Arduino: Sensoren einlesen: Unterschied zwischen den Versionen

Version vom 17. Oktober 2022, 15:50 Uhr

Autor: Prof. Dr.-Ing. Schneider
Modul: Praxismodul I
Lehrveranstaltung: Mechatronik, Informatikpraktikum 1, 1. Semester, Wintersemester

Inhalt

Einbindung von digitalen und abalogen Sensoren:
- PIR-Bewegungssensor (HC-SR501)
- Fotowiderstand (LDR)
- Drehpotentiometer (Poti)

Lernziele

Nach Durchführung dieser Lektion

können die Funktionsweise der 3 Sensoren (PIR-Bewegungssensor, Fotowiderstand, Drehpotentiometer) erläutern.
können Sie die Sensoren korrekt (elektrisch) anschließen.
können Sie die Sensordaten anzeigen und auswerten.

Lernzielkontrolle

Wie funktioniert der PIR-Bewegungssensor technisch? Auf welche Strahlung reagiert er? Welche Einstellmöglichkeiten besitzt er?
Wie funktioniert der Fotowiderstand technisch? Wozu dienen die Widerstände?
Wie funktioniert der Drehpotentiometer technisch? Wie lässt sich das Poti kalibrieren?
Wurde der Quelltext durch Header und Kommentare aufgewertet?
Wurden jedes Programm mittels PAP geplant?
Wurde auf magic numbers verzichtet?
Wurde die Programmierrichtlinie eingehalten?

Arbeitsergebnisse in SVN: Lernzielkontrolle_Termin_04.pdf

Versuchsdurchführung

Aufgabe 4.1: Lernzielkontrolle

Präsentieren Sie Prof. Schneider das Ergebnis der Lernzielkontrolle.

Arbeitsergebnisse in SVN: Lernzielkontrolle_Termin_04.pdf

Aufgabe 4.2: Der Bewegungsmelder HC-SR501

Ein Piezo-Lautsprecher soll piepen, sobald eine Bewegung registriert wird.

Nützliche Befehle: pinmode(), digitalRead(), digitalWrite(), delay, if..else

Arbeitsergebnisse in SVN: BewegungsmelderMitPiezo.ino

Musterlösung: [1]

Aufgabe 4.3: Fotowiderstand (LDR) am Arduino auslesen

Ein Taster dimmt eine LED:

Tastendruck: an, 100% Lichtleistung
Tastendruck: an, 50% Lichtleistung
Tastendruck: aus 0%

Tipp: Nutzen Sie Ausgangsprogramm PulsierendeLED.ino aus Aufgabe 2.3 und nutzen Sie den Hardwareaufbau aus Aufgabe 3.2.

Nützliche Befehle: pinmode(), analogWrite(), delay(), switch..case

Arbeitsergebnisse in SVN: LDRSteuertLED.ino

Musterlösung: [2]

Aufgabe 4.4: Drehregler - Drehpotentiometer

Eine RGB-LED soll in verschiedenen Farben leuchten. Auf Druck des Tasters soll die RGB-LED in folgenden Modi betrieben werden:

Weiß
Rot
Blau
Grün
Langsamer Übergang durch das gesamte Farbspektrum (Einschlaflicht)

Nützliche Befehle: pinmode(), analogWrite(), delay()

Arbeitsergebnisse in SVN: steureFarbigeLED.ino

Musterlösung: [3]

Aufgabe 4.5: Nachhaltige Doku

Sichern Sie alle Ergebnisse mit beschreibendem Text (message) in SVN.

Wurden die Regeln für den Umgang mit SVN eingehalten?
Wurde die Programmierrichtlinie eingehalten?
Wurde nachhaltig dokumentiert?
Haben die Programme einen Header?
Wurden der Quelltext umfangreich kommentiert?
Wurden die PAPs erstellt und abgelegt? Passen die PAPs 100% zum Programm?

Arbeitsergebnis in SVN: SVN Log

Bewertung

Aufgabe	Punkte
4.1	2
4.2	2
4.3	2
4.4	2
4.5	2

Literatur

Brühlmann, T.: Arduino Praxiseinstieg. Heidelberg: mitp, 4. Auflage 2019. ISBN 978-3-7475-0056-9. URL: HSHL-Bib, O'Reilly-URL
Brühlmann, T.: Sensoren im Einsatz mit Arduino. Frechen : mitp Verlag, 1. Auflage 2017. ISBN: 9783958451520. URL: HSHL-Bib, O'Reilly
Snieders, R.: ARDUINO lernen. Nordhorn: 8. Auflage 2022. URL: https://funduino.de/vorwort
Schneider, U.: Programmierrichtlinie für für die Erstellung von Software in C. Lippstadt, 1. Auflage 2022. PDF-Dokument (212 kb)

