Kontakt lötfrei Feld

Das DIY-Kit ist ein ideales Werkzeug, um sich mit Elektronik und Programmierung vertraut zu machen. Es enthält eine Erweiterungskarte für den micro:bit mit einem lötfreien Kontaktpad, mit dem Sie alle im Kit enthaltenen Komponenten einfach verbinden können. Dank des Kontaktpads können Sie problemlos Schaltkreise zusammenbauen und die Funktionen einzelner elektronischer Komponenten erlernen, ohne löten zu müssen.

Zu Beginn empfiehlt es sich, den Schaltungsaufbau zunächst auf einem ausgedruckten Kontaktfeldplan zu entwerfen. Sobald wir die Richtigkeit der Verbindung überprüft haben, können wir diese auf das eigentliche Feld übertragen. Die Verbindung der Komponenten erfolgt über Dupont-Drähte, die im Bausatz enthalten sind.

Eigenschaften

Die Abbildung rechts zeigt die Anordnung der Anschlüsse im Kontaktfeld. Die Anschlüsse bestimmen, welche Zeilen und Spalten leitend verbunden sind. Die rot (+V) und blau (–V) markierten Stromschienen verlaufen horizontal, während die restlichen Spalten im Hauptteil des Feldes vertikal angeschlossen sind. Diese Anordnung erleichtert den Anschluss der Komponenten und spart Verbindungskabel.

Schematische Symbole

Eigenschaften

Für die Arbeit im Kontaktbereich ist es wichtig, grundlegende elektronische Komponenten zu kennen und richtig damit umgehen zu können.

Für den Anfang empfehlen wir, Projekte anhand der beigefügten Diagramme zu erstellen. Das elektronische Diagramm dient als übersichtliche Darstellung der Verbindung einzelner Komponenten und hilft, den Aufbau des Stromkreises zu verstehen. Alle Elektroingenieure verwenden es als Leitfaden. Sobald Sie die Grundlagen beherrschen, können Sie versuchen, Ihr eigenes Diagramm zu entwerfen oder sich im Internet inspirieren zu lassen.

Die Abbildung zeigt die Schaltsymbole der Grundkomponenten. Für jede Komponente sind der Name, das in den Diagrammen verwendete grafische Symbol und ihr tatsächliches Aussehen angegeben. Bei einigen Komponenten ist die Polarität (Anschlussrichtung) oder der Wert (z. B. die Größe des Widerstands) zu beachten.

Bei einem Widerstand beispielsweise ermitteln wir den Wert anhand farbiger Streifen. Bei einer LED ist es wichtig, die richtige Polarität anzuschließen – das längere Beinchen (Anode) wird mit der positiven Spannung (+V) verbunden, das kürzere (Kathode) mit der negativen. Diese Angaben müssen immer sorgfältig geprüft werden, damit der Anschluss korrekt funktioniert.

LED

Eigenschaften

Eine Diode ist ein Halbleiterbauelement, das elektrischen Strom nur in eine Richtung fließen lässt. Sie verfügt über zwei Elektroden:

Kathode – negative Elektrode
Anode – positive Elektrode

Strom kann nur in positiver Richtung fließen, also von der positiven Anode zur negativen Kathode.

Spezifika

Spannung: ± 2V
Maximaler Strom: 20 mA
Leistung: 100 mW
Diodendurchmesser: 5mm
Abstrahlwinkel: 20 °C.
Diodenlinse: transparent, grün

Verbindung

Eine LED (Leuchtdiode) ist ein Bauteil, das leuchtet, wenn Spannung in Durchlassrichtung angelegt wird. Sie fungiert als Anzeige in einem Schaltkreis – sie leuchtet beispielsweise auf, wenn eine bestimmte Bedingung erfüllt ist.

Diagramm

Zum Anschluss der LED benötigen wir zusätzlich einen Widerstand, da der Innenwiderstand der Diode sehr gering ist. Dies würde einen Kurzschluss verursachen. In unserem Fall verwenden wir einen Widerstand mit einem Widerstandswert von 470 Ohm. Achtung! Für unterschiedliche LED-Farben müssen unterschiedliche Widerstandswerte verwendet werden, da sie unterschiedliche Spannungsabfälle erzeugen.

Widerstandsauswahl

Bei Versorgungsspannung U_CC = 3,3 V und Spannungsabfall über der Diode U_F = 2 V links für Widerstand U_R = 1,3 V, da es in Reihe geschaltet ist. Nach dem Ohmschen Gesetz berechnen wir den Widerstand für den benötigten Strom – der maximale Strom durch die Diode ist höher als der micro:bit-Pin verarbeiten kann (max. 5 mA), also wählen wir einen niedrigeren Strom, z. B. 3 mABerechnung: R = U_R / I = 1,3 / 0,003 = 433,3 ΩDer nächsthöhere Wert aus der Widerstandsreihe ist 470 Ωdie wir verwenden werden.

