Lichtwächter
| Autor: | Marvin Flach und Andreas Werning |
| Betreuer: | Prof. Göbel |
Autor: Marvin Flach und Andreas Werning
Einleitung
In diesem Rätsel geht es darum verschiedene Lichtstärken zu finden und ermitteln. Die Lichtstärke wird mit Hilfe eines Fotowiderstandes gemessen. Entspricht die gemessene Lichtstärke der gesuchten Lichtstärke (+- Toleranz), zählt ein Timer die Zeit. Liegt die Lichtstärke mindestens 5 Sekunden im gesuchten Bereich, wird eine Lösungsziffer für die Lösungskombination auf dem LCD - Display angezeigt. Verlässt die Lichtstärke den gesuchten Bereich unter der 5 Sekunden Grenze, wird die Zeit auf 0 zurückgesetzt. Das Finden verschiedener Lichtstärken kann beliebig oft, für beliebig viele benötigte Lösungsziffern wiederholt werden. Optional kann man Hilfe anfordern, sodass auf dem LCD Display dann angezeigt wird, ob man den Fotowiderstand abdunkeln oder aufhellen muss.
Anforderungen
| ID | Inhalt | Prio | Ersteller | Datum | Geprüft von | Datum |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Req. 01 | Der Arduino muss die Lichtstärke mit dem Fotowiderstand messen und auslesen können. | 1 | Andreas Werning | 17.12.2024 | ||
| Req. 02 | Der Arduino muss die 3 Taster auslesen können. | 1 | Andreas Werning | 17.12.2024 | ||
| Req. 03 | Die gemessene Lichtstärke muss mit dem gesuchten Referenzwert +- Toleranz verglichen werden | 1 | Andreas Werning | 17.12.2024 | ||
| Req. 04 | Liegt die gemessene Lichtstärke innerhalb der Grenzen, soll eine Zeit hochgezählt werden. | 1 | Andreas Werning | 17.12.2024 | ||
| Req. 05 | Verlässt die gemessene Lichtstärke die Toleranzen, dann soll die Zeit auf 0 zurückgesetzt werden. | 1 | Andreas Werning | 17.12.2024 | ||
| Req. 06 | Wird der Fotowiderstand mindestens 5 Sekunden mit der passenden Lichtstärke bestrahlt, muss die Lösungsziffer auf dem Display ausgegeben werden. | 1 | Andreas Werning | 17.12.2024 | ||
| Req. 07 | Durch Drücken des Tasters "Starte Spiel" soll das Spiel gestartet/neu gestartet werden können. | 1 | Andreas Werning | 17.12.2024 | ||
| Req. 07 | Durch drücken des Tasters "Starte Messung" sollen die vier Messungen der zu suchenden Lichtstärken gestartet werden. | 1 | Andreas Werning | 17.12.2024 | ||
| Req. 08 | Nach Starten der Messung soll auf dem Bildschirm der Messfortschritt angezeigt werden. | 1 | Andreas Werning | 17.12.2024 | ||
| Req. 09 | Durch drücken des Tasters "Hilfe", soll durch "++", "+", "-" oder "--" auf dem LCD eine Hilfestellung angezeigt werden. Die Hilfe soll nur beim Finden der Lichtstärke angezeigt werden, bei der der Taster gedrückt wurde | 2 | Andreas Werning | 17.12.2024 | ||
| Req. 10 | Projektdateien auf SVN dokumentiert | 2 | Marvin Flach | 11.10.2024 |
Funktionaler Systementwurf/Technischer Systementwurf
Komponentenspezifikation
Material und Stückliste
| ID | Anzahl | Kosten pro Stück € | Summe | Bezeichnung / Komponente | technische Bezeichnung |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 1 | 20,99€ | 20,99€ | Arduino UNO Rev 3 | Arduino A000073 Board Uno Rev3 SMD Core ATMega328 |
| 2 | 1 | 3,29€ | 3,29€ | Fotowiderstand | Fotowiderstand LDR |
| 3 | 3 | 1,99€ | 5,97€ | Einschraubdrucktaster | Einschraubdrucktaster schwarz 6mm |
| 4 | 1 | 9,88€ | 9,88€ | LC-Display | LC-Display 16x2 i²C |
| 5 | 1 | 2,99 € | 2,99 € | Breadboard | Breadboard ausklappbar Polzahl Gesamt 400 (L x B) 82.5 cm x 54.6 mm |
Umsetzung (HW/SW)
Planung Software
Die Software soll folgendermaßen arbeiten. Der Wert des Fotowiderstand wird dauerhaft ausgelesen. Über den Taster "Start Spiel" wird das Spiel gestartet beziehungsweise neu gestartet. Durch den Taster "Start Messung" kann jetzt die entsprechende Messung gestartet/aktiviert werden. Ist eine Messung aktiv wird abgefragt, ob die Hilfe durch den Taster "Hilfe" aktiviert wurde. Je nach Ergebnis der Abfrage wird auf dem LCD-Display eine Hilfestellung ausgegeben. Dann wird der gemessene Lichtwert mit dem geforderten Lichtwert für die jeweilige Messung verglichen. Auf den geforderten Lichtwert wird eine Toleranz berechnet. Liegt der gemessene Lichtwert im gewünschten Bereich, wird begonnen eine Zeit hochzuzählen. Der Fortschritt wird auf dem Display ausgegeben. Nachdem die hochgezählte Zeit die geforderte Zeit überschreitet, wird auf dem Display eine Lösungsziffer ausgegeben. Anschließend werden Hilfsvariablen gesetzt, zurückgesetzt oder geändert. Zum Beispiel wird die nächste Messung aktiviert, die Hilfestellung wird zurückgesetzt und die aktuelle Messung wird deaktiviert. Während die Lösungsziffer auf dem Display wird wieder ein Timer hochgezählt. Erreicht dieser Timer eine gewünschte Wartezeit wird auf dem Display der Hinweis zum Starten der nächsten Messung ausgegeben. Sind alle 4 Messungen abgeschlossen, wird auf dem Display der Hinweis ausgegeben, dass das Spiel beendet ist.
Umsetzung Software
Planung Hardware
Elektrische Planung
Insgesamt ist der elektrische Aufbau einfach gehalten. Die drei Taster (S1 - S3) sind jeweils mit einem Pull down Widerstand versehen, damit die Spannungen am digitalen Eingang jederzeit klar definiert sind. Der Fotowiderstand R5 ist in Reihe mit dem Widerstand R4 geschaltet. Dadurch ergibt sich ein Spannungsteiler. Die Spannung über dem Fotowiderstand wird dann am Analogeingang 0 abgegriffen. Das LCD-Dipslay ist über den I^2C-Bus an den Arduino angeschlossen. Versorgt werden alle Bauteile mit 5 Volt über den Spannungsanschluss am Arduino.
Komponententest
Ergebnis
Zusammenfassung
Lessons Learned
Projektunterlagen
Projektplan
Projektdurchführung
Weblinks
Literatur
→ zurück zur Übersicht: WS 23/24: Angewandte Elektrotechnik (BSE)