino iz utičnice, provjerite izbornik, a zatim ponovo uključite Arduino i pogledajte koji se novi port pojavljuje.)
7. Pritisnite dugme za otpremanje

Instalirajte dodatak za preglednik Scratch Extensions Browser

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

Učitajte proširenje Arduino na ScratchX

Pokrenite proširenje tako što ćete otići na sljedeću URL adresu:

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.

Kada vidite indikatorsku lampicu na kartici "Više blokova", postat će zelena i spremni ste za početak upotrebe proširenja!

Korak 8: Neki primjeri skica

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

Idite u meni datoteka i otvorite primjer programa. Nakon što imate zeleno svjetlo na ekranu za arduino spojen, možete spojiti komponente papirnog kola na arduino koristeći aligatorske isječke kao što je prikazano na slici u pozadini.

Kad počnete s izradom vlastitih programa, možete početi s programom za prazne ploče. Kada radite na programu grebanja za arduino, morate imati postavljen program ispod 'šešira bloka' koji kaže "kada je uređaj povezan" 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 ćete htjeti eksperimentirati s ponavljanjima, vječnim petljama, nasumičnim ulazima i vremenom čekanja. Također možete uključiti likove, zvukove i promjenu pozadine koristeći druge vrste blokova za grebanje.

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: Kreiranje ScratchPaper radionice

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 pomogli učenicima u njihovom 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 saradnju

Prilikom postavljanja okruženja za radionicu ne želimo se fokusirati prvenstveno na računare, već ih imati samo kao još jedan alat uz zajedničke materijale i inspirativne primjere. Naš stol u obliku pseće kosti obično podliježe većoj suradnji i razmjeni ideja, što je još veći izazov u aktivnostima zasnovanim na ekranu gdje nije tako lako vidjeti rad drugih.

Primjeri i inspiracija

U blizini ulaza u prostoriju stvorili smo „kutak radoznalosti“kako bismo pokazali neka moguća proširenja aktivnosti. Uključili smo primjere papirnih sklopova koji koriste attiny čip, neke umjetničke primjere kruga papira 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 smo ih zamolili da rade u paru za koje mislim da su zaista pomogli napredovanje istraživanja. Imati ljude koji doprinose 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 omogućava 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 grupu.

Deljenje i razmišljanje

Uvijek dijelimo rezultate i ideje na kraju radionice, i bilo je zaista super vidjeti kako je svaka od grupa radila na jedinstvenim istraživanjima koja uključuju dugmad, zvukove i senzore. Iako smo imali samo jednostavne primjere za petljanje, počeli su se pojavljivati narativi i pripovijedanje. Kao i kod svih drugih petljačkih aktivnosti, tražimo različite ishode koji odražavaju proces svake grupe.

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 prekidača, 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 papirna kola, arduino i programiranje s scratchxom.