ScratchPaper: 10 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:14

Al Tinkering Studio hem estat elaborant prototips per introduir a la gent aspectes d’electrònica i programació. Atès que aquests temes poden ser intimidatoris per a principiants, ha estat un procés divertit intentar pensar maneres de reduir la barrera d’entrada.

Algunes de les nostres maneres preferides d’introduir els estudiants en el circuit bàsic inclouen el muntatge de components electrònics en blocs de fusta i permetre als estudiants experimentar connectant-los amb clips de cocodril. També ens hem inspirat en el treball d’AIR Jie Qi, que ha desenvolupat tallers de circuits de paper amb cinta de coure, bateries de cèl·lules i LED per crear creacions artístiques d’il·luminació.

Pel que fa a la programació, hem experimentat durant diversos anys amb activitats que utilitzen Scratch o altres llenguatges de programació basats en blocs. La forma en què aquestes interfícies permeten a les persones arrossegar, deixar anar i connectar parts del programa junts fomenta l'experimentació i la iteració.

Totes aquestes influències ens han portat a crear una activitat de mash-up que anomenem ScratchPaper per explorar idees entorn de circuits, arduino i programació visual.

Sovint hem vist tallers de programació i arduino que semblen complicats i que no conviden tant als participants novells. Per a aquest taller, vam crear targetes d’exemples divertides i acolorides amb LED de goma única, interruptors i sensors prefabricats i llums RGB per comunicar aquesta actitud lúdica. Hem comprovat que aquesta addició d’elements capritxosos i una combinació de materials d’alta i baixa tecnologia poden donar una invitació més oberta a unir-se a l’exploració d’aquests temes. Utilitzem scratchx, una extensió experimental del llenguatge de programació Scratch que afegeix blocs per permetre controlar un arduino.

En aquesta guia podeu aprendre a construir els components de l’activitat, obtenir alguns esbossos d’exemple amb els quals treballar i llegir algunes maneres en què els materials, l’entorn i la facilitació poden afavorir l’exploració.

Pas 1: reuniu aquests materials

Per al bloc Arduino

Arduino UNO -

Cable USB:

Cable de nucli sòlid:

Ungles de coure

Cargols de rosca del cap de botó # 4

Peça de tauler de fusta 1x6

Per als components del circuit de paper

Cinta de coure:

Paper de cartolina de colors

Resistència de 10 k:

Sensor de llum:

Sensor FSR:

LED de 10 mm:

LED RGB de càtode comú de 10 mm:

Motor de cerca:

Clips de cocodril

Llapis

Eines útils

Trepant manual amb broca petita

Tornavís

Martell

Bloc de poliment

Tisores

Barra d'enganxar

Soldador

Ulleres de seguretat

Pas 2: creeu el bloc Arduino

En primer lloc, munteu una placa Arduino UNO en un bloc de fusta amb els passadors de les taules connectades a claus de coure, de manera similar al nostre conjunt de plaques de circuit per a exploracions d’electricitat. Això us permet connectar els components al tauler amb clips de cocodril que permeten la iteració i les proves.

Les ungles de coure connectades a uns quants pins limiten l’espai del problema, però per a nosaltres encara ens sembla una forma autèntica de presentar plaques arduino sense confiar en escuts addicionals ni en parts inusuals.

1. Talleu el bloc 1x6 en un tros de 4 polzades i liureu les vores

2. Col·loqueu la placa Arduino UNO al centre del bloc, marqueu els forats dels cargols amb un llapis i traieu els forats en aquests llocs.

3. Cargoleu l’arduino al seu lloc

4. Marqueu cinc taques al costat dret (el costat del pin digital) i tres taques a l'esquerra. Practicar forats pilot i picar a les ungles de coure

5. Utilitzeu el cable de nucli sòlid per connectar els endolls digitals arduino a les ungles de coure. Utilitzem els números de pin 11, 9, 6, 5 i 3 perquè són els pins PWM que ens permeten canviar la brillantor en activar i desactivar el pin a un ritme molt alt.

6. Al costat esquerre, connecteu el pin de 5 V a un clau per a positiu, el pin GND a un clau per a negatiu i el pin analògic A0 per a sensors. Podeu utilitzar filferro vermell per a positiu, negre per a negatiu si voleu, però no és necessari.

7. Hem utilitzat un segell i una pinces per etiquetar les ungles als passadors corresponents. Si no teniu aquestes eines, us recomanem que penseu en altres maneres de fer un seguiment dels pins.

Pas 3: Creeu els components: LED

Ara és hora de crear els components del circuit de paper que seran controlats per la programació arduino i scratchx.

Per a un sol LED

1. Talleu un quadrat de 2 x 2 polzades de cartolina de colors

2. Tallar dos trossos petits de cinta de coure i enganxar-los al quadrat, deixant espai al LED.

3. Col·loqueu els dos cables d’un LED a la cinta de coure i soldeu-los cap avall. Si no teniu un soldador, podeu utilitzar cinta adhesiva per fixar els cables a la cinta, tot i que no serà tan segura. Marqueu els costats (+) i (-) amb un llapis sobre el paper de colors.

