ScratchPaper: 10 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:56

در استودیوی Tinkering ما نمونه هایی را برای آشنایی مردم با جنبه های الکترونیک و برنامه نویسی ارائه کرده ایم. از آنجا که این موضوعات می تواند برای مبتدیان ارعاب ایجاد کند ، برای ما یک فرایند سرگرم کننده است که سعی کنیم در مورد راههای کاهش موانع ورود فکر کنیم.

برخی از روشهای مورد علاقه ما برای آشنایی بیشتر دانش آموزان با گردش اولیه عبارتند از: نصب قطعات الکترونیکی بر روی بلوک های چوبی و اجازه دادن به زبان آموزان برای آزمایش آنها با گیره تمساح. ما همچنین از کار AIR Jie Qi الهام گرفته ایم که کارگاه های مدار کاغذ با نوار مسی ، باتری های سکه ای و LED ها را برای ایجاد خلاقیت های روشنایی هنری توسعه داده است.

از نظر برنامه نویسی ، ما چندین سال است که فعالیتهایی را که از Scratch یا سایر زبانهای برنامه نویسی مبتنی بر بلوک استفاده می کنند آزمایش می کنیم. روشی که این رابط ها به افراد اجازه می دهند قسمت هایی از برنامه را بکشید ، رها کنید و به هم متصل کنید ، آزمایش و تکرار را تشویق می کند.

همه این تأثیرات ما را بر آن داشت تا یک فعالیت ترکیبی ایجاد کنیم که ما آن را "ScratchPaper" می نامیم تا ایده های پیرامون مدارها ، آردوینو و برنامه نویسی بصری را بررسی کند.

اغلب ما کارگاه های برنامه نویسی و آردوینو را دیده ایم که برای شرکت کنندگان تازه کار پیچیده به نظر می رسد و چندان هم جذاب نیستند. برای این کارگاه ، ما کارت های سرگرم کننده و رنگارنگ نمونه ای با LED های منحصر به فرد ، سوئیچ ها و سنسورهای از پیش ساخته شده و چراغ های RGB برای ایجاد این نگرش بازیگوشانه ساختیم. ما دریافتیم که این افزودن عناصر عجیب و غریب و ترکیبی از مواد با تکنولوژی بالا و پایین می تواند دعوت بازتری برای پیوستن به کاوش در این موضوعات ارائه دهد. ما از scratchx استفاده می کنیم ، یک پسوند آزمایشی به زبان برنامه نویسی Scratch که بلوک هایی را برای کنترل آردوینو به شما اضافه می کند.

در این راهنما می توانید نحوه ساختن اجزای فعالیت را بیاموزید ، چند نمونه طرح برای کار با آنها بیاموزید و برخی از روشهایی که مواد ، محیط و تسهیل می توانند اکتشاف را پشتیبانی کنند بخوانید.

مرحله 1: این مواد را جمع آوری کنید

برای بلوک آردوینو

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

کابل USB -

سیم جامد -

میخ های مسی

پیچ های ضربه گیر سر دکمه شماره 4

تکه تخته چوبی 1x6

برای اجزای مدار کاغذی

نوار مسی -

کاغذ کارتن رنگی

مقاومت 10k -

حسگر نور -

سنسور FSR -

LED های 10 میلی متری -

LED های RGB کاتد معمولی 10 میلی متری -

موتور پیجر -

کلیپ های تمساح

مداد

ابزارهای مفید

مته دستی با مته کوچک

پیچ گوشتی

چکش

بلوک سنباده زنی

قیچی

چسب ماتیکی

آهن لحیم کاری

عینک های محافظ

مرحله 2: بلوک آردوینو را بسازید

ابتدا یک برد آردوینو UNO را روی بلوکی چوبی با پایه های تخته متصل به میخ های مسی نصب کنید ، شبیه به برد مدار ما برای کاوش برق. این به شما امکان می دهد تا قطعات را با گیره های تمساح به برد وصل کنید که امکان تکرار و آزمایش را می دهد.

