Morsecode + RFID Rätsel: Unterschied zwischen den Versionen

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|'''Autor:''' || [[Justin Ebbesmeier, Timo Kofler, Jan Steffens]]
|'''Autor:''' || [[Benutzer:Justin Ebbesmeier| Justin Ebbesmeier]],[[Benutzer:Timo Kofler| Timo Kofler]],[[Benutzer:Jan Steffens| Jan Steffens]]
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|'''Betreuer:'''|| [[Benutzer:Ulrich_Schneider| Prof. Schneider]]'''
|'''Betreuer:'''|| [[Benutzer:Ulrich_Schneider| Prof. Schneider]]'''
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== Schwierigkeitsstufe ==
Das Rätsel ist in der Schwierigkeitsstufe '''Mittel''' einzuordnen.
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Der mechatronische Aufbau hat den Schwierigkeitsgrad '''Mittel'''.




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Dieses Rätsel besteht aus zwei kleinen Rätseln.
Dieses Rätsel besteht aus zwei kleinen Rätseln.


Als erstes wird über einen Knopfdruck ein Morsecode akustisch abgespielt, dieser enthält einen 4-stelligen Code welcher eine Box öffnet in der sich 10 Karten befinden.  
Als erstes wird über einen Knopfdruck ein Morsecode akustisch abgespielt, dieser kann in einen 4-stelligen Code umgewandelt werden, welcher durch die richtige Eingabe eine Box öffnet in der sich 10 nummerierte RFID Karten befinden.  


Diese sind von 0 - 9 beschriftet. Die Karten werden dann an einen Scanner gehalten und je nach dem welche Karte benutzt wird leuchtet eine von 4 LED´s.  
Diese sind von 0 - 9 beschriftet. Die Karten werden dann der Reihe nach an einen Scanner gehalten und je nach dem welche Karte benutzt wird leuchtet eine von 4 LED´s.  


So kann herausgefunden werden welche Zahl sich an welcher Stelle des 2. Code´s befindet.  
Das bedeutet, wenn eine richtige Karte an den Scanner gehalten wird, bestimmt die LED den Stellenwert der Zahl im Zahlenschloss.


Mit diesem Code kann dann die nächste Station angefangen werden.
Mit diesem Code kann dann die nächste Station angefangen werden.
Für dieses Rätsel werden fünf Minuten eingeplant. Sollten diese fünf Minuten überschritten werden, gilt das Rätsel als '''NICHT''' gelöst!


== Anforderungen ==
== Anforderungen ==
'''Tabelle 1: Anforderungsliste'''
{| class="wikitable"
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! ID !! Inhalt !! Prio !! Ersteller !! Datum !! Geprüft von !! Datum
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| 1 || Ein Morsecode wird durch einen Knopfdruck akustisch wiedergegeben. || 1 || Timo Kofler || 11.10.24 || Jan Steffens || 17.10.24
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| 2 || Der Morsecode muss mit Hilfe einer Legende in einen 4-stelligen numerischen Code umgewandelt werden.  || 1 || Timo Kofler || 11.10.24 || Jan Steffens  || 17.10.24
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| 3 || Die Software zeigt Fehlermeldungen an, wenn der Benutzer den Morsecode falsch interpretiert.  || 2 || Timo Kofler || 20.11.24 || --  || --
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| 4 || Der 4-stellige Code öffnet ein Zahlenschloss zu einer Box, in der sich 10 mit Aufklebern nummerierte RFID-Karten befinden.  || 1 || Timo Kofler || 11.10.24 || Jan Steffens || 17.10.24
|-
| 5 || Die RFID-Karten sind von 0 bis 9 nummeriert.  || 1 || Timo Kofler || 11.10.24 || Jan Steffens || 17.10.24
|-
| 6 || RFID-Karten werden der Reihe nach an einen Scanner gehalten.  || 1 || Timo Kofler || 11.10.24 || Jan Steffens || 17.10.24
|-
| 7 || Je nach gescannter Karte leuchtet eine von 5 LEDs. || 1 || Timo Kofler || 11.10.24 || Jan Steffens || 17.10.24
|-
| 8 || Wird die richtige Karte gescannt, leuchtet eine von vier grünen LEDS auf.  || 1 || Timo Kofler || 20.11.24 || -- || --
|-
| 9 || Wird die falsche Karte gescannt, leuchtet eine rote LED auf.  || 1 || Timo Kofler || 20.11.24 || -- || --
|-
| 10 || Die leuchtende LED gibt den Stellenwert der Ziffer im Code für das zweite Zahlenschloss an.  || 1 || Timo Kofler || 11.10.24 || Jan Steffens || 17.10.24
|-
| 11 || Der durch die LEDs zugewiesene Code kann benutzt werden, um das Schloss für die nächste Station zu öffnen. || 1 || Timo Kofler || 11.10.24 || Jan Steffens || 17.10.24
|-
| 12 || Wenn die vorgegebene Zeit abgelaufen ist, soll signalisiert werden, dass das Rätsel nicht gelöst wurde. || 2 || Timo Kofler || 20.11.24 || -- || --
|-
| 13 || Die Ergebnisse werden im SVN gesichert || 2 || Timo Kofler || 17.10.24 || Jan Steffens || 17.10.24
|}


