„ScratchPaper“: 10 žingsnių (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:47

Tinkering studijoje mes sukūrėme prototipų būdus, kaip supažindinti žmones su elektronikos ir programavimo aspektais. Kadangi šios temos gali būti bauginančios pradedantiesiems, mums buvo įdomus procesas, bandantis galvoti apie būdus, kaip sumažinti įėjimo barjerą.

Kai kurie iš mūsų mėgstamiausių būdų supažindinti besimokančiuosius su pagrindine grandine apima elektroninių komponentų montavimą ant medinių blokų ir leidimą besimokantiesiems eksperimentuoti sujungti juos su aligatoriaus spaustukais. Mus taip pat įkvėpė AIR Jie Qi, kuris sukūrė popieriaus grandinių dirbtuves su varine juostele, monetų elementų baterijomis ir šviesos diodais, kad sukurtų menišką apšvietimą.

Kalbant apie programavimą, kelerius metus eksperimentuojame su veikla, kuri naudoja „Scratch“ar kitas blokines programavimo kalbas. Tai, kaip šios sąsajos leidžia žmonėms vilkti, numesti ir sujungti programos dalis, skatina eksperimentuoti ir kartoti.

Visa ši įtaka paskatino mus sukurti mišrią veiklą, kurią vadiname „ScratchPaper“, kad ištirtume idėjas apie grandines, arduino ir vaizdinį programavimą.

Dažnai matėme programavimo ir arduino dirbtuves, kurios atrodo sudėtingos ir nelabai kviečiančios pradedančius dalyvius. Šiam seminare mes sukūrėme linksmas ir spalvingas pavyzdines korteles su pavieniais guminiais šviesos diodais, iš anksto paruoštais jungikliais ir jutikliais bei RGB lemputėmis, kad perteiktume šį žaismingą požiūrį. Mes nustatėme, kad šis įnoringų elementų papildymas, taip pat aukštųjų ir žemųjų technologijų medžiagų derinys gali būti atviresnis kvietimas prisijungti prie šių temų tyrimo. Mes naudojame „scratchx“- eksperimentinį „Scratch“programavimo kalbos plėtinį, kuris prideda blokų, kad galėtumėte valdyti arduino.

Šiame vadove galite sužinoti, kaip sudaryti veiklos komponentus, gauti eskizų pavyzdžių ir skaityti apie kai kuriuos būdus, kuriais medžiagos, aplinka ir palengvinimas gali padėti tyrinėti.

1 žingsnis: surinkite šias medžiagas

Dėl „Arduino“bloko

„Arduino UNO“-

USB kabelis -

Kieta viela -

Variniai nagai

#4 mygtuko galvutės sriegimo varžtai

1x6 medinės lentos gabalas

Dėl popieriaus grandinės komponentų

Vario juosta -

Spalvotas kartoninis popierius

10k rezistorius -

Šviesos jutiklis -

FSR jutiklis -

10 mm šviesos diodai -

10 mm bendrojo katodo RGB šviesos diodai -

Peidžerio variklis -

Aligatoriaus klipai

Pieštukas

Naudingi įrankiai

Rankinis gręžtuvas su mažu grąžtu

Atsuktuvas

Plaktukas

Šlifavimo blokas

Žirklės

Pieštukiniai klijai

Lituoklis

Apsauginiai akiniai

2 žingsnis: sukurkite „Arduino“bloką

Pirma, sumontuokite „Arduino UNO“plokštę ant medinio bloko, plokščių kaiščius prijungę prie varinių vinių, panašiai kaip mūsų elektros plokštės rinkinys. Tai leidžia prijungti komponentus prie plokštės aligatoriaus spaustukais, kurie leidžia pakartoti ir išbandyti.

Varinės vinys, prijungtos prie kelių kaiščių, riboja probleminę erdvę, tačiau mums vis dar atrodo autentiškas būdas pristatyti arduino plokštes nesiremiant papildomais skydais ar neįprastomis dalimis.

1. Iškirpkite 1x6 bloką į 4 colių gabalėlį ir nušlifuokite kraštus

2. Įdėkite „Arduino UNO“plokštę į bloko vidurį, pieštukais pažymėkite varžtų skyles ir tose vietose išgręžkite skyles.

3. Prisukite arduino į vietą

4. Pažymėkite penkias dėmes dešinėje pusėje (skaitmeninio kaiščio pusėje) ir tris vietas kairėje. Gręžkite bandomąsias skyles ir sudėkite varines vinis

5. Naudodami vientisą laidą, prijunkite arduino skaitmeninių kaiščių lizdus prie varinių vinių. Mes naudojame kaiščių skaičius 11, 9, 6, 5 ir 3, nes tai yra PWM kaiščiai, leidžiantys keisti ryškumą, labai greitai įjungiant ir išjungiant kaištį.

