가벼운 조각품

빌드 재료(팀별)

소스
하이테크 옵션

• 학생 워크시트
• 학생 팀 자료
  • 컴퓨터
  • Arduino 마이크로 컨트롤러
  • 아두이노 IDE 소프트웨어
  • 브레드보드(납땜)
  • 다중 LED(최소 4개)
  • 다중 점퍼 와이어(최소 4개)
  • 다중 330옴 저항기(최소 4개)
  • TinkerCad 및 TinkerCad 회로(무료 - 등록만 하면 됨)
  • 프로토타이핑 재료(판지, 마분지, 핫 글루, 테이프)

Low Tech 초보자 및 가상 옵션(Arudino 및 광대역 없음) 

• 컴퓨터
• Tinkercad 및 Tinkercad Circuits(무료 - 등록만 하면 됨)
• 프로토타이핑 재료(판지, 마분지, 핫 글루, 테이프)
• 손전등(팀원당 하나씩)

디자인 도전

팀은 빛 조각(빛이 주요 표현 매체인 조각 형태)을 디자인합니다. 기본 회로, 브레드보드 및 마이크로컨트롤러에서 배운 내용을 적용하여 라이트 쇼를 만들고 Tinkercad 회로에서 시뮬레이션하고 CAD(Tinkercad 또는 기타 패키지)를 사용하여 라이트 쇼를 향상시킬 전자 제품을 덮거나 하우징을 위한 조각을 디자인합니다.

기준

• 최소 4개의 LED 설계
• CAD로 조각 디자인하기
• 최종 조명 조각 프로토타입에 혼합 매체 사용
• 선택 사항: 조각의 한 요소를 3D 인쇄합니다(액세스 권한이 있는 경우).

학생들과 함께: 배선 및 코딩

하이테크 옵션

작업 1: 4개의 LED를 켜고 끄고 다음 단계를 완료합니다.

1. 반을 각각 두 명의 학생 그룹으로 나눕니다.
2. 학생들에게 그림 1(필요한 경우)을 참조하여 배선을 안내하도록 합니다. 두 개의 전선을 연결하려는 경우 같은 행에 전선을 삽입해야 합니다. 각 학생 그룹이 다음을 완료하도록 합니다.
   • 먼저 전선을 연결하여 시작하십시오. 접지 핀 Arduino에서 (-) 파워 레일 브레드보드의 왼쪽에 있습니다. 이렇게 하면 (-) 전원 레일에 연결된 모든 것이 GND에도 연결됩니다. 
   • 위에서부터 XNUMX개의 LED를 추가합니다. 각 LED에는 긴 다리와 짧은 다리가 있음을 기억하십시오. 긴 다리를 첫 번째 줄에 연결하고 짧은 다리를 두 번째 줄에 연결합니다.
   • 다음으로 330옴 저항을 사용하여 두 번째 행(그리고 LED의 짧은 다리)을 GND에 연결합니다.
   • 마지막으로 짧은 점퍼 와이어를 사용하여 첫 번째 행에 핀 13을 LED의 긴 다리에 연결합니다. 나머지 XNUMX개의 LED에 대해 이 작업을 반복합니다.

   

   

    

3. 학생들에게 Arduino 소프트웨어에서 새 코드를 만들어 4개의 LED를 깜박이게 하십시오. 필요한 경우 그림 2에 표시된 코드를 복사하도록 합니다. 이것은 XNUMX개의 LED를 모두 깜박이게 하는 빠르고 간단한 코드 예입니다. (기억하십시오: 코드는 특수 구두점을 사용하며 대소문자를 구분합니다.)
   

   

    

4. 학생들이 다음을 클릭하여 코드를 업로드하도록 합니다. 아두이노에서 실행. 구문 오류가 나타나면 학생들에게 입력 내용을 다시 확인하도록 제안합니다. 학생들에게 "업로드 완료"라는 메시지가 표시되면 회로를 살펴보게 하십시오. 네 개의 LED가 모두 깜박여야 합니다(그림 3 참조).
   

