ScratchPaper: 10 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:21

Në Studio Tinkering ne kemi prototipizuar mënyra për t'i prezantuar njerëzit me aspektet e elektronikës dhe programimit. Meqenëse këto tema mund të jenë frikësuese për fillestarët, ishte një proces argëtues për ne që të përpiqemi të mendojmë për mënyrat për të ulur pengesën për hyrjen.

Disa nga mënyrat tona të preferuara për t’i prezantuar nxënësit me qarkullimin bazë përfshijnë montimin e komponentëve elektronikë në blloqe druri dhe lejimin e nxënësve që të eksperimentojnë duke i lidhur ato me kapëse aligatori. Ne jemi frymëzuar gjithashtu nga puna e AIR Jie Qi i cili ka zhvilluar punëtori me qark letre me shirit bakri, bateri të qelizave të monedhave dhe LED për të bërë krijime artistike të ndriçimit.

Për sa i përket programimit, ne kemi eksperimentuar për disa vjet me aktivitete që përdorin Scratch ose gjuhë të tjera programimi të bazuara në bllok. Mënyra se si këto ndërfaqe u lejojnë njerëzve të tërheqin, lëshojnë dhe lidhin pjesët e programit së bashku inkurajon eksperimentimin dhe përsëritjen.

Të gjitha këto ndikime na kanë çuar në krijimin e një aktiviteti të përzier që ne po e quajmë "ScratchPaper" për të eksploruar idetë rreth qarqeve, arduino dhe programimit vizual.

Shpesh ne kemi parë punëtori programimi dhe arduino që duken të ndërlikuara dhe jo aq tërheqëse për pjesëmarrësit fillestarë. Për këtë punëtori, ne ndërtuam karta zbavitëse dhe shumëngjyrëshe shembullore me LED të vetëm çamçakëzues, çelsa dhe sensorë të bërë paraprakisht dhe drita RGB për të komunikuar këtë qëndrim të gjallë. Ne kemi gjetur se kjo shtesë e elementeve çuditshëm, si dhe një kombinim i materialeve të teknologjisë së lartë dhe të ulët mund të japë një ftesë më të hapur për t'u bashkuar në eksplorimin e këtyre temave. Ne përdorim scratchx, një shtesë eksperimentale në gjuhën e programimit Scratch që shton blloqe për t'ju lejuar të kontrolloni një arduino.

Në këtë udhëzues mund të mësoni se si të ndërtoni komponentët për aktivitetin, të merrni disa skica shembullore për të punuar dhe të lexoni për disa nga mënyrat që materialet, mjedisi dhe lehtësimi mund të mbështesin eksplorimin.

Hapi 1: Mblidhni këto materiale

Për Bllokun Arduino

Arduino UNO -

Kabllo USB -

Teli bazë i fortë -

Thonjtë e bakrit

#4 vida përgjimi të kokës së butonit

Copë dërrasë druri 1x6

Për Komponentët e Qarkut të Letrës

Shirit bakri -

Letër kartoni me ngjyrë

Rezistencë 10k -

Sensori i dritës -

Sensori FSR -

LED 10mm -

10mm LED të zakonshëm katodë RGB -

Motori pager -

Klipet e aligatorit

Laps

Mjete ndihmëse

Stërvitje dore me stërvitje të vogël

Kaçavidë

Çekiç

Blloku i lëmimit

Gërshërë

Ngjitese

Makine per ngjitjen e metalit

Syze sigurie

Hapi 2: Ndërtoni bllokun Arduino

Së pari, montoni një bord Arduino UNO në një bllok prej druri me kunjat e dërrasave të lidhura me gozhdë bakri, në një mënyrë të ngjashme me tabelën tonë të qarkut të vendosur për eksplorimet e energjisë elektrike. Kjo ju lejon të lidhni përbërësit në tabelë me kapësa aligatorësh, gjë që lejon përsëritjen dhe testimin.

Thonjtë e bakrit të lidhur me disa kunja kufizojnë hapësirën e problemit, por për ne ende ndihet si një mënyrë autentike për të paraqitur bordet arduino pa u mbështetur në mburoja shtesë ose pjesë të pazakonta.

1. Pritini bllokun 1x6 në një copë 4in dhe lëmojini skajet

2. Vendoseni bordin Arduino UNO në mes të bllokut, shënoni vrimat për vidhat me lapsa dhe shponi vrima në ato vende.

3. Vidhosni arduinon në vend

4. Shënoni pesë pika në anën e djathtë (ana e kunjit dixhital) dhe tre pika në të majtë. Stërvitni vrima pilot dhe goditni gozhdët e bakrit

5. Përdorni tela me bërthamë të fortë për të lidhur bazat dixhitale të arduino me thonjtë e bakrit. Ne përdorim numrat e kunjave 11, 9, 6, 5 dhe 3 sepse ato janë kunjat PWM të cilat na lejojnë të ndryshojmë shkëlqimin duke e ndezur dhe fikur kunjin me një ritëm shumë të lartë.

