Arduino: Sensoren einlesen: Unterschied zwischen den Versionen

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'''Autor:''' [[Benutzer:Ulrich_Schneider| Prof. Dr.-Ing. Schneider]]<br>
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'''Modul:''' Praxismodul I<br>
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'''Lehrveranstaltung:''' Mechatronik, Informatikpraktikum 1, 1. Semester, Wintersemester
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| '''Modul:''' || Praxismodul I
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| '''Lektion 4:''' || Mechatronik, Informatikpraktikum, 1. Semester, Wintersemester
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== Inhalt ==
== Inhalt ==
* Einbindung von digitalen und abalogen Sensoren:
* Einbindung von digitalen und analogen Sensoren:
** PIR-Bewegungssensor (HC-SR501)
** PIR-Bewegungssensor (HC-SR501)
** Fotowiderstand (LDR)
** Fotowiderstand (LDR)
** Drehpotentiometer (Poti)
** Drehpotentiometer (Poti)
* Visualisierung von Messwerten im seriellen Plotter.


== Lernziele==
== Lernziele==
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* können die Funktionsweise der 3 Sensoren (PIR-Bewegungssensor, Fotowiderstand, Drehpotentiometer) erläutern.
* können die Funktionsweise der 3 Sensoren (PIR-Bewegungssensor, Fotowiderstand, Drehpotentiometer) erläutern.
* können Sie die Sensoren korrekt (elektrisch) anschließen.
* können Sie die Sensoren korrekt (elektrisch) anschließen.
* können Sie die Sensordaten anzeigen und auswerten.
* können Sie die Sensordaten im Seriellen Plotter anzeigen und auswerten.
 


== Lernzielkontrolle ==
== Lernzielkontrolle ==
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# Wie funktioniert der Fotowiderstand technisch? Wozu dienen die Widerstände?
# Wie funktioniert der Fotowiderstand technisch? Wozu dienen die Widerstände?
# Wie funktioniert der Drehpotentiometer technisch? Wie lässt sich das Poti kalibrieren?
# Wie funktioniert der Drehpotentiometer technisch? Wie lässt sich das Poti kalibrieren?
# Wie geben Sie mehrere Signale im Seriellen Plotter aus?
# Wurde der Quelltext durch Header und Kommentare aufgewertet?
# Wurde der Quelltext durch Header und Kommentare aufgewertet?
# Wurden jedes Programm mittels PAP geplant?
# Wurden jedes Programm mittels PAP geplant?
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'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>Lernzielkontrolle_Termin_04.pdf</code>
'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>Lernzielkontrolle_Termin_04.pdf</code>
== Tutorials ==
* [https://docs.arduino.cc/software/ide-v2/tutorials/ide-v2-serial-plotter Using the Serial Plotter Tool]
* [https://www.arduino.cc/reference/de/ Arduino Befehlsübersicht]
*[[Bewegungsmelder,_PIR-Sensor_-_HC-SR501|PIR-Sensor - HC-SR501]]
* [[Fotowiderstand_LDR|Fotowiderstand LDR]]
* [[Arduino:_Bibliothek_einbinden|Wiki: HSHL-Bibliothek einbinden]]
== Demo ==
* [https://svn.hshl.de/svn/Informatikpraktikum_1/trunk/Arduino/ArduinoLibOrdner/ArduinoUnoR3/examples/DemoSerialPlotter/DemoSerialPlotter.ino DemoSerialPlotter.ino]
== Versuchsvorbereitung ==
# Studieren Sie das Tutorial [https://docs.arduino.cc/software/ide-v2/tutorials/ide-v2-serial-plotter Using the Serial Plotter Tool] und nutzen Sie das Demo [https://svn.hshl.de/svn/Informatikpraktikum_1/trunk/Arduino/ArduinoLibOrdner/ArduinoUnoR3/examples/DemoSerialPlotter/DemoSerialPlotter.ino DemoSerialPlotter.ino], um Daten im Seriellen Plotter auszugeben.
# Recherchieren Sie die Funktion der Sensoren ([[Bewegungsmelder,_PIR-Sensor_-_HC-SR501|PIR-Bewegungssensor]], [[Fotowiderstand_LDR|LDR]], Drehpoti) anhand von Fachliteratur.
# Bauen Sie die Schaltungen zur Auswertung der Sensoren auf.
# Planen Sie die Software via PAP.
# Beantworten Sie die Lernzielkontrollfragen.
# Sichern Sie Ihre Unterlagen in SVN.


