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Schmierpapier

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Im Tinkering Studio haben wir Wege wurden Prototyping Menschen auf Aspekte der Elektronik und Programmierung einzuführen. Da diese Themen für Anfänger einschüchtern können, war es ein lustiger Prozess für uns zu versuchen, darüber nachzudenken, Möglichkeiten, um die Barriere für den Eintritt zu senken.

Einige unserer beliebtesten Möglichkeiten , um die Lernenden zu grundlegenden circuity einzuführen umfassen Montage elektronischer Bauteile auf Holzklötzen und ermöglicht den Lernenden verbindet sie mit Krokodilklemmen zu experimentieren. Wir haben auch durch die Arbeit von AIR inspiriert Jie Qi , die entwickelt hat Papier Schaltung künstlerische Licht-up - Kreationen Workshops mit Kupferband, Knopfzellen und LEDs zu machen.

In Bezug auf die Programmierung, haben wir seit mehreren Jahren mit experimentiert Aktivitäten , die Scratch verwenden oder einem anderen Block basierten Programmiersprachen. Die Art und Weise, wie diese Schnittstellen erlauben den Menschen zu ziehen, fallen und verbinden Teile des Programms zusammen fördert Experimente und Iterationen.

All diese Einflüsse haben uns dazu veranlasst, eine Mash-up-Aktivität zu schaffen, die wir "ScratchPaper" nennen, um Ideen rund um Schaltungen, Arduino und visuelle Programmierung zu erforschen.

Oft haben wir Programmierung und Arduino-Workshops gesehen, die kompliziert und nicht so einladend für Anfänger-Teilnehmer sehen. Für diesen Workshop bauten wir spaßige und bunte Musterkarten mit einzelnen Gumdrop-LEDs, vorgefertigten Schaltern und Sensoren und RGB-Leuchten, um diese spielerische Haltung zu vermitteln. Wir haben festgestellt, dass diese Hinzufügung von wunderlichen Elementen sowie eine Kombination von High- und Low-Tech-Materialien eine offenere Einladung zur Teilnahme an der Erforschung dieser Themen geben kann. Wir verwenden ScratchX , eine experimentelle Erweiterung des Scratch Programmiersprache , die Blöcke zu erlauben , fügt Sie ein zu steuern Arduino .

In diesem Leitfaden können Sie lernen, wie Sie die Komponenten für die Aktivität erstellen, einige Beispielskizzen zur Arbeit finden und über einige Möglichkeiten erfahren, wie Materialien, Umgebung und Erleichterung die Erforschung unterstützen können.

Schritt 1: Sammeln Sie diese Materialien

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Für den Arduino Block

Arduino UNO - https://www.adafruit.com/products/50,

USB - Kabel - https://www.adafruit.com/products/62

Solide Kerndraht - https://www.sparkfun.com/products/11367

Kupfernägel

# 4 Knopf Kopfschrauben

Stück von 1x6 Holzbrett

Für die Papierschaltungskomponenten

Kupferband - https://www.adafruit.com/products/1128

Farbiges Kartonpapier

10k Widerstand - https://www.adafruit.com/products/2784

Lichtsensor - https://www.adafruit.com/products/161

FSR - Sensor - https://www.adafruit.com/products/1075

10mm LEDs - http: //shop.evilmadscientist.com/productsmenu/par ...

10mm gemeinsame Kathode RGB LEDs - http: //shop.evilmadscientist.com/productsmenu/par ...

Pager Motor - https://www.adafruit.com/products/1201

Krokodilklemmen https://www.adafruit.com/products/1008

Bleistift

Hilfreiche Werkzeuge

Handbohrer mit kleinem Bohrer

Schraubendreher

Hammer

Schleifblock

Schere

Klebestift

Lötkolben

Schutzbrillen

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Schritt 2: Erstellen Sie den Arduino Block

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Montieren Sie zunächst ein Arduino UNO Bord auf einem Holzblock mit den Stiften der angeschlossenen Platten Kupfernägel, in ähnlicher Weise auf unsere Leiterplatte für Strom Erkundungen gesetzt. Auf diese Weise können Sie die Komponenten mit Krokodilklemmen an die Platine anschließen, was eine Iteration und Prüfung ermöglicht.

