Escape Game: Lichtlabyrinth

Autoren:	Jonas von Döllen & Julius von Agris
Betreuer:	Prof. Schneider

Einleitung

Das Escape-Game „Lichtlabyrinth“ basiert auf einer RGB-LED-Matrix. Ziel des Spiels ist es, von einem Bewegungs-Lichtpunkt (z. B. Farbe x) zu einem Ziel-Lichtpunkt (z. B. Farbe y) zu gelangen. Der Anwender kann sich mit einem Steuerkreuz in Form von Tastern bewegen, um zur Ziel-LED zu gelangen. Die Schwierigkeit dabei liegt darin, dass der Anwender nicht einen beliebigen Weg einschlagen kann, sondern aus verschiedenen Weg-Karten die richtige herausfinden muss. Auf dem Spielfeld werden neben der Start-/ und der Ziel-LED, auch zwei weitere LEDs (z. B. Farbe z) leuchten. Diese LEDs muss der Anwender mit seinen Weg-Karten abgleichen und die richtige auswählen. Hat der Anwender die richtige Karte ausgewählt, muss er dem Weg der Karte folgen, um das Rätsel zu lösen. Wählt der Anwender allerdings eine falsche Karte aus, macht einen Fehler (z. B. Betätigung eines falschen Tasters) auf dem Weg ins Ziel oder läuft die vorgegebene Zeit (wird durch eine immer schneller blinkende LED, welche nicht zu dem Spielfeld gehört, angezeigt) ab, verändern sich die LEDs auf dem Spielfeld und der Anwender muss neu starten. Dabei verändert sich die Position aller LEDs und der Anwender muss die anschließend korrekte Weg-Karte finden, um ins Ziel zu gelangen.

Schwierigkeitslevel: Einsteiger

Lernziele: Schüler schaffen es, räumlich und abstrakt zu denken. Die Informationen von der zweidimensionalen Karte müssen auf das Gerät (die Lichtmatrix) eigenständig projiziert werden.

Bezug zum MTR Studium: Die Vorstellungen von Räumen und äußerlichen Gegebenheiten sind grundlegend für CAD-Programme und zum Konstruieren. Das Gerät mit der Lichtmatrix bildet auch eigenständig ein mechatronisches System, welches Sensoren (Taster), Aktoren (die Lichtmatrix) und eine zentrale Prozesseinheit (Arduino) umfasst.

Abb. 1: Escape-Game - Lichtlabyrinth

Abb. 2: Wegkarten [1]

Anforderungen

Tabelle 1: Anforderungen an das Servo-Labyrinth

Nr	Inhalt	Prüfbarkeit	Prio	Ersteller	Datum	Geprüft von	Datum
1	Die LEDs auf der Matrix sollen einzeln mit dem Arduino Controller angesteuert werden.	Sichtkontrolle auf der Matrix	1	Jonas von Döllen	3.10.2025
2	Taster müssen einzeln über einen Tastendruck per Hand ansteuerbar sein und nur einzeln ein Signal zulassen	Auswertung der Tastersignale über Seriellenmonitor	1	Julius von Agris	3.10.2025
3	Countdown LED immer schneller blinken und nach 40 Sekunden mit der Anfangsblinkgeschwindigkeit wieder beginnen	Sichtkontrolle auf dem Breadboard	1	Jonas von Döllen	3.10.2025
4	LED Matrix soll die Zahlen für das nächste Schloss in Form einer Segmentanzeige nacheinander anzeigen können	Sichtkontrolle auf der Matrix	1	Jonas von Döllen	3.10.2025
5	Die vier Spielfelder-LEDs werden auf dem Bildschrim angezeigt	Sichtkontrolle auf der Matrix	1	Julius von Agris	3.10.2025
6	Bewegungs-LED lässt sich mit den Tastern auf der Matrix bewegen	Sichtkontrolle auf der Matrix	1	Julius von Agris	3.10.2025
7	Unzulässige Bewegungen von der Wegkarte lassen das Spiel neustarten und das Feld leuchtet rot auf	Sichtkontrolle auf der Matrix und der Countdown-LED	1	Julius von Agris	3.10.2025
8	Unzulässige Bewegungen von der Wegkarte lassen das Spiel neustarten und das Feld leuchtet Rot auf	Sichtkontrolle auf der Matrix und der Countdown-LED	1	Jonas von Döllen	3.10.2025
9	Bei Erreichen des Ziel-Lichtpunktes werden die Zahlen auf der LED Matrix ausgegeben	Sichtkontrolle auf der Matrix	1	Jonas von Döllen	3.10.2025