میخ های مسی متصل به چند پین فضای مشکل را محدود می کند ، اما برای ما هنوز یک روش معتبر برای ارائه تخته های آردوینو بدون تکیه بر سپرهای اضافی یا قطعات غیر معمول است.

1. بلوک 1x6 را به قطعه 4 اینچ برش دهید و لبه ها را سنباده بزنید

2. برد Arduino UNO را در وسط بلوک قرار دهید ، سوراخ های پیچ را با مداد علامت بزنید و در آن مکانها سوراخ کنید.

3. آردوینو را در جای خود پیچ کنید

4. پنج نقطه در سمت راست (سمت پین دیجیتال) و سه نقطه در سمت چپ علامت گذاری کنید. سوراخ های پایلوت را سوراخ کرده و در میخ های مسی بکوبید

5. از سیم اصلی جامد برای اتصال سوکت های پین دیجیتال آردوینو به میخ های مسی استفاده کنید. ما از شماره های 11 ، 9 ، 6 ، 5 و 3 استفاده می کنیم زیرا این پین های PWM هستند که به ما اجازه می دهند با روشن و خاموش کردن پین با سرعت بسیار زیاد روشنایی را تغییر دهیم.

6. در سمت چپ پین 5 ولت را به میخ به صورت مثبت ، پایه GND را به میخ به صورت منفی و آنالوگ A0 را به پین برای سنسورها وصل کنید. در صورت تمایل می توانید از سیم قرمز برای مثبت ، از سیاه برای منفی استفاده کنید ، اما لازم نیست.

7. ما از یک مهر و تیز برای برچسب زدن ناخن ها به سنجاق های مربوطه استفاده کردیم. اگر این ابزارها را ندارید ، ممکن است بخواهید در مورد راه های دیگر برای پیگیری پین ها فکر کنید.

مرحله 3: اجزاء - LED ها را بسازید

حال نوبت به ایجاد اجزای مدار کاغذی است که توسط برنامه نویسی arduino و scratchx کنترل می شوند.

برای یک LED واحد

1. یک مربع 2 اینچ در 2 اینچ از کارتن رنگی برش دهید

2. دو قطعه کوچک نوار مسی را برش داده و به مربع بچسبانید ، جایی برای LED باقی می ماند.

3. دو سر LED را روی نوار مسی قرار دهید و آنها را لحیم کنید. اگر آهن لحیم کاری ندارید ، فقط می توانید از نوار اسکاچ برای چسباندن نوارهای نوار چسب استفاده کنید ، هرچند ایمن نخواهد بود. دو طرف (+) و (-) را با مداد روی کاغذ رنگی علامت گذاری کنید.

برای LED های RGB

1. یک تکه کارتن سفید به ابعاد 3 اینچ در 3 اینچ برش دهید

2. از LED RGB کاتد معمولی استفاده کنید و آزمایش کنید که کدام سربی با کدام رنگ مطابقت دارد. برای پیگیری می توانید آن را با نوارهای رنگی علامت گذاری کنید.

3. سه تکه کوچک نوار مسی را به یک طرف کاغذ و یک تکه را در وسط به طرف دیگر وصل کنید. سه سر مثبت LED (برای رنگهای مختلف) را از یک طرف به نوار مسی و سر دیگر را به طرف دیگر وصل کنید. آنها را در جای خود لحیم یا نوار چسبانده و طرف (-) و سه رنگ مختلف را مشخص کنید.

برای LED های R ، G و B

1. یک تکه کاغذ رنگی مستطیلی به ابعاد 2 در 3 اینچ برش دهید

2. یک نوار را در طرف کاغذ برای طرف منفی LED ها وصل کنید. سه نوار نوار مسی را در طرف دیگر قرار دهید.

3. یک LED قرمز ، سبز و آبی را روی کاغذ بگذارید که سرهای منفی در طرف مشترک و سرنخ های مثبت در طرفین جداگانه قرار دارد. با استفاده از مداد دو طرف (+) و (-) را مشخص کنید.

