Sensoren-Puzzle mit Arduino
| 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.
Licht auf den Lichtsensor scheinen. 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.
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 Licht 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 |
Anforderungen
Komponentenspezifikation
Umsetzung (HW/SW)
Komponententest
Ergebnis
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)
| Nr | Anforderung | Autoren | Datum |
|---|---|---|---|
| 1 | Das Arduino muss die Eingaben der drei Sensoren (Lichtsensor, Temperatursensor, Distanzsensor) korrekt überwachen. | Maha Chraiji, Oluwatobiloba Oguntona | 13.01.2025 |
| 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 | 13.11.2024 |
| 13 | Ein Taster muss implementiert sein, um das Programm zurückzusetzen und alle Sensorzustände zu löschen. | Maha Chraiji, Oluwatobiloba Oguntona | 15.11.2024 |