Funktionaler Systementwurf / Technischer Systementwurf

Abb. 3: Systementwurf des Lichtlabyrinth

Die 4 Taster sollen durch Betätigung der Hand ausgelöst werden. Diese senden jeweils über eine Diode ein Signal zum Interruptpin des Arduinos. Dadurch wird getriggert, dass die digitalen Eingänge am Arduino ausgelesen werden und der Arduino den jeweiligen Taster identifiziert. Über diese Information wird dann der Bewegungs-Lichtpunkt auf der LED-Matrix in die jeweilige Richtung verschoben. Der Arduino Controller überprüft dabei, ob der eingeschlagene Weg überhaupt möglich wäre, indem er die abgelegte Karte im Speicher vergleicht. Wenn die Bewegung nicht zulässig ist, werden alle LEDs der Matrix rot aufleuchten und das Spielfeld wird neu geladen. Das System wird über 4 AA Batterien versorgt.

(PAP-Diagramm und Verlinkung zur Materialliste folgt)

Materialliste

Tabelle 2: Materialliste

Nr.	Anz.	Preis	Beschreibung	Link
1	1	19,90 €	Arduino UNO R3	https://www.reichelt.de/arduino-uno-rev-3-smd-variante-atmega328-usb-arduino-uno-p119045.html?&trstct=pos_0&nbc=1
2	1	13,90 €	LED Dot-Matrix 8 x 8, RGB	https://www.reichelt.de/de/de/shop/produkt/entwicklerboards_-_led_dot-matrix_8_x_8_rgb-282624
3	1	0,26 €	LED, 10 mm, THT, rot, Diffus, 900 mcd, 30°	https://www.reichelt.de/de/de/shop/produkt/led_10_mm_tht_rot_diffus_900_mcd_30_-374183?search=LED%2520THT&
4	10	2,40 €	Blechschrauben, PAN Head, PZD, 2,9 x 6,5 mm	https://www.reichelt.de/de/de/shop/produkt/blechschrauben_pan_head_pzd_2_9_x_6_5_mm_100_stueck-65858
5	1	3,99 €	Experimentier-Steckboard, 830 Kontakte	https://www.reichelt.de/de/de/shop/produkt/experimentier-steckboard_830_kontakte-282600
6	4	4,33 €	Drucktaster, Chrom - 3V/5V, LED beleuchtet	https://funduinoshop.com/bauelemente/taster-und-schalter/taster/drucktaster-chrom-3v/5v-led-beleuchtet?number=F23108566
7	1	3,99 €	Velleman BH341BSAA Batteriehalter 4x Mignon (AA) Kabel (L x B x H) 70 x 65 x 19 mm	https://www.conrad.de/de/p/velleman-bh341bsaa-batteriehalter-4x-mignon-aa-kabel-l-x-b-x-h-70-x-65-x-19-mm-1713842.html?
8	1	-	3D-Druck Gehäuse	Das Gehäuse wird per 3D-Druck angefertigt (CAD-Datei wird später nachgereicht)
9	div.	-	Widerstände	Wird von der Hochschule bereitgestellt
10	div.	-	Leitungen	Wird von der Hochschule bereitgestellt
11	div.	-	Dioden	Wird von der Hochschule bereitgestellt
12	4	-	AA Batterien	Wird von der Hochschule bereitgestellt

Weblinks

[1] https://www.bombmanual.com/web/index.html (Seite 15)

Literatur

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