6. Kairėje pusėje prijunkite 5V kaištį prie vinies, kad gautumėte teigiamą rezultatą, GND kaištį - prie nago, jei norite gauti neigiamą poveikį, ir A0 analoginį kištuką, skirtą jutikliams. Jei norite, galite naudoti raudoną laidą teigiamam, juodą - neigiamam, bet tai nėra būtina.

7. Mes naudojome antspaudą ir aštrųjį pieštuką, kad pažymėtume nagus prie atitinkamų smeigtukų. Jei neturite šių įrankių, galbūt norėsite pagalvoti apie kitus būdus, kaip stebėti kaiščius.

3 žingsnis: sukurkite komponentus - šviesos diodus

Dabar atėjo laikas sukurti popieriaus grandinės komponentus, kuriuos valdys arduino ir scratchx programavimas.

Vienam šviesos diodui

1. Iškirpkite 2 x 2 colių spalvoto kartono kvadratą

2. Iškirpkite du mažus vario juostos gabalus ir priklijuokite juos prie kvadrato, palikdami vietos šviesos diodui.

3. Ant varinės juostos uždėkite du šviesos diodo laidus ir prilituokite. Jei neturite lituoklio, laidus prie juostos pritvirtinkite lipnia juosta, nors ji nebus tokia saugi. Ant spalvoto popieriaus pieštuku pažymėkite (+) ir (-) puses.

RGB šviesos diodams

1. Iškirpkite 3 x 3 colių kvadratinį balto kartono gabalėlį

2. Naudokite įprastą katodo RGB šviesos diodą ir patikrinkite, kuris laidas atitinka kokią spalvą. Norėdami tai sekti, galite pažymėti spalvotomis aštrumu.

3. Vienoje popieriaus pusėje pritvirtinkite tris mažus varinės juostos gabalus, o kitą - viduryje. Prijunkite tris teigiamus šviesos diodo laidus (skirtingoms spalvoms) prie varinės juostos vienoje pusėje, o neigiamą - kitoje. Lituokite arba užklijuokite juos juostele ir pažymėkite (-) pusę bei tris skirtingas spalvas.

R, G ir B šviesos diodams

1. Iškirpkite 2 x 3 colių stačiakampį spalvoto popieriaus lapą

2. Pritvirtinkite vieną juostelę prie popieriaus šono, kad gautumėte neigiamą šviesos diodų pusę. Kitoje pusėje uždėkite tris varinės juostos juosteles.

3. Ant popieriaus uždėkite raudoną, žalią ir mėlyną šviesos diodą su neigiamais laidais bendroje pusėje ir teigiamais laidais atskirose pusėse. Pieštuku pažymėkite (+) ir (-) kraštus.

4 žingsnis: sudarykite komponentus - jungiklius

Kitas žingsnis yra sukurti įjungimo/išjungimo jungiklius, kad jūsų projekte būtų suaktyvintos skirtingos programos. Tai gali būti įvairių formų, naudojant raukšles ar iššokančius langus, todėl eksperimentuokite išbandydami skirtingus dizainus.

1. Kiekvienam jungikliui reikia trijų tvirtinimo taškų prie arduino plokštės. Vienas - teigiamas, kitas - neigiamas, kitas - skaitmeninis įvesties kaištis. Įdėkite tris varinės juostos gabalus žemyn, po vieną kiekvienam iš šių laidų.

2. Įdėkite 10k rezistorių tarp vario juostos dalių, kurios bus prijungtos prie neigiamo ir skaitmeninio kaiščio. Lituokite rezistorių vietoje.

3. Raskite būdą, kaip pritvirtinti kitą varinės juostos gabalą, kurį galima perkelti, kad būtų galima sujungti teigiamą ir skaitmeninį kaiščio laidus. Tai gali būti iškirptas iššokantis gabalas, kvadratas su sulankstytomis popierinėmis spyruoklėmis arba paprastas sulankstytas jungiklis.

5 žingsnis: sukurkite komponentus - jutiklius

Jutiklis gali aptikti įvykius ar aplinkos pokyčius. Kai prijungtas, „Arduino“A0 kaištis gali nuskaityti jutiklio vertę ir leisti jums ją naudoti savo projekte. Iki šiol išbandėme šviesos jutiklius ir slėgio jutiklius su įbrėžimo popieriumi, tačiau galite išbandyti įvairių tipų jutiklius, kurie matuoja garsą, spalvą ar laidumą.

1. Kiekvienam jutikliui reikia trijų tvirtinimo taškų prie arduino plokštės, esančios teigiamo, neigiamo ir analoginio įvesties kaiščio. Uždėkite tris varinės juostos gabalus kiekvienam iš šių laidų.