Warning: Für unterschiedliche LED-Farben müssen unterschiedliche Widerstandswerte verwendet werden, da sie unterschiedliche Spannungsabfälle erzeugen.

Programm

Grundprogramm

Das Beispielprogramm ist sehr einfach. Es handelt sich um eine Warnleuchte, die im Abstand von 0,5 s blinkt. Die Diode schließen wir an Pin P0 an. Wir schreiben also im Abstand von 0 ms immer wieder eine logische 1 und eine logische 500 darauf.

Taste

Eigenschaften

Dieser Taster ist für den einfachen und zuverlässigen Einsatz in verschiedenen elektronischen Geräten konzipiert. Er hat eine kompakte Größe und ein niedriges Profil, wodurch er sich leicht in Leiterplatten integrieren lässt. Er ist mit einem Mikroschalter ausgestattet, der eine genaue und zuverlässige Erkennung des Drückens gewährleistet. Dadurch reagiert der Taster empfindlich auf Benutzereingaben.

Die Funktion des Tasters ist einfach: Beim Loslassen ist der Stromkreis geöffnet, beim Drücken wird der Stromkreis kurzgeschlossen und verbunden. Dieses Verhalten ist auch im Schaltplansymbol deutlich dargestellt.

Spezifika

Schaltertyp: Mikroschalter
Anzahl der Positionen: 2
Maximale Belastung: 0,05 A / 24 VDC
Mechanische Haltbarkeit: 1 Zyklen
Knopfhöhe: 5mm

Verbindung

Der Knopf verbindet einfach zwei Punkte im Schaltkreis – wenn er gedrückt wird, stellt er eine Verbindung zwischen dem Micro:bit-Pin und der Stromversorgung (oder Masse, je nach Verdrahtung) her.

Diagramm

In diesem Fall genügt es, den Taster zwischen Pin P0 und Masse – Pin GND – zu platzieren. Durch Drücken entsteht ein Kurzschluss, der in diesem Fall keine Gefahr für den micro:bit darstellt, da diese Pins vom Typ GPIO für diesen Einsatzzweck angepasst sind.

Programm

Grundprogramm

Um einen durch das Drücken der Taste verursachten Kurzschluss zu erkennen, müssen wir am Anfang des Codes einen Block hinzufügen, der den P0-Pin auf High setzt. Dadurch wird am Pin eine Spannung von 3,3 V angezeigt. Ohne diesen Block läge am P0-Pin keine Spannung an und wir würden Masse mit Masse verbinden. Der micro:bit könnte daher nicht erkennen, ob die Taste gedrückt ist.

Potentiometer

Eigenschaften

Ein Potentiometer ist ein spezieller Widerstandstyp, der als Sensor verwendet wird. Mit ihm lassen sich elektrische Schaltkreise steuern, insbesondere Lautstärke, Helligkeit, Geschwindigkeit und andere Parameter. Dieses Potentiometer verfügt über einen Kanal mit einem Widerstand von 10 kOhm. Es ist für eine einfache Verdrahtung und Montage auf Leiterplatten konzipiert. Es hat eine Standardgröße und ist ein typisches Drehpotentiometer mit drei Anschlüssen.

Ein Potentiometer ist im Grunde ein Widerstand, dessen Widerstandswert durch Drehen des Knopfes eingestellt werden kann. Genauer gesagt fungiert es als Spannungsteiler, bei dem wir das Verhältnis der Widerstände einstellen. Der Knotenpunkt zwischen den Widerständen ist ein Schieber, der mit dem Knopf verbunden ist, den wir drehen.

Spezifika

Potentiometertyp: axial
Wert: 10 kΩ
Fortschritt: linear
Drehwinkel: 300 °C.
Leistung: 125 mW

Verbindung

Ein Potentiometer dient zur stufenlosen Regelung des Widerstands in einem Stromkreis. Durch Drehen der Welle ändert sich der Widerstandswert zwischen dem mittleren Anschluss (Ausgang) und den äußeren Anschlüssen (Strom und Masse) und reguliert so die Spannung oder Stromstärke in einem bestimmten Teil des Stromkreises.

Diagramm

Wir verbinden ein Beinchen mit dem 3,3-V-Stromanschluss (3V3) und das andere Beinchen mit Masse (GND). Das dritte Beinchen dient als Steuersignal. Drehen wir das Potentiometer ganz nach rechts, messen wir volle 3,3 V, drehen wir es ganz nach links, verbinden wir es mit Masse und messen 0 V.

