ScratchPaper: 10 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:03

In Tinkering Studio abbiamo creato prototipi per introdurre le persone agli aspetti dell'elettronica e della programmazione. Dal momento che questi argomenti possono intimidire i principianti, è stato divertente per noi cercare di pensare a modi per abbassare la barriera all'ingresso.

Alcuni dei nostri modi preferiti per introdurre gli studenti ai circuiti di base includono il montaggio di componenti elettronici su blocchi di legno e consentire agli studenti di sperimentare collegandoli con clip a coccodrillo. Siamo stati anche ispirati dal lavoro di AIR Jie Qi che ha sviluppato laboratori di circuiti di carta con nastro di rame, batterie a bottone e LED per realizzare creazioni artistiche luminose.

In termini di programmazione, stiamo sperimentando da diversi anni attività che utilizzano Scratch o altri linguaggi di programmazione basati su blocchi. Il modo in cui queste interfacce consentono alle persone di trascinare, rilasciare e connettere parti del programma incoraggia la sperimentazione e l'iterazione.

Tutte queste influenze ci hanno portato a creare un'attività di mash-up che chiamiamo "ScratchPaper" per esplorare idee su circuiti, arduino e programmazione visiva.

Spesso abbiamo visto workshop di programmazione e arduino che sembrano complicati e non così invitanti per i partecipanti alle prime armi. Per questo workshop, abbiamo creato schede di esempio divertenti e colorate con singoli LED gumdrop, interruttori e sensori prefabbricati e luci RGB per comunicare questo atteggiamento giocoso. Abbiamo scoperto che questa aggiunta di elementi stravaganti e una combinazione di materiali ad alta e bassa tecnologia può dare un invito più aperto a partecipare all'esplorazione di questi argomenti. Usiamo scratchx, un'estensione sperimentale del linguaggio di programmazione Scratch che aggiunge blocchi per permetterti di controllare un arduino.

In questa guida puoi imparare come costruire i componenti per l'attività, ottenere alcuni schizzi di esempio con cui lavorare e leggere alcuni dei modi in cui materiali, ambiente e facilitazione possono supportare l'esplorazione.

Passaggio 1: raccogliere questi materiali

Per il blocco Arduino

Arduino UNO -

Cavo USB -

Filo ad anima piena -

chiodi di rame

#4 viti autofilettanti a testa bombata

Pezzo di tavola di legno 1x6

Per i componenti del circuito cartaceo

Nastro di rame -

Cartoncino colorato

Resistenza da 10k -

Sensore di luce -

Sensore FSR -

LED da 10 mm -

LED RGB a catodo comune da 10 mm -

Motore cercapersone -

Clip a coccodrillo

Matita

Strumenti utili

Trapano a mano con punta da trapano piccola

Cacciavite

Martello

Blocco di levigatura

Forbici

Colla stick

Saldatore

Occhiali protettivi

Passaggio 2: costruisci il blocco Arduino

Innanzitutto, monta una scheda Arduino UNO su un blocco di legno con i pin delle schede collegati a chiodi di rame, in modo simile al nostro set di circuiti per le esplorazioni elettriche. Ciò consente di collegare i componenti alla scheda con clip a coccodrillo che consentono l'iterazione e il test.

I chiodi di rame collegati ad alcuni dei pin limitano lo spazio del problema, ma a noi sembra ancora un modo autentico di presentare le schede arduino senza fare affidamento su schermature extra o parti insolite.

1. Tagliare il blocco 1x6 in un pezzo da 4 pollici e levigare i bordi

2. Posiziona la scheda Arduino UNO al centro del blocco, segna i fori per le viti con una matita e pratica dei fori in quei punti.

3. Avvitare l'arduino in posizione

4. Segna cinque punti sul lato destro (il lato del pin digitale) e tre punti a sinistra. Praticare fori pilota e battere i chiodi di rame

5. Utilizzare il cavo a nucleo solido per collegare le prese dei pin digitali di arduino ai chiodi di rame. Usiamo i pin 11, 9, 6, 5 e 3 perché quelli sono i pin PWM che ci consentono di cambiare la luminosità accendendo e spegnendo il pin a una velocità molto elevata.

