Papier à gratter : 10 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:08

Dans le Tinkering Studio, nous avons créé des prototypes pour présenter aux gens les aspects de l'électronique et de la programmation. Étant donné que ces sujets peuvent être intimidants pour les débutants, cela a été un processus amusant pour nous d'essayer de réfléchir aux moyens d'abaisser la barrière à l'entrée.

Certaines de nos façons préférées d'initier les apprenants aux circuits de base incluent le montage de composants électroniques sur des blocs de bois et la possibilité pour les apprenants d'expérimenter en les connectant avec des pinces crocodiles. Nous nous sommes également inspirés du travail d'AIR Jie Qi qui a développé des ateliers de circuits en papier avec du ruban de cuivre, des piles boutons et des LED pour créer des créations lumineuses artistiques.

En termes de programmation, nous expérimentons depuis plusieurs années des activités utilisant Scratch ou d'autres langages de programmation par blocs. La façon dont ces interfaces permettent aux utilisateurs de faire glisser, déposer et connecter des parties du programme encourage l'expérimentation et l'itération.

Toutes ces influences nous ont amenés à créer une activité de mash-up que nous appelons "ScratchPaper" pour explorer des idées autour des circuits, de l'arduino et de la programmation visuelle.

Souvent, nous avons vu des ateliers de programmation et d'arduino qui semblent compliqués et pas si attrayants pour les participants novices. Pour cet atelier, nous avons construit des exemples de cartes amusants et colorés avec des LED simples, des commutateurs et des capteurs préfabriqués et des lumières RVB pour communiquer cette attitude ludique. Nous avons constaté que cet ajout d'éléments fantaisistes ainsi qu'une combinaison de matériaux de haute et de basse technologie peuvent donner une invitation plus ouverte à se joindre à l'exploration de ces sujets. Nous utilisons scratchx, une extension expérimentale du langage de programmation Scratch qui ajoute des blocs pour vous permettre de contrôler un arduino.

Dans ce guide, vous pouvez apprendre à créer les composants de l'activité, obtenir des exemples de croquis avec lesquels travailler et découvrir certaines des manières dont le matériel, l'environnement et l'animation peuvent soutenir l'exploration.

Étape 1: Rassemblez ces matériaux

Pour le bloc Arduino

Arduino UNO -

Câble USB -

Fil à âme pleine -

Ongles en cuivre

Vis à tôle à tête ronde n°4

Morceau de planche de bois 1x6

Pour les composants du circuit papier

Ruban de cuivre -

Papier cartonné de couleur

Résistance 10k -

Capteur de lumière -

Capteur FSR -

LED 10 mm -

LED RVB à cathode commune de 10 mm -

Moteur de téléavertisseur -

Pinces crocodile

Crayon

Outils utiles

Perceuse à main avec petit foret

Tournevis

Marteau

Bloc de ponçage

Ciseaux

Bâton de colle

Fer à souder

Lunettes de sécurité

Étape 2: Construisez le bloc Arduino

Tout d'abord, montez une carte Arduino UNO sur un bloc de bois avec les broches des cartes connectées à des clous en cuivre, de la même manière que notre jeu de cartes de circuits imprimés pour les explorations électriques. Cela vous permet de connecter les composants à la carte avec des pinces crocodiles, ce qui permet une itération et des tests.

Les clous en cuivre connectés à quelques-unes des broches limitent l'espace à problème, mais nous semblent toujours être un moyen authentique de présenter des cartes arduino sans compter sur des boucliers supplémentaires ou des pièces inhabituelles.

1. Coupez le bloc 1x6 en un morceau de 4 pouces et poncez les bords

2. Placez la carte Arduino UNO au milieu du bloc, marquez les trous pour les vis avec un crayon et percez des trous à ces endroits.

3. Vissez l'arduino en place

4. Marquez cinq points sur le côté droit (le côté de la broche numérique) et trois points sur la gauche. Percez des trous pilotes et enfoncez les clous en cuivre

5. Utilisez le fil à âme solide pour connecter les prises à broches numériques arduino aux clous en cuivre. Nous utilisons les numéros de broche 11, 9, 6, 5 et 3 car ce sont les broches PWM qui nous permettent de modifier la luminosité en allumant et en éteignant la broche à un taux très élevé.

