ScratchPaper: 10 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:56

Tinkering studijā mēs esam izstrādājuši prototipus, lai iepazīstinātu cilvēkus ar elektronikas un programmēšanas aspektiem. Tā kā šīs tēmas iesācējiem var būt biedējošas, mums ir bijis jautrs process, mēģinot domāt par veidiem, kā samazināt ienākšanas barjeru.

Daži no mūsu iecienītākajiem veidiem, kā iepazīstināt izglītojamos ar pamata shēmu, ietver elektronisko komponentu uzstādīšanu uz koka blokiem un ļaujot skolēniem eksperimentēt, savienojot tos ar aligatora skavām. Mūs ir iedvesmojis arī AIR Jie Qi darbs, kurš ir izstrādājis papīra ķēdes darbnīcas ar vara lenti, monētu elementu baterijām un gaismas diodēm, lai radītu mākslinieciskus izgaismojošus darbus.

Runājot par programmēšanu, mēs jau vairākus gadus eksperimentējam ar darbībām, kurās tiek izmantotas Scratch vai citas uz blokiem balstītas programmēšanas valodas. Veids, kā šīs saskarnes ļauj cilvēkiem vilkt, nomest un savienot programmas daļas, veicina eksperimentēšanu un atkārtošanu.

Visas šīs ietekmes ir likušas mums izveidot mash-up darbību, ko mēs saucam par “ScratchPaper”, lai izpētītu idejas par ķēdēm, arduino un vizuālo programmēšanu.

Bieži mēs esam redzējuši programmēšanas un arduino seminārus, kas izskatās sarežģīti un nav tik aicinoši iesācēju dalībniekiem. Šai darbnīcai mēs izveidojām jautras un krāsainas piemēru kartītes ar atsevišķām gaismas diodēm, iepriekš izgatavotiem slēdžiem un sensoriem un RGB gaismām, lai paziņotu šo rotaļīgo attieksmi. Mēs esam noskaidrojuši, ka šis dīvaino elementu papildinājums, kā arī augsto un zemo tehnoloģiju materiālu kombinācija var dot atklātāku uzaicinājumu pievienoties šo tēmu izpētei. Mēs izmantojam scratchx, eksperimentālu Scratch programmēšanas valodas paplašinājumu, kas pievieno blokus, lai jūs varētu kontrolēt arduino.

Šajā rokasgrāmatā varat uzzināt, kā veidot aktivitātes komponentus, iegūt dažus skices paraugus, kā arī izlasīt dažus veidus, kā materiāli, vide un atvieglojumi var atbalstīt izpēti.

1. darbība: apkopojiet šos materiālus

Arduino blokam

Arduino UNO -

USB kabelis -

Ciets vads -

Vara nagi

#4 pogas galvas skrūves

1x6 koka dēļa gabals

Papīra shēmas komponentiem

Vara lente -

Krāsains kartona papīrs

10k rezistors -

Gaismas sensors -

FSR sensors -

10 mm gaismas diodes -

10 mm kopējā katoda RGB gaismas diodes -

Peidžera motors -

Aligatoru klipi

Zīmulis

Noderīgi rīki

Rokas urbis ar mazu urbi

Skrūvgriezis

Āmurs

Slīpēšanas bloks

Šķēres

Līmes zīmulis

Lodāmurs

Aizsargbrilles

2. darbība: izveidojiet Arduino bloku

Vispirms uzstādiet Arduino UNO plāksni uz koka kluča ar dēļu tapām, kas savienotas ar vara naglām, līdzīgi kā mūsu shēmas plates, kas paredzētas elektrības izpētei. Tas ļauj savienot komponentus ar plāksni ar aligatora skavām, kas ļauj atkārtot un pārbaudīt.

Vara naglas, kas savienotas ar dažām tapām, ierobežo problēmu telpu, bet mums joprojām šķiet autentisks veids, kā prezentēt arduino dēļus, nepaļaujoties uz papildu vairogiem vai neparastām detaļām.

1. Izgrieziet 1x6 bloku 4 collu gabalā un noslīpējiet malas

2. Novietojiet Arduino UNO plāksni bloka vidū, ar zīmuļiem atzīmējiet skrūvju atveres un šajās vietās urbiet caurumus.

3. Ieskrūvējiet arduino vietā

4. Atzīmējiet piecus plankumus labajā pusē (digitālās tapas pusē) un trīs plankumus kreisajā pusē. Izurbiet izmēģinājuma caurumus un iemetiet vara naglās

5. Izmantojiet vienlaidu vadu, lai savienotu arduino digitālās tapas ligzdas ar vara naglām. Mēs izmantojam tapas 11, 9, 6, 5 un 3, jo tās ir PWM tapas, kas ļauj mainīt spilgtumu, ļoti ātri ieslēdzot un izslēdzot tapu.

