LED-Anzeige TM1637
Eine Siebensegmentanzeige dient der einfachen Anzeige von Zahlen – beispielsweise Uhrzeit, Temperatur oder anderen Messwerten. Sie eignet sich für Projekte, bei denen eine klare numerische Ausgabe benötigt wird.
Das Display lässt sich einfach über Dupont-Kabel an jede OMG Robotics-Erweiterungskarte anschließen. Stecken Sie dazu einfach den micro:bit in die Erweiterungskarte und schließen Sie das Display gemäß der Abbildung an. Zur Anzeige längerer Zahlen können mehrere Displays in Reihe geschaltet werden.
Verbindung
- CLK – Taktsignal, verbindet mit gelber Balken an den Erweiterungen. Es ist notwendig festzulegen, an welchen Pin wir dieses Signal angeschlossen haben.
- GOTT – Datenpin, verbindet mit gelber Balken an den Erweiterungen. Es ist notwendig festzulegen, an welchen Pin wir dieses Signal mit dem Dupont-Kabel angeschlossen haben.
- VCC – positive Spannung (verbindet sich mit dem weißen Balken).
- GND - Erde (verbindet sich mit dem schwarzen Balken).
Warning: Beim Anschließen muss die Erweiterungskarte ausgeschaltet und der micro:bit von der Stromversorgung getrennt werden.
Programm
Grundprogramm
Zuerst müssen wir eine neue Variable erstellen, die wir „display“ nennen.
Anschließend müssen wir die Erweiterung für unser Display herunterladen. Im Bereich „Erweiterungen“ finden wir die Bibliothek für das TM1637-Display und fügen sie dem Makecode hinzu.
Nun ist alles vorbereitet und wir können mit der Programmierung beginnen. Als erstes fügen wir beim Programmstart ein Display hinzu und schalten es ein. Das Display wird über den Variablenblock „Display auf 0 setzen“ eingestellt, den wir im Fenster „Beim Start“ platzieren. Anschließend wählen wir den Initialisierungsblock aus dem TM1637-Block aus, um zu bestimmen, wo das Display angeschlossen ist.
Sobald das Display eingerichtet ist, schalten wir es mit dem Block „Einschalten“ ein und wählen die Variable „Anzeige“ aus.
Anschließend können wir die Richtigkeit der Verbindung und Programmierung mithilfe des Blocks „Nummer anzeigen“ testen, der sich auf der Registerkarte TM1637 befindet.
Aufgaben
Aufgabe 1: Die Zahl ausschreiben
Um mit einem externen Display zu arbeiten, müssen wir die Blöcke aus dem Lesezeichen verwenden TM1637, das wir zuerst installieren werden.
Mithilfe der entsprechenden Blöcke aus dem Reiter TM1637 zeigen wir dann verschiedene Zahlen auf dem Display an.
Aufgabe 2: Ändern der Displayhelligkeit
Suchen Sie den Block, mit dem Sie die Helligkeitseinstellungen der LED-Anzeige ändern können.
Überlegen Sie, wann wir die Intensität ändern oder sogar ganz reduzieren sollten.
Informieren Sie sich über die höchsten und niedrigsten Intensitätswerte.
Aufgabe 3: Einfache Stoppuhr
Wenn wir bereits wissen, wie man Zahlen anzeigt, können wir mit einfacher Variablenarbeit eine Stoppuhr programmieren.
Wir erstellen eine neue Variable mit dem Namen NummerWir werden dieser Variable wiederholt den Wert 1 hinzufügen und ihren Wert auf dem Display anzeigen.
Wir stellen jedoch fest, dass das Zählen zu schnell geht – was müssen wir dem Programm hinzufügen, damit die Stoppuhr die Zeit genau misst?
Temperatursensor
Mit dem digitalen Thermometer DS18B20 können Sie die Temperatur mit einer Genauigkeit von 9 bis 12 Bit in Grad Celsius messen. Es ist mit einer Temperaturalarmfunktion ausgestattet, bei der Sie die oberen und unteren Grenzwerte programmieren können.
Der Sensor kommuniziert über einen 1-Wire-Bus, der nur ein einziges Datenkabel und Masse für die Verbindung mit dem micro:bit oder einem anderen Mikroprozessor benötigt. Darüber hinaus kann der DS18B20 direkt über die Datenleitung mit Strom versorgt werden (sogenannte parasitäre Stromversorgung), was die Verkabelung vereinfacht.