== Funktionaler Systementwurf/Technischer Systementwurf ==
== Funktionaler Systementwurf/Technischer Systementwurf ==
 
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'''Tabelle 2: Bill of Material (BOM)'''
{| class="wikitable"
{| class="wikitable"
! '''Nummer''' !! '''Anzahl''' !! '''Beschreibung'''
! '''Nummer''' !! '''Anzahl''' !! '''Beschreibung'''!! '''Link'''
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| 1 || 1 || Arduino
| 1 || 1 || Arduino || https://www.conrad.de/de/p/arduino-65139-board-uno-rev3-smd-breadboard-cable-core-atmega328-616724.html
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| 2 || 4 || LEDS
| 2 || 4 || LEDS || Wird von uns bereitgestellt
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| 3 || 1 || RFID Modul
| 3 || 1 || RFID Modul || https://www.reichelt.de/entwicklerboards-rfid-modul-nxp-mfrc-522-debo-rfid-rc522-p192147.html?PROVID=2788&gad_source=1&gclid=CjwKCAjw9p24BhB_EiwA8ID5Bt-n0VjbWTSm4mQIhDs4GjckShVXT1jw0RvUv7PT6xsPvC2VaEnWmxoCfX4QAvD_BwE
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|-
| 4 || ? || Jumper Kabel
| 4 || 40 || Jumper Kabel || https://www.conrad.de/de/p/40pin-jumper-dupont-kabel-male-female-trennbar-laenge-0-50-m-817271407.html
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|-
| 5 || 1 || Piezo
| 5 || 1 || Piezo || https://www.conrad.de/de/p/joy-it-com-ky012apb-sensorkit-1-st-1695383.html
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| 6 || 2 || Breadboard
| 6 || 1 || Breadboard || ist im Arduino enthalten
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| 7 || 1 || Taster
| 7 || 1 || Taster || https://www.conrad.de/de/p/az-delivery-ky-004-taster-modul-sensor-taste-kopf-schalter-schluesselschalter-850037708.html
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|-
| 8 || ? || Pull Down Widerstand
| 8 || 1 || Pull Down Widerstand || Wird von uns bereitgestekllt
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|-
| 9 || 10 || RFID Karten
| 9 || 10 || RFID Karten || https://www.conrad.de/de/p/rfid-karte-mifare-classic-1k-10-stueck-802417540.html
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| 10 || 1 || Spannungsversorgung
| 10 || 1 || Spannungsversorgung || über USB
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| 11 || 1 || Zusätzliches Schloss
| 11 || 1 || Zusätzliches Schloss || https://www.conrad.de/de/p/abus-abvs48807-vorhaengeschloss-41-5-mm-blau-zahlenschloss-752038.html
|-
| 12 || 1 || Aufkleber || https://www.conrad.de/de/p/zahlen-20x18-mm-0-9-wetterfest-folie-transparent-schwarz-2-bl-897571814.html
|}
|}
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[[Datei:Programmablaufplan_Escape_Game.png |mini|rechts|Abb. 01: Programmablaufplan]]
==='''Programmablaufplan'''===
[[Datei:PAP_Morsecode + RFID Rätsel.png |mini|left|thumb|Abb. 01: PAP]]
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==='''Systementwurf'''===
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Im folgenden Abschnitt wird der funktionale Systementwurf beschrieben und anhand von Abbildungen dargestellt.
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Das dargestellte System basiert auf einem mehrstufigen Rätselprozess mit zwei kleinen Rätseln, die nacheinander gelöst werden müssen, um eine Box zu öffnen und den Zugang zur nächsten Station zu ermöglichen ('''[[:Datei:Systementwurf Escape Game.JPG|siehe Abb. 02 ]]''').
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Der dazu gehörige Aufbau auf dem Breadboard für dieses Rätsel ist in '''[[:Datei:Bild 2024-10-18 185107765.png|Abbildung 03]]''' illustriert.
[[Datei:Systementwurf Escape Game.JPG |mini|left|thumb|Abb. 02: Systementwurf Morsecode + RFID Rätsel]]
[[Datei:Bild 2024-10-18 185107765.png|mini|thumb|left|Abb. 03: Schaltskizze Arduino]]
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'''1. Erstes Rätsel - Morsecode:'''
*Über einen '''Taster''' wird der Morsecode '''akustisch''' abgespielt.
*Der Benutzer muss den Morsecode entschlüsseln und in einen '''vierstelligen''' Code umwandeln.
*Der richtige vierstellige Code öffnet eine '''Box''', in der sich 10 nummerierte RFID-Karten befinden.
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'''2. Zweites Rätsel - RFID Karten:'''
*Nachdem die Box geöffnet wurde, findet der Benutzer 10 RFID-Karten, nummeriert von '''0 bis 9'''.
*Die Karten werden der Reihe nach an einen '''RFID-Scanner''' gehalten.
*Abhängig von der gescannten Karte leuchten '''vier LEDs''', die den Stellenwert der jeweiligen Ziffer im finalen Code für das Zahlenschloss anzeigen.
*Wenn die richtige Karte gescannt wird, leuchtet die zugehörige '''grüne LED''', die die Position der Ziffer im finalen Code bestätigt.
*Falls die falsche Karte verwendet wird oder die Karte nicht Teil des Codes ist, leuchtet eine '''rote LED''' auf.
*Sobald alle Ziffern korrekt eingegeben wurden, kann mit dem ermittelten Code die '''nächste Station''' gestartet werden.