Die Kupfernägel, die mit einigen der Stifte verbunden sind, beschränken den Problemraum, aber für uns fühlt es sich immer noch an wie eine authentische Art, Arduino-Boards zu präsentieren, ohne sich auf zusätzliche Schilde oder ungewöhnliche Teile zu verlassen.

1. Schneiden Sie die 1x6 Block in ein 4in Stück und Sand die Kanten

2. Platzieren Sie die Arduino UNO-Platine in der Mitte des Blocks, markieren Sie die Löcher für die Schrauben mit einem Bleistift und bohren Sie Löcher an diesen Stellen.

3. Arduino aufschrauben

4. Markieren Sie fünf Punkte auf der rechten Seite (die digitale Pin-Seite) und drei Punkte auf der linken Seite. Bohren Sie Pilot Löcher und Pfund in den Kupfer-Nägel

5. Verwenden Sie den massiven Kerndraht, um die arduino digitalen Stiftbuchsen mit den Kupfernägeln zu verbinden. Wir verwenden die Pin-Nummern 11, 9, 6, 5 und 3, da es sich um die PWM-Pins handelt, die es ermöglichen, die Helligkeit zu ändern, indem man den Pin mit einer sehr hohen Rate ein- und ausschaltet.

6. Verbinden Sie auf der linken Seite den 5-V-Stift mit einem Nagel für positive, den GND-Stift mit einem Nagel für negativ und den analogen A0-Stift für Sensoren. Sie können rotes Kabel für positive, schwarz für negative, wenn Sie wollen, aber es ist nicht notwendig.

7. Wir verwendeten einen Stempel und Sharpie, um die Nägel an den entsprechenden Stiften zu beschriften. Wenn Sie diese Werkzeuge nicht haben, möchten Sie vielleicht über andere Möglichkeiten nachdenken, um die Pins zu halten.

Schritt 3: Bauen Sie die Komponenten - LEDs

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Jetzt ist es an der Zeit, die Papierschaltungskomponenten zu erstellen, die durch die Programmierung arduino und scratchx gesteuert werden.

Für eine einzelne LED

1. Schneiden Sie ein 2in x 2in Quadrat von farbigem cardstock

2. Schneiden Sie zwei kleine Stücke von Kupferband und kleben Sie sie auf dem Platz, so dass Raum für die LED.

3. Legen Sie die beiden Anschlüsse einer LED auf das Kupferband und verlöten Sie sie. Wenn Sie nicht über einen Lötkolben können Sie einfach Scotch-Band, um die Leads an das Band befestigen, obwohl es nicht so sicher sein. Markieren Sie die (+) und (-) Seiten mit Bleistift auf dem farbigen Papier.

Für RGB-LEDs

1. Schneiden Sie ein 3in x 3in Quadrat Stück weißen Karton

2. Verwenden Sie die gemeinsame Kathode RGB-LED und testen Sie, welche Leitung der Farbe entspricht. Sie können es mit farbigen Sharpies markieren, um den Überblick zu behalten.

3. Befestigen Sie drei kleine Stücke von Kupferband auf einer Seite des Papiers und ein Stück in der Mitte zu dem anderen. Verbinden Sie die drei positiven Anschlüsse der LED (für die verschiedenen Farben) mit dem Kupferband auf der einen Seite und die negative Leitung mit der anderen Seite. Löten oder kleben Sie sie an und markieren Sie die (-) Seite und die drei verschiedenen Farben.

Für die LEDs R, G und B

1. Schneiden Sie ein 2in x 3in rechteckiges Stück farbiges Papier

2. Befestigen Sie einen Streifen an der Seite des Papiers für die negative Seite der LEDs. Legen Sie drei Streifen aus Kupferband auf der anderen Seite.

