¶ Willkommen
Hier ist der ultimative Wissensspeicher 
¶ Physical Computing
Physical Computing bezeichnet die Verbindung von Hardware (physische Welt) und Software (digitale Welt), bei der Computer mit ihrer Umgebung über Sensoren und Aktoren interagieren.
Physical Computing ist das Entwickeln interaktiver Systeme, die mithilfe von Mikrocontrollern reale Signale erfassen, verarbeiten und darauf reagieren.
Ein Mikrocontroller ist ein kleiner, integrierter Computer auf einem einzigen Chip, der zur Steuerung von elektronischen Geräten und Systemen verwendet wird.
¶ Arduino/Funduino
Wir nutzen als Mikrocontroller den Arduino/Funduino.
(Hinweis: Wer mehr Rechenpower benötigt könnte auch einen RaspberryPi verwenden).
Lest folgende Quellen
- https://funduino.de/hardware-software (bis 2.2)
- https://starthardware.org/man_uploads/Kurzworkshop-Arduino.pdf
Haltet wichtige Begriffe im Hefter fest.
¶ Material
Folgende Sensoren und Aktuatoren stehen zur Verfügung.
¶ Sensoren
- Schalter / Taster / Schieberegeler / Tastatur
- Temperatur- & Feuchtigkeitssensoren
- Licht- & Farbsensoren
- Distanz- & Näherungssensoren
- Gassensoren (CO2, Rauch, Methan)
- Bewegung, Lage & Orientierung
- Kraft / Gewicht
- Infrarot
- Bewegung
- RFID (Kartenlesen)
¶ Aktuatoren
- Motoren (DC, Servo, Schritt, Vibration)
- LED (einzel oder Streifen)
- Displays (Segmente, LCD, ..)
- Akustisch (Piezo-Buzzer, Lautsprecher)
- Pumpe
- ....
¶ Simulation mit TinkerCAD
Bevor wir echte Hardware kaputt machen, nutzen wir die Simulation in TinkerCAD.
Aufgabe
Bearbeitet die Arbeitsblätter https://funduino.de/arduino-lehrmittel-fuer-schulen
Statt mit Text (C-Code) zu programmieren nutzt den BlockCode.
Arbeitsblätter Arduino:
https://funduino.de/arduino-lehrmittel-fuer-schulen
¶ Wichtige Erkenntnisse aus den Arbeitsblättern
¶ LEDs
- müssen richtig angeschlossen werden
- Müssen mit der richtigen Spannung betrieben werden. Unverbindliche Empfehlung für Widerstände bei Verwendung der folgenden LED-Farben an den 5V Pins des Mikrocontrollers: Weiß, Grün, Blau: 100 Ohm / Rot, Gelb: 200 Ohm. Genau kann es hier berechnet werden: https://leds-and-more.de/Widerstandsrechner
¶ Code
- Methode setup wird einmal zu Beginn ausgeführt
- Methode loop (engl. für Schleife) wiederholt sich ständig
- in setup müssen alle pins festgelegt werden, die für Ausgaben oder Eingaben verwendet werden
- pinMode(13, OUTPUT);
- pinMode(14, INPUT);
Merke:
Von einem Sensor einlesen: digitalRead oder analogRead
Einen Aktuator ansprechen: digitalWrite oder analogWrite
Digital: Wenn nur Werte 0 (keine Spannung) und 1 (Spannung liegt an) möglich sind (Schalter aus = 0, Schalter ein = 1)
Analog: Wenn Spannungswerte zwischen 0 und 5V anliegen können.Zum Beispiel für Temperatursensoren.
Sammelung wichtiger Methoden
| Methode | Beschreibung |
|---|---|
| pinMode(pinnummer:int, OUTPUT oder INPUT) | Konfiguriert den spezifizierten Pin als Input oder Output. |
| digitalWrite(pinnummer:int, HIGH oder LOW) | Schreibt einen HIGH- (5V) oder LOW-Wert (0V) auf einen Digitalpin. |
| wert = digitalRead(pinnummer:int) | Liest einen Wert von einem vorgegebenen Digitalpin ein, entweder HIGH oder LOW. |
| delay(zeit:int) | Wartet zeit Millisekunden |
| analogWrite(pinnummer:int) | Schreibt einen Analogwert (PWM-Welle) auf einen Pin. Mögliche Werte 0-255. Funktioniert nur für mit PWM markierten PINs |
Ein Dokumentation weiterer Befehle findet ihr hier: https://docs.arduino.cc/language-reference/
Sonst unterstützt der Arduino die aus dem INF-Unterricht bekannten Kontrollstrukturen
- Bedingung (IF)
- Schleifen
- Variablen
¶ Lösungen für Arbeitsblatt Nr 3.
Variablen
- helligkeit: von 0 (LED ist aus) bis 255 (LED leuchtet voll)
- fadeschritte: Änderungsrate der Helligkeit. Helligkeit nimmt Schrittweise die Werte 0, 5, 10, 15, ..., 245, 250, 255, 250, 245, ... 10, 5, 0, 5 usw. an.
¶ Lösungen für Arbeitsblatt Nr 6.
Zur Abwechselung einmal als Code
¶ Projekt
Aufgabe: Planen und implementiert ein smartes Gerät