Per a LED RGB

1. Talleu un tros quadrat de 3 x 3 polzades de cartolina blanca

2. Utilitzeu el LED RGB de càtode comú i proveu quin cable correspon a quin color. Podeu marcar-lo amb punxades de colors per fer un seguiment.

3. Connecteu tres petits trossos de cinta de coure a un costat del paper i un tros al mig a l’altre. Connecteu els tres cables positius del LED (per als diferents colors) a la cinta de coure d’un costat i el cable negatiu a l’altre costat. Soldeu-los o cinteu-los al lloc i marqueu el costat (-) i els tres colors diferents.

Per als LED R, G i B

1. Talleu un tros de paper rectangular de 2 x 3 polzades

2. Connecteu una tira al costat del paper pel costat negatiu dels LED. Col·loqueu tres tires de cinta de coure a l’altre costat.

3. Poseu un LED vermell, verd i blau al paper amb les derivacions negatives al costat compartit i les positives als costats individuals. Utilitzeu un llapis per marcar els costats (+) i (-).

Pas 4: Creeu els components: commutadors

El següent pas és construir interruptors d’encès / apagat per activar diferents programes del vostre projecte. Aquests poden adoptar moltes formes diferents mitjançant plecs o finestres emergents, així que experimenteu provant dissenys diferents.

1. Cadascun dels commutadors necessita tres punts de connexió a la placa arduino. Un al positiu, un al negatiu i un al pin d'entrada digital. Col·loqueu tres trossos de cinta de coure cap avall, un per a cadascun d’aquests cables.

2. Col·loqueu una resistència de 10 k entre les peces de cinta de coure que es connectaran al pin negatiu i digital. Soldeu la resistència al seu lloc.

3. Cerqueu una manera d’adherir un altre tros de cinta de coure que es pugui moure per establir una connexió entre el cable positiu i el pin digital. Pot ser una peça emergent retallada, un quadrat amb molles de paper plegades o un senzill interruptor plegat.

Pas 5: Creeu els components: sensors

Un sensor pot detectar esdeveniments o canvis en el seu entorn. Quan està connectat, el pin A0 de l'arduino pot llegir el valor del sensor i deixar-lo utilitzar al vostre projecte. Fins ara hem provat els sensors de llum i de pressió amb paper ratllat, però podeu provar diferents tipus de sensors que mesuren el so, el color o la conductivitat.

1. Cadascun dels sensors necessita tres punts de connexió a la placa arduino del pin positiu, negatiu i analògic. Col·loqueu tres trossos de cinta de coure cap avall per cadascun d’aquests cables.

2. Col·loqueu una resistència de 10 k entre el negatiu i el cable de cinta de coure del pin digital. Soldeu la resistència al seu lloc.

3. Connecteu el sensor de llum o el sensor de pressió entre el positiu i l’analògic als cables de cinta de coure.

Pas 6: Monstres de paper

Una manera divertida d’incorporar una mica d’alegria i capritx al conjunt de materials és fent uns monstres de paper amb ulls de goma que es puguin programar per sacsejar-los amb un motor vibrant.

1 Retalleu dos quadrats de 2x2 de paper de colors. Talla una forma de monstre interessant i fixa els ulls en els llocs adequats.

2 Fixa la cinta de coure al quadrat base i al monstre en el mateix pla.

3. Soldeu els cables al motor del cercle amb els dos trossos de cinta de la cara del monstre i soldeu els cables al lloc. Col·loqueu el motor al paper.

4. Tallar un rectangle del material de cartró del mateix color i doblar-lo per la meitat. Utilitzeu la peça en forma de L com a suport i utilitzeu el pal de cola per connectar les dues peces juntes.

5. Soldeu els dos trossos de cinta de coure junts.

Pas 7: configureu Scratchx i Arduino

Hem estat utilitzant scratchx, una extensió experimental del llenguatge de programació de scratch per controlar els circuits de paper amb arduino. Hi ha molts altres llenguatges de programació basats en blocs que podeu provar com Ardublocks, Mblock, S4A i altres. Aquesta instrucció es centrarà en scratchx, però podeu provar altres formats.

Aquesta informació s'ha manllevat de la guia d'introducció de scratch de Kreg Hanning, és possible que vulgueu fer clic al seu lloc per obtenir instruccions i screengrabs més detallats (https://khanning.github.io/scratch-arduino-extension/index.html)

Pengeu el firmware StandardFirmata a Arduino

1. Si encara no ho heu fet, descarregueu i instal·leu el programari Arduino des de
2. Connecteu la placa Arduino al port USB de l'ordinador
3. Inicieu el programari Arduino
4. Aneu a Fitxer> Exemples> Firmata> Firmata estàndard
5. Seleccioneu la vostra placa Arduino al menú Eines> Tauler
6. Seleccioneu el port sèrie al menú Eines> Port. A Mac, és com /dev/tty.usbmodem-1511. A Windows, probablement sigui el port COM més numerat. (O desconnecteu l'Arduino, consulteu el menú i, a continuació, torneu a connectar l'Arduino i veureu quin port nou apareix.)
7. Feu clic al botó de càrrega

Instal·leu el connector del navegador Scratch Extensions

1. Haureu d’utilitzar el navegador web Firefox perquè funcioni aquesta extensió
2. Baixeu i instal·leu el connector del navegador Scratch Extensions per a "altres navegadors web"

Carregueu l'extensió Arduino a ScratchX

Inicieu l'extensió anant a l'URL següent:

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

És possible que vegeu un altre missatge: "Voleu permetre que scratchx.org executi connectors?". Establiu Adobe Flash i Scratch Device a "Permet i recorda" i feu clic a D'acord.