مرحله 4: ساختن اجزاء - سوئیچ ها

گام بعدی این است که سوئیچ های روشن/خاموش ایجاد کنید تا برنامه های مختلف در پروژه شما فعال شود. اینها می توانند با استفاده از چین خوردگی یا پنجره های مختلف شکل های مختلفی پیدا کنند ، بنابراین سعی کنید طرح های مختلف را امتحان کنید.

1. هر یک از سوئیچ ها به سه نقطه اتصال به برد آردوینو نیاز دارند. یکی به مثبت ، یکی به منفی و دیگری به پین ورودی دیجیتال. سه قطعه نوار مسی را پایین بگذارید ، یکی برای هر یک از این سرب ها.

2. یک مقاومت 10k بین قطعات نوار مسی قرار دهید که به پین منفی و دیجیتال متصل می شود. مقاومت را در جای خود لحیم کنید.

3. راهی برای اتصال قطعه دیگر نوار مسی پیدا کنید که بتوان آن را جابجا کرد تا بین سیم های مثبت و پین دیجیتال ارتباط برقرار کند. این می تواند یک قطعه پاپ آپ برش خورده ، یک مربع با فنرهای کاغذی تا شده یا یک کلید ساده تا شده باشد.

مرحله 5: اجزاء - حسگرها را بسازید

یک سنسور می تواند رویدادها یا تغییرات در محیط خود را تشخیص دهد. هنگام اتصال ، پین A0 آردوینو می تواند مقدار سنسور را بخواند و به شما اجازه می دهد در پروژه خود از آن استفاده کنید. ما تا کنون سنسورهای نور و سنسورهای فشار را با کاغذ خراش آزمایش کرده ایم اما می توانید انواع مختلفی از سنسورها را که صدا ، رنگ یا رسانایی را اندازه گیری می کنند ، امتحان کنید.

1. هر یک از سنسورها به سه نقطه اتصال به برد آردوینو در پین ورودی مثبت ، منفی و آنالوگ احتیاج دارند. سه قطعه نوار مسی را برای هر یک از این سرب ها قرار دهید.

2. یک مقاومت 10k بین سرب نوار مسی منفی و پین دیجیتال قرار دهید. مقاومت را در جای خود لحیم کنید.

3. سنسور نور یا حسگر فشار را بین سیمهای مثبت و آنالوگ در نوارهای مسی وصل کنید.

مرحله ششم: هیولاهای کاغذی

یکی از راههای سرگرم کننده برای گنجاندن بازیگوشی و هوس در مجموعه مواد این است که برخی از هیولاهای کاغذی را با چشمان گوگلی بسازید که می توانند طوری برنامه ریزی شوند که با یک موتور ارتعاشی تکان بخورند.

1 دو مربع 2x2 کاغذ رنگی برش دهید. یک شکل هیولا جالب برش دهید و چشم های گوگولی را در نقاط مناسب وصل کنید.

2 نوار مسی را به مربع پایه و هیولا در همان صفحه وصل کنید.

3. سیم ها را به موتور پیجر به دو تکه نوار روی صورت هیولا بچسبانید و سیم ها را در جای خود لحیم کنید. موتور را به کاغذ وصل کنید.

4. یک مستطیل از همان کارت رنگی برش زده و آن را از وسط تا کنید. از قطعه L شکل به عنوان تکیه گاه استفاده کنید و از چسب چسب برای اتصال دو قطعه به یکدیگر استفاده کنید.

5. دو قطعه نوار مسی را با هم لحیم کنید.

مرحله 7: Scratchx و Arduino را تنظیم کنید

ما از scratchx استفاده می کنیم ، یک برنامه افزودنی آزمایشی برای زبان برنامه نویسی scratch برای کنترل مدارهای کاغذ با آردوینو. تعداد زیادی زبان برنامه نویسی مبتنی بر بلاک دیگر وجود دارد که می توانید آنها را مانند Ardublocks ، Mblock ، S4A و دیگران آزمایش کنید. این دستورالعمل روی scratchx تمرکز می کند ، اما می توانید فرمت های دیگر را آزمایش کنید.