== Versuchsdurchführung ==
== Versuchsdurchführung ==
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'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>Lernzielkontrolle_Termin_04.pdf</code>
'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>Lernzielkontrolle_Termin_04.pdf</code>
 
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=== Aufgabe 4.2: Der Bewegungsmelder HC-SR501 ===
=== Aufgabe 4.2: Der Bewegungsmelder HC-SR501 ===
Ein Piezo-Lautsprecher soll piepen, sobald eine Bewegung registriert wird.
Ein Piezo-Lautsprecher soll piepen, sobald eine Bewegung registriert wird.
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'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>BewegungsmelderMitPiezo.ino</code>
'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>BewegungsmelderMitPiezo.ino</code>
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| <strong>Musterlösung&thinsp;</strong>
'''Musterlösung:''' [https://funduino.de/nr-8-bewegungsmelder]
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| [https://funduino.de/nr-8-bewegungsmelder Bewegungsmelder HC-SR501]
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=== Aufgabe 4.3: Fotowiderstand (LDR) am Arduino auslesen ===
=== Aufgabe 4.3: Fotowiderstand (LDR) am Arduino auslesen ===
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'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>LDRSteuertLED.ino</code>
'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>LDRSteuertLED.ino</code>
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| <strong>Musterlösung&thinsp;</strong>
'''Musterlösung:''' [https://funduino.de/nr-6-fotowiderstand]
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| [https://funduino.de/nr-6-fotowiderstand Funduino: Fotowiderstand (LDR) am Arduino auslesen]
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=== Aufgabe 4.4: Drehregler - Drehpotentiometer ===
=== Aufgabe 4.4: Drehregler - Drehpotentiometer ===
Eine LED soll blinken. Die Blinkgeschwindigkeit soll mit einem Drehregler eingestellt werden.
Eine LED soll blinken. Die Blinkgeschwindigkeit soll mit einem Drehregler eingestellt werden. Zeigen Sie den Wert des Drehpotentiometers sowie den Wert des LED-Ports (z.&thinsp;B. 13) im Serial Plotter aus.


'''Nützliche Befehle''': <code>pinmode(), analogRead(), analogWrite(), delay()</code>
'''Nützliche Befehle''': <code>pinmode(), analogRead(), analogWrite(), delay(), map()</code>


'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>PotiSteuertLED.ino</code>
'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>PotiSteuertLED.ino</code>
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| <strong>Tutorial&thinsp;</strong>
'''Musterlösung:''' [https://funduino.de/nr-7-potentiometer]
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| <strong>Demo&thinsp;</strong>
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| [https://svn.hshl.de/svn/Informatikpraktikum_1/trunk/Arduino/ArduinoLibOrdner/ArduinoUnoR3/examples/DemoSerialPlotter/DemoSerialPlotter.ino SVN: DemoSerialPlotter.ino]
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| <strong>Musterlösung&thinsp;</strong>
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| [https://funduino.de/nr-7-potentiometer Potentiometer zum Regeln der Blinkgeschwindigkeit einer LED verwenden]
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=== Aufgabe 4.5: Nachhaltige Doku ===
=== Aufgabe 4.5: Nachhaltige Doku ===
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'''Arbeitsergebnis''' in SVN: <code>SVN Log</code>
'''Arbeitsergebnis''' in SVN: <code>SVN Log</code>


== Bewertung ==
== FAQ ==
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* Muss ich die Lösungen selbst programmieren? '''Ja, nur Eigenleistung wird bewertet.'''
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* Darf ich die Musterlösung 1:1 kopieren und als meine Leistung ausgeben? '''Nein, das ist ein [[Software_Plagiat|Plagiat]] und wird als Täuschungsversuch gewertet.'''
| '''Aufgabe'''|| '''Punkte'''
 
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| 4.1|| 2
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| 4.2|| 2
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| 4.3|| 2
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| 4.4|| 2
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| 4.5|| 2
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|}
== Literatur ==
== Literatur ==
# Brühlmann, T.: ''Arduino Praxiseinstieg''. Heidelberg: mitp, 4. Auflage 2019. ISBN 978-3-7475-0056-9. URL: [https://hshl.bsz-bw.de/cgi-bin/koha/opac-detail.pl?biblionumber=125816&query_desc=kw%2Cwrdl%3A%20arduino HSHL-Bib], [https://learning.oreilly.com/library/view/arduino-praxiseinstieg/9783747500569/ O'Reilly-URL]
# Brühlmann, T.: ''Arduino Praxiseinstieg''. Heidelberg: mitp, 4. Auflage 2019. ISBN 978-3-7475-0056-9. URL: [https://hshl.bsz-bw.de/cgi-bin/koha/opac-detail.pl?biblionumber=125816&query_desc=kw%2Cwrdl%3A%20arduino HSHL-Bib], [https://learning.oreilly.com/library/view/arduino-praxiseinstieg/9783747500569/ O'Reilly-URL]
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Aktuelle Version vom 23. Oktober 2023, 11:29 Uhr

Abb. 1: Bewegungsmelder, PIR-Sensor - HC-SR501
Autor: Prof. Dr.-Ing. Schneider
Modul: Praxismodul I
Lektion 4: Mechatronik, Informatikpraktikum, 1. Semester, Wintersemester

Inhalt

  • Einbindung von digitalen und analogen Sensoren:
    • PIR-Bewegungssensor (HC-SR501)
    • Fotowiderstand (LDR)
    • Drehpotentiometer (Poti)
  • Visualisierung von Messwerten im seriellen Plotter.

