Sensoren-Puzzle mit Arduino: Unterschied zwischen den Versionen
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Version vom 16. Januar 2025, 23:17 Uhr
| Autor: | Maha Chraiji und Oluwatobiloba Oguntona |
| Betreuer: | Prof. Schneider oder Prof. Göbel oder Marc Ebmeyer |
Autor: Maha Chraiji und Oluwatobiloba Oguntona
Projektübersicht
Dieses interaktive Projekt verwendet ein Arduino, das mit drei verschiedenen Sensoren verbunden ist: einem Lichtsensor, einem Temperatursensor und einem Distanzsensor. Die Teilnehmer müssen spezifische Aktionen durchführen, um jeden Sensor zu aktivieren.
- Die Lichtintensität auf dem Lichtsensor verringern.
- Den Temperatursensor durch Berührung erwärmen.
- Ihre Hand in der Nähe des Distanzsensors bewegen.
- Jeder Sensor steuert einen Teil der Informationen, die auf einem 16x2 LCD-Bildschirm angezeigt werden. Wenn alle drei Sensoren korrekt aktiviert werden, zeigt das LCD die Lösung des Rätsels an.
Projektkomponenten
- Arduino: Mikrocontroller, der die Sensoreingaben verarbeitet und das Display steuert.
- Lichtsensor : Erkennt Lichtniveaus.
- Temperatursensor : Misst Temperaturänderungen.
- Distanzsensor: Misst die Nähe mit Ultraschall.
- 16x2 LCD-Display: Zeigt Textnachrichten basierend auf den Sensoreingaben an.
- Verdrahtung und Breadboard: Zum Verbinden aller Komponenten.
- Taster : Programm Reset Button
Systemkonzept
Das Arduino ist so programmiert, dass es die Eingaben von drei Sensoren überwacht. Jeder Sensor bietet Feedback über das LCD-Display:
- Lichtsensor: Zeigt an, wenn eine bestimmte Lichtintensität erkannt wird.
- Temperatursensor: Zeigt an, wenn Wärme erkannt wird (z.B. durch menschliche Berührung).
- Distanzsensor: Zeigt an, wenn ein Objekt innerhalb eines bestimmten Bereichs erkannt wird (z.B. eine sich bewegende Hand).
- Sobald alle drei Sensoren aktiviert sind, wird eine endgültige Nachricht auf dem LCD angezeigt, die bestätigt, dass das Rätsel gelöst wurde.
Rätsel
ich habe drei Augen: eins sieht Licht, eins spürt Wärme, und eins erkennt Bewegung. Aktiviere alle, und mein Geheimnis wird enthüllt.
Anforderungen
Funktionaler Systementwurf/Technischer Systementwurf
Eingaben:
• Lichtsensor
• Temperatursensor
• Ultraschallsensor
Verarbeitung:
• Arduino überwacht die Sensoreingaben.
• Abhängig vom Zustand der Sensoren werden spezifische Nachrichten auf dem LCD angezeigt.
Ausgabe:
• 16x2 LCD-Display zeigt Feedback
• Licht erkannt
• Wärme erkannt
• Objekt erkannt
• Wenn alle Sensoren aktiviert sind, wird die finale Nachricht angezeigt.
| Nr | Anforderung | Autoren | Datum |
|---|---|---|---|
| 1 | Das Arduino muss die Eingaben der drei Sensoren (Lichtsensor, Temperatursensor, Distanzsensor) korrekt überwachen. | Maha Chraiji, Oluwatobiloba Oguntona | 14.10.2024 |
| 2 | Jeder Sensor muss durch eine spezifische Aktion aktiviert werden können. | Maha Chraiji, Oluwatobiloba Oguntona | 14.10.2024 |
| 3 | Das 16x2 LCD-Display muss die Sensoreingaben wie folgt anzeigen. | Maha Chraiji, Oluwatobiloba Oguntona | 14.10.2024 |
| 4 | Sobald alle drei Sensoren aktiviert sind, muss das LCD die Lösung des Rätsels anzeigen: "Guardian's Secret Revealed!" | Maha Chraiji, Oluwatobiloba Oguntona | 18.10.2024 |
| 5 | Arduino, Taster, Lichtsensor, Temperatursensor, Distanzsensor, 16x2 LCD-Display, Breadboard, Verkabelung. | Maha Chraiji, Oluwatobiloba Oguntona | 18.10.2024 |
| 6 | Code in der Arduino IDE schreiben, Sensoreingaben verarbeiten, Ausgabe auf LCD-Display anzeigen. | Maha Chraiji, Oluwatobiloba Oguntona | 30.10.2024 |
| 7 | Das Rätsel und die Anweisungen müssen klar und einfach formuliert sein. | Maha Chraiji, Oluwatobiloba Oguntona | 05.11.2024 |
| 8 | Optisch ansprechender Aufbau (saubere Verkabelung, gut lesbare Anzeige). | Maha Chraiji, Oluwatobiloba Oguntona | 05.11.2024 |
| 9 | Jeder Sensor wird einzeln getestet (Licht, Wärme, Bewegung). | Maha Chraiji, Oluwatobiloba Oguntona | 05.11.2024 |
| 10 | Überprüfung der korrekten Systemreaktion, wenn alle drei Sensoren aktiviert werden. | Maha Chraiji, Oluwatobiloba Oguntona | 07.11.2024 |
| 11 | Schaltplan und Aufbauanleitung für das Projekt. | Maha Chraiji, Oluwatobiloba Oguntona | 07.11.2024 |
| 12 | Arduino-Code mit Kommentaren. | Maha Chraiji, Oluwatobiloba Oguntona | 20.12.2024 |
| 13 | Ein Taster muss implementiert sein, um das Programm zurückzusetzen und alle Sensorzustände zu löschen. | Maha Chraiji, Oluwatobiloba Oguntona | 05.01.2025 |
| Nr. | Anz. | Beschreibung |
|---|---|---|
| 1 | 1 | Arduino Uno |
| 2 | 1 | LCD Display |
| 3 | 1 | Ultraschall Abstandsensor |
| 4 | 1 | TMP36 |
| 5 | 1 | Lichtsensor/Fotowiderstand |
| 6 | 1 | Taster |
| 7 | 1 | RGB LED |
Komponentenspezifikation
Umsetzung (HW/SW)
Komponententest
Ergebnis
Schritte, um das Rätsel zu lösen
1. Lichtsensor aktivieren
- Bedecken Sie den Lichtsensor (z. B. mit Ihrer Hand/einem Deckel), um die Lichtintensität zu verringern.
