ScratchPaper: 10 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:45

I Tinkering Studio har vi prototyperat sätt att introducera människor till aspekter av elektronik och programmering. Eftersom dessa ämnen kan vara skrämmande för nybörjare har det varit en rolig process för oss att försöka tänka på sätt att sänka inträdesbarriären.

Några av våra favorit sätt att introducera eleverna till grundläggande kretslopp inkluderar att montera elektroniska komponenter på träblock och låta eleverna experimentera med att ansluta dem med krokodilklämmor. Vi har också inspirerats av AIR Jie Qis arbete som har utvecklat kretsverkstäder med koppartape, myntcellsbatterier och lysdioder för att skapa konstnärliga upplysningar.

När det gäller programmering har vi experimenterat i flera år med aktiviteter som använder Scratch eller andra blockbaserade programmeringsspråk. Hur dessa gränssnitt tillåter människor att dra, släppa och ansluta delar av programmet tillsammans uppmuntrar till experiment och iteration.

Alla dessa influenser har lett oss till att skapa en mash-up-aktivitet som vi kallar 'ScratchPaper' för att utforska idéer kring kretsar, arduino och visuell programmering.

Ofta har vi sett programmering och arduino -workshops som ser komplicerade ut och inte är så inbjudande för nybörjare. För denna workshop byggde vi roliga och färgglada exempelkort med enkla gumdrop-lysdioder, färdiga omkopplare och sensorer och RGB-lampor för att kommunicera denna lekfulla inställning. Vi har funnit att detta tillägg av nyckfulla element samt en kombination av hög- och lågteknologiska material kan ge en mer öppen inbjudan att delta i utforskningen av dessa ämnen. Vi använder scratchx, en experimentell tillägg till programmeringsspråket Scratch som lägger till block så att du kan styra en arduino.

I den här guiden kan du lära dig hur du bygger komponenterna för aktiviteten, få några exempelskisser att arbeta med och läsa om några sätt som material, miljö och underlättande kan stödja utforskningen på.

Steg 1: Samla dessa material

För Arduino Block

Arduino UNO -

USB -kabel -

Solid core wire -

Kopparnaglar

#4 knapphuvudskruvar

Bit av 1x6 träskiva

För papperskretsens komponenter

Koppartape -

Färgat kartongpapper

10k motstånd -

Ljussensor -

FSR -sensor -

10 mm lysdioder -

10 mm RGB -LED -lampor med vanlig katod -

Personsökningsmotor -

Alligatorklipp

Penna

Användbara verktyg

Handborr med liten borr

Skruvmejsel

Hammare

Slipblock

Sax

Lim stift

Lödkolv

Skyddsglasögon

Steg 2: Bygg Arduino -blocket

Montera först ett Arduino UNO -kort på ett träblock med tapparna på brädorna anslutna till kopparspikar, på liknande sätt som vårt kretskort för el -undersökningar. Detta gör att du kan ansluta komponenterna till brädet med krokodilklämmor som möjliggör iteration och testning.

Kopparspikarna som är anslutna till några av stiften begränsar problemutrymmet men för oss känns det fortfarande som ett autentiskt sätt att presentera arduino -skivor utan att förlita sig på extra sköldar eller ovanliga delar.

1. Skär 1x6 -blocket i en 4 -tums bit och slipa kanterna

2. Placera Arduino UNO -kortet i mitten av blocket, markera hålen för skruvarna med en pennor och borra hål på dessa platser.

3. Skruva fast arduinoen

4. Markera fem punkter på höger sida (den digitala stiftsidan) och tre fläckar till vänster. Borra pilothål och slå i kopparnaglarna

5. Använd den massiva kärnkabeln för att ansluta arduino digitala stiftuttag till kopparnaglarna. Vi använder stiftnummer 11, 9, 6, 5 och 3 eftersom det är PWM -stiften som gör att vi kan ändra ljusstyrkan genom att slå på och av stiftet med en mycket hög hastighet.

6. Anslut 5V -stiftet på vänster sida till en spik för positiv, GND -stift till en spik för negativ och A0 -analog -in -stift för sensorer. Du kan använda röd tråd för positiv, svart för negativ om du vill, men det är inte nödvändigt.

7. Vi använde en stämpel och skärpa för att märka naglarna till motsvarande stift. Om du inte har dessa verktyg kanske du vill tänka på andra sätt att hålla reda på stiften.

Steg 3: Bygg komponenterna - lysdioder

Nu är det dags att skapa papperskretskomponenterna som kommer att styras av arduino- och scratchx -programmeringen.

För en enda LED

1. Skär en 2in x 2in kvadrat med färgat kartong

2. Skär två små bitar av koppartejp och fäst dem på torget och lämna plats för lysdioden.

3. Placera de två ledningarna på en LED på koppartejpen och löd fast dem. Om du inte har ett lödkolv kan du bara använda tejp för att fästa kablarna på tejpen, även om det inte är lika säkert. Markera (+) och (-) sidorna med blyertspenna på det färgade papperet.

