第1篇：通过Raspberry Pi闪烁LED项目学习欧姆定律、GPIO和晶体管知识
第2篇：通过Raspberry Pi使用LED和电机：如何处理大电流
第3篇：使用Raspberry Pi进行传感器输入实验
第4篇：使用传感器轻松制作有趣的项目

 

在本系列连载中，主要是通过使用Raspberry Pi创建的简单项目来学习电子制作的原理和基础知识。此次的分享嘉宾是伊藤尚未先生，他活跃于媒体艺术领域，并且以讲解“更深层次的原理”的书籍而闻名世界。在上一篇文章中，我们学习了使用传感器创建有趣的项目，在本文中，将为您介绍一款让人热情高涨的电子作品，通过让装置和和显示器联动来创作艺术作品。

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[目录]

1.前言
2.模拟技术和数字技术的乐趣
3.确定作品方向
4.反映我们的意图，却并不为我们的意识所控制的作品
5.随风而成的图形作品
6.通过程序生成各种各样的图形作品
7.总结

1.前言

一直以来，我都热衷于“手工制作”，做了很多具象作品。当然，在这过程中，我一直是按照艺术领域的艺术呈现形式来开展制作工作的。所以，我也曾反复思索“制作什么样的作品才比较有趣呢？”这个问题，我认为在那些自己关注的领域内，符合自己兴趣的东西，应该都能称得上“有趣”吧。因此，在本文中我将给大家介绍一项我认为比较有趣的作品的制作方法。

2.模拟技术和数字技术的乐趣

我并不想在模拟技术和数字技术之间设一个阈值（threshold）来将它们泾渭分明地区分开来。这两种技术毫无疑问，都非常有趣。

比如，通过使用传感器感知或者检测某一信息，再根据该信息输出某一响应指令，这无疑是微控制器所擅长的工作。在上一篇文章中，我们使用反射式光电传感器，实现了对显示屏上的卡通角色的操控。之后我就在想，能不能干脆连反射式光电传感器、光传感器等半导体产品也不使用，这个思路是否可行呢？。

从上一篇文章的作品来看，即使我们用了半导体产品，得到了传感器检测到的数值，最终也只是使用0或者1的功能。如果仅仅是这样，直接使用开关不就行了吗。当我意识到这一点时，我不由开始得重新思考开关和传感器究竟有什么区别，甚至认为两者实际上也许属于同一种东西。

我这里提到的传感器，主要指的是由半导体构成的产品，而开关则是由物理触点构成的产品。但是，当我再次思考开关和传感器究竟有什么区别时，不由得感觉两者实际上也许可以归为同一类产品。

当然，如下图所示，为了减少磨损、发热、放电的影响，有些开关触点会使用耐磨损、耐热、耐电强度高的合金。

那么传感器又怎么样呢？就半导体构成的传感器而言（虽然将其统一归类为“传感器”本身有点简单粗暴），相比物理触点，它的响应效率（次数）具有压倒性的优势，而且还可以通过电路调整阈值（threshold），也就是说还可以进行灵敏度的微调。

这么想来，传感器的确更具优势。但是对于电子制作而言，很多作品简单而且贴近生活，所以尽可能使用容易获取的零部件替代特殊零部件，只要能够具备必要的功能即可，实际上这样也是可行的。

3.确定作品方向

考虑到与之前的连载内容的连贯性，这次我想制作一个基于物理动作（也就是说感知到什么东西），并利用该动作就可以实现输出的作品。

能够实现这一效果的器件有很多，当然还需要考虑耐久性和精度等多种因素。所以，我最终决定此次的作品使用模拟类触点。

就作品的输出效果来说，如果仅仅是类似于发光或者是实现动起来之类的动作控制，其实完全不需要使用Raspberry Pi，所以我最终确定了作品的方向——让它在显示屏上绘制的所谓的图形。

4.反映我们的意图，却并不为我们的意识所控制的作品

那么，接下来让我们以草图的形式看看它具体是什么样子吧。我之前就在想，能不能在上期作品中用到的玻璃球和反射式光电传感器的基础上，再加上一些模拟相关的元素，让卡通角色动起来，再融入一些艺术元素，以此来体现作品的趣味性。于是，我就想到了下图所示的装置，让它像风铃一样，风吹过之后，卡通角色开始运动，再将其运动轨迹描绘出来，绘制出不为我们的意识所控制的图形作品。

就像前文提到的那样，该装置以“风”为主体，在保持尽可能简单的风格的同时，再加上一点点编程进行调校。

5.随风而成的图形作品

输入部分的原理非常简单。以四个螺丝作为触点，在它们中间吊一个圆盘，再装一个随风摆动的纸条。当圆盘和螺丝接触时，开关接通，卡通角色则会朝该方向移动。卡通角色带有“画笔”的功能，能够以线条的形式，留下它的运动轨迹。

上图就是卡通角色实际运动的轨迹，这样一看，我觉得还挺符合现代美术作品的感觉。

6.通过程序生成各种各样的图形作品

下图就是通过Scratch创建的程序。

通过四个GPIO引脚来分别控制卡通角色的移动方向，让它一步一步移动。与此同时，通过“画笔”功能，描绘它的运动轨迹。当超出显示屏的坐标时，则会让卡通角色返回中央位置，此时“画笔”的颜色也会稍有改变，而是否超出坐标，则是通过各个螺丝构成的触点进行检测，并据此控制卡通角色的运动。

上图就是开关的电路图，非常简单（笑）。

这是该装置的实物照片。虽然画出来的只有上下左右四个方向的运动轨迹，但是如果我们调整相邻的两个触点，也可以沿45度方向运动。在作品出来之前，我还在想，当卡通角色到了显示屏的边缘位置时，就会返回中央位置，那应该说不定还能画出放射状的图形吧，然而实际上并没有那么简单。不过，正是因为最后出来的作品会出乎我们的意料，这才有趣。

通过编程，我们还可以体验各种各样的图形风格所带来的乐趣。比如，通过某些控制条件，改变“画笔”的粗细，或者改变“画笔”的颜色，又或者改变卡通角色的动作等等，想法万千，变化万千。

7.总结

模拟相关的技术手段虽然并不复杂，但是实际运用起来却出人意料的困难，经常会偏离我们的设想。然而，在我看来，这正是它的魅力所在，也存在进一步开发的空间。

这次我写了很多我在制作作品时的想法，还加入了类似于模拟技术效果的手绘草图，这也是我的一种新的尝试。

一直以来，有读者朋友表示，“电子制作”有点高不可攀，很难入门。所以，我就想尽可能地进行改善，于是就有了这次这样的文章，大家觉得怎么样呢？

实际上在这次的制作过程中，我也切实地感受到，电子制作也存在一个深层次意义上的、看不见的阈值（threshold），那就是我们在进行各种思考、各种纠结之后，最后作品如何呈现才比较有趣，才能够令自己满意。

下次，我将给大家介绍将精美的图形和电子作品结合在一起的作品制作方法，它融和了物理现象和电脑技术，敬请期待。

希望了解更多有关传感器基础知识的读者朋友，欢迎访问ROHM官网的“电子小百科”！

 

 

本系列连载的内容

第1篇：通过Raspberry Pi闪烁LED项目学习欧姆定律、GPIO和晶体管知识
第2篇：通过Raspberry Pi使用LED和电机：如何处理大电流
第3篇：使用Raspberry Pi进行传感器输入实验
第4篇：使用传感器轻松制作有趣的项目
第5篇：制作卡通角色随风摆动就能绘制图形作品的装置（本文）
第6篇：自制作一款图形处理装置，用数字控制自然力