Programm

Grundprogramm

Der micro:bit kann auch analoge Werte messen, nicht nur logisch 1 und 0 (ein/aus, leuchtet/dunkel). Wir messen die Spannung an Pin P0. Der Maximalwert der gemessenen Spannung beträgt 3,3 V, was als 1023 gelesen wird. Der Minimalwert von 0 V wird als 0 gelesen.

Zur besseren Darstellung des gemessenen Spannungspegels verwenden wir den Balkendiagrammblock aus der LED-Bildschirmbibliothek. Der angezeigte Wert ist die von Pin P0 gelesene Zahl. Der Maximalwert beträgt 1023.

Transistor BC547

Information

Dies ist ein bipolarer Transistor vom Typ NPN. Er wird häufig in elektronischen Schaltungen verwendet, um Signale zu verstärken oder Strom zu steuern.

Dieser Transistor kann elektrische Ströme in den an seine Elektroden angeschlossenen Schaltkreisen schalten und regulieren. Er eignet sich für verschiedene Anwendungen, beispielsweise zur Herstellung von Verstärkern, Schaltern oder Spannungsstabilisatoren. Er zeichnet sich durch geringe Verstärkung und geringe Übersättigungsspannung aus und ist leicht erhältlich.

Eigenschaften

Die grundlegende Eigenschaft eines Transistors ist seine Fähigkeit, verstärken – Ein kleiner Strom am Eingang bewirkt einen großen Strom am Ausgang. Fließt ein kleiner Strom in den Eingang, kann (je nach Transistortyp) ein 200- bis 800-mal größerer Strom fließen als am Ausgang.

Wenn wir den maximalen Stromwert am Ausgang erreichen, schaltet der Transistor ab. Verstärkungsmodus gelangt zu Schaltmodus. Dann sagen wir, dass der Transistor gesättigt ist. Eine Erhöhung des Eingangsstroms ändert den Ausgangsstrom nicht mehr.

Spezifika

Transistortyp: NPN
Maximaler Strom: 100 mA
Maximale Spannung: 45 V
Verstärkung: 200 800 von bis

Verbindung

Ein Transistor hat drei Elektroden (Beine): Basis, Emitter und Kollektor. Die Basis ist die Steuerelektrode, die den Eingang des Transistors darstellt. Emitter und Kollektor sind die gesteuerten Ausgangselektroden.

Bipolartransistoren werden durch den in die Basis fließenden Strom gesteuert. Daher muss immer ein Widerstand an die Basiselektrode angeschlossen werden.

Diagramm

Um die Funktion eines Transistors zu demonstrieren, müssen wir andere Komponenten an ihn anschließen. Daher fahren wir mit dem nächsten Kapitel fort – Laserdiode.

Einsatzgebiete

Wenn wir beispielsweise eine Laserdiode steuern möchten, können wir sie nicht direkt an den Micro:Bit-Pin anschließen, da dieser Ausgang sehr schwach ist und nur zur Steuerung verwendet wird. Daher müssen wir einen Transistor verwenden. Dank ihm wird der Ausgangspin nur zur Steuerung verwendet und die Laserdiode kann an die Stromversorgung angeschlossen werden.

Laserdiode

Eigenschaften

Dies ist ein elektronisches Gerät, das einen dünnen Laserstrahl erzeugt. Dieser Laser wird mit einer Spannung von 3 V betrieben. Seine Optik fokussiert das Licht auf einen einzigen Punkt. Andere Typen können andere Muster und Effekte erzeugen.

Denken Sie daran, dass Lasergeräte mit Vorsicht und unter Aufsicht von Erwachsenen verwendet werden müssen, da direkter Kontakt mit den Augen gefährlich sein kann.

Ein Laser mit Optik wird im Allgemeinen bei Präsentationen, Demonstrationen optischer Prinzipien usw. verwendet.

Spezifika

Napajení: 3 V
Laserfarbe: Rot (650 nm)
Laserklasse: IIIA
Ausgangsleistung: <5 mW
Strahlform: bod

Verbindung

Eine Laserdiode ist ein elektronisches Bauteil, das einen schmalen und fokussierten Lichtstrahl, meist im roten Bereich des Spektrums, aussendet. Im Gegensatz zu herkömmlichen LEDs erzeugt sie kohärentes Licht, das sich zum präzisen Zielen, für optische Übertragungen oder zur Entfernungsmessung eignet.

Diagramm

Gemäß dem vorbereiteten Diagramm schließen wir die Laserdiode und den Widerstand in Reihe auf dem Kontaktfeld an. Der Widerstand dient der Strombegrenzung und dem Schutz der Laserdiode. Wir verbinden den Draht vom P0-Pin des micro:bit mit dem Knotenpunkt der Reihenschaltung, über den wir die Laserdiode steuern.