این اطلاعات از راهنمای شروع کار Kreg Hanning برای scratchx وام گرفته شده است ، ممکن است بخواهید برای مشاهده دستورالعمل های دقیق تر و صفحه نمایش روی سایت وی کلیک کنید (https://khanning.github.io/scratch-arduino-extension/index.html)

سیستم عامل StandardFirmata را در Arduino بارگذاری کنید

1. اگر قبلاً این کار را نکرده اید ، نرم افزار Arduino را از https://www.arduino.cc/ بارگیری و نصب کنید
2. برد آردوینو را به پورت USB کامپیوتر خود وصل کنید
3. نرم افزار آردوینو را اجرا کنید
4. به مسیر File> Examples> Firmata> Standard Firmata بروید
5. برد Arduino خود را از منوی Tools> Board انتخاب کنید
6. پورت سریال خود را از منوی Tools> Port انتخاب کنید. در Mac ، چیزی شبیه به /dev/tty.usbmodem-1511 است. در ویندوز ، احتمالاً بالاترین شماره پورت COM است. (یا آردوینو را از برق بکشید ، منو را بررسی کنید و سپس آردوینو خود را مجدداً وصل کنید و ببینید چه پورت جدیدی ظاهر می شود.)
7. روی دکمه بارگذاری کلیک کنید

افزونه مرورگر Scratch Extensions را نصب کنید

1. برای کارکرد این افزونه باید از مرورگر وب Firefox استفاده کنید
2. افزونه مرورگر Scratch Extensions را برای "سایر مرورگرهای وب" بارگیری و نصب کنید

پسوند Arduino را در ScratchX بارگذاری کنید

با رفتن به آدرس زیر ، برنامه افزودنی را راه اندازی کنید:

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

ممکن است پیام دیگری مشاهده کنید ، "اجازه می دهد تا scratchx.org افزونه ها را اجرا کند؟". Adobe Flash و Scratch Device را روی "Allow and Remember" تنظیم کرده و روی تأیید کلیک کنید.

وقتی چراغ نشانگر را در برگه "Blocks more" (سبز شدن بیشتر) می بینید ، آماده استفاده از برنامه افزودنی می شوید!

مرحله 8: چند نمونه طرح

ممکن است بخواهید آزمایشات خود را با اسکرچ ، کاغذ ، مدارها و آردوینو با چند نمونه طرح که ما با کد نمونه انجام داده ایم و یک چراغ چشمک زن ایجاد می کند ، یک سوئیچ که LED را خاموش و روشن می کند و یک سنسور نور که می تواند روشنایی را کنترل کند ، آغاز کنید. از یک نور

به منوی فایل بروید و یک برنامه نمونه را باز کنید. پس از روشن شدن چراغ سبز روی صفحه برای اتصال آردوینو ، می توانید اجزای مدار کاغذ را با استفاده از گیره های aligator همانطور که در تصویر پس زمینه نشان داده شده است به arduino متصل کنید.

هنگامی که شروع به ساختن برنامه های خود می کنید ، می توانید با برنامه تخته سفید شروع کنید. هنگام کار بر روی یک برنامه خراش برای arduino ، باید برنامه را در زیر "بلوک کلاه" تنظیم کنید که می گوید "وقتی دستگاه متصل است" با اختصاص LED ها ، دکمه ها و سرویس ها به پین های مختلف.

برای اینکه چراغ ها ، کلیدها و حسگرها کاری را انجام دهند ، می توانید برنامه ای ایجاد کنید که در زیر بلوک کلاه "وقتی روی پرچم کلیک شد" وجود دارد. ممکن است بخواهید با تکرارها ، حلقه های دائمی ، ورودی های تصادفی و زمان های انتظار آزمایش کنید. همچنین می توانید با استفاده از انواع دیگر بلوک های خراش ، کاراکترها ، صداها و پس زمینه های متغیر را وارد کنید.

