Erste Schritte Design & Technik

Vorbereitung

• Baue die Schaltung gemäss dem Bild unten auf.

• Lade den Code auf das Arduino und teste diesen.

// Einfaches Blink-Programm – LED an Pin 12

void setup() {

 pinMode(12, OUTPUT);     // Pin 12 als Ausgang

}

void loop() {

 digitalWrite(12, HIGH);  // LED ein

 delay(500);              // 0.5 s warten

 digitalWrite(12, LOW);   // LED aus

 delay(500);              // 0.5 s warten

}

Aufgabe

• Baue die Schaltung zu einem Wechselblinker um. Ergänze dazu eine zweite LED an Pin A0 und GND (Ground = 0 V).

• Passe den Code an, damit ein Wechselblinker entsteht. Du musst dazu die drei Zeilen unten an der jeweils richtigen Stelle in den Code einfügen.

 pinMode(A0, OUTPUT);     // Pin A0 als Ausgang

 digitalWrite(A0, HIGH);  // LED ein

 digitalWrite(A0, LOW);   // LED aus

Vorbereitung

• Baue die Schaltung gemäss dem Bild unten auf.

• Lade den Code auf das Arduino und teste diesen.

• Wahrscheinlich bekommst du die Fehlermeldung Compilation error: Servo.h: No such file or directory

• Um den Fehler zu beheben, musst du die Bibliothek Servo.h installieren. Klicke dazu auf das Büchersymbol links, tippe Servo und klicke auf Installieren.

// Bewegt den Servo langsam vor und zurück.

#include <Servo.h>     // Lädt die Servo-Bibliothek, damit wir Servos steuern können

Servo servo9;          // Erstellt einen Servo. "servo9" ist nur ein selbst gewählter Name.

                       // Wir hätten ihn auch "meinServo" nennen können. Der Name 9 erinnert

                       // bloss daran, dass dieser Servo an Pin 9 angeschlossen wird.

int pos = 0;           // Variable für die Position (Winkel) des Servos, Startwert 0

void setup() {         // Wird einmal beim Start ausgeführt

 servo9.attach(9, 500, 2500);  // Verbindet den Servo mit Pin 9

                       // 500 und 2500: kürzeste/längste Steuerimpulslänge (Mikrosekunden)

}

void loop() {          // Wird immer wieder wiederholt

 // vorwärts: Winkel zählt Schritt für Schritt von 0 bis 180 hoch

 for (pos = 0; pos <= 180; pos += 1) {

   servo9.write(pos);  // Fährt den Servo auf den aktuellen Winkel

   delay(15);          // Wartet 15 Millisekunden, damit die Bewegung langsam wirkt

 }

 // rückwärts: Winkel zählt Schritt für Schritt von 180 zurück auf 0

 for (pos = 180; pos >= 0; pos -= 1) {

   servo9.write(pos);  // Fährt den Servo auf den aktuellen Winkel

   delay(15);          // Wartet 15 Millisekunden

 }

}

Aufgabe

• Verändere das Verhalten des Servos, indem du die Werte Position und delay änderst. Der Servo kann sich maximal um 180 Grad drehen.

Vorbereitung

• Baue die Schaltung gemäss dem Bild unten auf. Wenn du ein Lautsprechermodul (Lautsprecher mit eingebautem Verstärker) statt eines Piezo-Lautsprechers verwendest, schliesst du dieses an GND und 5V an, den Signalpin verbindest du mit Pin 8.

• Lade den Code auf das Arduino und teste diesen.

// Melodie auf Pin 8

// Notenfrequenzen (Hz)

#define G3 196   // G3 steht ab jetzt für 196 Hz (tiefe Frequenz = tiefer Ton)

#define A3 220   // A3 steht für 220 Hz, etwas höher

#define B3 247   // B3 steht für 247 Hz

#define C4 262   // C4 steht für 262 Hz, höher = höherer Ton

// Melodie (0 = Pause) und Noten / Dauer (4=Viertel, 8=Achtel)

const int melody[] = { C4, G3, G3, A3, G3, 0,  B3, C4 };  // Liste der Töne, 0 = Pause

const int dur[]    = { 4,  8,  8,  4,  4,  4,  4,  4  };   // Dauer pro Ton (4=Viertel, 8=halb so lang)

void setup() {

}

void loop() {

const int n = sizeof(melody) / sizeof(melody[0]);  // zählt die Anzahl Töne (hier 8)

for (int i = 0; i < n; i++) {                       // geht alle Töne durch, i = Nummer des Tons

  int ms = 1000 / dur[i];                     // Tondauer in ms: 1000/4=250, 1000/8=125

  // wenn keine Pause (Wert > 0): Ton melody[i] auf Pin 8 für ms Millisekunden spielen

  if (melody[i] > 0) tone(8, melody[i], ms);

  delay(ms * 1.30);                           // etwas länger warten (130 %) gibt Lücke zwischen Noten

  noTone(8);                                  // Ton sicher abschalten, auch bei Pause

}

}

Aufgabe

• Verändere die Melodie, indem du neue Töne definierst (define) oder deren Reihenfolge (melody) oder Länge (dur) änderst.