==='''Technischer Systementwurf'''===
In '''[[:Datei:Technischer Systementwurf_MTR5.png|Abbildung 04]]''' wird der Ablauf unseres Rätsels symbolisch dargestellt:
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'''Erstes Rätsel:'''
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*'''Taster:''' Der Benutzer drückt einen Knopf, um den Ablauf zu starten.
*'''Software:''' Das System verarbeitet den Tastendruck und startet eine Piezo-Ausgabe.
*'''Piezo-Ausgabe:''' Der Morsecode wird akustisch abgespielt. Der Benutzer hört die Signale und muss sie interpretieren.
*'''Code-Interpretation:''' Der Benutzer entschlüsselt den Morsecode und wandelt ihn in einen vierstelligen Code um.
*'''Schloss öffnen: ''' Nach Eingabe des richtigen Codes wird eine Box entriegelt, in der sich nummerierte RFID-Karten befinden.
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'''Zweites Rätsel:'''
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*'''Erhaltene Karten scannen:''' Der Benutzer scannt die RFID-Karten der Reihe nach mit einem RFID-Scanner.
*'''Software:''' Das System erfasst die Daten der gescannten Karten und steuert die LED-Anzeige.
*'''LEDs leuchten:''' Die LEDs zeigen an, ob die Karte korrekt ist:
**<span style="color:#008000">'''Grüne LED:''' Leuchtet, wenn die Karte die richtige Zahl an der richtigen Stelle im Code darstellt.</span>
**<span style="color:#FF0000">'''Rote LED:''' Leuchtet, wenn die Karte falsch ist oder nicht zum Code gehört.</span>
*'''Ziffernreihenfolge bestimmen:''' Der Benutzer verwendet die LED-Anzeigen, um die richtige Reihenfolge der Ziffern im Code zu bestimmen.
*'''Schloss öffnen:''' Sobald alle Ziffern richtig bestimmt wurden, öffnet sich das Schloss und die nächste Station des Rätsels kann betreten werden.
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[[Datei:Technischer Systementwurf_MTR5.png |mini|left|thumb|Abb. 04: Technischer Systementwurf]]
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In '''[[:Datei:Abbildung_Gehaeuse.png|Abbildung 05]]''' ist das Gehäuse zu sehen, in dem sich der für das Projekt benötigte Arduino befindet.
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Dieses besitzt:
*'''Durchführungen:''' Zwei rechteckige Durchführungen sind vorgesehen, eine für die Stromversorgung und eine für den USB-Anschluss, der mit dem Rechner verbunden wird.