Jeder Sensor verfügt über eine eindeutige 64-Bit-Kennung, sodass mehrere Sensoren an einen einzigen Bus angeschlossen werden können. Dies ermöglicht eine einfache Temperaturmessung an mehreren Standorten gleichzeitig – beispielsweise in HLK-Anlagen, der Umweltüberwachung in Gebäuden, Maschinen oder Fertigungsprozessen.
Verbindung
- Sig – der digitale Ausgang der Fernbedienung ist verbunden mit gelber Balken, z.B. an Pin P0. Im Programm muss eingestellt werden, an welchem Pin es angeschlossen wird.
- VCC – Sensorversorgung (+3V), angeschlossen an weißer Balken.
- GND – Masse (–), verbindet mit schwarzer Balken.
Warning: Beim Anschließen muss die Erweiterungskarte ausgeschaltet und der micro:bit von der Stromversorgung getrennt werden.
Programm
Grundprogramm
Aufgaben
Aufgabe 1: Temperaturmessung in verschiedenen Teilen des Raumes
Schließen Sie den Temperatursensor gemäß der Abbildung an und überwachen Sie die Messwerte auf dem micro:bit-Display. Platzieren Sie den Sensor an verschiedenen Stellen im Raum – zum Beispiel an der Tür, am Fenster, im Schatten oder in der Nähe einer Heizung.
- Notieren Sie die gemessenen Temperaturen.
- Vergleichen Sie, wo es wärmer und wo es kälter ist.
- Welche Unterschiede haben Sie festgestellt?
Aufgabe 2: Aufzeichnung von Temperaturänderungen im Zeitverlauf
Platzieren Sie den Sensor an einer Stelle und messen Sie eine Stunde lang alle 10 Minuten die Temperatur.
- Gab es während der Messung Veränderungen? Welche Ursachen könnten diese haben?
- Wie schnell erwärmt oder kühlt sich die Umgebung ab?
- Versuchen Sie, ein Diagramm zu zeichnen, das die Temperatur im Zeitverlauf zeigt.
Aufgabe 3: Vergleichen der Temperaturen verschiedener Objekte
Messen Sie mit dem Sensor die Oberflächentemperatur verschiedener Materialien – beispielsweise eines Metalllöffels, eines Plastikbechers, eines Holzschneidebretts oder Ihrer eigenen Hand.
- Welches Material ist das wärmste und welches das kälteste?
- Messen Sie die Lebensmittel, nachdem sie in der Sonne aufgewärmt oder im Kühlschrank abgekühlt wurden.
- Wie lange dauert es, bis ein Gegenstand wieder Raumtemperatur erreicht?
Programmierbarer LED-Streifen
Der RGB-LED-Streifen enthält farbige LEDs mit integrierten SMD-Chips und Steuerschaltungen und lässt sich daher einfach mit dem micro:bit steuern. Jede LED kann Farbe und Helligkeit ändern, sodass Sie sowohl bewegte Lichteffekte als auch statische Farbmuster erzeugen können.
Der LED-Streifen eignet sich für Beleuchtungsprojekte – von Dekorationen über Lichtschienen für Fahrzeuge bis hin zu Lichtexperimenten für Pflanzen. Dank der RGB-Zusammensetzung lässt sich nahezu jede Farbe im sichtbaren Spektrum einstellen. Der Streifen bietet somit vielfältige Möglichkeiten für den Unterricht und das kreative Basteln.
Verbindung
- GOTT – der Datenpin des LED-Streifens ist verbunden mit gelber Balken, z.B. an Pin P0. Im Programm muss eingestellt werden, an welchem Pin es angeschlossen wird.
- VCC – Stromversorgung (+3V), angeschlossen an weißer Balken.
- GND – Masse (–), verbindet mit schwarzer Balken.
Warning: Beim Anschließen muss die Erweiterungskarte ausgeschaltet und der micro:bit von der Stromversorgung getrennt werden.
Programm
Grundprogramm
Zunächst erstellen wir im MakeCode-Editor eine Variable namens „strip“, die zur Steuerung des LED-Streifens verwendet wird. Im Block „beim Start“ fügen wir den Befehl „strip auf“ ein, in den wir später den Block aus der NeoPixel-Erweiterung einfügen.