در اینجا ویدئویی از کاغذهای خراشیده در حال اجرا در کنفرانس ASTC در تمپا در سال جاری ارائه شده است تا بتوانید ایده ای از نحوه عملکرد آن در عمل بدست آورید:

flic.kr/p/MKHtcf

مرحله 9: ایجاد یک کارگاه ScratchPaper

پس از آزمایش شخصی با ایجاد پروژه های ScratchPaper ، می توانید به اشتراک گذاری فعالیت با افراد دیگر فکر کنید. ما سعی می کنیم تغییراتی در طراحی فعالیت ، مواد ، محیط و تسهیلات ایجاد کنیم تا از فراگیران در روند و توسعه ایده های خود حمایت کنیم. در اینجا چند مورد را که هنگام راه اندازی کارگاه در استودیوی Tinkering یا با مربیان دیگر در کنفرانس های مختلف به آن فکر می کنیم ، ذکر می کنیم. می توانید این عناصر را متناسب با فضاها و مخاطبان خود تنظیم و اصلاح کنید.

محیط همکاری

با ایجاد محیطی برای کارگاه ، می خواهیم تمرکز خود را بر رایانه ها نکنیم ، بلکه آنها را به عنوان یک ابزار دیگر در کنار مطالب مشترک و نمونه های الهام بخش قرار دهیم. میز ما به شکل استخوان سگ معمولاً به همکاری و به اشتراک گذاری ایده های بیشتر کمک می کند ، که حتی در فعالیت های مبتنی بر صفحه نمایش که در آن دیدن کارهای دیگران چندان آسان نیست ، یک چالش است.

مثالها و الهامات

در نزدیکی ورودی اتاق ، "گوشه ای از کنجکاوی" ایجاد کردیم تا برخی از موارد اضافی فعالیت را به نمایش بگذاریم. ما نمونه هایی از مدارهای کاغذی را که از تراشه نازک استفاده می کنند ، برخی از نمونه های هنری مدارهای کاغذی و تاج مسی آنالوگ نیکول که از حسگرهای نور و LED های RGB در یک آرایش فیزیکی جالب استفاده می کنیم ، قرار دادیم.

کار در جفت

برای کارگاه آموزشی با تیم اینجا ، ما از آنها خواستیم که دو نفره کار کنند که فکر می کنم واقعاً به پیشبرد اکتشافات کمک کرد. مشارکت افرادی که در تحقیقات مشترک مشارکت داشتند به آنها اجازه می داد تا در مورد آنچه احساس راحتی بیشتری می کردند صحبت کنند و از یکدیگر یاد بگیرند. ترکیبی از اشیاء در دنیای فیزیکی با برنامه نویسی خراش ، فضای بیشتری را برای تفکر با دست فراهم می کند و به شرکا اجازه می دهد فضای مشکل را به اشتراک بگذارند.

مواد

برای یک کارگاه ، ما حداقل سه کارت LED واحد و یک یا دو کارت از هر قسمت اضافی (led های RGB ، هیولاهای کاغذی ، کلیدها و حسگرها) برای هر گروه آماده می کنیم.

اشتراک گذاری و بازتاب

ما همیشه نتایج و ایده های خود را در پایان کارگاه به اشتراک می گذاریم ، و واقعاً جالب بود که ببینیم چگونه هر یک از گروه ها بر روی تحقیقات منحصر به فرد شامل دکمه ها ، صداها و حسگرها کار کردند. اگرچه ما فقط نمونه های ساده ای را در اختیار داشتیم ، اما روایت ها و قصه گویی شروع به ظهور کرد. ما نیز مانند سایر فعالیتها ، به دنبال نتایج متنوعی هستیم که نشان دهنده روند هر گروه باشد.

مرحله دهم: آن را متعلق به خود کنید

این یک فعالیت آزمایشی است که ما چند ماه روی آن کار کرده ایم و همچنان مواد ، درخواست ها و پروژه های مختلف را آزمایش می کنیم. ما امیدواریم که شما با اجزای مختلف الکترونیکی ، روشهای جالب ساختن سوئیچ ها ، انواع جدید خروجی ها و آرایش های مختلف LED ها آزمایش کنید. به ما اطلاع دهید که چگونه این فعالیت را مجدداً ترکیب کرده و تغییر می دهید تا بتوانیم در مورد آنچه برای مدارهای کاغذی ، آردوینو و برنامه نویسی با scratchx امکان پذیر است ، یاد بگیریم.