Lernziele

Nach Durchführung dieser Lektion

  • können die Funktionsweise der 3 Sensoren (PIR-Bewegungssensor, Fotowiderstand, Drehpotentiometer) erläutern.
  • können Sie die Sensoren korrekt (elektrisch) anschließen.
  • können Sie die Sensordaten im Seriellen Plotter anzeigen und auswerten.

Lernzielkontrolle

  1. Wie funktioniert der PIR-Bewegungssensor technisch? Auf welche Strahlung reagiert er? Welche Einstellmöglichkeiten besitzt er?
  2. Wie funktioniert der Fotowiderstand technisch? Wozu dienen die Widerstände?
  3. Wie funktioniert der Drehpotentiometer technisch? Wie lässt sich das Poti kalibrieren?
  4. Wie geben Sie mehrere Signale im Seriellen Plotter aus?
  5. Wurde der Quelltext durch Header und Kommentare aufgewertet?
  6. Wurden jedes Programm mittels PAP geplant?
  7. Wurde auf magic numbers verzichtet?
  8. Wurde die Programmierrichtlinie eingehalten?

Arbeitsergebnisse in SVN: Lernzielkontrolle_Termin_04.pdf

Tutorials

Demo

Versuchsvorbereitung

  1. Studieren Sie das Tutorial Using the Serial Plotter Tool und nutzen Sie das Demo DemoSerialPlotter.ino, um Daten im Seriellen Plotter auszugeben.
  2. Recherchieren Sie die Funktion der Sensoren (PIR-Bewegungssensor, LDR, Drehpoti) anhand von Fachliteratur.
  3. Bauen Sie die Schaltungen zur Auswertung der Sensoren auf.
  4. Planen Sie die Software via PAP.
  5. Beantworten Sie die Lernzielkontrollfragen.
  6. Sichern Sie Ihre Unterlagen in SVN.

Versuchsdurchführung

Aufgabe 4.1: Lernzielkontrolle

Präsentieren Sie Prof. Schneider das Ergebnis der Lernzielkontrolle.

Arbeitsergebnisse in SVN: Lernzielkontrolle_Termin_04.pdf

Aufgabe 4.2: Der Bewegungsmelder HC-SR501

Ein Piezo-Lautsprecher soll piepen, sobald eine Bewegung registriert wird.

Nützliche Befehle: pinmode(), digitalRead(), digitalWrite(), delay, if..else

Arbeitsergebnisse in SVN: BewegungsmelderMitPiezo.ino

Aufgabe 4.3: Fotowiderstand (LDR) am Arduino auslesen

Eine LED soll leuchten, wenn es dunkel wird bzw. wenn ein Fotowiderstand abgedeckt wird.

Nützliche Befehle: pinmode(), analogRead(), digitalWrite(), if..else

Arbeitsergebnisse in SVN: LDRSteuertLED.ino

Aufgabe 4.4: Drehregler - Drehpotentiometer

Eine LED soll blinken. Die Blinkgeschwindigkeit soll mit einem Drehregler eingestellt werden. Zeigen Sie den Wert des Drehpotentiometers sowie den Wert des LED-Ports (z. B. 13) im Serial Plotter aus.

Nützliche Befehle: pinmode(), analogRead(), analogWrite(), delay(), map()

Arbeitsergebnisse in SVN: PotiSteuertLED.ino

Aufgabe 4.5: Nachhaltige Doku

Sichern Sie alle Ergebnisse mit beschreibendem Text (message) in SVN.

  • Wurden die Regeln für den Umgang mit SVN eingehalten?
  • Wurde die Programmierrichtlinie eingehalten?
  • Wurde nachhaltig dokumentiert?
  • Haben die Programme einen Header?
  • Wurden der Quelltext umfangreich kommentiert?
  • Wurden die PAPs erstellt und abgelegt? Passen die PAPs 100% zum Programm?

Arbeitsergebnis in SVN: SVN Log

FAQ

  • Muss ich die Lösungen selbst programmieren? Ja, nur Eigenleistung wird bewertet.
  • Darf ich die Musterlösung 1:1 kopieren und als meine Leistung ausgeben? Nein, das ist ein Plagiat und wird als Täuschungsversuch gewertet.

Literatur

  1. Brühlmann, T.: Arduino Praxiseinstieg. Heidelberg: mitp, 4. Auflage 2019. ISBN 978-3-7475-0056-9. URL: HSHL-Bib, O'Reilly-URL
  2. Brühlmann, T.: Sensoren im Einsatz mit Arduino. Frechen : mitp Verlag, 1. Auflage 2017. ISBN: 9783958451520. URL: HSHL-Bib, O'Reilly
  3. Snieders, R.: ARDUINO lernen. Nordhorn: 8. Auflage 2022. URL: https://funduino.de/vorwort
  4. Schneider, U.: Programmierrichtlinie für für die Erstellung von Software in C. Lippstadt, 1. Auflage 2022. PDF-Dokument (212 kb)


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