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Radar

Das Radar-Projekt ist ein ideales Werkzeug, um die Grundlagen der Robotik zu verstehen. Es zeigt, wie man einen Servomotor, einen Ultraschallsensor und einen LED-Streifen verbindet, um ein Gerät zu bauen, das die Umgebung kartiert. Das Radar dreht sich allmählich, misst die Entfernung zu Objekten und wandelt diese in ein Lichtsignal um. Es ist für alle Altersgruppen geeignet und erfordert keine Vorkenntnisse in Elektronik.

Beschreibung

Ein Ultraschall-Distanzsensor (Sonar) ermöglicht die Entfernungsmessung von Objekten durch die Reflexion eines Schallimpulses. Der Sensor sendet ein kurzes Ultraschallsignal aus, das vom Hindernis reflektiert wird und zurückkehrt. Aus der gemessenen Laufzeit und der Schallgeschwindigkeit wird die Entfernung nach folgender Formel berechnet: Entfernung = (Laufzeit × Schallgeschwindigkeit) / 2

Verbindung

Ultraschallsensor (US-015)

VCC: Schließen Sie den 3V3-Ausgang des micro:bit an – er versorgt den Sensor mit Strom.
Masse: An den GND-Pin MB3 anschließen.
Trigonometrie: Anschluss an Pin P9 – dieser dient zum Senden eines Ultraschallimpulses.
Echo: An Pin P8 anschließen – dieser empfängt das reflektierte Signal und ermöglicht die Entfernungsberechnung.

LED-Leiste

DIN (Signal): Anschluss an Pin P1 – steuert die Beleuchtung einzelner LEDs.
VCC: Schließen Sie den 3V3-Ausgang des micro:bit an.
Masse: Verbinden Sie es mit dem Erdungsstift des Micro:bit (GND).

Servomotor

Signalleitung: Anschluss an Pin P0 – ermöglicht die Steuerung der Servorotation.
VCC: Schließen Sie den 3V3-Ausgang des micro:bit an.
Masse: Verbinden Sie es mit dem Erdungsstift des Micro:bit (GND).

Napajení

EINGABE +: Schließen Sie den Pluspol des Batteriekastens an.
EINGABE –: Schließen Sie den Minuspol des Batteriekastens (GND) an.

Warnung: Stellen Sie immer sicher, dass der micro:bit vom Stromnetz getrennt ist, bevor Sie das Gerät anschließen, um Schäden an der Elektronik zu vermeiden.

Programm

Grundprogramm

Nach dem Programmstart werden der LED-Streifen (6 Dioden an Pin P1), die Grenzabstände (1–40 cm) und die Ausgangsposition des Servos an Pin P0 konfiguriert. Der Ultraschallsensor (Trig P8, Echo P9) misst kontinuierlich den Abstand zum Hindernis in Zentimetern.

Der Servo dreht sich kontinuierlich von 0° bis 180° und zurück und simuliert so eine Radarabtastung des Raums. Die gemessene Entfernung wird in die Anzahl der leuchtenden LEDs umgerechnet – grün für größere Entfernungen, orange für mittlere und rot für kleine Entfernungen.

Tonbenachrichtigung

Nach dem Programmstart werden die LED-Leiste (6 Dioden an Pin P1), die Helligkeit, die Messentfernungen (1–40 cm), die Messfilterung mittels Alpha- Koeffizient und die Ausgangsposition des Servos an Pin P0 konfiguriert. Der Ultraschallsensor (Trig P8, Echo P9) misst kontinuierlich die Entfernung, wobei der Messwert geglättet wird (Kombination aus vorherigem und neuem Wert), um eine stabilere Messung zu gewährleisten. Der Servo dreht sich gleichmäßig von 0° bis 180° und zurück und simuliert so ein Radar.

Die gemessene Entfernung wird der Anzahl der leuchtenden LEDs zugeordnet – Grün steht für eine größere Entfernung, Orange für eine mittlere und Rot für eine geringe Entfernung. Befindet sich das Objekt in unmittelbarer Nähe (≤ 2 LEDs), gibt der micro:bit ein akustisches Signal aus.

Aufgaben

Aufgabe 1: LED-Streifen – Distanzvisualisierung

Fügen Sie dem Sonar eine Funktion hinzu, die die gemessene Entfernung mithilfe eines LED-Streifens anzeigt. Legen Sie einen kritischen Abstand fest (z. B. 10 cm ) und passen Sie das Verhalten der Dioden entsprechend an. Befindet sich das Objekt näher als der festgelegte Wert, leuchten mehr Dioden rot auf.

Fragen zum Nachdenken:

Wie verändert sich die Anzahl der leuchtenden LEDs, wenn man sich dem Objekt nähert?
Wie können Farben genutzt werden, um zwischen sicheren und gefährlichen Abständen zu unterscheiden?
Ist es übersichtlicher, die Entfernung schrittweise (durch mehrere Dioden) oder einfach durch einen Farbwechsel anzuzeigen?

Aufgabe 2: Akustische Warnung aus kurzer Entfernung

Füge dem Sonar ein akustisches Signal hinzu, sobald sich ein Objekt nähert. Lege einen kritischen Abstand fest (z. B. 15 cm ). Befindet sich das Objekt näher als dieser Wert, gibt der micro:bit ein akustisches Signal (Piepton) aus.

Programm: Dauerhaftes Piepen aus nächster Nähe.
Oder man ändert das Programm so, dass die Pieptonfrequenz mit Annäherung des Objekts zunimmt.