Farbsensorvorbereitung

Farbsensorgerät

Bauen Sie Ihr eigenes Farberkennungsgerät mit dem APDS-9960-Sensor, der an den micro:bit angeschlossen ist! Dieses Modul ermöglicht Farberkennung, Lichtintensitätsmessung und Gestenerkennung. Lernen Sie spielerisch die Grundlagen der Programmierung, Elektronik und des Umgangs mit optischen Sensoren – ideal für den Physik- und Informatikunterricht oder für Heimexperimente mit Automatisierung, Objekterkennung und interaktiven Systemen.
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Beschreibung

Das Farbsensorgerät ist ein Projekt, das der praktischen Demonstration der Farb- und Lichterkennung mittels Sensor dient. APDS-9960Das Modul kann Grundfarben erkennen, die Umgebungslichtintensität messen und einfache Gesten erkennen. Der micro:bit reagiert dann auf diese Reize – er kann eine Farbe auf dem Display anzeigen, ein Tonsignal auslösen oder eine Lichtreaktion aktivieren.

Dieses Gerät eignet sich ideal für den Schulunterricht und Heimexperimente und erfordert keine fortgeschrittenen Kenntnisse. Kinder und Erwachsene können damit spielerisch die Grundlagen der Optik, Sensorik und Mikrocontroller-Programmierung erlernen.

Komponenten


BBC MICRO:BIT V2.2

Erweiterungskarte MB3

IDC Modul Farbsensor

Programmierbarer LED-Streifen

Dupont-Draht 20 cm

Batteriehalter 4xAAA

Verbindung

Der Farbsensor wird über sechs Drähte angeschlossen. Am Sensor befinden sich die Pins VCC (Strom), C, D, GND (Masse), LED und INT. Den VCC-Pin verbinden wir mit der weißen Stromschiene auf der Platine, die 3,3 V liefert. Den C-Pin verbinden wir mit dem SCL-Pin, den D-Pin mit dem SDA-Pin. LED mit der weißen Stromschiene und schließlich erden wir sie, indem wir GND und INT mit der schwarzen Masseschiene verbinden. Weitere Informationen finden Sie in der Montageanleitung.

Empfehlung

Beim Anschließen muss die Erweiterungskarte ausgeschaltet und der micro:bit von der Stromversorgung getrennt werden.

Programm

Grundprogramm

Dieses Programm enthält eine Bibliothek für die Arbeit mit dem Farbsensor. Es erfüllt keine Funktion und ist für die Erstellung eigener Programme gedacht.

RGB-Farberkennung

Dieses Programm erkennt, ob das Objekt vor dem Sensor eine dieser drei Farben hat: Rot (R), Grün (G), Blau (B). Es zeigt die erkannte Farbe auf dem LED-Streifen an.

Es beginnt mit der Initialisierung des Farbsensors und weist dann dem Pin P1 die Funktion zur Steuerung des LED-Streifens zu.

In der Hauptschleife wartet das Programm (führt eine leere Anweisung aus), bis es vom Farbsensor ein Signal erhält, dass der Wert gelesen wurde. Anschließend speichert es die Werte der Rot-, Grün- und Blau-Komponenten sowie die Umgebungslichtintensität in Variablen. Misst der Sensor einen niedrigen Lichtwert, schaltet er den LED-Streifen nicht ein. Andernfalls ermittelt es, welche Komponente den höchsten gemessenen Wert aufweist. Diesen zeigt es schließlich auf dem LED-Streifen an.

Leuchtet der LED-Streifen auch ohne Messobjekt, erhöhen Sie den minimalen Umgebungslichtwert.

Lesen von RGB-Werten mit einem OLED-Display

Das Programm startet mit der Einrichtung des Farbsensors zusammen mit dem OLED-Display. Anschließend wird die Bedingung wiederholt, die Folgendes besagt: Ist der Farbsensor messbereit, richtet er mehrere Variablen ein. Im letzten Schritt werden die Variablen auf dem OLED-Display angezeigt.

Wir erhalten Informationen über den Rot-, Grün- und Blauanteil. Aber auch die Menge der Umgebung ist wichtig. Mit den Tasten A und B am Microbit können wir zusätzliche LEDs einschalten, die das Messobjekt erhellen.

Aufgaben

Aufgabe 1: Farbmessung

Schließen Sie ein OLED-Display an die Leuchte an und verwenden Sie das Sensormodul APDS-9960, um die gemessenen Farbwerte der Umgebung auszugeben. Messen Sie verschiedene Oberflächen und beobachten Sie die Unterschiede in den R-, G- und B-Komponenten.

Aufgabe 2: Benutzerdefinierte Farben (Erweitert)

Messen Sie die Werte ausgewählter Farben, z. B. roter, blauer oder grüner Bereiche. Speichern Sie die entsprechenden RGB-Werte und schaffen Sie Bedingungen für deren Erkennung. Bei Annäherung an eine ähnliche Farbe lassen Sie den LED-Streifen die entsprechende Farbe anzeigen. Stellen Sie die Toleranz im Programm ein, damit die Messung auch bei unterschiedlichen Lichtverhältnissen zuverlässig funktioniert.

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