   

    

5. 코드의 각 섹션을 설명하여 코드가 수행하는 작업을 학생들과 함께 검토합니다(그림 4 참조).
   모든 Arduino 프로그램이 작동하려면 다음 두 가지 기능이 필요합니다.  무효화 설정 () {…} 이렇게 하면 프로그램이 시작되고 {중괄호} 안의 모든 코드가 한 번 실행됩니다.
   무효화 고리()  {…} 이것은 주요 기능이며 계속 반복됩니다.로봇 공학 백엔드 비디오 보기 void 설정 및 void 루프에 대한 자세한 설명은디지털 쓰기 (13, HIGH) 명령은 핀 13의 전압을 HIGH 전압(5V)으로 설정합니다. LED를 켭니다.디지털 쓰기(13, LOW) 명령은 핀 13의 전압을 LOW 전압(0V 접지)으로 설정합니다. LED를 끕니다.
   
   지연(500) 명령은 다음 명령어로 이동하기 전에 500밀리초(1/2초) 동안 프로그램을 일시 중지합니다.추가 도움말은 Arudino 언어 페이지를 참조하십시오. https://www.arduino.cc/reference/en/
   또한 자세한 도움말은 SparkFun Arduino 자습서를 참조하십시오. https://learn.sparkfun.com/tutorials/digital-sandbox-arduino-companion/0-setup-and-loop

   

    

   작업 2: 학생들은 다양한 패턴으로 게임을 합니다.

   • LED 체이서: 다음 LED가 켜지기 전에 최소 1/10초 동안 왼쪽에서 오른쪽으로 LED가 한 번에 하나씩 켜지고 모두 꺼지도록 코드를 수정합니다. 보너스 : 이제 LED도 한 번에 하나씩 꺼지도록 수정합니다. 여기에서 샘플을 참조하십시오: https://create.arduino.cc/projecthub/msr048/led-chaser-f6ec89
   • 스크롤 LED: 하나의 LED만 켜지고 왼쪽에서 오른쪽으로 이동한 다음 뒤로 이동하도록 코드를 수정하여 LED가 앞뒤로 튀는 것처럼 보이도록 합니다. 보너스 : 이제 코드를 수정하여 점진적으로 속도를 높이고 느려지도록 합니다.  https://www.makerspaces.com/15-simple-arduino-uno-breadboard-projects/  (#6 스크롤링 LED 참조)

    

   작업 3: 학생들은 독특한 "라이트 쇼"를 만듭니다. 

   전자공학의 설계단계

   다양한 패턴으로 플레이한 후, 이제 학생들은 Light Sculpture 도전을 위해 자신만의 독특한 조명 쇼를 만들 것입니다. 팀은 고유한 패턴을 디자인한 다음 이를 위한 코드를 개발합니다. 그들은 고유한 기능을 수행하는 일련의 LED를 계획해야 합니다. 그들은 음악을 추가하는 것을 고려할 수 있습니다. 15초의 음악에 LED를 깜박이는 안무. 

   문서 

   팀에서 공유할 창작물을 캡처하기 위해 비디오 녹화를 하도록 합니다.

   전자 장치의 테스트 단계: TinkerCad 회로에서 가상으로 시뮬레이션 및 테스트: 
   학생들에게 조명 쇼를 만들기 전에 TinkerCad Circuits에서 프로토타입을 만들어 보게 합니다. 그곳에서 테스트하고 재설계하십시오(그림 5). 작동하는 프로토타입이 있으면 제작하도록 합니다.

   

    

   빛 조각을 만드는 학생들
   학생들에게 CAD로 가벼운 조각품을 디자인한 다음 프로토타입을 만든 다음 조각품의 일부(또는 전체)를 3D 인쇄하게 합니다. 학생들은 판지, 마분지, 셀로판 또는 혼합 미디어 조각을 위해 발견된 기타 재료와 같은 다른 재료를 사용할 수 있습니다.