*'''LED-Anzeigen:''' Fünf runde Öffnungen auf der Vorderseite ermöglichen die Installation von vier grünen LEDs und einer roten LED zur visuellen Anzeige.


*'''RFID-Modul:''' Ein Symbol kennzeichnet den Platz für das RFID-Modul, welches für die Erkennung der RFID-Karten verantwortlich ist.


*'''Taster:''' Im hinteren Bereich des Gehäuses befindet sich ein vorgesehener Platz für die Montage eines Tasters.


Das Gehäuse wird zudem mithilfe von Magneten mit einem Deckel verschlossen, der in '''[[:Datei:Abbildung_Gehaeuse_Deckel.png|Abbildung 06]]''' zu sehen ist.
In diesen Deckel hinein wird die Legende zu den Morsecodes gedruckt, damit das Ablesen und Zusammenstellen des Codes vereinfacht wird.
Die CAD Modelle wurden im Laufe des Projektes mit dem Programm "Solidworks" modelliert und anschließend gedruckt.
[[Datei:Abbildung_Gehaeuse.png|400px|left|thumb|Abb. 05: Abbildung Gehäuse]]
[[Datei:Abbildung_Gehaeuse_Deckel.png|mini|left|thumb|Abb. 06: Abbildung Deckel]]
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== Komponentenspezifikation ==
== Komponentenspezifikation ==
===RFID Modul DEBO RFID RC522 mit eingebautem NXP MFRC-522 Chip===
#'''Technische Grundlagen RFID'''
::Ein RFID- oder Radiofrequenz-Identifikationssystem besteht aus zwei Hauptkomponenten: einem Tag, der an dem zu identifizierenden Objekt angebracht ist, und einem Lesegerät, das den Tag liest.
::Das Lesegerät besteht aus einem Hochfrequenzmodul und einer Antenne, die ein hochfrequentes elektromagnetisches Feld erzeugt.
::Das Tag ist ein passives Gerät und besteht aus einem Mikrochip, der Informationen speichert und verarbeitet und einer Antenne, die Signale empangen und senden kann.
::Wenn das Tag in die Nähe des Lesegeräts gebracht wird, erzeugt das Lesegerät ein elektromagnetisches Feld. Dadurch wandern Elektronen durch die Antenne des Tags und versorgen anschließend den Chip mit Strom.
::Daraufhin sendet der Tag seine gespeicherten Informationen in Form eines weiteren Funksignals an das Lesegerät zurück. Das Lesegerät erkennt dies und sendet die Daten an unseren Mikrocontroller.
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[[Datei:Passive-RFID-System-Working_.mov|center|thumb|1000px|Video: Funktionsweise RFID-Sensor und Tag]]
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== Umsetzung (HW/SW) ==
== Umsetzung (HW/SW) ==
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[[Datei:Hardware_Aufbau_MTR.jpg |mini|left|thumb|Abb. 07: Hardwareaufbau]]
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== Komponententest ==
== Komponententest ==
'''Tabelle 3: Geprüfte Anforderungen'''
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! ID !! Inhalt !! Bereich !! Autoren !! Geprüft am !! Datum
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| 1 || Ein Morsecode wird durch einen Knopfdruck akustisch wiedergegeben. || Hardware/Software || Timo Kofler, Jan Steffens, Justin Ebbesmeier || -- || --
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| 2 || Der Morsecode muss mit Hilfe einer Legende in einen 4-stelligen numerischen Code umgewandelt werden.  || Software || Timo Kofler, Jan Steffens, Justin Ebbesmeier || -- || --
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| 3 || Die Software zeigt Fehlermeldungen an, wenn der Benutzer den Morsecode falsch interpretiert.  || Software || Timo Kofler, Jan Steffens, Justin Ebbesmeier || -- || --
|-
| 4 || Der 4-stellige Code öffnet ein Zahlenschloss zu einer Box, in der sich 10 mit Aufklebern nummerierte RFID-Karten befinden.  || Hardware || Timo Kofler, Jan Steffens, Justin Ebbesmeier || -- || --
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| 5 || Die RFID-Karten sind von 0 bis 9 nummeriert.  || Hardware || Timo Kofler, Jan Steffens, Justin Ebbesmeier || -- || --
|-
| 6 || RFID-Karten werden der Reihe nach an einen Scanner gehalten.  || Hardware/Software || Timo Kofler, Jan Steffens, Justin Ebbesmeier || -- || --
|-
| 7 || Je nach gescannter Karte leuchtet eine von 5 LEDs. || Hardware/Software || Timo Kofler, Jan Steffens, Justin Ebbesmeier || -- || --
|-
| 8 || Wird die richtige Karte gescannt, leuchtet eine von vier grünen LEDS auf. || Software || Timo Kofler, Jan Steffens, Justin Ebbesmeier || -- || --
|-
| 9 || Wird die falsche Karte gescannt, leuchtet eine rote LED auf. || Software || Timo Kofler, Jan Steffens, Justin Ebbesmeier || -- || --
|-
| 10 || Die leuchtende LED gibt den Stellenwert der Ziffer im Code für das zweite Zahlenschloss an.  || Software || Timo Kofler, Jan Steffens, Justin Ebbesmeier || -- || --
|-
| 11 || Der durch die LEDs zugewiesene Code kann benutzt werden, um das Schloss für die nächste Station zu öffnen. || Hardware/Software || Timo Kofler, Jan Steffens, Justin Ebbesmeier || -- || --
|-
| 12 || Wenn die vorgegebene Zeit abgelaufen ist, soll signalisiert werden, dass das Rätsel nicht gelöst wurde. || Software || Timo Kofler, Jan Steffens, Justin Ebbesmeier || -- || --
|-
| 13|| Die Ergebnisse werden im SVN gesichert || Software || Timo Kofler, Jan Steffens, Justin Ebbesmeier || -- || --
|}