6. Në anën e majtë lidhni kunjin 5V me një gozhdë për pozitiv, kunjin GND me një gozhdë për negativin, dhe analogun A0 në kunj për sensorët. Ju mund të përdorni tela të kuq për pozitiv, të zi për negativ nëse dëshironi, por nuk është e nevojshme.

7. Ne përdorëm një pullë dhe mprehtë për të etiketuar thonjtë në kunjat përkatëse. Nëse nuk i keni këto mjete, mund të dëshironi të mendoni për mënyra të tjera për të mbajtur nën kontroll kunjat.

Hapi 3: Ndërtoni Komponentët - LED

Tani është koha për të krijuar komponentët e qarkut të letrës që do të kontrollohen nga programimi arduino dhe scratchx.

Për një LED të vetëm

1. Pritini një katror 2in x 2in karton me ngjyrë

2. Pritini dy pjesë të vogla të shiritit të bakrit dhe ngjitini ato në shesh, duke lënë vend për LED.

3. Vendosni të dy prizat e një LED në shiritin e bakrit dhe lidhini ato. Nëse nuk keni një hekur bashkues, thjesht mund të përdorni shirit ngjitës për të ngjitur kordonët në shirit edhe pse nuk do të jetë aq i sigurt. Shënoni anët (+) dhe (-) me laps në letrën me ngjyrë.

Për LED RGB

1. Pritini një copë kartoni të bardhë 3inx3in katror

2. Përdorni katodën e zakonshme RGB LED dhe provoni se cili plumb korrespondon me cilën ngjyrë. Mund ta shënoni me mprehje me ngjyra për të mbajtur gjurmët.

3. Bashkangjitni tre pjesë të vogla të shiritit të bakrit në njërën anë të letrës dhe një pjesë në mes në tjetrën. Lidhni tre prizat pozitive të LED (për ngjyra të ndryshme) me shirit bakri në njërën anë dhe plumbin negativ në anën tjetër. Lidhini ose ngjitini në vend dhe shënoni anën (-) dhe tre ngjyrat e ndryshme.

Për LED -të R, G dhe B

1. Pritini një copë letër me ngjyrë drejtkëndëshe 2inx3in

2. Bashkangjitni një shirit në anën e letrës për anën negative të LED -ve. Vendosni tre shirita kasetë bakri në anën tjetër.

3. Vendosni një LED të kuq, jeshil dhe blu në letër me prizat negative në anën e përbashkët dhe drejtimet pozitive në anët individuale. Përdorni një laps për të shënuar anët (+) dhe (-).

Hapi 4: Ndërtoni Komponentët - Ndërprerës

Hapi tjetër është ndërtimi i çelsave të ndezjes/fikjes për të aktivizuar programe të ndryshme në projektin tuaj. Këto mund të marrin shumë forma të ndryshme duke përdorur palosje ose pop-up, kështu që eksperimentoni me provimin e modeleve të ndryshme.

1. Secili nga çelsat ka nevojë për tre pika fiksimi në tabelën arduino. Një në pozitiv, një në negativ dhe një në një kartë dixhitale hyrëse. Vendosni tre pjesë të shiritit të bakrit poshtë, një për secilën prej këtyre lidhjeve.

2. Vendosni një rezistencë 10k midis pjesëve të shiritit të bakrit që do të lidhen me kunjin negativ dhe dixhital. Ngjiteni rezistencën në vend.

3. Gjeni një mënyrë për të bashkuar një copë kasetë bakri që mund të zhvendoset për të krijuar një lidhje midis prizave pozitive dhe atyre dixhitale. Kjo mund të jetë një pjesë e prerë, një katror me burime letre të palosura ose një ndërprerës i thjeshtë i palosur.

Hapi 5: Ndërtoni Komponentët - Sensorë

Një sensor mund të zbulojë ngjarje ose ndryshime në mjedisin e tij. Kur lidhet ai pin A0 i arduino mund të lexojë vlerën e sensorit dhe t'ju lejojë ta përdorni atë në projektin tuaj. Ne kemi testuar deri tani sensorë të dritës dhe sensorë të presionit me letër gërvishtëse, por ju mund të provoni lloje të ndryshme të sensorëve që matin tingullin, ngjyrën ose përçueshmërinë.

1. Secili nga sensorët ka nevojë për tre pika bashkëngjitjeje në tabelën arduino në kunjin hyrës pozitiv, negativ dhe analog. Vendosni tre pjesë të shiritit të bakrit poshtë për secilën prej këtyre lidhjeve.