Quan veieu el llum indicador a la pestanya "Més blocs", es posa de color verd i esteu a punt per començar a utilitzar l'extensió.

Pas 8: alguns esbossos d’exemple

És possible que vulgueu començar els vostres experiments amb scratchx, paper, circuits i arduino amb alguns esbossos d’exemple que hem fet amb un codi de mostra que crea una llum parpellejant, un interruptor que encén i apaga un LED i un sensor de llum que pot controlar la brillantor d’una llum.

Aneu al menú de fitxers i obriu un exemple de programa. Un cop tingueu la llum verda a la pantalla de l'arduino connectat, podeu connectar els components del circuit de paper a l'arduino mitjançant clips d'aligator, tal com es mostra a la imatge de fons.

Quan comenceu a crear els vostres propis programes, podeu començar amb el programa de tauler en blanc. Quan treballeu en un programa de zero per a arduino, heu de configurar el programa sota el 'bloc de barres' que diu "quan el dispositiu està connectat" assignant LEDs, botons i servos a diferents pins.

Per fer que els llums, els commutadors i els sensors facin alguna cosa, podeu crear un programa que visqui sota el bloc de barrets "quan es fa clic a la bandera". És possible que vulgueu experimentar amb repeticions, bucles per sempre, entrades aleatòries i temps d’espera. També podeu incloure caràcters, sons i canviar fons utilitzant els altres tipus de blocs de ratllades.

Aquí teniu un vídeo de scratchpaper en acció a la conferència ASTC a Tampa aquest any per tenir una idea de com es veu a la pràctica:

flic.kr/p/MKHtcf

Pas 9: Creació d'un taller de ScratchPaper

Després d’experimentar personalment amb la creació de projectes ScratchPaper, podeu pensar en compartir l’activitat amb altres persones. Intentem ajustar el disseny de l'activitat, els materials, l'entorn i la facilitació per ajudar els estudiants en el seu propi procés i desenvolupament d'idees. A continuació, es detallen algunes coses sobre les quals pensem quan hem creat el taller al Tinkering Studio o amb altres educadors en diverses conferències. Podeu ajustar i modificar aquests elements perquè s’adaptin als vostres espais i públics.

Entorn col·laboratiu

A mesura que configurem un entorn per al taller, no volem centrar-nos principalment en els ordinadors, sinó tenir-los com una eina més al costat de materials compartits i exemples inspiradors. La nostra taula en forma d’espina normalment es presta a més col·laboració i intercanvi d’idees, cosa que suposa encara més un repte en les activitats basades en pantalla on no és tan fàcil veure la feina dels altres.

Exemples i inspiracions

Prop de l'entrada de la sala vam crear un "racó de curiositat" per mostrar algunes possibles extensions de l'activitat. Hem inclòs exemples de circuits de paper que utilitzen el xip attiny, alguns exemples de circuits de paper més artístics i la corona de coure analògica de nicole que utilitza sensors de llum i LED RGB en una disposició física interessant.

Treballant en parelles

Per al taller amb l'equip aquí els vam demanar que treballessin en parelles, cosa que crec que va ajudar a impulsar les exploracions cap endavant. El fet que persones contribuïssin a una investigació compartida els permetés comunicar-se sobre allò que se sentia més còmode i aprendre els uns dels altres. La combinació d’objectes del món físic amb la programació de rascada donen més espai per pensar amb les mans i permet als socis compartir l’espai problemàtic.

Materials

Per a un taller preparem almenys tres targetes LED individuals i una o dues de cada component addicional (leds RGB, monstres de paper, interruptors i sensors) per a cada grup.

Compartir i reflexionar

Sempre compartim resultats i idees al final d’un taller i va ser molt divertit veure com cadascun dels grups treballava en investigacions úniques sobre botons, sons i sensors. Tot i que només teníem exemples senzills amb els quals desfer-nos, van començar a sorgir narracions i narracions. Com passa amb qualsevol activitat de manipulació, busquem resultats variats que reflecteixin el procés de cada grup.

Pas 10: feu-lo vostre

Aquesta és una activitat experimental en la qual treballem des de fa uns mesos i seguim provant diferents materials, indicacions i projectes. Esperem que experimenteu amb diferents components electrònics, maneres interessants de fer commutadors, nous tipus de sortides i diferents dispositius de LED. Feu-nos saber com remescleu i modifiqueu aquesta activitat perquè puguem continuar coneixent el que és possible per als circuits de paper, arduino i programació amb scratchx.