Zuerst muss die NeoPixel-Erweiterung hinzugefügt werden. Klicken Sie auf „Erweiterungen“ und geben Sie „Adafruit Neopixel“ in die Suchmaschine ein. Wählen Sie die Erweiterung mit dem LED-Streifen-Logo aus. Nach dem Hinzufügen erscheint ein neuer NeoPixel-Tab im Blockmenü.
Von dieser Registerkarte aus fügen wir den Block „Streifen auf Neopixel einstellen …“ ein und legen drei grundlegende Parameter fest: den Pin, an den das Datenkabel des LED-Streifens angeschlossen wird (z. B. P0), die Anzahl der LEDs pro Streifen und das Anzeigeformat, das wir als RGB belassen.
Sobald wir den LED-Streifen hinzugefügt und konfiguriert haben, können wir mit der Steuerung beginnen. Für einen einfachen Test verwenden wir den Block „Streifen zeigt Farbe (rot)“, der den gesamten Streifen rot aufleuchten lässt. Anschließend fügen wir eine kurze Pause (z. B. 500 ms) ein und zeigen die anderen Farben Grün und Blau auf die gleiche Weise an. Damit testen wir die grundlegende Arbeit mit Farben und die Steuerung des LED-Streifens mit dem micro:bit.
Aufgaben
Aufgabe 1: RGB-Streifen einschalten
Lassen Sie die LEDs in den Grundfarben der NeoPixel-Bibliothek leuchten. Probieren Sie Rot, Grün und Blau aus.
Aufgabe 2: Allmähliches Blinken und Lichteffekte
Erstellen Sie Ihre eigenen Lichteffekte mit Blöcken aus der NeoPixel-Bibliothek. Probieren Sie jeden Befehl aus und programmieren Sie anschließend einen Effekt, bei dem LEDs allmählich blinken und die Farbe ändern.
Aufgabe 3: RGB und HSL – was ist der Unterschied?
Wir können die Farbe des Lichts verändern, indem wir die Intensität der roten, grünen und blauen Komponenten (RGB) anpassen. Dies beeinflusst auch die Helligkeit der resultierenden Farbe. Allerdings ist die Anpassung der Intensität in RGB nicht immer einfach.
Daher werden häufig andere Methoden zur Farbdarstellung verwendet, wie beispielsweise HSL (Hue, Saturation, Lightness), HSV oder CMYK. Die NeoPixel-Bibliothek ermöglicht auch die Arbeit mit dem HSL-Format. Informieren Sie sich im Internet über die Funktionsweise von HSL und finden Sie Konverter zwischen einzelnen Farbmodellen.
Schritt 4: Lampe klatschen
Programmieren Sie mit einem LED-Streifen und einem micro:bit ein Nachtlicht, das sich beim Klatschen ein- und ausschaltet. Nutzen Sie das eingebaute Mikrofon des micro:bit zur Geräuscherkennung.
Feuchtigkeitssensor
Der Feuchtigkeitssensor dient zur Messung der Bodenfeuchtigkeit mittels einfacher Leitfähigkeitssonden. Die Daten des Sensors können einfach mit dem micro:bit ausgelesen und zur automatischen Bewässerung oder zur Überwachung der Pflanzengesundheit verwendet werden.
Der Sensor ist ideal für Smart-Garden-Projekte – er ermöglicht es Ihnen, den Bewässerungszeitpunkt zu bestimmen. Er eignet sich sowohl für Heimexperimente als auch für den naturwissenschaftlichen und physikalischen Unterricht. Dank der direkten Verbindung zum micro:bit und der einfachen Interpretation der Werte bietet er eine praktische Erweiterung der realen Welt und entwickelt technisches Denken und eine Beziehung zur Pflege lebender Organismen.
Verbindung
LED-Anzeigeanschluss
- GOTT – der Display-Datenpin ist verbunden mit gelber Balken, z.B. an Pin P1. Im Programm muss eingestellt werden, an welchem Pin es angeschlossen wird.
- CLK – das Display-Taktsignal ist angeschlossen an gelber Balken, z.B. an Pin P2. Auch hier ist es notwendig, den entsprechenden Pin im Programm einzustellen.
- VCC – Stromversorgung (+3V), angeschlossen an weißer Balken.
- GND – Masse (–), verbindet mit schwarzer Balken.
Anschluss eines kapazitiven Feuchtigkeitssensors
- GOTT – der AOUT-Signalpin ist verbunden mit gelber Balken, an Pin P2. Im Programm muss eingestellt werden, an welchen Pin es angeschlossen wird.