== Ergebnis ==
== Ergebnis ==
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=== Projektplan ===
=== Projektplan ===
=== Projektdurchführung ===
=== Projektdurchführung ===
 
=== Projektdateien im ZIP-Format ===
== YouTube Video ==
'''CAD-Dateien'''
*Dieses ZIP-Archiv enthält alle relevanten CAD-Dateien für das Projekt. Die Dateien können verwendet werden, um die Konstruktionen und Modelle in einer CAD-Software zu öffnen und weiter zu bearbeiten. Bitte stellen Sie sicher, dass Sie über eine geeignete Software verfügen, um die Dateien zu extrahieren und anzuzeigen.
:[[Datei:CAD Dateien.zip|mini|alternativtext=CAD_Dateien]]
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== Weblinks ==
== Weblinks ==

Aktuelle Version vom 20. November 2024, 13:03 Uhr

Autor: Justin Ebbesmeier, Timo Kofler, Jan Steffens
Betreuer: Prof. Schneider

Schwierigkeitsstufe

Das Rätsel ist in der Schwierigkeitsstufe Mittel einzuordnen.
Der mechatronische Aufbau hat den Schwierigkeitsgrad Mittel.


Einleitung

Dieses Rätsel besteht aus zwei kleinen Rätseln.

Als erstes wird über einen Knopfdruck ein Morsecode akustisch abgespielt, dieser kann in einen 4-stelligen Code umgewandelt werden, welcher durch die richtige Eingabe eine Box öffnet in der sich 10 nummerierte RFID Karten befinden.

Diese sind von 0 - 9 beschriftet. Die Karten werden dann der Reihe nach an einen Scanner gehalten und je nach dem welche Karte benutzt wird leuchtet eine von 4 LED´s.

Das bedeutet, wenn eine richtige Karte an den Scanner gehalten wird, bestimmt die LED den Stellenwert der Zahl im Zahlenschloss.

Mit diesem Code kann dann die nächste Station angefangen werden.

Für dieses Rätsel werden fünf Minuten eingeplant. Sollten diese fünf Minuten überschritten werden, gilt das Rätsel als NICHT gelöst!