Programm

Grundprogramm

Zur einfachen Steuerung der Laserdiode können wir die Tasten A und B auf dem micro:bit verwenden. Beim Drücken der Taste A setzen wir den P0-Pin auf logisch 1. Beim Drücken der Taste B setzen wir den P0-Pin auf logisch XNUMX.

Transistor BD911

Information

Auch hier handelt es sich um einen bipolaren NPN-Transistor, der jedoch für höhere Spannungen ausgelegt ist und einen höheren Stromwert übertragen kann. Im Vergleich zum BC547 ist er größer und verfügt über eine Metallrückseite, wodurch er besser gekühlt werden kann. Zudem besteht die Möglichkeit, einen zusätzlichen Kühlkörper zu montieren.

Außerdem wird es in Geräten wie Verstärkern, Schaltern, Spannungsstabilisatoren und mehr verwendet.

Verbindung

Zu beachten ist, dass dieser Transistor eine andere Elektrodenanordnung als der bisherige BC547 aufweist. Um eine höhere Verstärkung zu testen, verwenden wir keine Laserdiode, sondern testen einen Lautsprecher.

Sprecher

Eigenschaften

Ein Lautsprecher ist ein Gerät, das elektrische Energie in mechanische Energie in Form von Schwingungen umwandelt. Diese Schwingungen breiten sich durch die Luft aus und beeinflussen das Trommelfell. Dieser Lautsprecher erzeugt daher hörbare Töne, wenn wir ein Audiosignal an ihn senden. Lautsprecher sind in jedem Gerät zu finden, das Töne erzeugt. Beispiele sind Mobiltelefone, Fernseher, Radios, öffentliche Verkehrsmittel und mehr.

Spezifika

Impedanz: 8 Ω
Leistung: 0,5 W
Abmessungen: 36 × 5 mm

Verbindung

Ein Lautsprecher ist ein elektromechanisches Bauteil, das elektrische Signale in Schall umwandelt. Er nutzt einen Magneten und eine Spule, um eine Membran zu bewegen, die Druckwellen in der Luft erzeugt – hörbaren Schall. Er dient zur Wiedergabe von Musik, Sprache oder anderen Audiosignalen in verschiedenen elektronischen Geräten.

Diagramm

Um ein ausreichend lautes Signal zu erzeugen, benötigen wir einen Verstärker. Wir erstellen diesen mit dem BD911-Transistor und dem Potentiometer aus den vorherigen Kapiteln. Mit dem Potentiometer können wir die gewünschte Lautstärke einstellen, während der Transistor das schwache Signal vom micro:bit-Pin verstärkt.

Programm

Grundprogramm

Die Musikbibliothek enthält Blöcke, die ein Audiosignal erzeugen. Dieses wird über die eingebauten Lautsprecher des micro:bit abgespielt, aber auch an Pin P0 gesendet. Da wir jedoch einen eigenen Lautsprecher haben, schalten wir den eingebauten aus. In der Hauptschleife des Programms arbeiten wir mit der Logikbibliothek. Wird Taste A gedrückt, wird ein Signal des gewählten Tons an Pin P0 gesendet. Wird Taste B gedrückt, wird ein anderes Signal gesendet. Wird schließlich keine Taste gedrückt, verstummt die Wiedergabe aller Töne. Statt Tönen können Sie Melodien und Klänge aus der Bibliothek wählen oder direkt eigene erstellen!

Gleichstrommotor

Eigenschaften

Dies ist ein Gleichstrommotor, der im Spannungsbereich von 3 bis 5 Volt arbeitet. Der Motor erreicht Geschwindigkeiten von bis zu 18,000 Umdrehungen pro Minute (U/min). Der Motor ist kompakt und lässt sich problemlos in verschiedene elektronische Projekte integrieren. Der Gleichstrommotor wird häufig im Modellbau, in der Robotik, der Elektronik und anderen Bereichen eingesetzt. Seine Leistung und Geschwindigkeit machen ihn zum Antrieb von Kleinfahrzeugen und anderen mechanischen Geräten geeignet.

Spezifika

Spannung: 3–5 V
Leerlaufstrom: 0,35–0,4 A.
Drehzahl: 18 U/min
Körperdurchmesser: 20mm
Achsdurchmesser: 2mm

Verbindung

Ein Gleichstrommotor ist ein elektromechanisches Bauteil, das elektrische Energie in Drehbewegung umwandelt. Er basiert auf der Wechselwirkung zwischen einem Magnetfeld und einem durch eine Spule fließenden Strom, der eine Welle in Rotation versetzt. Er wird zum Antrieb von Rädern, Lüftern oder mechanischen Teilen in verschiedenen elektronischen und robotischen Geräten eingesetzt.