- VCC – Stromversorgung (+3V), angeschlossen an weißer Balken.
- GND – Masse (–), verbindet mit schwarzer Balken.
Warning: Beim Anschließen muss die Erweiterungskarte ausgeschaltet und der micro:bit von der Stromversorgung getrennt werden.
Programm
Grundprogramm
Zunächst schließen wir den kapazitiven Sensor und die LED-Anzeige gemäß Anleitung an. Wenn wir den Sensor über ein Kabel angeschlossen haben, verbinden wir ihn mit der Erweiterungskarte, sodass das gelbe Signalkabel zum gelben Klemmenblock führt. Wenn wir uns bei der Programmierung der LED-Anzeige nicht sicher sind, lesen wir den entsprechenden Abschnitt mit Anweisungen zur Arbeit mit der Anzeige.
Um die Werte des kapazitiven Sensors im Programm anzuzeigen, fügen wir der Wiederholungsschleife den Block „Anzeige zeigt Zahl 0“ hinzu, in dem wir anstelle der Null einen Block zum Lesen des Werts vom Pin einfügen und den entsprechenden gelben Pin auswählen. Sollte die Anzeige nicht funktionieren, überprüfen wir die Verdrahtung der Kabel zum gelben Streifen (CLK und DIO). Sollte der Sensor keine Werte anzeigen, überprüfen wir, an welchem Pin der Sensor angeschlossen ist und ob wir den Pin im Programm richtig eingestellt haben.
Aufgaben
Aufgabe 1: Werte von einem Sensor auslesen
Schließen Sie den Feuchtigkeitssensor gemäß dem beigefügten Diagramm an. Beobachten Sie die Messwerte auf dem Display.
- Berühren Sie den Sensor mit trockenen Fingern und notieren Sie die angezeigten Werte.
- Wiederholen Sie den Versuch mit angefeuchteten Fingern und vergleichen Sie den Unterschied.
- Achten Sie während des Experiments darauf, dass die restliche Elektronik oder der Computer nicht nass werden.
Aufgabe 2: Erfassung der Substratfeuchtewerte vor und nach dem Eintopfen
Wählen Sie eine Topfpflanze, die heute noch nicht gegossen wurde. Stecken Sie den Sensor vorsichtig in die Erde und achten Sie darauf, die Wurzeln nicht zu beschädigen. Notieren Sie den aktuellen Feuchtigkeitswert. Gießen Sie die Pflanze nach dem Ablesen und beobachten Sie die Veränderung des Messwerts.
- Notieren Sie die höchsten und niedrigsten Messwerte.
- Monitoränderungen alle 15 Minuten.
- Beschreiben Sie, wie schnell sich die Luftfeuchtigkeit ändert.
Aufgabe 3: Vergleich der Ausgabewerte in verschiedenen Bodenarten
Bereiten Sie verschiedene Bodenarten vor – zum Beispiel Sand, normale Erde, Lehm oder Kies.
- Führen Sie die Messung zunächst ohne Wasserzugabe durch. Führen Sie den Sensor nacheinander in jedes Substrat ein und wischen Sie ihn nach jeder Messung mit einem Papiertuch ab. Notieren Sie die Ergebnisse.
- Anschließend jedes Substrat mit der gleichen Menge Wasser befeuchten und die Messung erneut durchführen.
- Bewerten Sie, welches Substrat vor und welches nach der Bewässerung am feuchtesten war.
- Notieren Sie die Ergebnisse und vergleichen Sie die Eigenschaften der einzelnen Böden.
Tauchpumpe und Mosfet-Modul
Tauchpumpe
Eine Tauchpumpe dient zum Pumpen und Verteilen von Wasser oder ähnlichen Flüssigkeiten an den gewünschten Ort. Sie ist nicht für Chemikalien geeignet, da diese die inneren Teile beschädigen könnten.
Im Inneren befindet sich ein Motor mit einem Laufrad, der Flüssigkeit durch die Ansaugöffnung ansaugt und durch den Auslass herausdrückt. Die Pumpe muss während des Betriebs vollständig in der Flüssigkeit eingetaucht sein und darf nicht leer laufen – schalten Sie sie erst ein, wenn sie vollständig eingetaucht ist.