Anforderungen

Tabelle 1: Anforderungsliste

ID Inhalt Prio Ersteller Datum Geprüft von Datum
1 Ein Morsecode wird durch einen Knopfdruck akustisch wiedergegeben. 1 Timo Kofler 11.10.24 Jan Steffens 17.10.24
2 Der Morsecode muss mit Hilfe einer Legende in einen 4-stelligen numerischen Code umgewandelt werden. 1 Timo Kofler 11.10.24 Jan Steffens 17.10.24
3 Die Software zeigt Fehlermeldungen an, wenn der Benutzer den Morsecode falsch interpretiert. 2 Timo Kofler 20.11.24 -- --
4 Der 4-stellige Code öffnet ein Zahlenschloss zu einer Box, in der sich 10 mit Aufklebern nummerierte RFID-Karten befinden. 1 Timo Kofler 11.10.24 Jan Steffens 17.10.24
5 Die RFID-Karten sind von 0 bis 9 nummeriert. 1 Timo Kofler 11.10.24 Jan Steffens 17.10.24
6 RFID-Karten werden der Reihe nach an einen Scanner gehalten. 1 Timo Kofler 11.10.24 Jan Steffens 17.10.24
7 Je nach gescannter Karte leuchtet eine von 5 LEDs. 1 Timo Kofler 11.10.24 Jan Steffens 17.10.24
8 Wird die richtige Karte gescannt, leuchtet eine von vier grünen LEDS auf. 1 Timo Kofler 20.11.24 -- --
9 Wird die falsche Karte gescannt, leuchtet eine rote LED auf. 1 Timo Kofler 20.11.24 -- --
10 Die leuchtende LED gibt den Stellenwert der Ziffer im Code für das zweite Zahlenschloss an. 1 Timo Kofler 11.10.24 Jan Steffens 17.10.24
11 Der durch die LEDs zugewiesene Code kann benutzt werden, um das Schloss für die nächste Station zu öffnen. 1 Timo Kofler 11.10.24 Jan Steffens 17.10.24
12 Wenn die vorgegebene Zeit abgelaufen ist, soll signalisiert werden, dass das Rätsel nicht gelöst wurde. 2 Timo Kofler 20.11.24 -- --
13 Die Ergebnisse werden im SVN gesichert 2 Timo Kofler 17.10.24 Jan Steffens 17.10.24

Funktionaler Systementwurf/Technischer Systementwurf


Tabelle 2: Bill of Material (BOM)

Nummer Anzahl Beschreibung Link
1 1 Arduino https://www.conrad.de/de/p/arduino-65139-board-uno-rev3-smd-breadboard-cable-core-atmega328-616724.html
2 4 LEDS Wird von uns bereitgestellt
3 1 RFID Modul https://www.reichelt.de/entwicklerboards-rfid-modul-nxp-mfrc-522-debo-rfid-rc522-p192147.html?PROVID=2788&gad_source=1&gclid=CjwKCAjw9p24BhB_EiwA8ID5Bt-n0VjbWTSm4mQIhDs4GjckShVXT1jw0RvUv7PT6xsPvC2VaEnWmxoCfX4QAvD_BwE
4 40 Jumper Kabel https://www.conrad.de/de/p/40pin-jumper-dupont-kabel-male-female-trennbar-laenge-0-50-m-817271407.html
5 1 Piezo https://www.conrad.de/de/p/joy-it-com-ky012apb-sensorkit-1-st-1695383.html
6 1 Breadboard ist im Arduino enthalten
7 1 Taster https://www.conrad.de/de/p/az-delivery-ky-004-taster-modul-sensor-taste-kopf-schalter-schluesselschalter-850037708.html
8 1 Pull Down Widerstand Wird von uns bereitgestekllt
9 10 RFID Karten https://www.conrad.de/de/p/rfid-karte-mifare-classic-1k-10-stueck-802417540.html
10 1 Spannungsversorgung über USB
11 1 Zusätzliches Schloss https://www.conrad.de/de/p/abus-abvs48807-vorhaengeschloss-41-5-mm-blau-zahlenschloss-752038.html
12 1 Aufkleber https://www.conrad.de/de/p/zahlen-20x18-mm-0-9-wetterfest-folie-transparent-schwarz-2-bl-897571814.html


Programmablaufplan

Abb. 01: PAP



























Systementwurf


Im folgenden Abschnitt wird der funktionale Systementwurf beschrieben und anhand von Abbildungen dargestellt.
Das dargestellte System basiert auf einem mehrstufigen Rätselprozess mit zwei kleinen Rätseln, die nacheinander gelöst werden müssen, um eine Box zu öffnen und den Zugang zur nächsten Station zu ermöglichen (siehe Abb. 02 ).
Der dazu gehörige Aufbau auf dem Breadboard für dieses Rätsel ist in Abbildung 03 illustriert.