→ zurück zum Hauptartikel:Arduino Praxiseinstieg

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 == Inhalt ==
 * Einbindung von digitalen und abalogen Sensoren:
-** PIR-Bewegungssensor
+** PIR-Bewegungssensor (HC-SR501)
-** Fotowiderstand
+** Fotowiderstand (LDR)
-** Drehpotentiometer <code>switch..case</code>-Verzweigung
+** Drehpotentiometer (Poti)
 == Lernziele==
 Nach Durchführung dieser Lektion
-* können Sie Quelltext entsprechend der Programmierrichtlinien schreiben.
+* können die Funktionsweise der 3 Sensoren (PIR-Bewegungssensor, Fotowiderstand, Drehpotentiometer) erläutern.
-* einen Taster einlesen und entprellen.
+* können Sie die Sensoren korrekt (elektrisch) anschließen.
-* können Sie mittels Taster und <code>switch..case</code>-Verzweigung eine LED in verschiedenen Helligkeiten ansteuern
+* können Sie die Sensordaten anzeigen und auswerten.
-* eine RGB-LED in verschiedenen Farben ansteuern.
 == Lernzielkontrolle ==
-# Wurde der Taster erfolgreich eingelesen und entprellt?
+# Wie funktioniert der PIR-Bewegungssensor technisch? Auf welche Strahlung reagiert er? Welche Einstellmöglichkeiten besitzt er?
-# Wozu benötigt man einen Pull-Up/Pull-Down-Widerstand?
+# Wie funktioniert der Fotowiderstand technisch? Wozu dienen die Widerstände?
+# Wie funktioniert der Drehpotentiometer technisch? Wie lässt sich das Poti kalibrieren?
 # Wurde der Quelltext durch Header und Kommentare aufgewertet?
-# Welche Möglichkeiten gibt es einen Zähler zu in-/dekrementieren?
-# Wurde in Aufgabe 3.3 ein <code>switch...case</code> verwendet?
-# Welche Version der RGB-LED haben Sie verwendet (gemeinsame Anode oder Kathode)?
 # Wurden jedes Programm mittels PAP geplant?
 # Wurde auf <code>magic numbers</code> verzichtet?
 # Wurde die [[Medium:Programmierrichtlinie.pdf|Programmierrichtlinie]] eingehalten?
-'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>Lernzielkontrolle_Termin_03.pdf</code>
+'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>Lernzielkontrolle_Termin_04.pdf</code>
 == Versuchsdurchführung ==
-=== Aufgabe 3.1: Lernzielkontrolle ===
+=== Aufgabe 4.1: Lernzielkontrolle ===
 Präsentieren Sie Prof. Schneider das Ergebnis der Lernzielkontrolle.
-'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>Lernzielkontrolle_Termin_03.pdf</code>
+'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>Lernzielkontrolle_Termin_04.pdf</code>
-=== Aufgabe 3.2: Eine LED per Tastendruck aktivieren ===
+=== Aufgabe 4.2: Der Bewegungsmelder HC-SR501 ===
-Eine LED soll für 5 Sekunden leuchten, wenn ein Taster betätigt wurde.
+Ein Piezo-Lautsprecher soll piepen, sobald eine Bewegung registriert wird.
 '''Nützliche Befehle''': <code>pinmode(), digitalRead(), digitalWrite(), delay, if..else</code>
-'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>TasterSchaltetLED.ino</code>
+'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>BewegungsmelderMitPiezo.ino</code>
 <div class="mw-collapsible mw-collapsed">
-'''Musterlösung:''' [https://funduino.de/nr-5-taster-am-arduino]
+'''Musterlösung:''' [https://funduino.de/nr-8-bewegungsmelder]
 </div>
-=== Aufgabe 3.3: Auf Knopfdruck dimmen ===
+=== Aufgabe 4.3: Fotowiderstand (LDR) am Arduino auslesen ===
 Ein Taster dimmt eine LED:
 # Tastendruck: an, 100% Lichtleistung
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 '''Nützliche Befehle''': <code>pinmode(), analogWrite(), delay(), switch..case</code>
-'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>dimmeLED.ino</code>
+'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>LDRSteuertLED.ino</code>
 <div class="mw-collapsible mw-collapsed">
-Eine Anleitung zur Verwendung von <code>switch..case</code> findet sich in der [https://www.arduino.cc/reference/en/language/structure/control-structure/switchcase/ Arduino-Dokumentation].
-Demo-Quelltext <code>DemoSwitchCase</code>
+'''Musterlösung:''' [https://funduino.de/nr-5-taster-am-arduino]
- <source line lang="c" style="font-size:small">
-//*****************************************************************************
-// Modul           : DemoSwitchCase                                           *
-//                                                                            *
-// Datum           : 17.10.2022                                               *
-//                                                                            *
-// Funktion        : Demo für eine switch...case-verzweigung                  *
-//                                                                            *
-// Implementation  : Arduino IDE vers. 2.0.0                                  *
-//                                                                            *
-// Hardware        : Arduino UNO R3                                           *
-//                                                                            *
-// Author          : (c) 2022, Dr. Ulrich Schneider                           *
-//                                                                            *
-// Letzte Änderung : 17.10.2022                                               *
-//                                                                            *
-//*****************************************************************************
-byte Cnt_u8 =0;              // Zählvariable wird angelegt und initialisiert
-void setup() {
-  Serial.begin(9600);        // Seriellen Monitor initialisieren, 9600 Baud
-}
-void loop() {
-Cnt_u8++;                    // Zähler inkrementieren
-if (Cnt_u8>2) Cnt_u8=0;      // Überlauf ab 2: 012012...
-switch (Cnt_u8)
-{
-case 0:
-  Serial.println("Fall 0");
-  break;
-case 1:
-  Serial.println("Fall 1");
-  break;
-case 2:
-  Serial.println("Fall 2");
-  break;
-default:
-  // wird in diesem Beispiel nicht erreicht
-  break;
-}
-delay(500); // ms für die Darstellung
-}
-end;
- </source>
 </div>
-=== Aufgabe 3.4: Ansteuerung einer farbigen LED ===
+=== Aufgabe 4.4: Drehregler - Drehpotentiometer ===
 Eine RGB-LED soll in verschiedenen Farben leuchten. Auf Druck des Tasters soll die RGB-LED in folgenden Modi betrieben werden:
 # Weiß
@@ Zeile 128: / Zeile 80: @@
 </div>
-=== Aufgabe 3.5: Nachhaltige Doku ===
+=== Aufgabe 4.5: Nachhaltige Doku ===
 Sichern Sie alle Ergebnisse mit beschreibendem Text (<code>message</code>) in SVN.
 * Wurden die Regeln für den Umgang mit SVN eingehalten?