6. Kreisajā pusē savienojiet 5V tapu ar naglu, lai iegūtu pozitīvu rezultātu, GND tapu ar naglu, lai iegūtu negatīvu, un A0 analogo tapu sensoriem. Ja vēlaties, varat izmantot sarkano vadu pozitīvam, melnu negatīvam, bet tas nav nepieciešams.

7. Mēs izmantojām zīmogu un asumu, lai marķētu nagus uz atbilstošajām tapām. Ja jums nav šo rīku, iespējams, vēlēsities padomāt par citiem veidiem, kā izsekot tapām.

3. solis: veidojiet komponentus - gaismas diodes

Tagad ir pienācis laiks izveidot papīra ķēdes komponentus, kurus kontrolēs arduino un scratchx programmēšana.

Vienai gaismas diodei

1. Izgrieziet 2 x 2 collu kvadrātveida krāsainu kartonu

2. Izgrieziet divus mazus vara lentes gabalus un pielīmējiet tos kvadrātā, atstājot vietu gaismas diodei.

3. Novietojiet divus gaismas diodes vadus uz vara lentes un pielodējiet. Ja jums nav lodāmura, varat vienkārši izmantot skotu lenti, lai piestiprinātu vadus pie lentes, lai gan tā nebūs tik droša. Uz krāsainā papīra atzīmējiet (+) un (-) pusi ar zīmuli.

RGB gaismas diodēm

1. Izgrieziet 3x3 collu kvadrātveida baltu kartona gabalu

2. Izmantojiet parasto katoda RGB LED un pārbaudiet, kurš vads atbilst krāsai. Lai to izsekotu, varat to atzīmēt ar krāsainiem asumiem.

3. Papīra vienā pusē piestipriniet trīs mazus vara lentes gabalus, bet otru vidū - vienu gabalu. Pievienojiet trīs gaismas diodes pozitīvos vadus (dažādām krāsām) pie vara lentes vienā pusē un negatīvo vadu otrā pusē. Lodējiet vai līmējiet tos vietā un atzīmējiet (-) pusi un trīs dažādas krāsas.

R, G un B gaismas diodēm

1. Izgrieziet 2 x 3 collu taisnstūrveida krāsaina papīra gabalu

2. Piestipriniet vienu sloksni pāri papīra malai gaismas diožu negatīvajai pusei. Ievietojiet trīs vara lentes sloksnes otrā pusē.

3. Uzlieciet uz papīra sarkanu, zaļu un zilu gaismas diodi ar negatīvajiem vadiem kopīgajā pusē un pozitīvajiem vadiem atsevišķās pusēs. Izmantojiet zīmuli, lai atzīmētu (+) un (-) pusi.

4. solis: izveidojiet komponentus - slēdžus

Nākamais solis ir izveidot ieslēgšanas/izslēgšanas slēdžus, lai aktivizētu dažādas programmas jūsu projektā. Tie var būt ļoti dažādi, izmantojot krokas vai uznirstošos logus, tāpēc eksperimentējiet ar dažādu dizainu izmēģināšanu.

1. Katram no slēdžiem ir nepieciešami trīs stiprinājuma punkti arduino plāksnei. Viens uz pozitīvo, viens uz negatīvo un viens uz ciparu ievades tapu. Novietojiet trīs vara lentes gabalus uz leju, pa vienam katram no šiem vadiem.

2. Novietojiet 10k rezistoru starp vara lentes gabaliem, kas savienosies ar negatīvo un digitālo tapu. Lodējiet rezistoru vietā.

3. Atrodiet veidu, kā piestiprināt citu vara lentes gabalu, kuru var pārvietot, lai izveidotu savienojumu starp pozitīvo un ciparu tapas vadiem. Tas var būt izgriezts uznirstošais gabals, kvadrāts ar salocītām papīra atsperēm vai vienkāršs salocīts slēdzis.

5. solis: izveidojiet komponentus - sensorus

Sensors var noteikt notikumus vai izmaiņas savā vidē. Kad tas ir pievienots, arduino A0 tapa var nolasīt sensora vērtību un ļaut jums to izmantot savā projektā. Līdz šim esam izmēģinājuši gaismas sensorus un spiediena sensorus ar ieskrāpēšanas papīru, bet jūs varat izmēģināt dažāda veida sensorus, kas mēra skaņu, krāsu vai vadītspēju.

1. Katram no sensoriem ir vajadzīgi trīs stiprinājuma punkti arduino plāksnei uz pozitīvās, negatīvās un analogās ievades tapas. Katram no šiem vadiem novietojiet trīs vara lentes gabalus.