Diagramm

Der Gleichstrommotor ist ein Gerät, das viel Strom verbraucht. Wenn wir ihn also mit dem micro:bit steuern möchten, müssen wir den Transistor BD911 verwenden. Wir schließen einen 47-Ohm-Widerstand an die Basis (B) des Transistors an, da dieser Transistor eine geringe Verstärkung hat und viel Strom benötigt. Wir verbinden das andere Bein des Widerstands mit Pin P0. Wir verbinden den Emitter mit Masse (GND) und den Kollektor (C) mit einer Elektrode des Gleichstrommotors. Wir verbinden die andere Elektrode mit dem 5-V-Pin. Achtung! Der Gleichstrommotor kann einen großen mechanischen Widerstand aufweisen. Wenn er sich beim Anschließen nicht dreht, versuchen Sie, seine Welle mit Ihren Fingern zu drehen. Sobald der anfängliche mechanische Widerstand überwunden ist, kann er die Geschwindigkeit beibehalten.

Programm

Grundprogramm

Um den micro:bit-Ausgang nicht zu lange zu belasten und den Transistor nicht zu überhitzen, wollen wir den Motor nur drehen lassen, wenn Taste A gedrückt wird. Dazu verwenden wir eine logische Bedingung, in der wir prüfen, ob Taste A gedrückt ist. Ist dies der Fall, schreiben wir den Wert 0 in den Ausgangspin P1. Ist dies nicht der Fall, schreiben wir 0.

LED RGB

Eigenschaften

Mit dieser Diode können Sie Licht in drei Grundfarben emittieren: Rot, Grün und Blau. Durch die Kombination dieser drei Farben können je nach Steuerung der Spannung jedes Kanals unterschiedliche Farbtöne und -intensitäten erzeugt werden.

Spezifika

Diodentyp: LED
Diodenfarbe: RGB
LED-Strom: 20 mA
Spannung (rot): 1,8 - 2,6 V
Spannung (grün): 2,7 - 3,6 V
Spannung (blau): 2,7 - 3,6 V
Durchmesser: 4,9mm

Verbindung

Eine RGB-LED ist ein lichtemittierendes elektronisches Bauteil, das drei Farbdioden – Rot, Grün und Blau – in einem Gehäuse vereint. Je nach Intensität der einzelnen Komponenten lassen sich damit unterschiedliche Lichtfarben erzeugen. Durch die separate Ansteuerung jeder Farbe lässt sich ein breites Farbspektrum erzielen. RGB-LEDs werden für visuelle Signale, Farbeffekte und Beleuchtung in elektronischen und programmierbaren Projekten eingesetzt.

Diagramm

Die Diode hat vier Beine, davon drei Anoden für jeden Farbkanal und eine Kathode. Jeder Kanal der RGB-Diode hat eine andere Betriebsspannung. Daher müssen wir für jeden Kanal einen anderen Widerstand verwenden, damit die Lichtintensität jedes Kanals gleich ist. Die Berechnung der Widerstandswerte wird in einem früheren Kapitel beschrieben, das sich mit der LED selbst befasst. Damit die Diode funktioniert, muss die Kathode geerdet sein.

Programm

Grundprogramm

Der Beispielcode ist sehr einfach. Die RGB-LED verfügt über drei Kanäle, die wir über einzelne Pins steuern. Wir verwenden die micro:bit-Tasten, um diese Pins zu steuern, indem wir eine logische 3 oder logische 1 schreiben. Wir können auch das micro:bit-Logo verwenden, um alle Kanäle auszuschalten.

7-Segment-LED-Anzeige

Eigenschaften

Dieses Display ist mit sieben Segmenten ausgestattet, die die Anzeige verschiedener Zahlen und Symbole ermöglichen. Die grüne Farbe der LEDs sorgt für eine kontrastreiche und gut lesbare Ausgabe. Das Display eignet sich für verschiedene Anwendungen, darunter Digitaluhren, das Messen und Anzeigen von Werten in der Elektronik und ähnliche Geräte. Dank der klaren und gut lesbaren Anzeige ist dieses Display auch bei unterschiedlichen Lichtverhältnissen gut lesbar.