2. Įdėkite 10 k rezistorių tarp neigiamo ir skaitmeninio kaiščio varinės juostos laido. Lituokite rezistorių vietoje.

3. Prijunkite šviesos jutiklį arba slėgio jutiklį tarp teigiamo ir analoginio varinių juostų laidų.

6 žingsnis: popieriniai monstrai

Vienas įdomus būdas į medžiagų rinkinį įtraukti tam tikrą žaismingumą ir įnorį yra padaryti keletą popierinių monstrų su užmerktomis akimis, kuriuos galima užprogramuoti purtyti vibruojančiu varikliu.

1 Iškirpkite du 2x2 kvadratus spalvoto popieriaus. Iškirpkite įdomią pabaisos formą ir atitinkamose vietose pritvirtinkite googly akis.

2 Pritvirtinkite varinę juostą prie pagrindo kvadrato ir pabaisos toje pačioje plokštumoje.

3. Lituokite laidus prie peidžerio variklio prie dviejų juostos dalių ant pabaisos veido ir prilituokite laidus. Pritvirtinkite variklį prie popieriaus.

4. Iškirpkite tos pačios spalvos kortelės stačiakampį ir sulenkite jį per pusę. Naudokite L formos gabalą kaip atramą ir klijų lazdele sujunkite abi dalis.

5. Lituokite du vario juostos gabalus.

7 veiksmas: nustatykite „Scratchx“ir „Arduino“

Mes naudojome „scratchx“- eksperimentinį „scratch“programavimo kalbos plėtinį, norėdami valdyti popieriaus grandines naudodami „arduino“. Yra daugybė kitų blokų programavimo kalbų, kurias galite išbandyti, pvz., „Ardublocks“, „Mblock“, „S4A“ir kitos. Ši instrukcija bus skirta „scratchx“, tačiau galite išbandyti kitus formatus.

Ši informacija buvo pasiskolinta iš Kreg Hanning darbo pradžios vadovo „scratchx“, galbūt norėsite tiesiog spustelėti jo svetainę, kad gautumėte išsamesnių instrukcijų ir ekrano kopijų (https://khanning.github.io/scratch-arduino-extension/index.html)

Įkelkite „StandardFirmata“programinę -aparatinę įrangą į „Arduino“

1. Jei to dar nepadarėte, atsisiųskite ir įdiekite „Arduino“programinę įrangą iš
2. Prijunkite „Arduino“plokštę prie kompiuterio USB prievado
3. Paleiskite „Arduino“programinę įrangą
4. Eikite į Failas> Pavyzdžiai> Firmata> Standartinė Firmata
5. Meniu Įrankiai> Lenta pasirinkite savo „Arduino“plokštę
6. Pasirinkite savo nuoseklųjį prievadą meniu Įrankiai> Prievadas. „Mac“tai kažkas panašaus į /dev/tty.usbmodem-1511. „Windows“sistemoje tai tikriausiai didžiausias COM prievadas. (Arba atjunkite „Arduino“, patikrinkite meniu, tada vėl prijunkite „Arduino“ir pažiūrėkite, koks naujas prievadas pasirodo.)
7. Spustelėkite įkėlimo mygtuką

Įdiekite „Scratch Extensions“naršyklės papildinį

1. Kad šis plėtinys veiktų, turėsite naudoti „Firefox“žiniatinklio naršyklę
2. Atsisiųskite ir įdiekite „kitų interneto naršyklių“„Scratch Extensions“naršyklės papildinį

Įkelkite „Arduino“plėtinį į „ScratchX“

Paleiskite plėtinį apsilankę šiuo URL:

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

Galite matyti kitą pranešimą „Leisti„ scratchx.org “paleisti papildinius?“. Nustatykite „Adobe Flash“ir „Scratch Device“į „Leisti ir prisiminti“ir spustelėkite Gerai.

Kai skirtuke „Daugiau blokų“pamatysite indikatoriaus lemputę, pasidarykite žalia ir pasiruoškite pradėti naudoti plėtinį!

8 žingsnis: kai kurie eskizų pavyzdžiai

Galbūt norėsite pradėti eksperimentus su „scratchx“, popieriumi, grandinėmis ir „arduino“, pateikdami keletą eskizų, kuriuos padarėme naudodami pavyzdinį kodą, kuris sukuria mirksinčią lemputę, jungiklį, kuris įjungia ir išjungia šviesos diodą, ir šviesos jutiklį, kuris gali valdyti ryškumą iš šviesos.

Eikite į failų meniu ir atidarykite programos pavyzdį. Kai ekrane pasirodys žalia šviesa, skirta prijungti arduino, galite prijungti popieriaus grandinės komponentus prie arduino naudodami aligatoriaus spaustukus, kaip parodyta fono paveikslėlyje.

