ScratchPaper: 10 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:49

Tinkering Studio- ում մենք նախատիպեր ենք պատրաստում ՝ մարդկանց էլեկտրոնիկայի և ծրագրավորման ասպեկտներին ծանոթացնելու համար: Քանի որ այս թեմաները կարող են վախեցնել սկսնակների համար, մեզ համար հաճելի գործընթաց էր `մտածել մուտքի արգելքը իջեցնելու ուղիների մասին:

Սովորողներին հիմնական շրջանառությանը ծանոթացնելու մեր սիրելի եղանակներից են փայտե բլոկների վրա էլեկտրոնային բաղադրիչների տեղադրումը և սովորողներին թույլ տալը փորձարկել դրանք կապելով ալիգատորների սեղմակների հետ: Մեզ ոգեշնչել է նաև AIR Jie Qi- ի աշխատանքը, որը մշակել է թղթե միացման սեմինարներ պղնձե ժապավենով, մետաղադրամների մարտկոցներով և LED- ներով `գեղարվեստական լուսավոր ստեղծագործություններ ստեղծելու համար:

Ofրագրավորման առումով մենք արդեն մի քանի տարի է, ինչ փորձեր ենք իրականացնում այնպիսի գործողությունների հետ, որոնք օգտագործում են Scratch կամ այլ բլոկների վրա հիմնված ծրագրավորման լեզուներ: Այն ձևը, որով այս միջերեսները թույլ են տալիս մարդկանց քաշել, թողնել և միացնել ծրագրի մասերը միասին, խրախուսում է փորձարկումը և կրկնությունը:

Այս բոլոր ազդեցությունները մեզ դրդեցին ստեղծել խառնաշփոթ գործունեություն, որը մենք կոչում ենք «ScratchPaper» ՝ սխեմաների, արդուինոյի և տեսողական ծրագրավորման գաղափարների ուսումնասիրման համար:

Հաճախ մենք տեսել ենք ծրագրավորման և արդուինոյի սեմինարներ, որոնք բարդ տեսք ունեն և ոչ այնքան գրավիչ են սկսնակ մասնակիցների համար: Այս սեմինարի համար մենք կառուցեցինք զվարճալի և գունագեղ օրինակային քարտեր մեկ լուսադիոդային լուսադիոդով, նախապես պատրաստված անջատիչներով և տվիչներով և RGB լույսերով ՝ այս խաղային վերաբերմունքը հաղորդելու համար: Մենք պարզեցինք, որ քմահաճ տարրերի այս հավելումը, ինչպես նաև բարձր և ցածր տեխնոլոգիական նյութերի համադրությունը կարող են ավելի բաց հրավեր տալ ՝ միանալու այդ թեմաների ուսումնասիրմանը: Մենք օգտագործում ենք scratchx ՝ Scratch ծրագրավորման լեզվի փորձնական ընդլայնում, որը բլոկներ է ավելացնում ՝ թույլ տալով կառավարել arduino- ն:

Այս ուղեցույցում դուք կարող եք սովորել, թե ինչպես կառուցել գործունեության բաղադրիչները, ստանալ օրինակներ էսքիզների հետ աշխատելու համար և կարդալ որոշ եղանակների մասին, որոնք նյութերը, միջավայրը և դյուրացումը կարող են աջակցել հետազոտությանը:

Քայլ 1: Հավաքեք այս նյութերը

Arduino բլոկի համար

Arduino UNO -

USB մալուխ -

Պինդ միջուկային մետաղալար -

Պղնձե մեխեր

#4 կոճակի գլխի պտուտակներ

1x6 փայտե տախտակի կտոր

Թղթային սխեմաների բաղադրիչների համար

Պղնձե ժապավեն -

Գունավոր ստվարաթղթե թուղթ

10k դիմադրություն -

Լույսի ցուցիչ -

FSR ցուցիչ -

10 մմ լուսադիոդներ -

10 մմ ընդհանուր կաթոդ RGB LED- ներ -

Փեյջեր շարժիչ -

Ալիգատորների տեսահոլովակներ

Մատիտ

Օգտակար գործիքներ

Ձեռքի փորվածք ՝ փոքր հորատիչով

Պտուտակահան

Մուրճ

Հղկող բլոկ

Մկրատ

Սոսինձ ձողիկ

Sոդման երկաթ

Անվտանգության ակնոցներ

Քայլ 2. Կառուցեք Arduino բլոկը

Նախ, տեղադրեք Arduino UNO- ի տախտակ փայտե բլոկի վրա, տախտակների կապումներով ՝ միացված պղնձե մեխերի հետ, նմանապես էլեկտրական հետազոտությունների համար նախատեսված մեր տպատախտակին: Սա թույլ է տալիս բաղադրիչները միացնել տախտակին ալիգատորների սեղմիչներով, ինչը թույլ է տալիս կրկնել և փորձարկել:

Մի քանի կապում միացված պղնձե մեխերը սահմանափակում են խնդրահարույց տարածքը, բայց մեզ համար այն դեռ իսկական միջոց է `ներկայացնել arduino տախտակները` առանց ապավինելու լրացուցիչ վահաններին կամ անսովոր մասերին:

1. Կտրեք 1x6 բլոկը 4 դյույմ կտորով և եզրերը մանրացրեք

2. Տեղադրեք Arduino UNO- ի տախտակը բլոկի մեջտեղում, մատիտներով նշեք պտուտակների անցքերը և այդ վայրերում անցքեր բացեք:

3. Պտուտակեք arduino- ն տեղում

4. Աջ կողմում նշեք հինգ կետ (թվային քորոցի կողմը), իսկ ձախից `երեք կետ: Հորատեք օդաչուական անցքեր և կշռեք պղնձե մեխերը

5. Օգտագործեք պինդ միջուկային մետաղալարը `arduino թվային կապի վարդակները պղնձե մեխերին միացնելու համար: Մենք օգտագործում ենք 11, 9, 6, 5 և 3 կապի համարները, քանի որ դրանք PWM կապումներն են, որոնք թույլ են տալիս մեզ փոխել պայծառությունը ՝ պտույտը միացնելով և անջատելով շատ բարձր արագությամբ:

6. Ձախ կողմում 5V կապը միացրեք եղունգին `դրական, GND- ը` մեխին `բացասական, իսկ A0 անալոգը` սենսորների համար: Եթե ցանկանում եք, կարող եք կարմիր մետաղալար օգտագործել դրականի համար, սևը `բացասականի, բայց դա անհրաժեշտ չէ:

7. Մենք օգտագործել ենք դրոշմակնիք և սրիչ `համապատասխան կապում եղունգները պիտակավորելու համար: Եթե դուք չունեք այս գործիքները, գուցե մտածեք քորոցները հետևելու այլ եղանակների մասին:

Քայլ 3. Կառուցեք բաղադրիչները `LED- ները

Այժմ ժամանակն է ստեղծել թղթի միացման բաղադրիչներ, որոնք վերահսկվելու են arduino- ի և scratchx ծրագրավորման միջոցով:

Մեկ լուսադիոդի համար

1. Կտրեք 2 դյույմ x 2 դյույմ քառակուսի գունավոր ստվարաթուղթ

2. Կտրեք երկու փոքր կտոր պղնձե ժապավեն և կպցրեք դրանք քառակուսուն ՝ տեղ թողնելով LED- ի համար:

3. Տեղադրեք LED- ի երկու լարերը պղնձե ժապավենի վրա և ամրացրեք դրանք: Եթե դուք չունեք զոդման սարք, կարող եք պարզապես օգտագործել սկոտչե ժապավենը `ժապավենին ամրացնող սալերը ամրացնելու համար, չնայած այն այնքան էլ ապահով չի լինի: Գունավոր թղթի վրա մատիտով նշեք (+) և (-) կողմերը:

RGB LED- ների համար

1. Կտրեք 3 դյույմ x 3 դյույմ քառակուսի կտոր սպիտակ ստվարաթուղթ

2. Օգտագործեք ընդհանուր կաթոդ RGB LED- ը և փորձարկեք, թե որ կապարը որ գույնին է համապատասխանում: Հետևելու համար կարող եք այն նշել գունավոր բծերով:

3. Թղթի մի կողմին ամրացրեք երեք փոքր կտոր պղնձե ժապավեն, իսկ մեջտեղում `մյուսը: Միացրեք LED- ի երեք դրական հաղորդալարերը (տարբեր գույների համար) մի կողմից պղնձե ժապավենին, իսկ մյուս կողմը `բացասական: Sոդեք կամ կպցրեք դրանք տեղում և նշեք (-) կողմը և երեք տարբեր գույները:

R, G և B LED- ների համար

1. Կտրեք 2 դյույմ x 3 դյույմ ուղղանկյուն կտոր գունավոր թուղթ

2. Թղթի կողքով ամրացրեք մեկ շերտ LED- ների բացասական կողմի համար: Մյուս կողմում դրեք պղնձե ժապավենի երեք շերտ:

3. Թղթի վրա դրեք կարմիր, կանաչ և կապույտ լուսադիոդ, որի ընդհանուր կողմում բացասական կապանքներն են, իսկ առանձին կողմերում `դրական: Մատիտով նշեք (+) և (-) կողմերը:

Քայլ 4. Կառուցեք բաղադրիչները - անջատիչներ

Հաջորդ քայլը ձեր նախագծում տարբեր ծրագրեր գործարկելու համար միացնել/անջատել անջատիչներն են: Դրանք կարող են շատ տարբեր ձևեր ունենալ ՝ օգտագործելով ծալքեր կամ թռուցիկներ, այնպես որ փորձեք տարբեր ձևեր փորձել:

1. Անջատիչներից յուրաքանչյուրին անհրաժեշտ է arduino տախտակին ամրացման երեք կետ: Մեկը դեպի դրական, մեկը դեպի բացասական, և մեկը դեպի թվային մուտքի քորոց: Տեղադրեք պղնձե ժապավենի երեք կտոր ներքև ՝ մեկը յուրաքանչյուրի համար:

2. Պղնձե ժապավենի կտորների միջև տեղադրեք 10k դիմադրություն, որը միանալու է բացասական և թվային կապին: Ռեզիստորը կպցրեք տեղում:

3. Գտեք պղնձե ժապավենի մեկ այլ կտոր ամրացնելու միջոց, որը կարող է տեղափոխվել `դրական և թվային կապի լարերի միջև կապ ստեղծելու համար: Սա կարող է լինել կտրված թռուցիկ կտոր, ծալված թղթի աղբյուրներով քառակուսի կամ պարզ ծալված անջատիչ:

Քայլ 5. Կառուցեք բաղադրիչները `սենսորներ

Սենսորը կարող է հայտնաբերել իր միջավայրում տեղի ունեցող իրադարձությունները կամ փոփոխությունները: Միացված լինելու դեպքում նա կարող է կարդալ սենսորի արժեքը և թույլ տալ, որ այն օգտագործի ձեր նախագծում: Մենք մինչ այժմ փորձարկել ենք լույսի սենսորները և ճնշման սենսորները քերծված թղթով, բայց դուք կարող եք փորձել տարբեր տեսակի սենսորներ, որոնք չափում են ձայնը, գույնը կամ հաղորդունակությունը:

1. Սենսորներից յուրաքանչյուրին անհրաժեշտ է arduino տախտակին ամրացման երեք կետ `դրական, բացասական և անալոգային մուտքի քորոցի վրա: Այս տողերից յուրաքանչյուրի համար ներքև դրեք պղնձե ժապավենի երեք կտոր:

2. Տեղադրեք 10k դիմադրություն բացասական և թվային կապում պղնձե ժապավենի կապարի միջև: Ռեզիստորը կպցրեք տեղում:

3. Պղնձի ժապավենի լարերի մեջ ամրացրեք լույսի սենսորը կամ ճնշման սենսորը դրականի և անալոգի միջև:

Քայլ 6: Թղթե հրեշներ

Նյութերի հավաքածուի մեջ որոշակի խաղամոլություն և քմահաճույք ներառելու զվարճալի միջոցներից է ՝ հիմար աչքերով թղթե հրեշներ պատրաստել, որոնք կարող են ծրագրվել ցնցվել թրթռացող շարժիչով:

1 Կտրեք երկու 2x2 քառակուսի գունավոր թուղթ: Կտրեք մի հրեշի հետաքրքիր ձև և ամրացրեք գուգլի աչքերը համապատասխան կետերում:

2 Կցեք պղնձե ժապավենը բազային քառակուսու և հրեշի վրա նույն հարթությունում:

3. Պեյջերի շարժիչին ամրացրեք լարերը հրեշի երեսի երկու կտոր ժապավենի վրա և ամրացրեք լարերը տեղում: Շարժիչը ամրացրեք թղթի վրա:

4. Կտրեք նույն գույնի բացիկի ուղղանկյունը և ծալեք այն կիսով չափ: Օգտագործեք L- ձևավորված կտորը որպես հենարան և օգտագործեք սոսինձ փայտը `երկու կտորները միմյանց միացնելու համար:

5. Պղնձե ժապավենի երկու կտորները միասին կպցրեք:

Քայլ 7: Կարգավորեք Scratchx- ը և Arduino- ն

Մենք օգտագործում ենք scratchx- ը ՝ քերծվածքային ծրագրավորման լեզվի փորձնական ընդլայնում ՝ թղթի սխեմաները կառավարելու համար arduino- ով: Կան բազմաթիվ այլ բլոկների վրա հիմնված ծրագրավորման լեզուներ, որոնք կարող եք փորձարկել, ինչպիսիք են Ardublocks- ը, Mblock- ը, S4A- ն և այլն: Այս հրահանգը կենտրոնանալու է scratchx- ի վրա, բայց կարող եք փորձարկել այլ ձևաչափեր:

Այս տեղեկատվությունը փոխառված է Kreg Hanning- ի scratchx- ի մեկնարկային ուղեցույցից, կարող եք պարզապես սեղմել նրա կայքէջը ՝ ավելի մանրամասն հրահանգների և սքրինշոփների համար (https://khanning.github.io/scratch-arduino-extension/index.html)

Վերբեռնեք StandardFirmata որոնվածը Arduino- ին

1. Եթե դեռ չեք հասցրել, ներբեռնեք և տեղադրեք Arduino ծրագիրը https://www.arduino.cc/ կայքից
2. Միացրեք Arduino տախտակը ձեր համակարգչի USB պորտին
3. Գործարկեք Arduino ծրագիրը
4. Գնացեք Ֆայլ> Օրինակներ> Ֆիրմա> Ստանդարտ ֆիրմատա
5. Ընտրեք ձեր Arduino տախտակը Գործիքներ> Տախտակ ընտրացանկից
6. Ընտրեք ձեր սերիական նավահանգիստը Գործիքներ> Պորտ ընտրացանկից: Mac- ում դա /dev/tty.usbmodem-1511- ի նման բան է: Windows- ում դա, հավանաբար, ամենաբարձր համարակալված COM պորտն է: (Կամ անջատեք Arduino- ն վարդակից, ստուգեք ընտրացանկը, այնուհետև նորից միացրեք ձեր Arduino- ին և տեսեք, թե ինչ նոր նավահանգիստ է հայտնվում):
7. Կտտացրեք բեռնման կոճակին

Տեղադրեք Scratch Extensions Browser Plugin- ը

1. Այս ընդլայնումն աշխատելու համար ձեզ հարկավոր է օգտագործել Firefox վեբ դիտարկիչը
2. Ներբեռնեք և տեղադրեք Scratch Extensions Browser Plugin- ը «այլ վեբ զննարկիչների» համար