Spezifika

Anzeigetyp: LED
LED-Spannung: 1,8 V
Anzeigetyp: 7-Segment
Zeichenhöhe: 14,2mm
Farbe: Grün
Anzahl der Zeichen: 1

Verbindung

Die LED-7-Segment-Anzeige ist ein elektronisches Bauteil zur Anzeige von Zahlen und einfachen Zeichen. Sie besteht aus sieben LED-Segmenten, die in Form der Zahl „8“ angeordnet sind und einzeln beleuchtet werden können. Durch die Kombination der leuchtenden Segmente entstehen einzelne Ziffern. Die Anzeige wird in Messgeräten, Uhren, Taschenrechnern und anderen Projekten eingesetzt, bei denen eine klare numerische Anzeige erforderlich ist.

Diagramm

Der Anschluss ist dem für RGB-LEDs im vorherigen Kapitel sehr ähnlich. Hier schalten wir jedoch einzelne Segmente statt Farbkanäle ein. Jedes Segment wird von einer eigenen LED hinterleuchtet und benötigt daher auch einen eigenen Reihenwiderstand. Der Widerstandswert für einen Kanal beträgt 270 Ohm. Um zu erkennen, mit welchem Pin welches Segment eingeschaltet wird, schließen Sie es gemäß unserem Diagramm an. Die mittleren Beine auf beiden Seiten des Displays sind Kathoden, daher verbinden wir mindestens eines davon mit dem Massepin GND. Die anderen Beine sind Anoden der Dioden im Display. Wir verbinden sie über einen Widerstand mit den Steuerpins P0, 1, 2, 8, 9, 13, 14, 15.

Programm

Grundprogramm

Im Testprogramm zeigen wir den Namen der Taste an, die wir drücken, d. h. beim Drücken der Taste A wird der Buchstabe A angezeigt und dasselbe für die Taste B. Wir fügen auch die Option hinzu, die Anzeige auszuschalten, indem wir beide Tasten gleichzeitig drücken.

LED-Anzeige TM1637

Eigenschaften

Dieses Display dient zur Anzeige von Werten in Form von Zahlen oder Zeichen. Im Gegensatz zum vorherigen Display bietet dieses Display die Möglichkeit, bis zu 4 Zeichen nebeneinander anzuzeigen. Darüber hinaus entfällt der Anschluss einzelner Segmente und deren anschließende Steuerung. Das Display verfügt über eine eigene Einheit zur Kommunikation mit dem micro:bit. Der Anschluss gestaltet sich dadurch kinderleicht.

Es eignet sich zur Anzeige von Werten elektrischer und physikalischer Größen, wie Zeit, Spannung, Stromstärke und anderen.

Das Display kann über Dupont-Kabel mit den OMG Robotics-Erweiterungsplatinen MB1, MB2 und MB3 verbunden werden, was den Anschluss an den micro:bit deutlich vereinfacht.

Spezifika

Napajení: 3–5 V
Anzahl der Zeichen: 4 Zeichen
Körpermaße: 66 27 × × mm 10
Displayabmessungen: 50 19 × × mm 7
Farbe der Hintergrundbeleuchtung: rot
Gewicht: 15 g

Verbindung

Diagramm

Mit vier Dupont-Kabeln müssen Sie das Display lediglich mit der Stromversorgung (3V3) und dem Masseanschluss (GND) verbinden. Die anderen beiden Pins dienen der Kommunikation.

Pin-Beschreibung:

CLK (Uhr): Pin für Taktsignal (I2C-Kommunikation)
DIO (Daten): Datenpin (I2C-Kommunikation)
VCC (Spannung): Pluspol für die Stromversorgung
GND (Masse): Minuspol für Strom, Masse

Programm

Grundprogramm

Wir brauchen eine Bibliothek TM1637, das bereits im Testprogramm importiert ist.

Initialisierung

Im ersten Schritt müssen Sie ein Objekt erstellen tm, welches unser Display darstellt. Beim Erstellen des Objekts definieren wir die Pins für die Kommunikation - laut Diagramm sind dies die Pins P0 für Datensignal (DIO) und P1 für das Taktsignal (CLK). Als nächstes stellen wir die Intensität der Hintergrundbeleuchtung (maximal 8, Standard ist 7) und die Anzahl der Zeichen ein, die das Display anzeigen soll (LED-Anzahl).

Wir werden auch eine Variable erstellen pocet, die die Anzahl der Betätigungen der A-Taste speichert. Anschließend rufen wir die Funktion turn on, wodurch die Anzeige aktiviert wird. Wir müssen das Objekt an die Funktion übergeben tm.

Werte anzeigen

Zur Anzeige der Werte verwenden wir die Funktion show number, das ähnlich wie der micro:bit display-Befehl aus der Core-Bibliothek funktioniert. Wir übergeben eine Variable an die Funktion pocet.