2. Novietojiet 10 k rezistoru starp negatīvo un digitālās tapas vara lentes vadu. Lodējiet rezistoru vietā.

3. Pievienojiet gaismas sensoru vai spiediena sensoru starp pozitīvo un analogo vara lentes vados.

6. darbība: papīra monstri

Viens jautrs veids, kā materiālu komplektā iekļaut rotaļīgumu un kaprīzi, ir izgatavot dažus papīra monstrus ar smieklīgām acīm, kuras var ieprogrammēt kratīšanai ar vibrējošu motoru.

1 Izgrieziet divus 2x2 kvadrātus no krāsaina papīra. Izgrieziet interesantu monstru formu un atbilstošās vietās piestipriniet googly acis.

2 Piestipriniet vara lenti pie pamatnes laukuma un monstra vienā plaknē.

3. Lodējiet vadus peidžera motoram pie diviem lentes gabaliem uz monstru sejas un pielodējiet vadus vietā. Piestipriniet motoru pie papīra.

4. Izgrieziet taisnstūri no vienas krāsas kartona un salieciet to uz pusēm. Izmantojiet L formas gabalu kā balstu un izmantojiet līmes nūju, lai savienotu abus gabalus kopā.

5. Lodējiet abus vara lentes gabalus kopā.

7. darbība: iestatiet Scratchx un Arduino

Mēs esam izmantojuši scratchx, eksperimentālu paplašinājumu nulles programmēšanas valodai, lai kontrolētu papīra shēmas ar arduino. Ir daudz citu uz blokiem balstītu programmēšanas valodu, kuras varat pārbaudīt, piemēram, Ardublocks, Mblock, S4A un citas. Šī pamācība koncentrēsies uz scratchx, bet jūs varat pārbaudīt citus formātus.

Šī informācija ir aizgūta no Kreg Hanning darba sākšanas rokasgrāmatas scratchx, iespējams, vēlēsities vienkārši noklikšķināt uz viņa vietnes, lai iegūtu detalizētākas instrukcijas un ekrānuzņēmumus (https://khanning.github.io/scratch-arduino-extension/index.html)

Augšupielādējiet StandardFirmata programmaparatūru Arduino

1. Ja vēl neesat to izdarījis, lejupielādējiet un instalējiet Arduino programmatūru vietnē
2. Pievienojiet Arduino plati datora USB portam
3. Palaidiet Arduino programmatūru
4. Atveriet Fails> Piemēri> Firmata> Standarta firmata
5. Izvēlnē Rīki> Dēlis atlasiet savu Arduino dēli
6. Izvēlnē Rīki> Port atlasiet savu seriālo portu. Operētājsistēmā Mac tas ir kaut kas līdzīgs /dev/tty.usbmodem-1511. Operētājsistēmā Windows tas, iespējams, ir vislielākais COM ports. (Vai arī atvienojiet Arduino, pārbaudiet izvēlni un pēc tam atkārtoti pievienojiet Arduino un skatiet, kāds jauns ports parādās.)
7. Noklikšķiniet uz augšupielādes pogas

Instalējiet Scratch Extensions pārlūka spraudni

1. Lai šis paplašinājums darbotos, jums būs jāizmanto tīmekļa pārlūkprogramma Firefox
2. Lejupielādējiet un instalējiet Scratch Extensions pārlūka spraudni citām tīmekļa pārlūkprogrammām

Ielādējiet Arduino paplašinājumu vietnē ScratchX

Palaidiet paplašinājumu, dodoties uz šo URL:

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

Iespējams, redzēsit citu ziņojumu “Vai atļaut scratchx.org palaist spraudņus?”. Iestatiet gan Adobe Flash, gan Scratch Device uz “Atļaut un atcerēties” un noklikšķiniet uz Labi.

Kad cilnē "Vairāk bloku" redzat indikatora gaismu, kļūstiet zaļš, un esat gatavs sākt izmantot paplašinājumu!

8. solis: daži skices piemēri

Iespējams, vēlēsities sākt eksperimentus ar scratchx, papīru, shēmām un arduino ar dažām skicēm, kuras mēs izveidojām ar parauga kodu, kas rada mirgojošu gaismu, slēdzi, kas ieslēdz un izslēdz gaismas diodi, un gaismas sensoru, kas var kontrolēt spilgtumu no gaismas.

Dodieties uz failu izvēlni un atveriet programmas piemēru. Kad esat pievienojis zaļo gaismu arduino ekrānam, varat pievienot papīra ķēdes komponentus arduino, izmantojot aligatora saspraudes, kā parādīts fona attēlā.