Տեղադրեք Arduino ընդլայնումը ScratchX- ում

Գործարկեք ընդլայնումը `անցնելով հետևյալ URL- ին

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

Դուք կարող եք տեսնել մեկ այլ հաղորդագրություն ՝ «Թույլատրե՞լ scratchx.org- ին գործարկել հավելումներ»: Ինչպես Adobe Flash- ը, այնպես էլ Scratch Device- ը սահմանեք «Թույլատրել և հիշել» և սեղմեք լավ:

Երբ տեսնում եք «Լրացուցիչ արգելափակումներ» ներդիրի ցուցիչ լույսը կանաչում է, պատրաստ եք սկսել օգտագործել ընդլայնումը:

Քայլ 8: Որոշ էսքիզների օրինակ

Դուք կարող եք սկսել ձեր փորձերը scratchx- ի, թղթի, սխեմաների և arduino- ի միջոցով `որոշ էսքիզներով, որոնք մենք արել ենք օրինակելի ծածկագրով, որը ստեղծում է թարթող լույս, անջատիչ, որը LED- ը միացնում և անջատում է, և լույսի ցուցիչով, որը կարող է վերահսկել պայծառությունը: լույսի

Գնացեք ֆայլի ընտրացանկ և բացեք օրինակելի ծրագիր: Arduino- ի համար էկրանին կանաչ լույս վառելուց հետո կարող եք թղթի միացման բաղադրիչները միացնել arduino- ին ՝ օգտագործելով ալիգատոր սեղմակներ, ինչպես ցույց է տրված ֆոնային պատկերում:

Երբ սկսում եք կառուցել ձեր սեփական ծրագրերը, կարող եք սկսել դատարկ տախտակի ծրագրով: Arduino- ի համար քերծվածքային ծրագրի վրա աշխատելիս անհրաժեշտ է, որ ծրագիրը տեղադրվի «գլխարկի բլոկի» տակ, որը ասում է «երբ սարքը միացված է» ՝ LED- ներ, կոճակներ և սպասարկիչներ նշանակելով տարբեր կապում:

Որպեսզի լույսերը, անջատիչները և տվիչները ինչ -որ բան անեն, կարող եք ստեղծել ծրագիր, որն ապրում է «դրոշը սեղմելիս» գլխարկի բլոկի տակ: Դուք կարող եք փորձարկել կրկնողություններ, ընդմիշտ օղակներ, պատահական մուտքագրումներ և սպասման ժամանակներ: Կարող եք նաև ներառել կերպարներ, հնչյուններ և փոփոխվող ֆոն `օգտագործելով այլ տեսակի քերծվածքային բլոկներ:

Ահա այս տարի Թամպայում կայացած ASTC կոնֆերանսի ընթացքում գործող քերծվածքների տեսանյութը `պատկերացում կազմելու համար, թե ինչպես է դա գործնականում թվում.

flic.kr/p/MKHtcf

Քայլ 9. Ստեղծեք ScratchPaper սեմինար

ScratchPaper նախագծերի ստեղծման վերաբերյալ անձամբ փորձեր կատարելուց հետո կարող եք մտածել գործունեությունը այլ մարդկանց հետ կիսելու մասին: Մենք փորձում ենք ճշգրտումներ մտցնել գործունեության ձևավորման, նյութերի, միջավայրի և դյուրացման մեջ `սովորողներին աջակցելու սեփական գործընթացում և գաղափարների զարգացման մեջ: Ահա մի քանի բան, որոնց մասին մենք մտածում ենք, երբ աշխատաժողովը կազմակերպում էինք Tinkering Studio- ում կամ այլ համաժողովների այլ մանկավարժների հետ: Դուք կարող եք հարմարեցնել և փոփոխել այս տարրերը `ձեր տարածություններին և լսարաններին համապատասխանելու համար:

Համագործակցության միջավայր

Սեմինարի համար միջավայր ստեղծելիս մենք ցանկանում ենք կենտրոնանալ ոչ թե հիմնականում համակարգիչների վրա, այլ դրանք ունենալ որպես մեկ այլ գործիք `համօգտագործվող նյութերի և ոգեշնչող օրինակների կողքին: Մեր շնաձկանի տեսքով սեղանը սովորաբար տալիս է ավելի շատ համագործակցություն և գաղափարների փոխանակում, ինչը նույնիսկ ավելի մեծ մարտահրավեր է էկրանի վրա հիմնված գործունեության մեջ, որտեղ այնքան էլ հեշտ չէ տեսնել ուրիշների աշխատանքը:

Օրինակներ և ոգեշնչումներ

Սենյակի մուտքի մոտ մենք ստեղծեցինք «հետաքրքրասիրության անկյուն» `ցուցադրելու գործունեության որոշ հնարավոր ընդարձակումներ: Մենք ներառեցինք թղթի սխեմաների օրինակներ, որոնք օգտագործում են փայլուն չիպ, ավելի գեղարվեստական թղթի միացման օրինակներ և Նիկոլի անալոգային պղնձե պսակը, որն օգտագործում է լուսային տվիչներ և RGB LED- ներ `հետաքրքիր ֆիզիկական դասավորությամբ:

Աշխատում է զույգերում

Այստեղ թիմի հետ աշխատաժողովի համար մենք նրանց խնդրեցինք աշխատել զույգերով, ինչը, կարծում եմ, իրոք օգնեց առաջ մղել հետազոտությունները: Մարդիկ, ովքեր մասնակցում էին ընդհանուր հետաքննությանը, թույլ տվեցին նրանց հաղորդակցվել այն ամենի մասին, ինչից ավելի հարմարավետ էին զգում և սովորել միմյանցից: Ֆիզիկական աշխարհում առարկաների համադրությունը քերծվածքային ծրագրավորման հետ տալիս է ավելի շատ տարածք ՝ ձեռքերով մտածելու համար և գործընկերներին հնարավորություն է տալիս կիսել խնդրի տարածքը:

Նյութեր

Սեմինարի համար մենք պատրաստում ենք առնվազն երեք առանձին LED քարտ և յուրաքանչյուր լրացուցիչ բաղադրիչից մեկ կամ երկուս (RGB լուսարձակներ, թղթե հրեշներ, անջատիչներ և տվիչներ) յուրաքանչյուր խմբի համար:

Համօգտագործում և արտացոլում

Մենք միշտ կիսում ենք արդյունքները և գաղափարները սեմինարի ավարտին, և իսկապես զվարճալի էր տեսնել, թե ինչպես են խմբերից յուրաքանչյուրն աշխատում յուրահատուկ հետազոտությունների վրա, որոնք ներառում են կոճակներ, ձայներ և սենսորներ: Չնայած մենք ունեինք ընդամենը պարզ օրինակներ, որոնցով կարելի էր խառնվել, պատմություններ և պատմություններ սկսեցին ի հայտ գալ: Ինչպես ցանկացած շաղափող գործունեության դեպքում, մենք փնտրում ենք բազմազան արդյունքներ, որոնք արտացոլում են յուրաքանչյուր խմբի ընթացքը:

Քայլ 10: Դարձրու այն քո սեփականը:

Սա փորձարարական գործունեություն է, որի վրա մենք աշխատում ենք մի քանի ամիս և շարունակում ենք փորձել տարբեր նյութեր, հուշումներ և նախագծեր: Հուսով ենք, որ դուք կփորձարկեք տարբեր էլեկտրոնային բաղադրիչների, անջատիչների պատրաստման հետաքրքիր եղանակների, ելքերի նոր տեսակների և LED- ների տարբեր դասավորությունների հետ: Տեղեկացրեք մեզ, թե ինչպես եք վերափոխում և փոփոխում այս գործունեությունը, որպեսզի մենք կարողանանք շարունակել սովորել այն մասին, թե ինչ է հնարավոր թղթե սխեմաների, arduino- ի և scratchx- ով ծրագրավորման համար: