Categorie: Programmeren

Internet of Things-auto

Voor een autorijbewijs is het voorlopig nog te vroeg. Bovendien kosten die dingen duizenden euro’s. Daarom moeten we voorlopig maar klein beginnen. Dit blog gaat over de bouw van mijn vanaf internet bestuurbare auto.

Benodigdheden

Voor deze auto had ik een soort van mini-computer nodig. (o.a.) Een Raspberry PI was niet mogelijk, aangezien die in een stopcontact moet worden gestoken. Echte auto’s worden ook niet beperkt tot 10 meter rond het benzinestation. Ook daarom is een draagbare spanningsbron nodig (powerbank o.i.d.). Alles even op een rijtje:

  • mini-computer met I/O poorten,
  • een powerbank,
  • steekdraadjes/koperdraad met coating,
  • vrij zware motoren (mijne zijn uit een printer gesloopt) of lagetoerenmotor,
  • een aantal npn-transistoren gelijk aan het aantal motoren,
  • 4 wielen (2 het liefst bijbehorend bij de motoren),
  • een as (met lage wrijving) voor de andere wielen, zoals ijzerdraad,
  • een frame (denk aan hout, plexiglas etc.),
  • soldeertin + soldeerbout (+ ev. striptang) + lijmpistool

Onder de motorkap

De code

Ik heb door een workshop van Rolf Hut besloten via een Particle Photon mijn auto te besturen. Deze krijgt bericht van het internet – dit kan dus via een simpel http verzoek – en geeft vervolgens stroom door aan de juiste motoren d.m.v. van de juiste firmware.

De code voor de Photon kan door de eigenaar worden geflasht, deze code is dan ook zelf geschreven. In deze versie moeten wel handmatig de motoren in- en uitgeschakeld worden. Ook heb ik een (vrij simpele) website voor de bediening gemaakt. Je moet wel zelf in het html-bestand je device-id op de plek van my_device_id zetten en je acces-token op de plek van my_acces_token in regel 9, 13 ,17 en 21. De syntax van die regels zien er zo uit:

<form action="https://api.particle.io/v1/devices/my_device_id/forward?access_token="my_acces_token" id="vooruit" enctype="text/plain" method="post" target="bin">

Voel vrij om dit alles naar je zin om te bouwen.

Documentatie over de werking van de Photon kan je hier vinden. En om te flashen kan je hier een account aanmaken. Hier vind je ook je device-id en acces-token.

De bedrading

Nu de software in orde is, wordt het tijd om de boel aan elkaar te solderen, je kan nu kiezen of je het breadboard erop wilt houden of niet. Het is minder solderen, maar het neemt wel wat ruimte in. Houd hier dus rekening mee voor de buitenkant.

Soldeer om te beginnen aan beide motoren koperdraad/steekdraadjes, test de motoren met een batterij om te kijken of ze werken, en welke kant ze op bewegen. Noteer bij welke combinaties de motoren welke kant op draaien, om te voorkomen dat de motoren straks in tegenovergestelde richting bewegen. Vervolgens kan je de draadjes op de volgende manier solderen:
Het schakelschema

D2 en A2 zijn de data poorten waar we het signaal doorheen sturen, en de grote stroom komt vanaf VIN. Als je andere poorten wilt gebruiken (ik zou niet weten waarom) kan je dat in de code aanpassen.

Troubleshoot

Dit is alles betreft de binnenkant, dus als de Photon aangesloten is op de spanningsbron en op de wifi kan je met de website als het goed is de Photon besturen. Als dit niet het geval is, controleer dan nogmaals of:

  • De Photon is verbonden met de wifi,
  • De website linkt naar het goede device-id met het goede acces-token,
  • De goede firmware op de photon is geflasht,
  • Alles goed is gesoldeerd en elkaar niet aanraakt (kijk uit met de transistors!),
  • De poorten van de transistor kloppen

De motorkap zelf

Wat de buitenkant betreft ben ik vrij minimalistisch te werk gegaan, Ik heb onder het breadboard een houten plankje geplakt en daar vervolgens de wielen aan vast gemaakt, en vervolgens heb ik de powerbank er met tie wraps eraan vastgemaakt. Niet erg aerodynamisch dus.Auto met lagetoerenmotor

Voor een compacte auto raad ik dan ook aan het breadboard eraf te halen en draadjes direct aan de chip te solderen. Voor de wielen heb je de keuze tussen verschillende types banden. je kan beter dunne banden gebruiken als je de auto wilt laten draaien. Schuif de vooras eerst door je frame heen, en maak daarna de wielen eraan vast met lijm. De achterste wielen zijn het belangrijkst. Het liefst zijn de motor en het wiel een combinatie, zodat je ze goed aan elkaar vast kan monteren (of niet eens los hoeft te halen).

Bovenstaande auto kan alleen rechtdoor rijden, ook al laat je slechts één motor draaien. Ook omdat deze motors geen snelheidsbeesten zijn hoeft de aerodynamica van de auto niet fantastisch te zijn.

Het resultaat

Uiteindelijk heb je een auto die je ongeacht afstand en met elk slim apparaat kan besturen. Het enige wat nodig is is wifi en stroom. Zolang er genoeg stroom is hoef je nooit bij de auto in de buurt te komen, in tegenstelling tot de meeste race-autootjes met een controller. Je kan er ook voor kiezen een Electron te nemen. Deze is in plaats van aan wifi, aan 3G gekoppeld. 3G is tegenwoordig boven bijna al het landoppervlak aanwezig, dus is er qua afstand al helemaal geen limiet meer. En omdat dus overal 3G (of zelfs 4G) is weerhoudt niets ons ervan om ook een telefoon-/camerastandaard erop te monteren voor een live feed…
Lees verder

Zoveel meer te maken! Een alternatief voor…

camera_750Afgelopen weekend mocht ik meehelpen om op het Teacher Maker Camp de deelnemers te helpen hun idee te realiseren. Ik was “markercoach”. Normaal vind ik de rol van coach verschrikkelijk, maar dit weekend was het geweldig. Er waren 32 mensen uit het uit onderwijs bij elkaar gekomen, van PO, VO, MBO tot HBO, om de mogelijkheden van deze tijd te ervaren. Om een duik in de wereld te nemen van wat we nu Maker Education of Maakonderwijs noemen. Voor sommigen was het ook echt een duik in het diepe. Maar…het resultaat was geweldig! Dezelfde magische sfeer ontstond zoals die we ook zien bij leerlingen bij ons op school. Wat een motivatie en wat zijn er steile leercurve bedwongen! Daarover zullen hopelijk later de deelnemers nog bloggen. Als begeleider heb ik ook weer veer geleerd maar vooral enorm genoten.

En er viel mij wel iets op. Dat is de aanleiding voor deze blogpost.

Wat me opviel is dat bijna alle mensen met ervaring op het Teacher Maker Camp de 3D-printer niet echt serieus nemen. Best leuk, gave voorbeelden gezien maar duur, lastig, onhandig, traag, storingsgevoelig en onbevredigend. Wat mij betreft is dat (helaas) nog de 3D experience. Het is haast een soort lakmoesproef. Vind je de 3D-printer helemaal geweldig en geschikt voor het onderwijs dan heb je er nooit echt mee gewerkt. Of je hebt een hele dure. Tegelijkertijd is de 3D-printer hét apparaat waar iedereen opduikt. Wanneer je naar de verlanglijstjes vraagt staat deze vaak op nummer één. Als er dan een 3D-printer is weet men er vaak niet mee te werken. Dit hoorde ik van een aantal mensen in het PO. Dat is jammer. Er is veel geld geïnvesteerd, dan wil je ook resultaat.

In het PO is vooral het pakket van 3Dkanjers erg populair. Het is knap dat er zoveel leerlingen bereikt zijn met dit concept. Het werkt als volgt: je bouwt onder begeleiding een eigen 3D-printer. Daarna krijg je kort wat ondersteuning en toegang tot een digitale gemeenschap.(het feit dat die gemeenschap niet openbaar is, is overigens geheel tegen de principes van de Maker Movement).

3DP_3DklHet begin is dan ook te gek. Samen met je klas een echte 3D-printer bouwen, maakt ontzettend veel enthousiasme los. Ze begrijpen het apparaat en hij is meteen een beetje van hen. Dat gun je elke klas! Maar daarna… Dan staat er een apparaat dat je eigenlijk niet serieus kan nemen of in ieder geval heel erg eenzijdig is. Dan ebt het enthousiasme weg. En daar ben ik zo bang voor.

Daarom wil ik, ingeven door de vele vragen van leerkrachten wat te doen, wat te kopen, een alternatief geven. Een alternatief om op z’n minst veelzijdig te kunnen werken. Wanneer je toch een 3D-printer hebt of wil, koop dan bijvoorbeeld dit boek. Daar staan hele bruikbare ideeën in.

Je zou het volgende lijstje een mini-makerspace kunnen noemen. Het is aan te schaffen voor €2595, precies evenveel als het pakket van 3Dkanjers. Omdat sommige leerkrachten het prettig vinden wat ideeën te hebben om mee te starten heb ik leuke boek van Josh Burker als uitgangspunt genomen. Hier staan hele concrete lesideeën in die vaak breed in te zetten zijn. Overigens zijn over alle ideeën ook genoeg online bronnen te vinden.

Het lijstje is niet zaligmakend maar bedoeld als alternatief voor de eenzijdige 3D-printer. Eerst was er het idee om het de hoeveelheden zo te kiezen dat je altijd met een hele klas aan de slag kan. Dit heb ik losgelaten om toch een wat breder beeld te geven van de mogelijkheden.

Vinylsnijder: Bart Bakker (lees zijn blog!), de FabLab pionier, riep op het Teacher Maker Camp op dit apparaat te kopen. Hij heeft gelijk. Dit apparaat is geweldig: goedkoop, simpel en heel divers. Het is net als de 3D-printer een apparaat om aan digitale fabricage te doen. Leerlingen ontwerpen in de digitale wereld om het vervolgens fysiek in handen te hebben. Dat is iets enorm krachtigs. Het voordeel van de vinylsnijder is dat het ontwerpen 2D is. Dit is relatief makkelijk en iets wat kinderen al gewend zijn. Het meest simpel is het om bijvoorbeeld tekeningen te scannen en daarna uit te snijden. De stap daarna met een vectorprogramma zoals bv het gratis Inkscape, dingen te ontwerpen. Vaak zit er bij de snijder ook een simpel programma zoals bij de snijder die op dit lijstje staat, de Silhouette Cameo. Wat ook kan is het programmeren van plaatje met het gratis TurtleArt of Beetleblocks. Kosten voor een startpakket incl. materiaal: €309.

Transferpers: Een gouden combi met de vinylsnijder. Met een transferpers druk je speciaal materiaal op een t-shirt. Veilig en zonder textiel te verpesten. Je kunt leerlingen stukjes laten knippen en daarna persen, of je kunt een digitaal ontwerp uitsnijden met de vinylsnijder en daarna op stof persen. Kosten €300.

Hummingbird kit: Dit is een robotkit maar anders dan je denkt. Alle spullen om een robot te bouwen zitten erin: diverse motoren, sensoren, LEDjes. Wat ontbreekt is het bouwmateriaal. Daar wordt karton, tape, rietjes, papier-maché of wat je maar kan bedenken, voor gebruikt. Dit sluit vaak goed aan op wat er op school al is. Leerlingen kennen het materiaal. Alles wat je wilt maken, is mogelijk. Nadeel is dat er altijd een computer aan vast moet zitten. Het programmeren kan op heel veel manieren maar o.a. met Scratch. De programmeertaal (in het Nederlands!) voor het PO die ook thuis voor leerlingen gratis beschikbaar is. Over Scratch zou je alleen al bloggen kunnen volschrijven. Dat wordt gelukkig ook gedaan. Het is een hele levendige gemeenschap. De Hummingbird kit kan ook nog eens dubbelen als Arduino. De Arduino (of Genuino, zoals deze van heden heet buiten de USA) is een programmeerbare chip met ook een hele grote gemeenschap eromheen. Kortom van onderbouw tot leerkrachten inzetbaar. Kosten voor een klassenset (4 controllers en een stapel LEDs, motoren en sensoren) €935.

LEGO WeDO: Nog een robotset maar dan van LEGO. Een goedkoper alternatief dan de hummingbird kit. Deze staat in de lijst omdat er een project in het geweldige boek van Josh Burker staat, omdat leerkrachten er enthousiast over zijn en omdat je het LEGO dat er al op school is op een andere manier kan gebruiken. Er zit een simpele programmeeromgeving bij of je gebruikt weer Scratch! Mooi om als stap voor de Hummingbird kit te gebruiken. Kosten: €150.

MakeyMakey: Moet ik dit nog toelichten? De aanrakingsgevoelige controller die je op zoveel manieren kunt gebruiken! Met water, kopertape, potlood, papier, karton, klei…wat niet? Zonder programmeren maar ook met programmeren. Ook hier weer heel krachtig en simpel met Scratch. Zie je hoe Scratch als verbinding tussen te verschillende materialen kan dienen? Dat geeft nog meer mogelijkheden (handleiding hier) Een controller met de MakeyMakey waarmee je een robot bestuurt. Hieronder een voorbeeld. Wat mij betreft een vaste waarde voor elke school. Kosten €50.

Snijmat: Zoals uit de beschreven materialen naar voor komt is dat alles goed samengaat met papier en karton. Een goede snijmat is dan een must. Goedkoop en duurzaam. Kosten €10.

Snijmesje: Scherp en gevaarlijk. Dure mesjes zijn vaak beter hanteerbaar en daardoor minder gevaarlijk. Wij vinden dat je leerlingen hier vroeg mee moet leren omgaan. Kosten €10.

Kopertape: Wanneer je met een MakeyMakey werkt zijn geleidende materialen handig om in huis te hebben. Kopertape werkt goed en is makkelijk te krijgen. Aluminiumfolie en lijm werkt overigens ook. Ontwerp een schakelaar! Kosten €10.

Bare paint (geleidende verf): Hier gaat het zelfde op als voor de kopertape. Daarnaast kan je er ook mee schrijven of grotere oppervlakte mee doen. Het is ook handig voor de hoekjes en de gaatjes waar geleiding nodig is. Kosten €8.

LED: Wanneer er toch zoveel geleidend materiaal is is de stap om een ledje (LED=Light Emitting Diode, een licht-uitzendende diode, een lampje, zeg maar) te laten branden heel klein. Dit kan je doen met klei of met circuitjes op papier. Het internet staat er vol mee. Kosten (met een beetje zoeken) €0,04.

Knoopcelbatterij: Om een ledje aan de praat te krijgen heb je een batterij nodig. Deze zijn makkelijk hanteerbaar en goed te combineren met LEDs. Kosten (8) €2.

Geleidende garen: Om nog een project in Invent to Learn: Guide to Fun te kunnen doen heb je alleen dit materiaal nodig. Zo kan je textiel uitrusten met LEDjes, bijvoorbeeld een knuffel. Het patroon van de knuffel heb je eerst ontworpen en uitgesneden met de vinylsnijder natuurlijk. Kosten €3,5.


Al met al heb je een hele diverse set die weinig to geen onderhoud vergt. Het materiaal is duurzaam, toegankelijk en combineert goed met elkaar. De mogelijkheden zijn eindeloos. Het enige wat je nog echt mist is de verbeeldingskracht van kinderen. Je kunt hiermee, naast elf van de dertien projecten uit het boek, nog veel meer doen. Een interactieve robot, een controller ontwerpen, een interactieve knikkerbaan, T-shirts maken, glas graveren, stickers maken, geprogrammeerde patronen teken of uitsnijden, sjablonen maken, raamversiering maken…het is allemaal mogelijk. Ik noem de projecten in het boek met opzet niet, het punt lijkt me duidelijk. Met deze set is veel meer mogelijk dan alleen een 3D-printer. Ik hoop dat het een mooie manier om te beginnen is. Dichtbij met wat je al kent, wat je als hebt. Voor alle leerlingen bereikbaar. Begin met de projecten uit het boek, leer het materiaal, de apparatuur en de manier van werken kennen. Dan komen de ideeën daarna echt vanzelf. Veel plezier met het avontuur!

Hier de hele set als lijst.

Maken: de nieuwe iPad?

Seymour Papert
Seymour Papert

Onlangs zette René Kneyber in dit lijstje het maken tegenover de iPad . “Het maken is de nieuwe iPad”. In veel opzichten kan je de iPad tegenover het maken zetten. Het was de filosofie van Steve Jobs om een zo goed mogelijke gebruikerservaring te krijgen. Technologie keurig glad gestreken met zo min mogelijk haken en ogen. Het maken, en dan de computer binnen het maken in het bijzonder, moet volgens Papert zoveel mogelijk haken en ogen krijgen. Waar de iPad je zoveel mogelijk probeert weg te houden van de techniek nodigt Papert je uit die techniek juist te ontrafelen en je fantasie te gebruiken.

Precies met die reden is de Raspberry Pi ontworpen. Klooien met een een computer in de hoop meer kinderen met programmeren in aanraking te laten komen. Laat de computer doen wat jij wil of maak een computer die doet wat jij wil(zie filmpje). Het kan allemaal. Het is echt een te gek apparaat! Het mooie is, de Raspberry Pi kost maar €35. Wanneer je er een standalone computer van wilt maken, moet er nog wel toetsenbord, muis, wifi en monitor aan toegevoegd worden. In het totaal ben je dan per leerling voor €180 klaar. Hiermee heb je dan een computer waarmee leerlingen kunnen programmeren in Python, Scratch waarbij ze via de GPIO-pinnen iets in de buitenwereld (of v.v.) kunnen aansturen bijvoorbeeld een lamp. In de laatste versie draait Minecraft ook nog eens op de Pi.

Dat zette mij aan het denken. Wanneer scholen investeringen voor elkaar weten te krijgen om iPad klassen/lokalen/scholen te creëren dan moet het ook lukken om Maker klassen/lokalen/scholen te creëren. Hieronder rekening ik voor wat voor materiaal je kunt aanschaffen inplaats van een stapel iPads. Ik ga daarbij uit van een totale investering van 30 iPads = 30 x €400 = €12000

In het totaal voor deze set ben je €9000 kwijt. Dan is er nog €3000 over om allerlei materiaal van te kopen.

Wellicht is deze set wat te veel georiënteerd op de programmeer- en elektronicakant. Dit heeft als voordeel dat de gebruikskosten laag blijven en er toch veel mogelijk is. Wat ik ermee duidelijk wil maken is dat voor wie wil, de financiële drempel geen probleem hoeft te zijn. Wanneer je als school geld kunt vrijmaken voor een set iPads kun je daar ook een Makerlokaal, hackerspace, FABlab of hoe je het noemen wil, voor realiseren.

Maar de docenten/leerkrachten dan? Weten die wel hoe je daarmee moet werken? Vast niet allemaal maar dat is het mooie. De leerlingen voelen die drempel over het algemeen veel minder. Leer met de leerlingen en begin gewoon. Word je elk jaar een beetje beter.

Voor wie zelf verder wil rekenen: makerklas excelsheet met prijzen en linkjes.