Mosfet-Modul
Das MOSFET-Modul dient der sicheren Steuerung der Pumpe über den micro:bit. Ein direkter Anschluss der Pumpe an den micro:bit kann zu Schäden führen, da die Pumpe eine Spannung von 5-6 V benötigt, die der micro:bit selbst nicht bereitstellt. Das MOSFET-Modul ermöglicht die Trennung der Stromversorgung der Pumpe von der Steuerlogik und gewährleistet so einen sicheren und zuverlässigen Betrieb.
Verbindung
Anschluss der Pumpe über ein MOSFET-Modul
- GOTT – Der SIG-Signalpin auf dem Modul ist verbunden mit gelber Balken, z.B. an Pin P1. Im Programm muss eingestellt werden, an welchem Pin es angeschlossen wird.
- VCC – Modulversorgung (+3V), verbunden mit weißer Balken.
- GND – Masse (–), verbindet mit schwarzer Balken.
Die Pumpenstromversorgung wird an die Modulklemmen angeschlossen:
- V+ – rotes Pumpenkabel (Pluspol)
- IN- – schwarzes Pumpenkabel (Minuspol)
Warning: Beim Anschließen muss die Erweiterungskarte ausgeschaltet und der micro:bit von der Stromversorgung getrennt werden.
Programm
Grundprogramm
Zunächst testen wir, ob alles richtig funktioniert. Dazu fügen wir im Block „Beim Start“ den Block „Schreibe einen logischen Wert von 1 auf Pin P1“ (oder einen anderen Pin, je nach Anschluss) ein. Dieser Block aktiviert den Ausgang am Pin, der das am gelben Streifen angeschlossene Mosfet-Modul steuert.
Nach dem Hochladen des Programms auf den micro:bit sollte die Pumpe starten.
Als Nächstes programmieren wir die Pumpensteuerung mit Tasten. Mithilfe von Blöcken aus der Registerkarte „Eingänge“ erstellen wir eine Bedingung: Beim Drücken von Taste A schaltet sich die Pumpe ein und beim Drücken von Taste B aus. Dies ermöglicht uns eine einfache manuelle Steuerung der Pumpe direkt vom micro:bit aus.
Aufgaben
Aufgabe 1: Funktionalität testen
Überprüfen Sie zunächst den korrekten Anschluss und die Funktionsfähigkeit von Pumpe und Mosfet-Modul. Bereiten Sie geeignete Behälter vor, z. B. Laborflaschen oder größere Becher mit einem Fassungsvermögen von mindestens 1 Liter, zwischen denen Sie Wasser pumpen. Schließen Sie einen Schlauch an den Auslass der Tauchpumpe an – am einfachsten ist ein Aquarienschlauch.
Aufgabe 2: Wir zeichnen und messen
Messen Sie, wie viel Wasser die Pumpe in 10, 20 und 30 Sekunden pumpt. Programmieren Sie den micro:bit so, dass die Pumpe beim Drücken der Taste startet und nach der gewählten Zeit wieder abschaltet. Führen Sie jede Messung einzeln durch und bestimmen Sie mit einem Messzylinder die gepumpte Wassermenge. Notieren Sie die Ergebnisse.
Aufgabe 3: Automatische Bewässerung
Richten Sie ein automatisches Bewässerungssystem für Ihre Pflanzen ein. Nutzen Sie dazu die Informationen zur gepumpten Wassermenge und zur optimalen Luftfeuchtigkeit aus den vorherigen Übungen. Jede Pflanzenart hat unterschiedliche Bewässerungsbedürfnisse – informieren Sie sich online und passen Sie Ihren Zeitplan entsprechend an. Ihr System sollte erst dann mit der Bewässerung beginnen, wenn die Erde trocken ist und die Pflanze tatsächlich Wasser benötigt.
Infrarotsensor
Ein IR-Sensor (Infrarotsensor) dient der Erkennung von Objekten oder Bewegungen auf kurze Distanz mittels reflektierter Infrarotstrahlung. Er wird im Alltag beispielsweise in Fernsehfernbedienungen, aber auch in der Industrie oder in Automatisierungssystemen eingesetzt.
IR-Sensoren finden sich in automatischen Türen, Schranken, bewegungsaktivierter Beleuchtung oder Roboterfahrzeugen und helfen dort, Hindernisse zu erkennen. Ihr Vorteil liegt in ihrer einfachen Handhabung und der schnellen Reaktion auf sich verändernde Umgebungen.