• Gib den Code einer KI und bitte um eine Anpassung in eine andere Melodie.

Vorbereitung

• Baue die Schaltung gemäss dem Bild unten auf.

• Lade den Code auf das Arduino und teste diesen.

• Auch hier wirst du wieder eine Bibliothek/Library installieren müssen (siehe Aufgabe Servo)

#include <Adafruit_NeoPixel.h>   // Bibliothek für Neopixel laden

Adafruit_NeoPixel pixels = Adafruit_NeoPixel(7, 2); // 7 Neopixel werden über Pin 2 angesteuert

void setup() {

pixels.begin();   // Neopixel startklar machen

}

void loop() {

  // setPixelColor(Nummer, Farbe): legt für ein Pixel die Farbe fest (noch unsichtbar)

  // Color(Rot, Grün, Blau): Mischwerte 0 bis 255, 0 = aus, 255 = volle Helligkeit

  pixels.setPixelColor(0, pixels.Color(50, 0, 0));    // Pixel 0: rot

  pixels.setPixelColor(1, pixels.Color(0, 50, 0));    // Pixel 1: grün

  pixels.setPixelColor(2, pixels.Color(0, 0, 255));   // Pixel 2: blau (volle Helligkeit)

  pixels.setPixelColor(3, pixels.Color(50, 50, 0));   // Pixel 3: rot + grün = gelb

  pixels.setPixelColor(4, pixels.Color(0, 50, 50));   // Pixel 4: grün + blau = türkis

  pixels.setPixelColor(5, pixels.Color(50, 0, 50));   // Pixel 5: rot + blau = violett

  pixels.setPixelColor(6, pixels.Color(50, 50, 50));  // Pixel 6: alle gleich = weiss

pixels.show();  // schickt die Farbwerte an die Neopixel

 // delay (500);   // ausgeschaltet: würde 500 ms warten

 // pixels.setPixelColor(0, pixels.Color(0, 50, 0));   // ausgeschaltet: Pixel 0 grün

 // pixels.setPixelColor(1, pixels.Color(50, 0, 0));   // ausgeschaltet: Pixel 1 rot

 // pixels.show();    // ausgeschaltet: Farben anzeigen

 // delay (500);   // ausgeschaltet: 500 ms warten

}

Aufgabe

• Passe die Farben an.

• Entferne die // vor den letzten 5 Zeilen. Zwei Neopixel sollten nun blinken. Bringe auch die weiteren Neopixel zum Blinken.

Hinweis: In jedem Neopixel sind je eine rote, eine grüne und eine blaue LED verbaut. Die Zahlen in den Klammern nach pixels.Color geben an, wie stark die jeweilige LED leuchten soll. 0 bedeutet ausgeschaltet, 255 bedeutet maximale Helligkeit je Farbe. Der erste Wert steuert die rote LED, der zweite die grüne, der dritte die blaue.

Vorbereitung

• Baue die Schaltung gemäss dem Bild unten auf.

• Lade den Code auf das Arduino

// LDR an A0 und GND, LED an Pin 11

// Einfaches Ein-/Ausschalten je nach Helligkeit

// LDR = Fotowiderstand, sein Widerstand ändert sich je nach Lichtmenge

void setup() {

pinMode(11, OUTPUT);             // Pin 11 als Ausgang: steuert die LED

pinMode(A0, INPUT_PULLUP);       // Pin A0 als Eingang mit internem Pull-up (liest den LDR)

Serial.begin(9600);            // Serielle Ausgabe zur Kontrolle (Werte am Computer anzeigen)

}

void loop() {

int ldrWert = analogRead(A0); // LDR-Wert einlesen (Zahl von 0 bis 1023, je nach Helligkeit)

Serial.println(ldrWert);      // Wert im seriellen Monitor anzeigen

if (ldrWert > 250) {          // ist es dunkel genug? Schwellenwert anpassen

  digitalWrite(11, HIGH);     // ja: LED einschalten (bei Dunkelheit)

} else {

  digitalWrite(11, LOW);      // nein: LED ausschalten (bei Helligkeit)

}

delay(200);                   // kurze Pause, damit nicht zu schnell gemessen wird

}

Aufgabe

• Öffne den Seriellen Plotter (unter Werkzeuge) und beobachte, wie sich der Messwert verändert, wenn du deine Hand über den Lichtsensor haltest.

• Verändere den Schwellenwert (250) so, dass die LED leuchtet, wenn der Lichtsensor im Schatten deiner Hand ist.