- Sobald der Lichtsensor korrekt aktiviert wird:
- Die weiße LED beginnt zu blinken.
- Eine Rückmeldung erscheint auf dem LCD (z. B. „Eye of Light Activated “).
2. Temperatursensor aktivieren
- Erhöhe die Temperatur des Temperatursensors, z. B. durch Berühren mit der Hand.
- Sobald der Temperatursensor korrekt aktiviert wird:
- Die rote LED beginnt zu blinken.
- Eine Rückmeldung erscheint auf dem LCD (z. B. „Eye of Fire Activated“).
3. Distanzsensor aktivieren
- Bewege deine Hand oder ein Objekt in die Nähe des Distanzsensors.
- Sobald der Distanzsensor korrekt aktiviert wird:
- Die blaue LED beginnt zu blinken.
- Eine Rückmeldung erscheint auf dem LCD (z. B. „Eye of Space Activated“).
4. Rätsellösung anzeigen
- Wenn alle drei Sensoren korrekt aktiviert, wurden:
- Die grüne LED blinkt dreimal, um den Erfolg anzuzeigen.
- Die finale Lösung des Rätsels erscheint auf dem LCD (z. B. „Guardian’s Secret Revealed!“).
5. System zurücksetzen
- Drücke den Taster, um das System zurückzusetzen.
- Alle LEDs schalten sich aus, und das LCD zeigt wieder die Startmeldung an.
Zusammenfassung
Lessons Learned
Projektunterlagen
Projektplan
Projektplan
Analyse und Konzeptphase
1. Zieldefinition
- Ziel: Interaktive Steuerung basierend auf Sensoren zur Lösung eines Rätsels.
- Anforderungen: Arduino, Sensoren (Licht, Temperatur, Distanz), LEDs, Taster, LCD-Display, Platine, Zubehör.
2. Systemdesign
- Schaltplan erstellen (Verbindung der Sensoren mit dem Arduino, den LEDs, dem Taster und dem LCD).
- Definition der Logik für das Rätsel:
- Sensor-Trigger → LED-Aktivierung in spezifischen Farben (weiß, rot, blau).
- LED blinkt grün dreimal, wenn alle Sensoren korrekt aktiviert wurden.
- Taster-Logik zur Rücksetzung des Systems nach jeder Verwendung.
Hardware-Setup
3. Beschaffung der Komponenten
- Einkauf der benötigten Hardware (Arduino, Sensoren, LEDs, LCD, Taster, Platine, Zubehör).
4. Aufbau des Prototyps
- Erste Verkabelung der Komponenten auf einem Breadboard gemäß Schaltplan.
- Testphase zur Überprüfung der Hardwarefunktionalität und Logik.
Softwareentwicklung
5. Programmierung des Arduino
- Code schreiben für die Integration der Sensoren, LEDs, des Taster-Resets und des LCD-Displays.
- Implementierung der Logik:
- Lichtsensor: Aktiviert weiße LED, wenn korrekt erkannt.
- Temperatursensor: Aktiviert rote LED, wenn korrekt erkannt.
- Distanzsensor: Aktiviert blaue LED, wenn korrekt erkannt.
- Alle LEDs deaktivieren sich nach Reset durch den Taster.
- Grüne LED blinkt dreimal, wenn alle Sensoren korrekt aktiviert wurden.
- Test: Jeder Sensor zeigt die korrekte LED-Farbe und Rückmeldung auf dem LCD an.
6. Integration des Rätsels
- Hinzufügen der finalen Logik:
- LEDs und LCD geben Feedback bei jedem Sensor-Trigger.
- LCD zeigt die Lösung nur, wenn alle Sensoren korrekt aktiviert sind.
- Grüne LED blinkt dreimal, um das erfolgreiche Lösen des Rätsels zu signalisieren.
- System kann mit dem Taster zurückgesetzt werden.
Optimierung und endgültiger Aufbau
7. Systemtests
- Einzeltests für jeden Sensor (korrekte LED und LCD-Rückmeldung).
- Gesamttest: Rätsel vollständig aktivieren, um die Endnachricht und das grüne Blinken zu prüfen.
- Funktionalität des Tasters: System wird erfolgreich zurückgesetzt.
8. Endgültiger Aufbau auf Platine
- Übertragen der Schaltung von einem Breadboard auf eine Platine.
- Die Platine wird so gestaltet, dass sie direkt auf den Arduino-Mikrocontroller gesteckt werden kann (Shield).
- Finaler Test der gesamten Schaltung mit der Platine.
Projektdurchführung
YouTube Video
Weblinks
Literatur
→ zurück zur Übersicht: WS 23/24: Angewandte Elektrotechnik (BSE)