Der Sensor verfügt in der Regel über zwei Ausgänge – einen digitalen (DO) zur Erkennung der Anwesenheit eines Objekts und einen analogen (AO) zur genaueren Messung der Intensität des reflektierten Signals. In Kombination mit dem micro:bit kann der IR-Sensor in vielen Schulprojekten eingesetzt werden – von Sicherheitssystemen bis hin zu interaktiven Robotern.
Verbindung
- GOTT – der digitale Ausgang der Fernbedienung ist verbunden mit gelber Balken, z.B. an Pin P0. Im Programm muss eingestellt werden, an welchem Pin es angeschlossen wird.
- VCC – Sensorversorgung (+3V), angeschlossen an weißer Balken.
- GND – Masse (–), verbindet mit schwarzer Balken.
Warning: Beim Anschließen muss die Erweiterungskarte ausgeschaltet und der micro:bit von der Stromversorgung getrennt werden.
Programm
Grundprogramm
Zunächst testen wir, ob alles richtig funktioniert. Dazu fügen wir im Block „Beim Start“ den Block „Schreibe einen logischen Wert von 1 auf Pin P1“ (oder einen anderen Pin, je nach Anschluss) ein. Dieser Block aktiviert den Ausgang am Pin, der das am gelben Streifen angeschlossene Mosfet-Modul steuert.
Nach dem Hochladen des Programms auf den micro:bit sollte die Pumpe starten.
Als Nächstes programmieren wir die Pumpensteuerung mit Tasten. Mithilfe von Blöcken aus der Registerkarte „Eingänge“ erstellen wir eine Bedingung: Beim Drücken von Taste A schaltet sich die Pumpe ein und beim Drücken von Taste B aus. Dies ermöglicht uns eine einfache manuelle Steuerung der Pumpe direkt vom micro:bit aus.
Aufgaben
Aufgabe 1: Werte von einem IR-Sensor auslesen
Ermitteln Sie, wann der digitale Ausgang des IR-Sensors 1 beträgt. Bedecken Sie den Sensor mit Ihrer Hand oder einem anderen Gegenstand und beobachten Sie, wie sich der Ausgang ändert. Überprüfen Sie, wie der Sensor auf das Vorhandensein oder Fehlen eines Hindernisses reagiert.
Aufgabe 2: Maximale Erkennungsdistanz
Testen Sie, wie weit der IR-Sensor ein Hindernis noch erkennen kann. Über das blaue Drehelement (Potentiometer) am Sensor können Sie dessen Empfindlichkeit einstellen und so die maximale Erfassungsreichweite beeinflussen.
Aufgabe 3: Sicherheitsgerät
Entwerfen Sie ein einfaches Sicherheitssystem mit einem IR-Sensor. Überlegen Sie, wie dieser Bewegungen erkennen und welche Aktion ausgelöst werden soll (z. B. eine LED einschalten, einen Alarm auslösen oder in den Speicher schreiben).
Lichtsensor
Ein Fotowiderstand ist ein passives elektronisches Bauteil, dessen Widerstand sich je nach Lichteinfall ändert – je mehr Licht, desto geringer der Widerstand. Mit dem micro:bit können wir die Lichtintensität einfach messen und in Echtzeit auf Änderungen reagieren.
In Lehre und Praxis kann ein Fotowiderstand beispielsweise dazu verwendet werden, eine Hühnerstalltür automatisch nach Sonnenaufgang zu öffnen oder Jalousien zu steuern, die sich bei Dämmerung öffnen.
Verbindung
- GOTT – der digitale Ausgang der Fernbedienung ist verbunden mit gelber Balken, z.B. an Pin P0. Im Programm muss eingestellt werden, an welchem Pin es angeschlossen wird.
- VCC – Sensorversorgung (+3V), angeschlossen an weißer Balken.
- GND – Masse (–), verbindet mit schwarzer Balken.
Warning: Beim Anschließen muss die Erweiterungskarte ausgeschaltet und der micro:bit von der Stromversorgung getrennt werden.
Programm
Grundprogramm
Im Programm überwachen wir den Status des digitalen Ausgangs des Fotowiderstandsmoduls.
Um die Signalstabilität zu erhöhen und Störungen zu reduzieren, aktivieren wir einen internen Pull-Up-Widerstand am Eingangspin. Dies gewährleistet ein zuverlässigeres Auslesen der Daten vom Sensor.
Aufgaben
Aufgabe 1: Werte von einem Lichtsensor auslesen
Finden Sie heraus, wann der digitale Ausgang des Sensors 1 ist. Decken Sie den Sensor mit Ihrer Hand ab und beobachten Sie, wie er auf die Lichtveränderung reagiert. Überprüfen Sie, welcher Zustand der Beleuchtung und welcher der Beschattung entspricht.