Anzahl der Pressen

Wir werden den Block verwenden Beim Drücken der A-Taste, in der wir die Variable sein werden pocet 1 hinzufügen. Versuchen Sie auch, einen Block für Schaltfläche B hinzuzufügen, der mit der Variablen beginnt pocet subtrahiert 1.

IR-Sensor

Eigenschaften

Dieser Sensor kann feststellen, ob sich vor ihm ein Hindernis befindet. Er funktioniert nach dem Prinzip eines Empfängers und eines Senders. Der Sender sendet ein Lichtsignal vor sich aus. Der Empfänger erkennt dann, wie viel Licht zurückkommt. Erscheint vor dem Sensor ein Hindernis, wird das Licht reflektiert und trifft auf den Empfänger. Das Signal liegt in Form von Licht vor, allerdings im Infrarotspektrum, daher der Name IR oder Infrarot.

Diese Technologie wird in der Industrie zur Automatisierung von Produktionslinien, automatischen Toren, Bewegungssensoren und anderen Anwendungen eingesetzt.

Die Lichtintensität kann sich nicht nur durch das Vorhandensein eines Hindernisses ändern, sondern auch durch die Farbe der Oberfläche, von der das Licht reflektiert wird. Dadurch erkennt der Sensor, ob die Oberfläche vor ihm weiß oder schwarz ist.

Der Sensor ist mit einem Potentiometer ausgestattet, mit dem wir bestimmen können, bei welcher Intensität sein Ausgang von logisch 1 auf logisch 0 wechselt. Wenn Ihr Sensor das Vorhandensein eines Hindernisses nicht erkennen kann, versuchen Sie, diesen Pegel durch Drehen des Potentiometers anzupassen.

Spezifika

Sensor: IR-Diode, IR-Fotodiode
Komparator: LM393
Logikstrom: > 15 mA
Versorgungsspannung: 3–5 V
Größe: 32 × 14 mm
Erfassungsbereich: 1 – 15 mm

Verbindung

Diagramm

Der Sensor kann einfach über Dupont-Kabel an die OMG Robotics MB3-Erweiterungskarte angeschlossen werden. Folgende Pins müssen angeschlossen werden:

VCC – Stromversorgung (3–5 V)
GND - die Erde
DO – digitaler Ausgang zur Kommunikation mit micro:bit

Programm

Grundprogramm

Zuerst setzen wir den P0-Pin auf High. In der Hauptschleife ermitteln wir, ob der an P0 angeschlossene Sensor eine logische 1 (offen) oder eine logische 0 (kurzgeschlossen) liest. Diese Information zeigen wir dann auf dem micro:bit-Display an.

Lichtsensor

Eigenschaften

Dieser Sensor kann die Lichtmenge bestimmen, die auf ihn fällt. So kann er beispielsweise feststellen, ob sich vor ihm ein Hindernis befindet. Er misst die Lichtintensität mithilfe eines Fotowiderstands, der im vorherigen Kapitel beschrieben wurde. Die Widerstandsänderung des Fotowiderstands wird direkt am Sensor gemessen und diese Information kann an seinem Ausgang abgelesen werden. Diese Technologie wird in der Industrie zur Automatisierung von Produktionslinien, automatischen Toren, zur Bewegungserkennung und anderen Anwendungen eingesetzt. Der Sensor ist mit einem Potentiometer ausgestattet, mit dem wir bestimmen können, bei welcher Intensität sein Ausgang von logisch 1 auf logisch 0 wechselt. Wenn Ihr Sensor keine Lichtänderung erkennen kann, versuchen Sie, diesen Pegel durch Drehen des Potentiometers anzupassen.

Spezifika

Sensor: Fotowiderstand
Komparator: LM393
Logikstrom: > 15 mA
Versorgungsspannung: 3–5 V
Größe: 32 × 14 mm

Verbindung

Diagramm

Der Sensor kann einfach über Dupont-Kabel an die OMG Robotics MB3-Erweiterungskarte angeschlossen werden. Folgende Pins müssen angeschlossen werden:

VCC – Stromversorgung (3–5 V)
GND - die Erde
DO – digitaler Ausgang zur Kommunikation mit micro:bit

Programm

Grundprogramm

Wir verwenden dasselbe Programm wie für den IR-Sensor. Zunächst setzen wir den Pin P0 auf High. In der Hauptschleife ermitteln wir, ob wir vom an Pin P0 angeschlossenen Sensor eine logische 1 (offen) oder eine logische 0 (kurz) lesen. Diese Information zeichnen wir dann auf dem micro:bit-Display auf.