För RGB -lysdioder

1. Skär en 3in x 3in fyrkantig bit vit kartong

2. Använd den vanliga katoden RGB LED och testa vilken ledning som motsvarar vilken färg. Du kan markera den med färgade skärpa för att hålla koll.

3. Fäst tre små bitar koppartejp på ena sidan av papperet och en bit i mitten på den andra. Anslut lysdiodens tre positiva ledningar (för de olika färgerna) till koppartejpen på ena sidan och den negativa ledningen till den andra sidan. Lödda eller tejpa fast dem och markera (-) sidan och de tre olika färgerna.

För lysdioderna R, G och B

1. Skär en 2 x 3 tum rektangulär bit färgat papper

2. Fäst en remsa över papperssidan för lysdiodernas negativa sida. Lägg tre remsor av koppartejp på andra sidan.

3. Sätt en röd, grön och blå lysdiod på papperet med de negativa avledningarna på den delade sidan och de positiva avledningarna på de enskilda sidorna. Använd en penna för att markera (+) och (-) sidorna.

Steg 4: Bygg komponenterna - switchar

Nästa steg är att bygga på/av -omkopplare för att utlösa olika program i ditt projekt. Dessa kan ha många olika former med hjälp av veck eller pop-up, så experimentera med att prova olika mönster.

1. Var och en av switcharna behöver tre fästpunkter till arduino -kortet. En till den positiva, en till den negativa och en till en digital ingångsstift. Lägg ner tre bitar koppartejp, en för var och en av dessa elektroder.

2. Placera ett 10k -motstånd mellan koppartejpbitarna som ansluts till den negativa och digitala stiftet. Löd motståndet på plats.

3. Hitta ett sätt att fästa ytterligare en bit koppartejp som kan flyttas för att skapa en anslutning mellan de positiva och de digitala stiftledarna. Detta kan vara ett utskuret pop-up-stycke, en kvadrat med vikta pappersfjädrar eller en enkel vikt brytare.

Steg 5: Bygg komponenterna - sensorer

En sensor kan upptäcka händelser eller förändringar i sin omgivning. När den är ansluten kan A0 -stiftet på arduino avläsa sensorvärdet och låta dig använda det i ditt projekt. Vi har testat ljussensorer och trycksensorer med skrappapper hittills, men du kan prova olika typer av sensorer som mäter ljud, färg eller konduktivitet.

1. Var och en av sensorerna behöver tre fästpunkter på arduino -kortet på den positiva, negativa och en analoga ingångsstiften. Lägg ner tre bitar koppartejp för var och en av dessa elektroder.

2. Placera ett 10k -motstånd mellan den negativa och den digitala stiftet kopparbandsledningen. Löd motståndet på plats.

3. Fäst ljussensorn eller trycksensorn mellan positiva och analoga i koppartape -ledare.

Steg 6: Paper Monsters

Ett roligt sätt att införliva lite lekfullhet och nyckfullhet i uppsättningen material är att göra några pappersmonster med googlyögon som kan programmeras att skaka med en vibrerande motor.

1 Klipp ut två 2x2 rutor färgat papper. Klipp en intressant monsterform och fäst googlyögon på lämpliga platser.

2 Fäst koppartejp på grundtorget och monstret i samma plan.

3. Löd kablarna till personsökarmotorn till de två tejpbitarna på monsterytan och löd kablarna på plats. Fäst motorn på papperet.

4. Skär en rektangel av samma färgade kartong och vik det på mitten. Använd den L-formade biten som ett stöd och använd limpinnen för att ansluta de två bitarna ihop.

5. Löd ihop de två bitarna av koppartejp.

Steg 7: Konfigurera Scratchx och Arduino

Vi har använt scratchx, en experimentell förlängning av programmeringsspråket scratch för att styra papperskretsarna med arduino. Det finns massor av andra blockbaserade programmeringsspråk som du kan testa som Ardublocks, Mblock, S4A och andra. Denna instruerbara kommer att fokusera på scratchx, men du kan testa andra format.

Denna information har lånats från Kreg Hannings startguide för scratchx, du kanske bara vill klicka dig vidare till hans webbplats för mer detaljerade instruktioner och screengrabs (https://khanning.github.io/scratch-arduino-extension/index.html)

Ladda upp firmware för StandardFirmata till Arduino

1. Om du inte redan har gjort det kan du ladda ner och installera Arduino -programvaran från
2. Anslut Arduino -kortet till datorns USB -port
3. Starta Arduino -programvaran
4. Gå till Arkiv> Exempel> Firmata> Standard Firmata
5. Välj ditt Arduino -kort från Verktyg> Board -menyn
6. Välj din seriella port från Verktyg> Port-menyn. På Mac är det ungefär som /dev/tty.usbmodem-1511. I Windows är det förmodligen den högst numrerade COM-porten. (Eller koppla ur Arduino, kolla menyn och anslut sedan din Arduino och se vilken ny port som visas.)
7. Klicka på uppladdningsknappen

Installera Scratch Extensions Browser Plugin

1. Du måste använda webbläsaren Firefox för att detta tillägg ska fungera
2. Ladda ner och installera Scratch Extensions Browser Plugin för "andra webbläsare"

Ladda Arduino -förlängningen på ScratchX

Starta tillägget genom att gå till följande URL:

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

Du kanske ser ett annat meddelande, "Tillåta scratchx.org att köra plugins?". Ställ in både Adobe Flash och Scratch Device till "Tillåt och kom ihåg" och klicka på okej.

När du ser indikatorlampan på fliken "Fler block" blir den grön så är du redo att börja använda tillägget!

Steg 8: Några exempelskisser

Du kanske vill börja dina experiment med scratchx, papper, kretsar och arduino med några exempelskisser som vi gjorde med exempelkod som skapar ett blinkande ljus, en strömbrytare som tänder och släcker en LED och en ljussensor som kan styra ljusstyrkan av ett ljus.

Gå till filmenyn och öppna ett exempelprogram. När du har grönt ljus på skärmen för arduino ansluten kan du ansluta papperskretsens komponenter till arduino med hjälp av aligatorklämmor som visas i bakgrundsbilden.

När du börjar bygga dina egna program kan du börja med blankboard -programmet. När du arbetar med ett skrapprogram för arduino måste du ha inställningen av programmet under "hattblocket" som säger "när enheten är ansluten" genom att tilldela lysdioder, knappar och servon till olika stift.

För att få lamporna, omkopplarna och sensorerna att göra något kan du skapa ett program som lever under hattblocket "när flaggan klickade". Du kanske vill experimentera med repetitioner, eviga slingor, slumpmässiga ingångar och väntetider. Du kan också inkludera tecken, ljud och förändrade bakgrunder med de andra typerna av repblock.

Här är en video av skrappapper i aktion på ASTC -konferensen i Tampa i år för att få en uppfattning om hur detta ser ut i praktiken:

flic.kr/p/MKHtcf

Steg 9: Skapa en ScratchPaper Workshop

Efter att själv ha experimenterat med att skapa ScratchPaper -projekt kan du fundera på att dela aktiviteten med andra människor. Vi försöker göra justeringar av aktivitetsdesign, material, miljö och anpassning för att stödja elever i deras egen process och idéutveckling. Här är några saker som vi tänker på när vi har skapat workshopen i Tinkering Studio eller med andra pedagoger på olika konferenser. Du kan justera och ändra dessa element för att passa dina utrymmen och målgrupper.

Samarbetsmiljö

När vi skapar en miljö för workshopen vill vi inte fokusera främst på datorerna, utan ha dem som bara ett annat verktyg tillsammans med delade material och inspirerande exempel. Vårt benbenformade bord lämnar vanligtvis till mer samarbete och idédelning, vilket är ännu mer en utmaning i skärmbaserade aktiviteter där det inte är så lätt att se andras arbete.

Exempel och inspirationer

Nära ingången till rummet skapade vi ett "hörn av nyfikenhet" för att visa upp några möjliga tillägg till aktiviteten. Vi inkluderade exempel på papperskretsar som använder attiny chip, några mer konstnärliga papperskrets exempel och nicoles analoga kopparkrona som använder ljussensorer och RGB LED i ett intressant fysiskt arrangemang.

Arbetar i par

För workshopen med teamet här bad vi dem att arbeta i par som jag tror verkligen hjälpte till att driva undersökningarna framåt. Att få människor att bidra till en gemensam utredning tillät dem att kommunicera om vad de kände sig mer bekväma med och lära av varandra. Kombinationen av objekt i den fysiska världen med scratch -programmeringen ger mer utrymme för att tänka med sina händer och gör det möjligt för partner att dela problemutrymmet.

Material

För en workshop förbereder vi minst tre enkla LED -kort och en eller två av varje extra komponent (RGB -lysdioder, pappersmonster, switchar och sensorer) för varje grupp.

Delning och reflektion

Vi delar alltid resultat och idéer i slutet av en workshop, och det var riktigt häftigt att se hur var och en av grupperna arbetade med unika undersökningar som involverade knappar, ljud och sensorer. Även om vi bara hade de enkla exemplen att bråka med, började berättelser och berättande dyka upp. Som med all pysselaktivitet letar vi efter olika resultat som speglar processen för varje grupp.

Steg 10: Gör det till ditt eget

Detta är en experimentell aktivitet som vi har arbetat med i några månader och vi fortsätter att testa olika material, instruktioner och projekt. Vi hoppas att du kommer att experimentera med olika elektroniska komponenter, intressanta sätt att göra switchar, nya typer av utgångar och olika arrangemang av lysdioder. Låt oss veta hur du remixar och modifierar denna aktivitet så att vi kan fortsätta att lära oss om vad som är möjligt för papperskretsar, arduino och programmering med scratchx.