Abb. 02: Systementwurf Morsecode + RFID Rätsel
Abb. 03: Schaltskizze Arduino


































1. Erstes Rätsel - Morsecode:

  • Über einen Taster wird der Morsecode akustisch abgespielt.
  • Der Benutzer muss den Morsecode entschlüsseln und in einen vierstelligen Code umwandeln.
  • Der richtige vierstellige Code öffnet eine Box, in der sich 10 nummerierte RFID-Karten befinden.


2. Zweites Rätsel - RFID Karten:

  • Nachdem die Box geöffnet wurde, findet der Benutzer 10 RFID-Karten, nummeriert von 0 bis 9.
  • Die Karten werden der Reihe nach an einen RFID-Scanner gehalten.
  • Abhängig von der gescannten Karte leuchten vier LEDs, die den Stellenwert der jeweiligen Ziffer im finalen Code für das Zahlenschloss anzeigen.
  • Wenn die richtige Karte gescannt wird, leuchtet die zugehörige grüne LED, die die Position der Ziffer im finalen Code bestätigt.
  • Falls die falsche Karte verwendet wird oder die Karte nicht Teil des Codes ist, leuchtet eine rote LED auf.
  • Sobald alle Ziffern korrekt eingegeben wurden, kann mit dem ermittelten Code die nächste Station gestartet werden.

Technischer Systementwurf

In Abbildung 04 wird der Ablauf unseres Rätsels symbolisch dargestellt:

Erstes Rätsel:

  • Taster: Der Benutzer drückt einen Knopf, um den Ablauf zu starten.
  • Software: Das System verarbeitet den Tastendruck und startet eine Piezo-Ausgabe.
  • Piezo-Ausgabe: Der Morsecode wird akustisch abgespielt. Der Benutzer hört die Signale und muss sie interpretieren.
  • Code-Interpretation: Der Benutzer entschlüsselt den Morsecode und wandelt ihn in einen vierstelligen Code um.
  • Schloss öffnen: Nach Eingabe des richtigen Codes wird eine Box entriegelt, in der sich nummerierte RFID-Karten befinden.


Zweites Rätsel:

  • Erhaltene Karten scannen: Der Benutzer scannt die RFID-Karten der Reihe nach mit einem RFID-Scanner.
  • Software: Das System erfasst die Daten der gescannten Karten und steuert die LED-Anzeige.
  • LEDs leuchten: Die LEDs zeigen an, ob die Karte korrekt ist:
    • Grüne LED: Leuchtet, wenn die Karte die richtige Zahl an der richtigen Stelle im Code darstellt.
    • Rote LED: Leuchtet, wenn die Karte falsch ist oder nicht zum Code gehört.
  • Ziffernreihenfolge bestimmen: Der Benutzer verwendet die LED-Anzeigen, um die richtige Reihenfolge der Ziffern im Code zu bestimmen.
  • Schloss öffnen: Sobald alle Ziffern richtig bestimmt wurden, öffnet sich das Schloss und die nächste Station des Rätsels kann betreten werden.


Abb. 04: Technischer Systementwurf








In Abbildung 05 ist das Gehäuse zu sehen, in dem sich der für das Projekt benötigte Arduino befindet.
Dieses besitzt:

  • Durchführungen: Zwei rechteckige Durchführungen sind vorgesehen, eine für die Stromversorgung und eine für den USB-Anschluss, der mit dem Rechner verbunden wird.
  • LED-Anzeigen: Fünf runde Öffnungen auf der Vorderseite ermöglichen die Installation von vier grünen LEDs und einer roten LED zur visuellen Anzeige.
  • RFID-Modul: Ein Symbol kennzeichnet den Platz für das RFID-Modul, welches für die Erkennung der RFID-Karten verantwortlich ist.
  • Taster: Im hinteren Bereich des Gehäuses befindet sich ein vorgesehener Platz für die Montage eines Tasters.

Das Gehäuse wird zudem mithilfe von Magneten mit einem Deckel verschlossen, der in Abbildung 06 zu sehen ist. In diesen Deckel hinein wird die Legende zu den Morsecodes gedruckt, damit das Ablesen und Zusammenstellen des Codes vereinfacht wird. Die CAD Modelle wurden im Laufe des Projektes mit dem Programm "Solidworks" modelliert und anschließend gedruckt.