6. Sur le côté gauche, connectez la broche 5V à un clou pour le positif, la broche GND à un clou pour le négatif et la broche analogique A0 pour les capteurs. Vous pouvez utiliser du fil rouge pour le positif, noir pour le négatif si vous le souhaitez, mais ce n'est pas nécessaire.

7. Nous avons utilisé un tampon et un sharpie pour étiqueter les ongles sur les broches correspondantes. Si vous ne disposez pas de ces outils, vous voudrez peut-être réfléchir à d'autres moyens de garder une trace des broches.

Étape 3: Construire les composants - LED

Il est maintenant temps de créer les composants du circuit papier qui seront contrôlés par la programmation arduino et scratchx.

Pour une seule LED

1. Coupez un carré de 2 po x 2 po de papier cartonné coloré

2. Coupez deux petits morceaux de ruban de cuivre et collez-les sur le carré en laissant de la place pour la LED.

3. Placez les deux fils d'une LED sur le ruban de cuivre et soudez-les. Si vous n'avez pas de fer à souder, vous pouvez simplement utiliser du scotch pour fixer les fils sur le ruban, bien que ce ne soit pas aussi sûr. Marquez les côtés (+) et (-) au crayon sur le papier de couleur.

Pour LED RVB

1. Coupez un morceau carré de papier cartonné blanc de 3 po x 3 po

2. Utilisez la LED RVB à cathode commune et testez quel fil correspond à quelle couleur. Vous pouvez le marquer avec des sharpies colorés pour garder une trace.

3. Attachez trois petits morceaux de ruban de cuivre d'un côté du papier et un morceau au milieu de l'autre. Connectez les trois fils positifs de la LED (pour les différentes couleurs) au ruban de cuivre d'un côté et le fil négatif de l'autre côté. Soudez-les ou collez-les en place et marquez le côté (-) et les trois couleurs différentes.

Pour les LED R, G et B

1. Coupez un morceau de papier de couleur rectangulaire de 2 po x 3 po

2. Fixez une bande sur le côté du papier pour le côté négatif des LED. Placez trois bandes de ruban de cuivre de l'autre côté.

3. Placez une LED rouge, verte et bleue sur le papier avec les fils négatifs sur le côté commun et les fils positifs sur les côtés individuels. Utilisez un crayon pour marquer les côtés (+) et (-).

Étape 4: Construire les composants - Commutateurs

L'étape suivante consiste à créer des commutateurs marche/arrêt pour déclencher différents programmes dans votre projet. Ceux-ci peuvent prendre de nombreuses formes différentes en utilisant des plis ou des fenêtres contextuelles, alors essayez différents modèles.

1. Chacun des commutateurs a besoin de trois points de fixation à la carte arduino. Un vers le positif, un vers le négatif et un vers une broche d'entrée numérique. Placez trois morceaux de ruban de cuivre vers le bas, un pour chacun de ces fils.

2. Placez une résistance de 10k entre les morceaux de ruban de cuivre qui se connecteront à la broche négative et numérique. Soudez la résistance en place.

3. Trouvez un moyen de fixer un autre morceau de ruban de cuivre qui peut être déplacé pour établir une connexion entre le positif et les broches numériques. Cela peut être une pièce pop-up découpée, un carré avec des ressorts en papier pliés ou un simple interrupteur plié.

Étape 5: Construire les composants - Capteurs

Un capteur peut détecter des événements ou des changements dans son environnement. Lorsqu'elle est connectée, la broche A0 de l'arduino peut lire la valeur du capteur et vous permettre de l'utiliser dans votre projet. Jusqu'à présent, nous avons testé des capteurs de lumière et des capteurs de pression avec du papier brouillon, mais vous pouvez essayer différents types de capteurs qui mesurent le son, la couleur ou la conductivité.

1. Chacun des capteurs a besoin de trois points de fixation à la carte arduino sur les broches d'entrée positive, négative et analogique. Placez trois morceaux de ruban de cuivre vers le bas pour chacun de ces fils.