6. Sul lato sinistro collegare il pin 5V a un chiodo per il positivo, il pin GND a un chiodo per il negativo e il pin di ingresso analogico A0 per i sensori. Puoi usare il filo rosso per il positivo, nero per il negativo se vuoi, ma non è necessario.

7. Abbiamo usato un timbro e un pennarello per etichettare le unghie sugli spilli corrispondenti. Se non disponi di questi strumenti, potresti pensare ad altri modi per tenere traccia dei pin.

Passaggio 3: costruire i componenti - LED

Ora è il momento di creare i componenti del circuito cartaceo che saranno controllati dalla programmazione arduino e scratchx.

Per un singolo LED

1. Taglia un quadrato di 2 pollici x 2 pollici di cartoncino colorato

2. Taglia due piccoli pezzi di nastro di rame e attaccali al quadrato, lasciando spazio per il LED.

3. Posizionare i due cavi di un LED sul nastro di rame e saldarli. Se non hai un saldatore, puoi semplicemente usare lo scotch per fissare i cavi al nastro, anche se non sarà così sicuro. Segna i lati (+) e (-) con una matita sulla carta colorata.

Per LED RGB

1. Taglia un pezzo quadrato di 3 x 3 pollici di cartoncino bianco

2. Utilizzare il LED RGB a catodo comune e verificare quale cavo corrisponde a quale colore. Puoi contrassegnarlo con pennarelli colorati per tenerne traccia.

3. Attacca tre piccoli pezzi di nastro di rame su un lato della carta e un pezzo al centro sull'altro. Collegare i tre cavi positivi del LED (per i diversi colori) al nastro di rame da un lato e il cavo negativo dall'altro. Saldarli o fissarli con del nastro adesivo e segnare il lato (-) e i tre diversi colori.

Per i LED R, G e B

1. Taglia un pezzo rettangolare di carta colorata da 2 pollici x 3 pollici

2. Attaccare una striscia sul lato della carta per il lato negativo dei LED. Metti tre strisce di nastro di rame sull'altro lato.

3. Mettere un LED rosso, verde e blu sulla carta con i cavi negativi sul lato condiviso e i cavi positivi sui singoli lati. Usa una matita per segnare i lati (+) e (-).

Passaggio 4: costruire i componenti - Interruttori

Il passaggio successivo consiste nel creare interruttori di attivazione/disattivazione per attivare diversi programmi nel progetto. Questi possono assumere molte forme diverse usando pieghe o pop-up, quindi prova a provare diversi design.

1. Ciascuno degli interruttori necessita di tre punti di attacco alla scheda arduino. Uno al positivo, uno al negativo e uno a un pin di ingresso digitale. Metti tre pezzi di nastro di rame verso il basso, uno per ciascuno di questi cavi.

2. Posizionare un resistore da 10k tra i pezzi di nastro di rame che si collegheranno al pin negativo e digitale. Saldare la resistenza in posizione.

3. Trovare un modo per attaccare un altro pezzo di nastro di rame che può essere spostato per creare una connessione tra i cavi del pin positivo e digitale. Questo può essere un pezzo pop-up ritagliato, un quadrato con molle di carta piegate o un semplice interruttore piegato.

Passaggio 5: costruire i componenti - Sensori

Un sensore può rilevare eventi o cambiamenti nel suo ambiente. Una volta collegato, il pin A0 dell'arduino può leggere il valore del sensore e consentirti di utilizzarlo nel tuo progetto. Finora abbiamo testato sensori di luce e sensori di pressione con carta antigraffio, ma puoi provare diversi tipi di sensori che misurano il suono, il colore o la conduttività.

1. Ciascuno dei sensori necessita di tre punti di attacco alla scheda arduino sul pin di ingresso positivo, negativo e analogico. Posiziona tre pezzi di nastro di rame per ciascuno di questi cavi.