Kad sākat veidot savas programmas, varat sākt ar tukšo dēļu programmu. Strādājot pie arduino skrāpēšanas programmas, jums ir jāiestata programma zem “cepuru bloka”, kas saka “kad ierīce ir pievienota”, piešķirot gaismas diodes, pogas un servo dažādām tapām.

Lai gaismas, slēdži un sensori kaut ko darītu, varat izveidot programmu, kas atrodas zem cepures bloka "noklikšķinot uz karoga". Iespējams, vēlēsities eksperimentēt ar atkārtojumiem, mūžīgām cilpām, nejaušām ievadēm un gaidīšanas laikiem. Varat arī iekļaut rakstzīmes, skaņas un mainīgo fonu, izmantojot cita veida skrāpējumu blokus.

Šeit ir video par ieskrāpēšanas papīru darbībā ASTC konferencē šogad Tampā, lai gūtu priekšstatu par to, kā tas izskatās praksē:

flic.kr/p/MKHtcf

9. darbība: ScratchPaper darbnīcas izveide

Pēc tam, kad esat personīgi eksperimentējis ar ScratchPaper projektu izveidi, varat padomāt par aktivitātes dalīšanu ar citiem cilvēkiem. Mēs cenšamies pielāgot aktivitāšu dizainu, materiālus, vidi un atvieglojumus, lai atbalstītu izglītojamos viņu procesā un ideju attīstībā. Šeit ir dažas lietas, par kurām mēs domājam, kad esam izveidojuši semināru Tinkering Studio vai kopā ar citiem pedagogiem dažādās konferencēs. Varat pielāgot un modificēt šos elementus, lai tie atbilstu jūsu telpām un mērķauditorijām.

Sadarbības vide

Veidojot semināra vidi, mēs vēlamies nevis koncentrēties galvenokārt uz datoriem, bet gan izmantot tos kā tikai citu rīku līdzās kopīgiem materiāliem un iedvesmojošiem piemēriem. Mūsu suņu kauliņu formas galds parasti nodrošina lielāku sadarbību un ideju apmaiņu, kas ir vēl lielāks izaicinājums ekrāna aktivitātēs, kur nav tik viegli redzēt citu darbu.

Piemēri un iedvesma

Netālu no istabas ieejas mēs izveidojām ziņkārības stūri, lai parādītu dažus iespējamos darbības paplašinājumus. Mēs iekļāvām papīra shēmu piemērus, kuros izmantota attīna mikroshēma, dažus mākslinieciskākus papīra ķēdes piemērus un Nicole analogo vara vainagu, kas interesantā fiziskā izkārtojumā izmanto gaismas sensorus un RGB gaismas diodes.

Darbs pāros

Darbnīcā ar komandu šeit mēs lūdzām viņus strādāt pāros, kas, manuprāt, patiešām palīdzēja virzīt pētījumus uz priekšu. Ja cilvēki piedalījās kopīgā izmeklēšanā, viņi varēja sazināties par to, ar ko viņi jutās ērtāk, un mācīties viens no otra. Objektu kombinācija fiziskajā pasaulē ar nulles programmēšanu dod vairāk vietas domāšanai ar savām rokām un ļauj partneriem dalīties problēmu telpā.

Materiāli

Darbnīcai mēs sagatavojam vismaz trīs atsevišķas LED kartes un vienu vai divas no katras papildu sastāvdaļas (RGB gaismas diodes, papīra monstri, slēdži un sensori) katrai grupai.

Dalīšanās un pārdomas

Semināra beigās mēs vienmēr dalāmies rezultātos un idejās, un bija patiešām forši redzēt, kā katra no grupām strādāja pie unikāliem izmeklējumiem, kas saistīti ar pogām, skaņām un sensoriem. Lai gan mums bija tikai vienkārši piemēri, ar kuriem sajaukt, sāka parādīties stāstījumi un stāsti. Tāpat kā jebkurai citai darbībai, mēs meklējam dažādus rezultātus, kas atspoguļo katras grupas procesu.

10. solis: padariet to par savu

Šī ir eksperimentāla darbība, pie kuras esam strādājuši dažus mēnešus, un mēs turpinām izmēģināt dažādus materiālus, uzvednes un projektus. Mēs ceram, ka jūs eksperimentēsit ar dažādiem elektroniskiem komponentiem, interesantiem slēdžu izgatavošanas veidiem, jauna veida izejām un dažādiem gaismas diožu izvietojumiem. Pastāstiet mums, kā jūs sajaucat un pārveidojat šo darbību, lai mēs varētu turpināt uzzināt, kas ir iespējams papīra shēmām, arduino un programmēšanai ar scratchx.