Servomotor

Eigenschaften

Ein Servomotor ist ein Antrieb, der die Rotation bzw. Geschwindigkeit präzise einstellen kann. In unserem DIY-Set findest du kontinuierliche Servomotoren (gekennzeichnet mit einem orangefarbenen Aufkleber), die die Geschwindigkeit regeln können. Ihr Vorteil sind ihre kompakten Abmessungen, sodass sie zum Antrieb von Roboterfahrzeugen eingesetzt werden können.

Spezifika

Betriebsspannung: 3–7,2 V
Kabellänge: 150mm
Geschwindigkeit: 0,12 s / 60°
Drehmoment: 1,2 kg cm
Temperaturbereich: -30 bis 60 °C

Verbindung

Diagramm

Unsere Erweiterungskarten sind so konzipiert, dass der Anschluss von Servomotoren sehr einfach ist. Stecken Sie einfach einen einzelnen Dupont-Stecker direkt in den Erweiterungsstecker, sodass sich das braune Kabel am GND-Pin befindet.

Programm

Grundprogramm

Die MakeCode-Umgebung enthält eine native Bibliothek direkt zur Steuerung von Servomotoren. Wenn Sie jedoch unser Roboterfahrzeug bauen, können Sie unsere Bibliothek verwenden, die Sie auf der Seite jedes Fahrzeugs oder Panzers finden. Die Werte, die wir an den Servomotor senden können, liegen im Bereich von 0 – 180. Da wir mit kontinuierlichen Servomotoren arbeiten, müssen wir berücksichtigen, dass dieser in beide Richtungen rotieren kann. Daher entspricht der Wert 90 dem Leerlaufzustand, wenn sich der Servomotor nicht dreht. Werte im Bereich von 90 – 180 entsprechen einer Rotation mit einer bestimmten Geschwindigkeit in die eine Seite, 90 – 0 in die andere Seite. Wir werden diese Eigenschaft im Beispielprogramm testen. Zu Beginn des Programms stoppen wir die Motoren aus Sicherheitsgründen. Wenn Taste A gedrückt wird, dreht sich der Motor in die eine Seite. Wenn jedoch Taste B gedrückt wird, dreht sich der Motor in die andere Seite. Wenn keine der Tasten gedrückt wird, stoppt der Motor.

IR-Diode und IR-Fotodiode

IR-Diode

Die IR-Diode funktioniert genauso wie eine LED, der Hauptunterschied ist
die Strahlung, die es aussendet. Wir sind nicht in der Lage, diese Art von Strahlung zu erkennen
für das menschliche Auge sichtbar, da es im Infrarotbereich liegt
Spektrum.

IR-Fotodiode

Eine IR-Fotodiode unterscheidet sich von einer klassischen Fotodiode in genau demselben Punkt. Sie reagiert ausschließlich auf Infrarotstrahlung. Eine klassische Diode ist nur in eine Richtung durchlässig. Trifft Strahlung eines bestimmten Spektrums auf eine Fotodiode, wird diese auch in umgekehrter Richtung für elektrischen Strom durchlässig. Dieses Phänomen nutzen wir bei der Herstellung unserer Infrarotfalle.

Spezifika

Diodendurchmesser: 5mm
Leistung: 100 mW
Abstrahlwinkel: 20 °C.
Diodenlinse: transparent, blau

Verbindung

Eine IR-Diode und eine IR-Fotodiode sind elektronische Bauteile zur Objekterkennung mittels Infrarotlicht. Eine IR-Diode sendet unsichtbare Lichtstrahlung aus, während eine IR-Fotodiode das von einem Hindernis reflektierte Licht erfasst. Fällt das Licht zurück auf die Fotodiode, wertet die Schaltung die Anwesenheit eines Objekts aus.

Diagramm

Zuerst müssen wir die IR-Diode einschalten. Zusammen mit einem 470-Ohm-Widerstand in Reihe schließen wir sie an den 3V3-Stromanschluss an. Auch hier achten wir darauf, die Diode richtig auszurichten, d. h. das kurze Beinchen (Kathode) mit Masse zu verbinden. Als nächstes messen wir die Spannung am Widerstand, der mit der Fotodiode verbunden ist. Sobald IR-Strahlung auf sie fällt, öffnet die Diode den Übergang zwischen Kathode und Anode (geschlossene Richtung) und Strom beginnt durch den Widerstand zu fließen. Dadurch entsteht eine Spannung, die vom micro:bit-Anschluss erkannt wird. Wir wählen einen 2-kOhm-Widerstand, an dem wir die Spannung messen, damit kein unnötig hoher Strom fließt.

Programm

Grundprogramm

Im Beispielprogramm lesen wir nur den Logikwert am Pin P0. Erkennt unsere Falle ein Objekt, das das Signal zwischen Sender und Empfänger unterbricht, leuchtet die Anzeige auf.