2. Collocare un resistore da 10k tra il negativo e il cavo del nastro di rame del pin digitale. Saldare la resistenza in posizione.

3. Collegare il sensore di luce o il sensore di pressione tra i cavi positivo e analogico in nastro di rame.

Passaggio 6: mostri di carta

Un modo divertente per incorporare un po' di giocosità e fantasia nel set di materiali è creare alcuni mostri di carta con occhi finti che possono essere programmati per scuotere con un motore vibrante.

1 Ritagliare due quadrati 2x2 di carta colorata. Taglia un'interessante forma di mostro e attacca gli occhi finti nei punti appropriati.

2 Attacca il nastro di rame al quadrato di base e al mostro sullo stesso piano.

3. Saldare i cavi del motore del cercapersone ai due pezzi di nastro adesivo sulla faccia del mostro e saldare i cavi in posizione. Fissare il motore alla carta.

4. Taglia un rettangolo dello stesso cartoncino colorato e piegalo a metà. Usa il pezzo a forma di L come supporto e usa la colla stick per collegare i due pezzi insieme.

5. Saldare insieme i due pezzi di nastro di rame.

Passaggio 7: configurare Scratchx e Arduino

Abbiamo utilizzato scratchx, un'estensione sperimentale del linguaggio di programmazione scratch per controllare i circuiti della carta con arduino. Esistono molti altri linguaggi di programmazione basati su blocchi che puoi testare come Ardublocks, Mblock, S4A e altri. Questo tutorial si concentrerà su scratchx, ma puoi testare altri formati.

Queste informazioni sono state prese in prestito dalla guida introduttiva di Kreg Hanning per scratchx, potresti semplicemente fare clic sul suo sito per istruzioni e schermate più dettagliate (https://khanning.github.io/scratch-arduino-extension/index.html)

Carica il firmware StandardFirmata su Arduino

1. Se non lo hai già fatto, scarica e installa il software Arduino da
2. Collega la scheda Arduino alla porta USB del tuo computer
3. Avvia il software Arduino
4. Vai a File > Esempi > Firmata > Firmata standard
5. Seleziona la tua scheda Arduino dal menu Strumenti > Scheda
6. Seleziona la tua porta seriale dal menu Strumenti > Porta. Su Mac, è qualcosa come /dev/tty.usbmodem-1511. Su Windows, è probabilmente la porta COM con il numero più alto. (Oppure scollega l'Arduino, controlla il menu, quindi ricollega l'Arduino e guarda quale nuova porta appare.)
7. Fare clic sul pulsante di caricamento

Installa il plug-in del browser Scratch Extensions

1. Dovrai utilizzare il browser web Firefox affinché questa estensione funzioni
2. Scarica e installa il plug-in del browser Scratch Extensions per "altri browser web"

Carica l'estensione Arduino su ScratchX

Avvia l'estensione andando al seguente URL:

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

Potresti vedere un altro messaggio, "Consenti a scratchx.org di eseguire i plugin?". Imposta Adobe Flash e Scratch Device su "Consenti e ricorda" e fai clic su OK.

Quando vedi l'indicatore luminoso nella scheda "Altri blocchi" diventa verde, sei pronto per iniziare a utilizzare l'estensione!

Passaggio 8: alcuni schizzi di esempio

Potresti voler iniziare i tuoi esperimenti con scratchx, carta, circuiti e arduino con alcuni schizzi di esempio che abbiamo realizzato con un codice di esempio che crea una luce lampeggiante, un interruttore che accende e spegne un LED e un sensore di luce che può controllare la luminosità di una luce.

Vai al menu File e apri un programma di esempio. Una volta che hai la luce verde sullo schermo per l'arduino collegato, puoi collegare i componenti del circuito di carta all'arduino usando le pinzette come mostrato nell'immagine di sfondo.

