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Seite: deb_ampel
Diese Seite wurde aktualisiert am 29.10.2020

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Startseite Raspberry Pi: Visionen entwickeln Projekt: Ampelsteuerung

ACHTUNG: Das Scratch-Script muss noch durch ein Python-Programm ersetzt werden

ACHTUNG: Der Tipp zu GPIO-PINs existiert nicht!

Projekt Ampelsteuerung: Eine Ampel aus LEDs steuern 

 

Für diesen Versuch benötigen wir
   Steckbrett
   4 Verbindungskabel
   3 Widerstände 220 Ω (Farbkodierung: rot rot braun)
   3 LED in den Farben rot, gelb und grün

 

Schaltplan und Schaltungsaufbau

Der Schaltplan ist identisch zu dem aus dem vorangegangenen Versuch. Allerding müssen wir ihn dreimal auf dem Steckbrett realisieren. Für jede LED-Farbe getrennt. Nur die Verbindung zum Masse-Pin des Raspberry Pi müssen wir nur einmal verlegen zur Masse-Schiene des Steckbretts.

 

Wichtig ist, dass die Kathode (Minus-Seite, kürzerer Draht, abgeflachte Seite) in Richtung Masse geschaltet wird und die Anode (+) mit dem GPIO-Pin verbunden ist.

Welche PINs am Raspberry Pi kann man für den GPIO-Pin und den Masse-Pin verwenden?
Wir listen wieder alle auf und heben die hervor, die wir für das folgende Programm verwenden.

GPIO-Pin: 11 (rote LED), 12 (gelbe LED), 13 (grüne LED), 15, 16, 18

Masse-Pin: 6 (Masse), 14, 20, 30, 34

Die Bedeutung aller PINs sind erklärt im GPIO-PINs .

 

Zuerst wird die Schaltung auf dem Steckbrett aufgebaut:

Die blaue Anschlussleitung und alle Widerstände stecken in der blau (-) gekennzeichneten Masse-Schiene. Die anderen Enden der Widerstände stecken in jeweis einer Kontaktreihe am Anfang. Über der "Trennbrücke" werden die LEDs in den entsprechenden Kontakreihen angebracht. Rechts in der Reihe stecken die Verbindungsleitungen zu den PINs des Raspberry Pi.

 

Nach sorgfältiger Überprüfung der aufgebauten Schaltung verbinden wir die vier Leitungen mit der PIN-Leiste des Raspberry Pi.

Der Rechner ist dabei AUSGESCHALTET.

 

 

 

 

Nach Anschluss der Leitungen wird der Rechner hochgefahren und ScratchGPIO 7 gestartet.

 

Bis das erste Skript fertiggestellt ist, ziehen wir die blaue Masseleitung aus dem Steckbrett, damit der Raspberry Pi nicht unnötig belastet wird.

 

Jetzt kannst Du die folgenden Aufgaben bearbeiten.

 

Aufgabe 1:  Ein vorgegebenes Skript erstellen und erproben.

Erstelle das nebenstehende Skript im Skriptfenster durch Auswahl geeigneter Kommandos aus den Vorräten "Steuerung" und "Operatoren" per drag & drop.

  1. Erstelle das nebenstehende Skript im Skriptfenster durch Auswahl geeigneter Kommandos aus den Vorräten "Steuerung" und "Operatoren" per drag & drop.

  2. Stecke das blaue Verbindungskabel für Masse wieder an den vorgesehenen Platz im Steckbrett.

  3. Starte das Skript durch Anklicken der grünen Fahne und beobachte die Ampel.

    Leuten die LEDs in der erwarteten Reihenfolge?

    Überprüfe gegebenenfalls das Skript oder den Aufbau der Schaltung.

 

 

Aufgabe 2:  Ein vorhandenes Skript abändern und ergänzen.

Die Zeiten für die verschiedenen Ampelphasen sind nicht realistisch gewählt.

  1. Erfasse mit Diener Armbanduhr an einer Ample in der Nähe, wie lange die einzelnen Phasen einer Ampel etwa dauern.

  2. Passe dein Skript mit diesen Zeiten an.

  3. Erprobe das veränderte Skript.

  4. Speichere das Projekt unter neuem Namen ab.

 

Aufgabe 3: Ein vorhandenes Skript abändern beziehungsweise ergänzen.

In anderen Ländern Europas ist die Schaltfolge einer Straßenampel unter Umständen anders, etwa: rot, grün, grün-gelb, rot

  1. Speichere das vorhandene Projekt unter neuem Namen ab.

  2. Ändere das Skript ab, so dass die neue Schaltfolge erscheint.

  3. Wähle "vernünftige" Zeiten für diese Schaltfolge. Bedenke dabei, dass die Rotphase wegen des Querverkehrs länger sein muss als die Grünphase.

  4. Erprobe das neue Skript und speichere Zwischenversionen.

 

Aufgabe 4: Ein vorhandenes Skript abändern beziehungsweise ergänzen.

Nutze für diese Aufgabe das Skript aus Aufgabe 1.

Nachts werden viele Ampeln abgeschaltet. Dazu schaltet die Ampel auf rot.
Nach kurzer Zeit wird das rote Licht durch eine blinkes gelbes Licht ersetzt.
Diese blinkende Ampel nennt man Abschaltphase.
Auch dieses Blinken schaltet nach einiger Zeit ab. Es folgt die Dunkelphase.

  1. Ändere das Skript ab, so dass die Abschaltung der Ampelanlage nach 5 Durchläufen erfolgt.
    Setze diese Ergänzung in Deinem Skript um.

  2. Nach einer längeren Dunkelphase (die Ampel ist völlig abgeschaltet) erfolgt die Einschaltphase. Also gelbes Blinklicht und dann geht es mit Rot von vorne los.
    Erarbeite auch diese Ergänzung.

  3. Die Ampelanlage soll von morgens 7:00 Uhr bis abends 20:00 Uhr im normalen Betrieb laufen. Wieviele Durchgänge sind das?
    Die Blinkphase (gelb) zum Abschalten und vor dem Start soll 30 Minuten dauern.
    Die Dunkelphase dauert dann wie lange?
    Wähle die Zeiten und Wiederholungen so, dass deine Ampel einen realistischen 24-Stunden-Durchlauf ausführt. Starte das Skript und beobachte zu "kritischen" Uhrzeiten, ob deine Berechnungen korrekt waren.

 

i  Datenverlust vermeiden!

Wenn ein Projekt entsteht, lohnt es sich, es häufiger mal zwischendurch abzuspeichern, um Datenverlust zu vermeiden. Dabei geht man im Allgemeinen wie folgt vor:

Man wählt einen Namen für das Projekt, etwa "Ampel1". Dieser Name wird verlängert um eine Versionsnummer wie folgt "Ampel1.01". Bei jedem Speichern wird die Versionsnummer um 1 hochgezählt.

Verwendet man eine vorhandene Version zu einem anderen Zweck, dann bekommt das Projekt sofort einen neuen Namen, etwa "Ampel2.01" und wird auch sofort vor geplanten Änderungen abgespeichert. So kann es nicht passieren, dass man ein erprobtes Projekt versehentlich nach Veränderungen durch Abspeichern überschreibt.

 

 

 

 

 

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