3. Legen Sie eine rote, grüne und blaue LED auf das Papier mit den negativen Leads auf der gemeinsamen Seite und den positiven Leads auf den einzelnen Seiten. Benutzen Sie einen Bleistift, um die Seiten (+) und (-) zu markieren.

Schritt 4: Bauen Sie die Komponenten - Schalter

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Der nächste Schritt besteht darin, An / Aus-Schalter zu bauen, um verschiedene Programme in Ihrem Projekt auszulösen. Diese können eine Menge von verschiedenen Formen mit Falten oder Pop-up so experimentieren mit dem Versuch, verschiedene Designs zu nehmen.

1. Jeder Schalter benötigt drei Befestigungspunkte zur Arduino-Platine. Eins zum Positiven, zum Negativen und zum Digitaleingang. Legen Sie drei Stücke von Kupferband, eine für jede dieser führt.

2. Setzen Sie einen Widerstand 10k zwischen den Kupferbandstücken ein, die an den negativen und digitalen Stift anschließen. Löten Sie den Widerstand an Ort und Stelle.

3. Finden Sie einen Weg, um ein weiteres Stück Kupferband zu befestigen, das bewegt werden kann, um eine Verbindung zwischen den positiven und den digitalen Stiftleitungen herzustellen. Dies kann ein ausgeschnittenes Pop-Up-Stück, ein Quadrat mit gefalteten Papierfedern oder ein einfacher gefalteter Schalter sein.

Schritt 5: Bauen Sie die Komponenten - Sensoren

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Ein Sensor kann Ereignisse oder Änderungen in seiner Umgebung erkennen. Wenn es angeschlossen ist, kann der A0-Pin des arduino den Sensorwert lesen und ihn in Ihrem Projekt verwenden. Wir haben bisher Lichtsensoren und Drucksensoren mit Kratzer bis jetzt getestet, aber Sie können verschiedene Arten von Sensoren, die Ton, Farbe oder Leitfähigkeit messen versuchen.

1. Jeder der Sensoren benötigt drei Befestigungspunkte an der Arduino-Platine auf dem positiven, negativen und einem analogen Eingangsanschluss. Legen Sie drei Stücke von Kupferband nach unten für jede dieser führt.

2. Legen Sie einen 10k Widerstand zwischen die negative und die digitale Pin Kupferband führen. Löten Sie den Widerstand an Ort und Stelle.

3. Befestigen Sie den Lichtsensor oder Drucksensor zwischen dem positiven und dem analogen in Kupferband.

Schritt 6: Papiermonster

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Eine Spaßweise, etwas Verspieltheit und launisches in den Satz von Materialien zu integrieren ist, indem man einige Papiermonster mit googly Augen bildet, die programmiert werden können, um mit einem vibrierenden Motor zu schütteln.

1 Schneiden Sie zwei 2x2 Quadrate aus farbigem Papier aus. Schneiden Sie eine interessante Monsterform und befestigen Sie googly Augen an den entsprechenden Stellen.

2 Befestigen Sie das Kupferband auf dem Grundquadrat und das Monster in derselben Ebene.

3. Löten Sie die Drähte an den Pager-Motor, um die beiden Stücke von Band auf der Monster-Gesicht und löten die Leitungen in Kraft. Befestigen Sie den Motor auf dem Papier.

4. Schneiden Sie ein Rechteck des gleichen farbigen Kartenmaterials und falten Sie es in der Hälfte. Verwenden Sie das L-förmige Stück als Stütze und verwenden Sie den Klebestift, um die beiden Stücke miteinander zu verbinden.

5. Löten Sie die beiden Stücke von Kupferband zusammen.

Schritt 7: Richten Sie Scratchx und Arduino ein

Wir verwenden scratchx, eine experimentelle Erweiterung auf die Scratch-Programmiersprache, um die Papierschaltungen mit Arduino zu steuern. Es gibt viele andere blockbasierte Programmiersprachen, die Sie ausprobieren können wie Ardublocks, Mblock, S4A und andere. Dieses instructable konzentriert sich auf scratchx, aber Sie können andere Formate testen.