Quando inizi a creare i tuoi programmi, puoi iniziare con il programma lavagna vuota. Quando si lavora su un programma scratch per arduino, è necessario impostare il programma sotto il "blocco cappello" che dice "quando il dispositivo è collegato" assegnando LED, pulsanti e servi a diversi pin.

Per fare in modo che luci, interruttori e sensori facciano qualcosa, puoi creare un programma che risiede sotto il blocco cappello "quando si fa clic sulla bandiera". Potresti voler sperimentare ripetizioni, loop per sempre, input casuali e tempi di attesa. Puoi anche includere personaggi, suoni e cambiare gli sfondi usando gli altri tipi di blocchi da grattare.

Ecco un video di scratchpaper in azione alla conferenza ASTC a Tampa quest'anno per avere un'idea di come appare in pratica:

flic.kr/p/MKHtcf

Passaggio 9: creazione di un workshop ScratchPaper

Dopo aver sperimentato personalmente la creazione di progetti ScratchPaper, puoi pensare di condividere l'attività con altre persone. Cerchiamo di apportare modifiche al design delle attività, ai materiali, all'ambiente e alle facilitazioni per supportare gli studenti nel loro processo e nello sviluppo di idee. Ecco alcune cose a cui pensiamo mentre abbiamo organizzato il workshop nel Tinkering Studio o con altri educatori in varie conferenze. Puoi regolare e modificare questi elementi per adattarli ai tuoi spazi e al tuo pubblico.

Ambiente collaborativo

Poiché creiamo un ambiente per il workshop, non vogliamo concentrarci principalmente sui computer, ma utilizzarli come un altro strumento insieme a materiali condivisi ed esempi stimolanti. Il nostro tavolo a forma di dogbone di solito si presta a una maggiore collaborazione e condivisione di idee, che è ancora più una sfida nelle attività basate su schermo in cui non è così facile vedere il lavoro degli altri.

Esempi e ispirazioni

In prossimità dell'ingresso della sala abbiamo creato un 'angolo di curiosità' per mettere in mostra alcune possibili estensioni dell'attività. Abbiamo incluso esempi di circuiti di carta che utilizzano il chip attiny, alcuni esempi di circuiti di carta più artistici e la corona di rame analogica di nicole che utilizza sensori di luce e LED RGB in un'interessante disposizione fisica.

Lavorare in coppia

Per il workshop con il team qui abbiamo chiesto loro di lavorare in coppia, il che penso abbia davvero aiutato a spingere in avanti le esplorazioni. Avere persone che contribuiscono a un'indagine condivisa ha permesso loro di comunicare ciò con cui si sentivano più a loro agio e di imparare gli uni dagli altri. La combinazione di oggetti nel mondo fisico con la programmazione scratch dà più spazio per pensare con le proprie mani e consente ai partner di condividere lo spazio del problema.

Materiali

Per un workshop prepariamo almeno tre singole schede LED e uno o due di ogni componente extra (led RGB, mostri di carta, interruttori e sensori) per ogni gruppo.

Condivisione e riflessione

Condividiamo sempre risultati e idee alla fine di un workshop ed è stato davvero bello vedere come ciascuno dei gruppi ha lavorato su indagini uniche che coinvolgono pulsanti, suoni e sensori. Sebbene avessimo solo i semplici esempi con cui scherzare, le narrazioni e la narrazione hanno iniziato a emergere. Come per qualsiasi attività di ritocco, stiamo cercando risultati diversi che riflettano il processo di ciascun gruppo.

Passaggio 10: crealo da solo

Si tratta di un'attività sperimentale a cui stiamo lavorando da qualche mese e continuiamo a sperimentare materiali, stimoli e progetti diversi. Ci auguriamo che sperimenterai diversi componenti elettronici, modi interessanti di realizzare interruttori, nuovi tipi di uscite e diverse disposizioni dei LED. Facci sapere come remixi e modifichi questa attività in modo che possiamo continuare a conoscere ciò che è possibile per i circuiti di carta, arduino e la programmazione con scratchx.