Kai pradedate kurti savo programas, galite pradėti nuo tuščios lentos programos. Kai dirbate su „arduino“įbrėžimų programa, turite nustatyti programos skrybėlių bloką, kuriame sakoma „kai įrenginys prijungtas“, priskiriant šviesos diodus, mygtukus ir servo prie skirtingų kaiščių.

Jei norite, kad žibintai, jungikliai ir jutikliai ką nors veiktų, galite sukurti programą, esančią po skliauto bloku „spustelėjus vėliavą“. Galbūt norėsite eksperimentuoti su pakartojimais, amžinomis kilpomis, atsitiktiniais įėjimais ir laukimo laikais. Taip pat galite įtraukti simbolius, garsus ir besikeičiančius fonus naudodami kitų tipų įbrėžimų blokus.

Štai vaizdo įrašas apie įbrėžimo popierių, veikiantį ASTC konferencijoje šiais metais Tampoje, kad suprastumėte, kaip tai atrodo praktiškai:

flic.kr/p/MKHtcf

9 veiksmas: „ScratchPaper“dirbtuvių kūrimas

Asmeniškai eksperimentuodami kurdami „ScratchPaper“projektus, galite pagalvoti apie veiklos pasidalijimą su kitais žmonėmis. Mes stengiamės pakoreguoti veiklos planą, medžiagas, aplinką ir palengvinti, kad padėtų besimokantiesiems jų procese ir idėjų kūrime. Štai keletas dalykų, apie kuriuos galvojame, kai rengiame seminarą „Tinkering Studio“ar su kitais pedagogais įvairiose konferencijose. Galite koreguoti ir modifikuoti šiuos elementus, kad jie atitiktų jūsų erdvę ir auditoriją.

Bendradarbiavimo aplinka

Kurdami aplinką dirbtuvėms, norime ne tik sutelkti dėmesį į kompiuterius, bet ir turėti juos kaip dar vieną priemonę šalia bendros medžiagos ir įkvepiančių pavyzdžių. Mūsų šuns kaulo formos stalas paprastai gali labiau bendradarbiauti ir dalytis idėjomis, o tai yra dar didesnis iššūkis ekrano veikloje, kai nėra taip lengva pamatyti kitų darbus.

Pavyzdžiai ir įkvėpimai

Netoli įėjimo į kambarį sukūrėme „smalsumo kampelį“, kad parodytume galimus veiklos pratęsimus. Mes įtraukėme popieriaus grandinių, naudojančių „attiny chip“, pavyzdžius, keletą meniškesnių popieriaus grandinių pavyzdžių ir „Nicole“analoginę vario karūną, kurioje įdomiai fiziškai išdėstyti šviesos jutikliai ir RGB šviesos diodai.

Darbas porose

Į seminarą su komanda čia mes paprašėme jų dirbti poromis, kurios, manau, tikrai padėjo žengti į priekį. Žmonės, prisidėję prie bendro tyrimo, leido jiems bendrauti apie tai, kas jiems atrodė patogiau, ir mokytis vieni iš kitų. Fizinio pasaulio objektų derinys su įbrėžimų programavimu suteikia daugiau erdvės mąstymui rankomis ir leidžia partneriams dalytis problemine erdve.

Medžiagos

Dirbtuvėms kiekvienai grupei paruošiame bent tris atskiras LED korteles ir po vieną ar du papildomus komponentus (RGB šviesos diodus, popierinius monstrus, jungiklius ir jutiklius).

Dalijimasis ir apmąstymas

Seminaro pabaigoje visada dalijamės rezultatais ir idėjomis, ir buvo tikrai šaunu pamatyti, kaip kiekviena grupė dirbo atlikdama unikalius tyrimus, susijusius su mygtukais, garsais ir jutikliais. Nors turėjome tik paprastų pavyzdžių, su kuriais galėjome susipainioti, ėmė ryškėti pasakojimai ir pasakojimai. Kaip ir bet kuri kita veikla, mes ieškome įvairių rezultatų, atspindinčių kiekvienos grupės procesą.

10 žingsnis: padarykite tai savo

Tai eksperimentinė veikla, prie kurios dirbome keletą mėnesių ir toliau bandome įvairias medžiagas, raginimus ir projektus. Tikimės, kad eksperimentuosite su įvairiais elektroniniais komponentais, įdomiais jungiklių gamybos būdais, naujo tipo išvestimis ir skirtingais šviesos diodų išdėstymais. Praneškite mums, kaip remiksuojate ir modifikuojate šią veiklą, kad galėtume toliau sužinoti apie tai, kas įmanoma popieriaus grandinėms, arduino ir programavimui naudojant „scratchx“.