Diese Informationen wurden von Kreg Hanning's Erste Schritte für scratchx ausgeliehen, können Sie einfach auf seine Website klicken für detailliertere Anweisungen und Screengrabs (https://khanning.github.io/scratch-arduino-extension/index.html )

Laden Sie die StandardFirmata-Firmware in Arduino hoch

  1. Wenn Sie nicht bereits haben, herunterladen und installieren Sie die Arduino Software von https://www.arduino.cc/
  2. Verbinden Sie das Arduino-Board mit dem USB-Anschluss Ihres Computers
  3. Starten Sie die Arduino-Software
  4. Gehen Sie zu Datei> Beispiele> Firmata> Standard Firmata
  5. Wählen Sie Ihre Arduino-Karte im Menü Extras> Karte aus
  6. Wählen Sie Ihre serielle Schnittstelle über das Menü Extras> Anschluss aus.
    Auf Mac, es ist so etwas wie /dev/tty.usbmodem-1511. Unter Windows ist es wahrscheinlich der am höchsten nummerierte COM-Port. (Oder ziehen Sie den Arduino heraus, überprüfen Sie das Menü, und ziehen Sie dann den Arduino wieder an und sehen Sie, welcher neuer Port angezeigt wird.)
  7. Klicken Sie auf die Schaltfläche zum Hochladen

Installieren Sie das Scratch Extensions Browser-Plugin

  1. Sie müssen den Firefox-Webbrowser verwenden, damit diese Erweiterung funktioniert
  2. Downloaden und installieren Sie das Scratch - Erweiterungen Browser Plugin für "andere Web - Browser"

Laden Sie die Arduino-Erweiterung auf ScratchX

  1. Starten Sie die Erweiterung, indem Sie auf die folgende URL klicken:

Http: //scratchx.org/? Url = http: //khanning.github.i ...

Möglicherweise sehen Sie eine andere Meldung: "Lassen Sie scratchx.org Plug-ins ausführen?". Legen Sie Adobe Flash und Scratch Device auf "Allow and Remember" und klicken Sie auf OK.

Wenn Sie in der Registerkarte "Weitere Bausteine" die Kontrollleuchte sehen, können Sie mit der Erweiterung grün grün werden.

Schritt 8: Einige Beispielskizzen

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Vielleicht möchten Sie Ihre Experimente mit Scratchx, Papier, Schaltungen und Arduino mit einigen Beispielskizzen, die wir mit Beispiel-Code, dass ein blinkendes Licht, ein Schalter, der eine LED ein-und ausschaltet, und einen Lichtsensor, der die Helligkeit steuern kann erstellt haben Eines Lichts.

Gehen Sie in das Dateimenü und öffnen Sie ein Beispielprogramm. Sobald Sie das grüne Licht auf dem Bildschirm für die arduino verbunden haben, können Sie die Papierschaltung Komponenten an die arduino mit Aligator-Clips wie im Hintergrundbild gezeigt anschließen.

Wenn Sie mit dem Erstellen eigener Programme beginnen, können Sie mit dem leeren Board-Programm beginnen. Bei der Arbeit an einem Scratch-Programm für arduino müssen Sie das Setup des Programms unter dem 'Hutblock' haben, der anzeigt, dass "wenn das Gerät angeschlossen ist", indem Sie LEDs, Schaltflächen und Servos verschiedenen Pins zuweisen.

Damit die Lichter, Schalter und Sensoren etwas tun, können Sie ein Programm erstellen, das unter dem Hutblock "When flag clicked" lebt. Sie können mit Wiederholungen, für immer Schleifen, zufällige Eingaben und Wartezeiten experimentieren. Sie können auch Zeichen, Töne und ändernde Hintergründe mit den anderen Arten von Scratch-Blöcken.