2. Placez une résistance de 10 k entre le négatif et le fil de bande de cuivre à broche numérique. Soudez la résistance en place.

3. Fixez le capteur de lumière ou le capteur de pression entre les fils positifs et analogiques en ruban de cuivre.

Étape 6: Monstres en papier

Une façon amusante d'incorporer un peu de fantaisie et de fantaisie dans l'ensemble des matériaux consiste à créer des monstres en papier avec des yeux écarquillés qui peuvent être programmés pour secouer avec un moteur vibrant.

1 Découpez deux carrés 2x2 de papier de couleur. Découpez une forme de monstre intéressante et attachez des yeux écarquillés aux endroits appropriés.

2 Collez du ruban de cuivre sur le carré de base et le monstre dans le même plan.

3. Soudez les fils du moteur du téléavertisseur aux deux morceaux de ruban adhésif sur la face du monstre et soudez les fils en place. Fixez le moteur sur le papier.

4. Découpez un rectangle du même papier cartonné de couleur et pliez-le en deux. Utilisez la pièce en forme de L comme support et utilisez le bâton de colle pour relier les deux pièces ensemble.

5. Soudez les deux morceaux de ruban de cuivre ensemble.

Étape 7: Configurer Scratchx et Arduino

Nous utilisons scratchx, une extension expérimentale du langage de programmation scratch pour contrôler les circuits papier avec arduino. Il existe de nombreux autres langages de programmation basés sur des blocs que vous pouvez tester comme Ardublocks, Mblock, S4A et autres. Cette instructable se concentrera sur scratchx, mais vous pouvez tester d'autres formats.

Cette information a été empruntée au guide de démarrage de Kreg Hanning pour scratchx, vous pouvez simplement cliquer sur son site pour des instructions plus détaillées et des captures d'écran (https://khanning.github.io/scratch-arduino-extension/index.html)

Téléchargez le firmware StandardFirmata sur Arduino

1. Si vous ne l'avez pas déjà fait, téléchargez et installez le logiciel Arduino à partir de
2. Connectez la carte Arduino au port USB de votre ordinateur
3. Lancer le logiciel Arduino
4. Allez dans Fichier > Exemples > Firmata > Firmata standard
5. Sélectionnez votre carte Arduino dans le menu Outils > Carte
6. Sélectionnez votre port série dans le menu Outils > Port. Sur Mac, c'est quelque chose comme /dev/tty.usbmodem-1511. Sous Windows, il s'agit probablement du port COM portant le numéro le plus élevé. (Ou débranchez l'Arduino, vérifiez le menu, puis rebranchez votre Arduino et voyez quel nouveau port apparaît.)
7. Cliquez sur le bouton de téléchargement

Installer le plug-in du navigateur Scratch Extensions

1. Vous devrez utiliser le navigateur Web Firefox pour que cette extension fonctionne
2. Téléchargez et installez le plugin de navigateur Scratch Extensions pour "autres navigateurs Web"

Chargez l'extension Arduino sur ScratchX

Lancez l'extension en vous rendant à l'URL suivante:

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

Vous pourriez voir un autre message, "Autoriser scratchx.org à exécuter des plugins ?". Réglez Adobe Flash et Scratch Device sur "Autoriser et mémoriser" et cliquez sur OK.

Lorsque vous voyez le voyant dans l'onglet "Plus de blocs" devenir vert, vous êtes prêt à commencer à utiliser l'extension !

Étape 8: Quelques exemples de croquis

Vous voudrez peut-être commencer vos expériences avec scratchx, papier, circuits et arduino avec quelques exemples de croquis que nous avons réalisés avec un exemple de code qui crée une lumière clignotante, un interrupteur qui allume et éteint une LED et un capteur de lumière qui peut contrôler la luminosité d'une lumière.

Allez dans le menu fichier et ouvrez un exemple de programme. Une fois que vous avez le feu vert sur l'écran pour l'arduino connecté, vous pouvez connecter les composants du circuit papier à l'arduino à l'aide de pinces crocodiles, comme indiqué dans l'image d'arrière-plan.