2. Vendosni një rezistencë 10k midis plumbit të shiritit të bakrit negativ dhe atij digjital. Ngjiteni rezistencën në vend.

3. Bashkojeni sensorin e dritës ose sensorin e presionit midis pozitivit dhe analogut në prizat e shiritit të bakrit.

Hapi 6: Përbindësh letre

Një mënyrë zbavitëse për të përfshirë pak gjallëri dhe tekë në grupin e materialeve është duke bërë disa përbindësha letre me sy googlë që mund të programohen të dridhen me një motor vibrues.

1 Pritini dy sheshe letre me ngjyrë 2x2. Pritini një formë interesante përbindëshi dhe ngjitni sytë googlë në pikat e duhura.

2 Ngjitni shirit bakri në sheshin bazë dhe përbindëshin në të njëjtin plan.

3. Lidhni telat në motorin e pager -it në dy pjesët e shiritit në faqen e përbindëshit dhe lidhni prizat në vend. Ngjiteni motorin në letër.

4. Pritini një drejtkëndësh të stokut me të njëjtën ngjyrë dhe paloseni në gjysmë. Përdorni copën në formë L si një mbështetëse dhe përdorni shkopin e ngjitësit për të lidhur dy pjesët së bashku.

5. Bashkoni dy pjesët e shiritit të bakrit së bashku.

Hapi 7: Vendosni Scratchx dhe Arduino

Ne kemi përdorur scratchx, një shtrirje eksperimentale në gjuhën e programimit të gërvishtjeve për të kontrolluar qarqet e letrës me arduino. Ka shumë gjuhë të tjera programimi të bazuara në bllok që mund t'i provoni si Ardublocks, Mblock, S4A dhe të tjerë. Ky udhëzues do të përqëndrohet në scratchx, por ju mund të provoni formate të tjera.

Ky informacion është huazuar nga udhëzuesi fillestar i Kreg Hanning për scratchx, ju mund të dëshironi të klikoni në faqen e tij për udhëzime më të hollësishme dhe grafikë të ekranit (https://khanning.github.io/scratch-arduino-extension/index.html)

Ngarko firmware -in StandardFirmata në Arduino

1. Nëse nuk e keni bërë ende, shkarkoni dhe instaloni programin Arduino nga
2. Lidhni bordin Arduino me portën USB të kompjuterit tuaj
3. Nisni programin Arduino
4. Shkoni te Skedari> Shembuj> Firmata> Firmata standarde
5. Zgjidhni bordin tuaj Arduino nga menyja Tools> Board
6. Zgjidhni portin tuaj serik nga menyja Tools> Port. Në Mac, është diçka si /dev/tty.usbmodem-1511. Në Windows, është ndoshta porti COM me numrin më të lartë. (Ose hiqni prizën nga Arduino, kontrolloni menunë dhe pastaj rilidhni Arduino -n tuaj dhe shikoni se çfarë porti të ri shfaqet.)
7. Klikoni në butonin e ngarkimit

Instaloni shtojcën e shfletuesit të Scratch Extensions

1. Ju do të duhet të përdorni shfletuesin e internetit Firefox që kjo shtesë të funksionojë
2. Shkarkoni dhe instaloni shtojcën Scratch Extensions Browser për "shfletues të tjerë në internet"

Ngarkoni shtesën Arduino në ScratchX

Nisni shtesën duke shkuar në URL -në e mëposhtme:

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

Ju mund të shihni një mesazh tjetër, "Të lejohet që scratchx.org të ekzekutojë shtojcat?". Vendosni Adobe Flash dhe Scratch Device në "Lejo dhe mbaj mend" dhe kliko në rregull.

Kur shihni dritën treguese në skedën "Më shumë blloqe" kthejeni të gjelbër, jeni gati të filloni të përdorni shtesën!

Hapi 8: Disa shembuj të skicave

Ju mund të dëshironi të filloni eksperimentet tuaja me scratchx, letër, qarqe dhe arduino me disa skica shembullore që kemi bërë me shembullin e kodit që krijon një dritë që vezullon, një çelës që ndez dhe fik një LED dhe një sensor drite që mund të kontrollojë shkëlqimin të një drite.

Shkoni në menunë e skedarit dhe hapni një program shembull. Pasi të keni dritën jeshile në ekran për arduino të lidhur, mund të lidhni përbërësit e qarkut të letrës me arduino duke përdorur kapëset e aligatorit siç tregohet në imazhin e sfondit.