Hier ist ein Video von scratchpaper in Aktion auf der ASTC-Konferenz in Tampa in diesem Jahr, um eine Vorstellung davon zu bekommen, wie dies in der Praxis aussieht:

Https://flic.kr/p/MKHtcf

Schritt 9: Erstellen eines ScratchPaper-Workshops

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Nachdem Sie persönlich mit ScratchPaper-Projekten experimentiert haben, können Sie darüber nachdenken, die Aktivitäten mit anderen Personen zu teilen. Wir versuchen, Anpassungen der Aktivität Design, Materialien, Umwelt und Erleichterung, um Lernende in ihrem eigenen Prozess und Entwicklung von Ideen zu unterstützen. Hier sind ein paar Dinge, die wir denken, wie wir den Workshop im Tinkering Studio oder mit anderen Pädagogen auf verschiedenen Konferenzen eingerichtet haben. Sie können diese Elemente anpassen und ändern, um sie an Ihre Räume und Zielgruppen anzupassen.

Zusammenarbeit

Als wir ein Umfeld für den Workshop einrichten, wollen wir uns nicht primär auf die Computer konzentrieren, sondern haben sie als nur ein weiteres Werkzeug neben gemeinsamen Materialien und inspirierenden Beispielen. Unsere dogbone geformte Tabelle eignet sich gewöhnlich zu mehr Zusammenarbeit und dem Teilen von Ideen, die sogar mehr eine Herausforderung in den Schirm gegründeten Tätigkeiten ist, in denen es nicht so einfach ist, andere Arbeit zu sehen.

Beispiele und Inspirationen

In der Nähe des Eingangs des Raumes haben wir eine "Ecke der Neugier" geschaffen, um mögliche Erweiterungen der Aktivität zu zeigen. Wir nahmen Beispiele für Papier-Schaltungen, die den Attiny-Chip, einige weitere künstlerische Papier-Schaltkreis Beispiele und nicole der analogen Kupferkrone, die Lichtsensoren und RGB-LEDs in einer interessanten physikalischen Anordnung verwendet.

Arbeiten in Paaren

Für den Workshop mit dem Team haben wir darum gebeten, in Paaren zu arbeiten, was meiner Meinung nach dazu beigetragen hat, die Erkundungen voranzutreiben. Menschen, die zu einer gemeinsamen Untersuchung beigetragen haben, ließen sie zu kommunizieren, was sie fühlte sich wohler mit und lernen voneinander. Die Kombination von Objekten in der physischen Welt mit der Scratch-Programmierung gibt mehr Raum zum Denken mit den Händen und ermöglicht es Partnern, den Problemraum zu teilen.

Werkstoffe

Für einen Workshop bereiten wir für jede Gruppe mindestens drei einzelne LED-Karten und je eine oder zwei zusätzliche Komponenten (RGB-LEDs, Papiermonster, Switches und Sensoren) vor.

Teilen und Reflektieren

Wir haben immer Ergebnisse und Ideen am Ende eines Workshops, und es war wirklich cool zu sehen, wie jede der Gruppen arbeitete auf einzigartige Untersuchungen mit Knöpfen, Tönen und Sensoren. Obwohl wir nur die einfachen Beispiele zum Durcheinander hatten, erzählten uns Geschichten und Erzählungen. Wie bei jeder Tinker-Aktivität, suchen wir für unterschiedliche Ergebnisse, die den Prozess der einzelnen Gruppen zu reflektieren.

Schritt 10: Machen Sie es Ihre eigenen!

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Dies ist eine experimentelle Tätigkeit, an der wir seit ein paar Monaten arbeiten, und wir versuchen weiterhin verschiedene Materialien, Aufforderungen und Projekte auszuprobieren. Wir hoffen, dass Sie mit verschiedenen elektronischen Komponenten, interessanten Weisen, Schalter, neue Arten von Ausgängen und verschiedenen Anordnungen von LEDs zu experimentieren, experimentieren. Informieren Sie uns, wie Sie diese Tätigkeit remix und ändern, damit wir fortfahren können, zu erlernen, was für Papierkreise, Arduino und Programmierung mit scratchx möglich ist.

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