Cyber Physical Computing

Veröffentlicht am 23. März 2023
Aktualisert am 16. April 2023

Status: im Aufbau.



Einstieg (Standardisierung)

Wie funktioniert eigentlich Strom?

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Was ist ein Widerstand (elektronisches Bauelement)?
Ohm [Ω] ist ein Maß, um dem Stromfluss eines Stromkreises, durch einen Widerstand entgegenzuwirken.

Hier wird ein Exemplarischer Widerstand gezeigt

Wichtig bei der Auswahl von Widerständen, nicht Kiloohm mit Ohm verwechseln:
1 000 Ohm [Ω] = 1,0 Kiloohm [kΩ]
100 Ohm [Ω] = 0,1 Kiloohm [kΩ]

Wie lese ich den Widerstand ab?
Die Farbringe auf dem Widerstand können anhand der nachfolgenden Tabelle abgelesen werden.
Es kann jedoch auch ein Multimeter zum Messen des Widerstandes verwendet werden.

Farb- und Referenztabelle Metallschicht-Widerstände

LED-Vorwiderstandsrechner
www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/1109111.htm

Farbcode-Rechner für Widerstände
http://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/1109051.htm

Wie ist eine LED aufgebaut?

Ich empfehle das folgende Video, um die Funktionsweise einer LED zu verstehen.

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Wie schließe ich eine LED richtig an?

Damit die LED jedoch nicht beim Anschließen an eine elektrische Spannung (Volt) durchbrennt,
sollte ein Vorwiderstand eingesetzt werden, der die elektrische Spannung auf die geeignete LED-Betriebsspannung herabsetzt.

LED-Vorwiderstand-Rechner

www.spaceflakes.de/led-rechner

Wie ist ein Breadboard / Steckbrett aufgebaut?

Die farbigen Linien führen Strom, das kann man sich wie einen Verlauf eines kleinen Fließgewässers vorstellen.

Breadboardkabel Standartisierung

Damit Fehler identifiziert werden können, sollten einheitliche Breadboardkabel-Farben gewählt werden.
Schwarze Kabel stehen für Erdung (-), Rote für Spannung (+) und weiße Kabel für Analog Read (A0).
Die restlichen Breadboardkabel können einheitlich nach entsprechender Farbauswahl verwendet werden.

Standartisierung Breadboardkabel


Software
Arduino Software (IDE) | Externer Link
Arduino Nano Treiber (Externe Links: Win, Mac, Linux)
Fritzing-Software (kostenlos): Externer Link



Einrichtung und Einstellung

Arduino Nano


Sobald die Arduino Entwicklungsumgebung (IDE) installiert ist, muss der Arduino Nano
per USB-mini-A-Kabel angeschlossen und in den Laptop eingesteckt werden.

Sobald die IDE-Software gestartet ist, muss der Arduino Nano unter Werkzeuge → Board ausgewählt werden.

Anschließend muss der USB-Port, an dem der Arduino Nano eingesteckt wurde, ausgewählt werden.
Zur Überprüfung kann ein „Hello World!“ Programmiercode (siehe unten) hochgeladen werden.
Sobald die LED blinkt und keine Fehler angezeigt werden, hat die Einrichtung funktioniert.
Ansonsten muss ein Betriebssystem bezogener Treiber installiert werden (siehe oben).

(Hakensymbol) zum Programmiercode überprüfen.

(Pfeilsymbol) zum Programmiercode hochladen.



Workshopeinheiten

Hallo Welt!
Um einzusteigen, wollen wir ein Hallo Welt! Programmiercode [Code] hochladen und den Wert in den beiden Verzögerungen [delay(1000);] verändern.

Arduino Nano blink Gif

Temperatursensor TMP36GT9Z

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LED

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Piezo Speaker

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ChronoDot

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Relaiskarte 1-Kanal 5V / 230V

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16*02 LCD Modul (I2C)

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HC-SR04 Ultraschallsensor

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HC-SR501 Bewegungsmelder

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Neigungssensor SW-520D

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Erschütterungssensor SW-18020P

Infrarot Empfänger VS1838B
und Infrarot Sender (LED)

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Fotowiderstand LDR 10K

Der Programmiercode [Code] beinhaltet einen Schwellenwert. Dieser muss an die jeweiligen Lichtbedingungen angepasst werden.

RGB-LED

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Mikrofon

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Diode 1N4001

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Transistor TIP120

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Bluetooth Modul – Typ „HC-05“

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TCRT5000L

(Linienverfolgungs- oder Distanzsensor)

Servomotor MG90S

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DHT22 (Temperatur- und Feuchtigkeitssensor)

TCST2103 (Lichtschranke)

Potentiometer

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