   교사 참고 사항: 학생들에게 LED 위치를 변경하고 코드를 수정하여 멋진 효과를 낼 수 있는 방법에 대해 생각하게 하십시오. 연장선을 사용하여 브레드보드에서 LED를 이동합니다. 학생들이 조각품을 만든 후 다시 프로그래밍하도록 지시합니다. 두 모드 사이에 XNUMX~XNUMX초의 "오프" 기간이 있는 조각에서 실행되는 프로그램 또는 최소 두 개의 서로 다른 "모드"를 만들 것을 제안합니다. 예를 들어, 첫 번째 모드를 단순하고 부드럽고 느리게 변화하는 패턴으로 만들고 두 번째 모드를 디스코/댄스 파티 조명으로 만듭니다.

   낮은 기술 옵션

   • 학생들에게 TinkerCad Circuits에서 라이트 쇼를 디자인하고 프로토타입을 만들게 합니다. 가능하면 손전등으로 자신의 쇼를 물리적으로 복제하도록 하십시오. 각 사람은 디자인에서 LED가 되어 패턴을 복제합니다. 
   • 다음으로, 학생들에게 Tinkercad CAD로 가벼운 조각품을 디자인하고 프로토타입을 만든 다음 조각품의 일부(또는 전체)를 3D 인쇄하게 합니다. 학생들은 판지, 마분지, 셀로판 또는 혼합 미디어 조각을 위해 발견된 기타 재료와 같은 다른 재료를 사용할 수 있습니다. 그들이 손전등에 대한 액세스를 제공하는 것을 고려하는지 확인하십시오.
   • 그들을 함께 넣어. 조각품을 통해 조명 쇼를 복제하여 조명 조각품을 테스트하십시오.

수업은 고학년 학생의 경우 1회 수업 시간에 완료할 수 있습니다. 그러나 학생들이 서두르지 않도록 하고 학생의 성공을 보장하기 위해(특히 어린 학생의 경우) 수업을 두 기간으로 나누어 학생들에게 브레인스토밍, 아이디어 테스트 및 디자인을 완성할 더 많은 시간을 제공합니다. 다음 수업 시간에 테스트 및 보고를 수행합니다.

고급 Arduino 응용 프로그램?                                                                

번쩍이는 불빛 너머

Arduino Blink Challenge를 완료했다면 혼자서, 팀으로, 교실에서 또는 개인 시간에 시도할 수 있는 Arduino 보드를 사용하기 위한 다른 많은 응용 프로그램이 있습니다. 다음에서 고급 자습서를 찾을 수도 있습니다. http://arduino.cc/en/Tutorial/HomePage 스위치를 읽는 방법, 전위차계를 읽는 방법, 푸시 버튼을 사용하여 LED를 제어하는 ​​방법, 여러 스피커에서 톤을 재생하는 방법, LED 막대 그래프를 만드는 방법, 텍스트 문자열을 보내는 방법 또는 기압 센서에서 값을 출력하는 방법을 보여줍니다. 웹 페이지.

다음은 새로운 컴퓨팅 기술이 얼마나 다재다능한지 확인할 수 있는 몇 가지 샘플 아이디어입니다!

제어 센서

Arduino로 외부 센서를 제어해 보십시오. 오염을 위해 공기를 샘플링하고, 지역이 얼마나 밝은지 식별하고, 물 센서로 홍수 경보를 설정하거나, 동작 감지기를 부착할 수 있습니다. 또는 Arduino를 사용하여 전자기장을 측정하는 센서를 제어하고, 습도 수준을 위해 공기를 샘플링하고, 온도를 측정하고, 공기 중에 가스가 있는지 식별하거나, 풍속을 측정하는 풍속계에서 데이터를 수집하는 것을 고려하십시오. 바코드 스캐너(키보드 시뮬레이션) 또는 키보드를 Arduino에 연결할 수도 있습니다.

시각 및 오디오 응용 프로그램

카메라 시스템을 관리하고 사진 설정을 제어하도록 arduino를 설정할 수 있습니다. 이것은 Nikon, Canon, Sony, Minolta, Olympus 및 Pentax 카메라를 포함한 대부분의 장비에서 수행할 수 있습니다. 바코드 스캐너(키보드 시뮬레이션) 또는 키보드를 Arduino에 연결할 수도 있습니다.

모터 및 로봇 공학

Arduino는 모터와 로봇 공학을 제어하는 ​​훌륭한 도구입니다. DC 모터 또는 스테퍼 모터를 연결해 보십시오. 아두이노와 함께 전위차계를 사용하여 고정밀 스테퍼 모터를 제어할 수 있습니다.

개발자 커뮤니티

코드, 아이디어 및 예제를 공유하는 Arduino 애플리케이션 개발자 커뮤니티가 증가하고 있습니다. 공개적으로 편집 가능한 플레이그라운드 위키에서 Arduino 커뮤니티에 의해 추가 문서가 생성되었습니다. http://playground.arduino.cc.

Arduino는 무엇입니까?  

오픈 소스 컴퓨팅

Arduino는 간단한 마이크로 컨트롤러 보드를 기반으로 하는 오픈 소스 물리적 컴퓨팅 플랫폼이며 보드용 소프트웨어를 작성하기 위한 개발 환경입니다. Arduino는 다양한 스위치 또는 센서에서 입력을 받고 다양한 조명, 모터 및 기타 물리적 출력을 제어하는 ​​대화형 개체를 개발하는 데 사용할 수 있습니다. Arduino 프로젝트는 조명을 켜고 끄는 것과 같이 간단할 수도 있고 매우 복잡할 수도 있습니다. 보드는 손으로 조립하거나 미리 조립된 상태로 구입할 수 있습니다. 오픈 소스 소프트웨어는 무료로 다운로드할 수 있습니다. Arduino 소프트웨어는 Windows, Macintosh OSX 및 Linux 운영 체제에서 실행됩니다.

컴퓨터 프로그래밍

컴퓨터 프로그래밍(종종 프로그래밍 또는 코딩으로 축약됨)은 컴퓨터 프로그램의 소스 코드를 설계, 작성, 테스트, 디버깅 및 유지 관리하는 프로세스입니다. 코드는 다양한 프로그래밍 언어로 작성할 수 있습니다. 프로그래밍은 기본적으로 컴퓨터나 다른 장치가 작업을 수행하는 데 사용하는 일련의 명령입니다. 조명을 켜거나, 문을 열거나, 문서를 작성하는 것일 수 있습니다.

아두이노 개발 환경

Arduino 개발 환경 또는 소프트웨어에는 코드 작성을 위한 텍스트 편집기, 메시지 영역, 텍스트 콘솔, 공통 기능을 위한 버튼이 있는 도구 모음 및 일련의 메뉴가 포함되어 있습니다. Arduino 하드웨어에 연결하여 프로그램을 업로드하고 통신합니다. Arduino를 사용하여 작성된 소프트웨어를 "스케치"라고 합니다. 이 스케치는 텍스트 편집기에서 작성됩니다. 스케치는 파일 확장자가 .ino로 저장됩니다. 잘라내기/붙여넣기 및 텍스트 검색/바꾸기 기능이 있습니다. 메시지 영역은 저장 및 내보내기 중에 피드백을 제공하고 오류도 표시합니다. 콘솔은 완전한 오류 메시지 및 기타 정보를 포함하여 Arduino 환경의 텍스트 출력을 표시합니다. 창의 오른쪽 하단 모서리에는 현재 보드와 직렬 포트가 표시됩니다.

아두이노 튜토리얼 더 많은 정보와 도움을 받으려면.

참고: 이 페이지의 일부 콘텐츠와 이미지는 Arduino.cc에서 권장하는 Arduino 시작 가이드(http://arduino.cc/en/Guide/HomePage). 아두이노의 텍스트 점점 시작 가이드는 Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 라이선스에 따라 라이선스가 부여됩니다. 가이드의 코드 샘플은 공개 도메인으로 릴리스됩니다.

TryEngineering에서 아두이노 블링크 레슨

• 엔지니어 : 세계의 발명가이자 문제 해결사. 엔지니어링 분야에서 XNUMX개의 주요 전문 분야가 인정됩니다.
• 엔지니어링 설계 프로세스 : 프로세스 엔지니어는 문제를 해결하는 데 사용합니다. 
• 기준 : 전체 크기 등 디자인이 만족해야 하는 조건
• 제약 : 재료, 시간, 팀 규모 등의 제한
• 프로토 타입 : 테스트할 솔루션의 작업 모델입니다.
• 반복: 테스트 및 재설계는 한 번의 반복입니다. 반복(여러 번 반복)
• 가벼운 예술: 빛을 표현 수단으로 사용하는 예술 형식.

스마트 패브릭의 개발과 전자 제품이 "웨어러블"에 통합되는 방식을 고려하십시오.

• 다음 웹사이트를 방문하십시오: VTT: 어떤 모양으로든 구부릴 수 있는 조명 https://www.vttresearch.com/en/news-and-ideas/lighting-you-can-bend-any-shape
• 센서가 가벼운 패브릭에도 포함될 수 있다고 생각하십니까? 어떤 유형과 무엇을 할 것인가?
• 이 Flexbright 패브릭을 착용하거나 패브릭에 조명 디스플레이를 내장하는 것이 도움이 될 수 있는 건강 상황을 생각할 수 있습니까?
• 이 직물에 대한 예술적 응용은 어떻습니까? 패브릭에 내장된 LED의 이점은 무엇입니까?

인터넷 링크:

• VTT: 어떤 모양으로도 구부릴 수 있는 조명 https://www.vttresearch.com/en/news-and-ideas/lighting-you-can-bend-any-shape
• Flexbright LedFoil: http://flexbright.fi/index.php/products

참고 : 이 시리즈의 수업 계획은 다음 표준 세트 중 하나 이상에 맞춰져 있습니다.  

• 우리 과학 교육 기준 (http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=4962)
• 미국 차세대 과학 표준(http://www.nextgenscience.org/) 
• 국제 기술 교육 협회의 기술 문해력 기준(http://www.iteea.org/TAA/PDFs/xstnd.pdf)
• 미국 수학 교사 협의회의 학교 수학 원칙 및 표준(http://www.nctm.org/standards/content.aspx?id=16909)
• 수학에 대한 미국 공통 핵심 주 표준(http://www.corestandards.org/Math)
• 컴퓨터 과학 교사 협회 K-12 컴퓨터 과학 표준(http://csta.acm.org/Curriculum/sub/K12Standards.html)

국가 과학 교육 기준 5-8학년(10-14세)

내용 표준 A: 탐구로서의 과학
활동의 결과로 모든 학생들은

• 과학적 탐구에 필요한 능력 

내용 표준 B: 물리학
활동의 결과로 모든 학생들은 다음 사항에 대한 이해를 발전시켜야 합니다.

• 물질의 성질과 성질의 변화 
• 에너지 전달

콘텐츠 표준 E: 과학 및 기술
5-8학년 활동의 결과로 모든 학생들은

• 기술 설계 능력 
• 과학 기술에 대한 이해

내용 표준 F: 개인 및 사회적 관점의 과학
활동의 결과로 모든 학생들은 다음 사항에 대한 이해를 발전시켜야 합니다.

• 위험과 이점 
• 사회의 과학 기술 

국가 과학 교육 기준 9-12학년(14-18세)

내용 표준 A: 탐구로서의 과학
활동의 결과로 모든 학생들은

• 과학적 탐구에 필요한 능력 

내용 표준 B: 물리학
활동의 결과로 모든 학생들은 다음 사항에 대한 이해를 발전시켜야 합니다.

• 에너지와 물질의 상호작용 

내용 표준 F: 개인 및 사회적 관점의 과학
활동의 결과로 모든 학생들은 다음 사항에 대한 이해를 발전시켜야 합니다.

• 지역, 국가 및 글로벌 과제의 과학 및 기술  

콘텐츠 표준 E: 과학 및 기술
활동의 결과로 모든 학생들은

• 기술 설계 능력 
• 과학 기술에 대한 이해 

국가 과학 교육 기준 9-12학년(14-18세)

내용 표준 G: 과학의 역사와 본질
활동의 결과로 모든 학생들은 다음 사항에 대한 이해를 발전시켜야 합니다.

• 인간의 노력으로서의 과학 
• 역사적 관점 

차세대 과학 표준 6-8학년(11-14세)

공학 설계
이해를 보여주는 학생은 다음을 할 수 있습니다.

• MS-ETS1-1 가능한 솔루션을 제한할 수 있는 관련 과학적 원칙과 사람과 자연 환경에 대한 잠재적 영향을 고려하여 성공적인 솔루션을 보장하기에 충분한 정밀도로 설계 문제의 기준과 제약 조건을 정의합니다.

CSTA K-12 컴퓨터 과학 표준 6-9학년(11-14세)

컴퓨팅 사고력: 

• 13. 고급 언어, 번역, 명령어 세트 및 논리 회로를 포함한 컴퓨팅의 계층 구조 및 추상화 개념을 이해합니다.

협동: 

• 1. 생산성/멀티미디어 도구 및 주변 장치를 그룹 협업에 적용하고 커리큘럼 전반에 걸쳐 학습을 지원합니다.
• 3. 짝 프로그래밍, 프로젝트 팀 작업, 그룹 활동 학습 활동 참여와 같은 협력 관행을 사용하여 동료, 전문가 및 기타 사람들과 협력합니다.
• 4. 협업에 필요한 성향을 보여주세요: 유용한 피드백 제공, 피드백 통합, 다양한 관점의 이해 및 수용, 사회화.

CSTA K-12 컴퓨터 과학 표준 6-9학년(11-14세)

컴퓨팅 실습 및 프로그래밍: 

• 1. 다양한 작업을 수행하고 문제를 해결하기 위해 적절한 도구와 기술 리소스를 선택합니다.
• 2. 커리큘럼 전반에 걸쳐 개인 생산성과 학습을 지원하기 위해 다양한 멀티미디어 도구와 주변 장치를 사용합니다.
• 5. 반복 동작, 조건문, 논리, 표현식, 변수 및 함수를 포함한 프로그래밍 언어를 사용하여 문제 솔루션을 구현합니다.
• 8. 개방형 문제 해결 및 프로그래밍에 적합한 성향을 보여줍니다(예: 복잡성에 대한 편안함, 끈기, 브레인스토밍, 적응성, 인내, 땜질하는 경향, 창의성, 도전 수용).
• 9. 컴퓨터 프로그램을 여러 번 실행하여 출력되는 데이터를 수집하고 분석합니다.

컴퓨터 및 통신 장치: 

• 1. 컴퓨터는 프로그램을 실행하는 장치임을 인식하십시오.
• 3. 하드웨어와 소프트웨어 간의 관계에 대한 이해를 보여줍니다.

CSTA K-12 컴퓨터 과학 표준 9-10학년(14-16세)

컴퓨팅 사고력: 

• 2. 소프트웨어 문제(예: 설계, 코딩, 테스트, 검증)를 해결하는 데 사용되는 소프트웨어 개발 프로세스를 설명합니다.

협동: 

• 1. 팀에서 작업하여 소프트웨어 아티팩트를 설계하고 개발합니다.
• 4. 협업이 소프트웨어 제품의 설계 및 개발에 미치는 영향을 식별합니다.

컴퓨팅 실습 및 프로그래밍: 

• 3. 다양한 디버깅 및 테스트 방법을 사용하여 프로그램의 정확성을 보장합니다(예: 테스트 케이스, 단위 테스트, 화이트박스, 블랙박스, 통합 테스트).
• 4. 문제를 해결하기 위해 분석, 설계 및 구현 기술을 적용합니다(예: 하나 이상의 소프트웨어 수명 주기 모델 사용).
• 8. 프로그램 실행 과정을 설명하라.

컴퓨터 및 통신 장치: 

• 4. 다양한 형태의 입력과 출력을 비교합니다.

CSTA K-12 컴퓨터 과학 표준 10-12학년(16-18세)

협동: 

• 3. 다른 사람이 작성한 프로그램의 가독성과 사용성을 평가합니다.

기술 문해력 표준 – 모든 연령대

기술의 본질

• 표준 3: 학생들은 기술 간의 관계 및 기술과 다른 연구 분야 간의 연결에 대한 이해를 개발합니다.

기술과 사회

• 표준 4: 학생들은 기술의 문화적, 사회적, 경제적, 정치적 효과에 대한 이해를 발전시킵니다.
• 표준 6: 학생들은 기술 개발 및 사용에서 사회의 역할에 대한 이해를 개발합니다.
• 표준 7: 학생들은 역사에 대한 기술의 영향에 대한 이해를 발전시킬 것입니다.

디자인

• 표준 8: 학생들은 디자인의 속성에 대한 이해를 발전시킬 것입니다.
• 표준 9: 학생들은 엔지니어링 설계에 대한 이해를 발전시킵니다.
• 표준 10: 학생들은 문제 해결에서 문제 해결, 연구 및 개발, 발명과 혁신, 실험의 역할에 대한 이해를 개발합니다.

기술 세계를 위한 능력

• 표준 11: 학생들은 디자인 프로세스를 적용하는 능력을 개발할 것입니다.
• 표준 12: 학생들은 기술 제품 및 시스템을 사용하고 유지하는 능력을 개발합니다.
• 표준 13: 학생들은 제품 및 시스템의 영향을 평가하는 능력을 개발합니다.

디자인된 세계

• 표준 17: 학생들은 정보 및 통신 기술을 이해하고 선택하고 사용할 수 있습니다.

당신과 당신의 팀원들은 당신의 창의적인 면을 활용하여 팀의 개성을 표현하는 가벼운 조각품을 디자인할 것입니다! Tinkercad를 사용하여 라이트 쇼, 브레드보드 및 마이크로컨트롤러를 설계, 프로그래밍 및 발표합니다. 또한 일상 용품과 그룹에 선물을 사용하여 조명 조각을 위한 창의적인 디스플레이를 디자인할 것입니다.

디자인 도전 기준:

• 최소 4개의 LED 설계
• CAD로 조각 디자인하기
• 최종 조명 조각 프로토타입에 혼합 매체 사용

라이트 쇼

계획 단계: 라이트 쇼 준비 

• 4개의 LED를 켜고 끌 수 있습니다. 그림 1과 같이 브레드 보드와 Arduino를 연결합니다. 다음을 완료합니다.
  • 먼저 전선을 연결하여 시작하십시오. 접지 핀 Arduino에서 (-) 파워 레일 브레드보드의 왼쪽에 있습니다. 이렇게 하면 (-) 전원 레일에 연결된 모든 것이 GND에도 연결됩니다.
  • 위에서부터 XNUMX개의 LED를 추가합니다. 각 LED에는 긴 다리와 짧은 다리가 있음을 기억하십시오. 긴 다리를 첫 번째 줄에 연결하고 짧은 다리를 두 번째 줄에 연결합니다.
  • 다음으로 330옴 저항을 사용하여 두 번째 행(그리고 LED의 짧은 다리)을 GND에 연결합니다.
  • 마지막으로 짧은 점퍼 와이어를 사용하여 첫 번째 행에 핀 13을 LED의 긴 다리에 연결합니다. 나머지 XNUMX개의 LED에 대해 이 작업을 반복합니다.

그림 1. XNUMX개의 LED 배치 및 배선

• Arduino 소프트웨어에서 새 스케치를 만들고 그림 2에 표시된 코드처럼 보이게 합니다. 이것은 XNUMX개의 LED가 모두 깜박이도록 하는 빠르고 간단한 코드 예제입니다. 기억하십시오: 코드는 특수 구두점을 사용하며 대소문자를 구분합니다.

• 다음을 클릭하여 코드를 업로드합니다. 아두이노에서 실행. 구문 오류가 나타나면 입력을 다시 확인하십시오. "업로드 완료"라는 메시지가 표시되면 회로를 살펴보십시오. 네 개의 LED가 모두 깜박여야 합니다!
  • 코드는 무엇을 하고 있습니까? – 그림 3에서 코드의 각 섹션에 대한 설명 참조).

모든 Arduino 프로그램이 작동하려면 다음 두 가지 기능이 필요합니다.

무효화 설정 () {…} 이렇게 하면 프로그램이 시작되고 {중괄호} 안의 모든 코드가 한 번 실행됩니다.
무효화 고리()  {…} 이것은 주요 기능이며 계속 반복됩니다.

로봇 공학 백엔드 비디오 보기 void 설정 및 void 루프에 대한 자세한 설명은

디지털 쓰기 (13, HIGH) 명령은 핀 13의 전압을 HIGH 전압(5V)으로 설정합니다. LED를 켭니다.

디지털 쓰기(13, LOW) 명령은 핀 13의 전압을 LOW 전압(0V 접지)으로 설정합니다. LED를 끕니다.

지연(500) 명령은 다음 명령어로 이동하기 전에 500밀리초(1/2초) 동안 프로그램을 일시 중지합니다.

추가 도움말은 Arudino 언어 페이지를 참조하십시오. https://www.arduino.cc/reference/en/
또한 자세한 도움말은 SparkFun Arduino 자습서를 참조하십시오. https://learn.sparkfun.com/tutorials/digital-sandbox-arduino-companion/0-setup-and-loop

• 이제 다양한 조명 패턴으로 재미있게 놀아보세요.
• LED 체이서: 다음 LED가 켜지기 전에 최소 1/10초 동안 왼쪽에서 오른쪽으로 LED가 한 번에 하나씩 켜지고 모두 꺼지도록 코드를 수정합니다. 보너스 : 이제 LED도 한 번에 하나씩 꺼지도록 수정합니다. 여기에서 샘플을 참조하십시오: https://create.arduino.cc/projecthub/msr048/led-chaser-f6ec89
• 스크롤 LED: 하나의 LED만 켜지고 왼쪽에서 오른쪽으로 이동한 다음 뒤로 이동하도록 코드를 수정하여 LED가 앞뒤로 튀는 것처럼 보이도록 합니다. 보너스 : 이제 코드를 수정하여 점진적으로 속도를 높이고 느려지도록 합니다.  https://www.makerspaces.com/15-simple-arduino-uno-breadboard-projects/  (#6 스크롤링 LED 참조)

디자인 단계: 독특한 조명 쇼

• 다양한 패턴으로 플레이한 후에는 이제 Light Sculpture 챌린지를 위한 고유한 조명 쇼를 만드십시오. 나만의 패턴을 디자인하세요.
• 고유한 기능을 수행하는 일련의 LED를 계획합니다. 제안: 15초의 음악에 맞춰 깜박이는 LED를 안무하는 것을 고려하십시오.

테스트 단계: CAD 시뮬레이션

• 최고의 디자인을 선택하고 구축하기 전에 TinkerCad Circuits에서 조명 쇼 아이디어를 시뮬레이션하고 테스트합니다(그림 4 참조). 그곳에서 테스트하고 재설계하십시오. 작동하는 프로토타입이 있으면 빌드하십시오.

빛 조각

디자인 단계: 빛 조각 - CAD 디자인

• 조각품(전자 제품용 하우징)을 디자인합니다. 아이디어를 브레인스토밍하고 스케치합니다. 당신의 조각품이 어떤 이야기를 하고 싶나요? 라이트 쇼의 메시지를 가장 잘 반영하는 모양은 무엇입니까?
• CAD 소개에서 배운 모든 것을 사용하여 CAD 패키지를 선택하여 조각품을 디자인하십시오. 조각을 구성하려면 혼합 매체를 사용하는 것이 좋습니다. 그러나 한 가지 기준은 다음과 같습니다. 조각에서 최소한 하나의 요소를 3D 인쇄해야 합니다.

 건설 단계: 빛 조각 - 혼합 매체

• 하나의 요소(또는 그 이상)를 3D 인쇄합니다.
• 판지, 마분지, 셀로판 또는 기타 발견된 재료와 같은 다른 재료를 사용하여 혼합 미디어 조각 만들기

테스트 단계: CAD 시뮬레이션

• 전자 제품과 하우징을 결합하고 테스트하십시오. 필요에 따라 재설계합니다.

문서화 단계: Video

• 당신의 창조물을 포착하기 위해 비디오를 녹화하십시오.
• 기준: Collabratec에 게시