Aufgabe 2: Einstellen der Empfindlichkeit
Mit dem blauen Drehelement (Potentiometer) am Modul können Sie die Sensorempfindlichkeit einstellen. Probieren Sie einen Wert aus, bei dem der Sensor eine Handbedeckung sicher erkennt.
Aufgabe 3: Automatische Lampe
Kombinieren Sie einen RGB-LED-Streifen mit einem Fotosensor und programmieren Sie eine einfache Lampe, die sich automatisch einschaltet, wenn die Lichtintensität nachlässt – beispielsweise abends oder wenn es dunkel wird.
Intelligenter Blumentopf
Diese Schaltung nutzt die in den vorangegangenen Abschnitten erläuterten Prinzipien. Wir verwenden hier ein TM1637- Display , einen kapazitiven Feuchtigkeitssensor , ein MOSFET-Modul und eine Tauchpumpe.
Der kapazitive Sensor misst die Bodenfeuchtigkeit. Mit sinkender Feuchtigkeit verringert sich seine Kapazität, und der Sensor misst höhere Spannungswerte. Überschreitet der Wert den eingestellten Grenzwert, schaltet das Programm das Boost-MOSFET-Modul ein, das die Pumpe mit Strom versorgt. Dadurch fließt Wasser in den Blumentopf, die Bodenfeuchtigkeit steigt, was vom Sensor erfasst wird. Der Wert des Sensors sinkt, und das MOSFET-Modul (und damit die Pumpe) wird abgeschaltet.
Verbindung
Anschluss der Pumpe über ein MOSFET-Modul
- GOTT – Der SIG-Signalpin auf dem Modul ist verbunden mit gelber Balkenz.B. auf einer Stecknadel P1Im Programm muss festgelegt werden, an welchen Pin es angeschlossen wird.
- VCC – Modulversorgung (+3V), verbunden mit weißer Balken.
- GND – Masse (–), verbindet mit schwarzer Balken.
Die Pumpenstromversorgung wird an die Modulklemmen angeschlossen:
- V+ – rotes Pumpenkabel (Pluspol).
- IN- – schwarzes Pumpenkabel (Minuspol).
TM1637 Displayverdrahtung
- CLK – Schließen Sie das Taktsignal an den Pin an P14 (im Beispielprogramm festgelegt).
- GOTT – Verbinden Sie das Datensignal mit dem Pin P13.
- VCC – Modulstromversorgung (+3,3 V), an den weißen Streifen anschließen.
- GND – Masse (-), mit der schwarzen Leiste verbinden.
Anschluss des kapazitiven Feuchtigkeitssensors
- August – Analoges Signal des gemessenen Spannungspegels (je höher der Wert, desto trockener der Boden), an den Pin anschließen P0.
- VCC – Modulstromversorgung (+3,3 V), an den weißen Streifen anschließen.
- GND – Masse (-), mit der schwarzen Leiste verbinden.
Warnung: Beim Anschließen muss die Erweiterungsplatine ausgeschaltet und der micro:bit vom Netzteil getrennt sein.
Programm
Zuerst prüfen wir, ob alles ordnungsgemäß funktioniert. Dazu bereiten wir ein feuchtes Tuch vor, um den Feuchtigkeitssensor zu testen.
Zuerst stellen wir die Pins ein, an die das Display angeschlossen ist, schalten die Hintergrundbeleuchtung ein und löschen sie.
Innerhalb der Schleife lesen wir den Sensorwert aus und zeigen ihn auf dem Display an. Anschließend prüfen wir, ob der Wert den festgelegten Schwellenwert (hier 500, bei Bedarf anpassen) überschreitet. Ist der Wert höher, ist der Boden trocken. Daher schalten wir das MOSFET-Modul und somit die Pumpe ein (hier voll aufgedreht, Pumpendrehzahl nach Bedarf anpassen). Ist der Boden ausreichend feucht, schaltet sich die Pumpe wieder aus. Abschließend warten wir 100 ms.
Aufgaben
Testen Sie die Verkabelung zusammen mit dem Programm. Nehmen Sie ein feuchtes Tuch und tupfen Sie den Sensor damit ab. Wenn alles wie erwartet funktioniert, können Sie die Verkabelung in einem echten Blumentopf umsetzen.