Lorsque vous commencez à créer vos propres programmes, vous pouvez commencer avec le programme du tableau vierge. Lorsque vous travaillez sur un programme de travail pour arduino, vous devez configurer le programme sous le "bloc de chapeau" qui dit "quand l'appareil est connecté" en attribuant des LED, des boutons et des servos à différentes broches.

Pour que les lumières, les interrupteurs et les capteurs fassent quelque chose, vous pouvez créer un programme qui se trouve sous le bloc chapeau "lorsque le drapeau est cliqué". Vous voudrez peut-être expérimenter avec des répétitions, des boucles permanentes, des entrées aléatoires et des temps d'attente. Vous pouvez également inclure des personnages, des sons et des arrière-plans changeants en utilisant les autres types de blocs à gratter.

Voici une vidéo du papier brouillon en action lors de la conférence ASTC à Tampa cette année pour avoir une idée de ce à quoi cela ressemble dans la pratique:

flic.kr/p/MKHtcf

Étape 9: Création d'un atelier ScratchPaper

Après avoir personnellement expérimenté la création de projets ScratchPaper, vous pouvez penser à partager l'activité avec d'autres personnes. Nous essayons d'apporter des ajustements à la conception de l'activité, au matériel, à l'environnement et à l'animation pour soutenir les apprenants dans leur propre processus et développement d'idées. Voici quelques éléments auxquels nous pensons lors de la mise en place de l'atelier dans le Tinkering Studio ou avec d'autres éducateurs lors de diverses conférences. Vous pouvez ajuster et modifier ces éléments pour les adapter à vos espaces et publics.

Environnement collaboratif

Au fur et à mesure que nous mettons en place un environnement pour l'atelier, nous voulons ne pas nous concentrer principalement sur les ordinateurs, mais les avoir simplement comme un autre outil aux côtés de matériaux partagés et d'exemples inspirants. Notre table en forme d'os de chien se prête généralement à plus de collaboration et de partage d'idées, ce qui est encore plus difficile dans les activités sur écran où il n'est pas si facile de voir le travail des autres.

Exemples et inspirations

Près de l'entrée de la salle, nous avons créé un "coin de curiosité" pour montrer quelques extensions possibles à l'activité. Nous avons inclus des exemples de circuits en papier qui utilisent la puce attiny, des exemples de circuits en papier plus artistiques et la couronne de cuivre analogique de Nicole qui utilise des capteurs de lumière et des LED RVB dans un arrangement physique intéressant.

Travailler en binôme

Pour l'atelier avec l'équipe ici, nous leur avons demandé de travailler en binôme, ce qui, je pense, a vraiment aidé à faire avancer les explorations. Avoir des personnes contribuant à une enquête partagée leur a permis de communiquer sur ce avec quoi ils se sentaient plus à l'aise et d'apprendre les uns des autres. La combinaison d'objets dans le monde physique avec la programmation scratch donne plus d'espace pour penser avec ses mains et permet aux partenaires de partager l'espace du problème.

Matériaux

Pour un atelier, nous préparons au moins trois cartes LED simples et une ou deux de chaque composant supplémentaire (leds RVB, monstres en papier, interrupteurs et capteurs) pour chaque groupe.

Partage et réflexion

Nous partageons toujours les résultats et les idées à la fin d'un atelier, et c'était vraiment cool de voir comment chacun des groupes travaillait sur des enquêtes uniques impliquant des boutons, des sons et des capteurs. Bien que nous n'ayons eu que des exemples simples avec lesquels jouer, les récits et la narration ont commencé à émerger. Comme pour toute activité de bricolage, nous recherchons des résultats variés qui reflètent le processus de chaque groupe.

Étape 10: Faites-en le vôtre

Il s'agit d'une activité expérimentale sur laquelle nous travaillons depuis quelques mois et nous continuons à essayer différents matériaux, invites et projets. Nous espérons que vous expérimenterez différents composants électroniques, des manières intéressantes de fabriquer des commutateurs, de nouveaux types de sorties et différents agencements de LED. Faites-nous savoir comment vous remixez et modifiez cette activité afin que nous puissions continuer à apprendre ce qui est possible pour les circuits papier, l'arduino et la programmation avec scratchx.