Abb. 05: Abbildung Gehäuse
Abb. 06: Abbildung Deckel


































Komponentenspezifikation

RFID Modul DEBO RFID RC522 mit eingebautem NXP MFRC-522 Chip

  1. Technische Grundlagen RFID
Ein RFID- oder Radiofrequenz-Identifikationssystem besteht aus zwei Hauptkomponenten: einem Tag, der an dem zu identifizierenden Objekt angebracht ist, und einem Lesegerät, das den Tag liest.
Das Lesegerät besteht aus einem Hochfrequenzmodul und einer Antenne, die ein hochfrequentes elektromagnetisches Feld erzeugt.
Das Tag ist ein passives Gerät und besteht aus einem Mikrochip, der Informationen speichert und verarbeitet und einer Antenne, die Signale empangen und senden kann.
Wenn das Tag in die Nähe des Lesegeräts gebracht wird, erzeugt das Lesegerät ein elektromagnetisches Feld. Dadurch wandern Elektronen durch die Antenne des Tags und versorgen anschließend den Chip mit Strom.
Daraufhin sendet der Tag seine gespeicherten Informationen in Form eines weiteren Funksignals an das Lesegerät zurück. Das Lesegerät erkennt dies und sendet die Daten an unseren Mikrocontroller.




Video: Funktionsweise RFID-Sensor und Tag






Umsetzung (HW/SW)



Abb. 07: Hardwareaufbau















Komponententest

Tabelle 3: Geprüfte Anforderungen

ID Inhalt Bereich Autoren Geprüft am Datum
1 Ein Morsecode wird durch einen Knopfdruck akustisch wiedergegeben. Hardware/Software Timo Kofler, Jan Steffens, Justin Ebbesmeier -- --
2 Der Morsecode muss mit Hilfe einer Legende in einen 4-stelligen numerischen Code umgewandelt werden. Software Timo Kofler, Jan Steffens, Justin Ebbesmeier -- --
3 Die Software zeigt Fehlermeldungen an, wenn der Benutzer den Morsecode falsch interpretiert. Software Timo Kofler, Jan Steffens, Justin Ebbesmeier -- --
4 Der 4-stellige Code öffnet ein Zahlenschloss zu einer Box, in der sich 10 mit Aufklebern nummerierte RFID-Karten befinden. Hardware Timo Kofler, Jan Steffens, Justin Ebbesmeier -- --
5 Die RFID-Karten sind von 0 bis 9 nummeriert. Hardware Timo Kofler, Jan Steffens, Justin Ebbesmeier -- --
6 RFID-Karten werden der Reihe nach an einen Scanner gehalten. Hardware/Software Timo Kofler, Jan Steffens, Justin Ebbesmeier -- --
7 Je nach gescannter Karte leuchtet eine von 5 LEDs. Hardware/Software Timo Kofler, Jan Steffens, Justin Ebbesmeier -- --
8 Wird die richtige Karte gescannt, leuchtet eine von vier grünen LEDS auf. Software Timo Kofler, Jan Steffens, Justin Ebbesmeier -- --
9 Wird die falsche Karte gescannt, leuchtet eine rote LED auf. Software Timo Kofler, Jan Steffens, Justin Ebbesmeier -- --
10 Die leuchtende LED gibt den Stellenwert der Ziffer im Code für das zweite Zahlenschloss an. Software Timo Kofler, Jan Steffens, Justin Ebbesmeier -- --
11 Der durch die LEDs zugewiesene Code kann benutzt werden, um das Schloss für die nächste Station zu öffnen. Hardware/Software Timo Kofler, Jan Steffens, Justin Ebbesmeier -- --
12 Wenn die vorgegebene Zeit abgelaufen ist, soll signalisiert werden, dass das Rätsel nicht gelöst wurde. Software Timo Kofler, Jan Steffens, Justin Ebbesmeier -- --
13 Die Ergebnisse werden im SVN gesichert Software Timo Kofler, Jan Steffens, Justin Ebbesmeier -- --

Ergebnis

Zusammenfassung

Lessons Learned

Projektunterlagen

Projektplan

Projektdurchführung

Projektdateien im ZIP-Format

CAD-Dateien

  • Dieses ZIP-Archiv enthält alle relevanten CAD-Dateien für das Projekt. Die Dateien können verwendet werden, um die Konstruktionen und Modelle in einer CAD-Software zu öffnen und weiter zu bearbeiten. Bitte stellen Sie sicher, dass Sie über eine geeignete Software verfügen, um die Dateien zu extrahieren und anzuzeigen.
Datei:CAD Dateien.zip






Weblinks

Literatur

→ zurück zur Übersicht: WS 24/25: Escape Game

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