Kur filloni të ndërtoni programet tuaja, mund të filloni me programin e bordit të bardhë. Kur punoni në një program gërvishtës për arduino, duhet të keni të vendosur programin nën 'bllokun e kapelës' që thotë "kur pajisja është e lidhur" duke caktuar LED, butona dhe servos në kunja të ndryshëm.

Për të bërë që dritat, çelsat dhe sensorët të bëjnë diçka, mund të krijoni një program që jeton nën bllokun e kapelës "kur klikohet flamuri". Ju mund të dëshironi të eksperimentoni me përsëritje, sythe përgjithmonë, hyrje të rastësishme dhe kohë pritjeje. Ju gjithashtu mund të përfshini karaktere, tinguj dhe sfond të ndryshuar duke përdorur llojet e tjera të blloqeve të gërvishtjeve.

Këtu keni një video të gërvishtjeve në veprim në konferencën ASTC në Tampa këtë vit për të marrë një ide se si duket kjo në praktikë:

flic.kr/p/MKHtcf

Hapi 9: Krijimi i një Workshopi ScratchPaper

Pasi të keni eksperimentuar personalisht me krijimin e projekteve ScratchPaper, mund të mendoni për ndarjen e aktivitetit me njerëzit e tjerë. Ne përpiqemi të bëjmë rregullime në modelin e aktivitetit, materialet, mjedisin dhe lehtësimin për të mbështetur nxënësit në procesin e tyre dhe zhvillimin e ideve. Këtu janë disa gjëra për të cilat ne mendojmë ndërsa kemi ngritur punëtorinë në Studio Tinkering ose me edukatorë të tjerë në konferenca të ndryshme. Ju mund t'i rregulloni dhe modifikoni këto elemente që të përshtaten me hapësirat dhe audiencën tuaj.

Mjedisi bashkëpunues

Ndërsa krijojmë një mjedis për punëtorinë, ne duam të mos përqendrohemi kryesisht në kompjuterë, por t'i kemi ato si një mjet tjetër krahas materialeve të përbashkëta dhe shembujve frymëzues. Tabela jonë e formës së qenit zakonisht i jep vetes më shumë bashkëpunim dhe shkëmbim idesh, gjë që është edhe më shumë një sfidë në aktivitetet e bazuara në ekran, ku nuk është aq e lehtë të shohësh punën e të tjerëve.

Shembuj dhe Frymëzime

Pranë hyrjes së dhomës krijuam një 'cep kurioziteti' për të treguar disa shtesa të mundshme të aktivitetit. Ne kemi përfshirë shembuj të qarqeve të letrës që përdorin çipin e holluar, disa shembuj më artistikë të qarkut të letrës dhe kurorën analoge të bakrit të Nicole që përdor sensorë të dritës dhe LED RGB në një rregullim interesant fizik.

Puna në çifte

Për punëtorinë me ekipin këtu ne u kërkuam atyre të punonin në çifte, gjë që mendoj se me të vërtetë ndihmoi në shtyrjen e kërkimeve përpara. Duke pasur njerëz që kontribuojnë në një hetim të përbashkët u lejuan atyre të komunikojnë për atë që ndiheshin më mirë dhe të mësonin nga njëri -tjetri. Kombinimi i objekteve në botën fizike me programimin e gërvishtjeve japin më shumë hapësirë për të menduar me duart e dikujt dhe u lejon partnerëve të ndajnë hapësirën e problemit.

Materiale

Për një punëtori ne përgatisim të paktën tre karta LED të vetme dhe një ose dy nga secili komponent shtesë (udhëheqës RGB, monstra letre, çelsin dhe sensorë) për secilin grup.

Ndarja dhe Reflektimi

Ne gjithmonë ndajmë rezultatet dhe idetë në fund të një punëtorie, dhe ishte vërtet interesante të shihje se si secili prej grupeve punoi në hetime unike që përfshinin butona, tinguj dhe sensorë. Megjithëse kishim vetëm shembujt e thjeshtë për t'u ngatërruar, tregimet dhe tregimet filluan të shfaqen. Ashtu si me çdo aktivitet tinkering, ne jemi duke kërkuar për rezultate të ndryshme që pasqyrojnë procesin e secilit grup.

Hapi 10: Bëjeni tuajin

Ky është një aktivitet eksperimental mbi të cilin kemi punuar për disa muaj dhe vazhdojmë të provojmë materiale, kërkesa dhe projekte të ndryshme. Shpresojmë që të eksperimentoni me komponentë të ndryshëm elektronikë, mënyra interesante për të bërë ndërprerës, lloje të reja daljesh dhe aranzhime të ndryshme të LED -ve. Na tregoni se si e ribërni dhe modifikoni këtë aktivitet në mënyrë që të mund të vazhdojmë të mësojmë se çfarë është e mundur për qarqet e letrës, arduino dhe programimin me scratchx.