Schaltsysteme

Wer verstanden hat, wie die auf dem Arduino-Board verbaute LED zum Blinken gebracht werden kann, dem sollte es auch gelingen, mehrere LEDs in ähnlicher Weise zu schalten.

Um das zu erproben, wird ein kleines Breadboard mit LEDs bestückt. Die Pins in den oberen und unteren zwei Reihen sind (in der Zeichnung waagerecht) entlang der roten und blauen Linien miteinander verbunden.

Steckt man hier die kürzeren Drahtstifte der LEDs ein, genügt eine einzelne Steckbrücke (schwarze Linie in der Zeichnung), um sie alle mit GND (dem Minuspol) auf dem Arduino-Board zu verbinden.

Aus technischen Gründen wird die Verbindung zum Pluspol für jede einzelne LED über Vorwiderstände von 330 Ohm realisiert werden: Jeweils fünf, in der Zeichnung senkrecht verlaufende Steckkontakte sind leitend miteinander verbunden. Die Widerstände überbrücken den isolierenden Bereich zwischen jeweils zwei dieser Fünferreihen. Mit Hilfe einer weiteren Drahtbrücke (rote Linie in der Zeichnung) kann so der lange Pin der LED über den Widerstand mit einem ausgewählter Pin auf dem Arduino-Board verbunden werden.

Ein solcher Aufbau macht es möglich, eine Reihe von Programmieraufgaben ohne weiteren Aufwand praktisch zu lösen. Bedeutsam dabei ist, die in den Aufgaben implementierten Algorithmen zu erkennen, sie in Einzelschritte zu zerlegen und ein passendes Programm zu schreiben.

Mit einem Arduino Nano, der direkt auf das Breadboard gesteckt werden kann, lässt sich ein solcher Aufbau noch etwas eleganter lösen. Ein Klick auf die Abbildung startet eine animierte GIF-Datei, die den Aufbau im Detail erklärt.

Die linken LEDs werden hier über die Pins D2 bis D4, die rechten über D9 bis D11 gesteuert.

Nach der Programmierung kann die Stromversorgung des Ampel-Modells mit einem 9V Block über Vin und GND am Arduino realisiert werden.

Aufgaben:

  1. Eine LED zum Blinken bringen unter Verwendung von Pin 13 und GND.
  2. Eine LED 5 Sekunden leuchten lassen, ehe sie dauerhaft verlöscht.
  3. Zwei LEDs 5 Sekunden anschalten
    • unter Einbeziehung von GND
    • unter Verzicht auf GND
  4. Zwei LEDs blinken lassen
    • gleichzeitig
    • abwechselnd
  5. Drei LEDs wie bei einer Ampel schalten: Ampelphasen animiert
  6. Alle sechs LEDs so schalten, dass sie wie zwei Ampeln an einer Engstelle den Verkehrsfluss steuern könnten: Zu Beginn zeigen beide Ampeln Rot, dann springt eine Ampel um -> Rot/Gelb -> Grün -> Gelb -> Rot. Schließlich springt die zweite Ampel um  -> Rot/Gelb -> Grün -> Gelb -> Rot usw.

Die Lösungen finden sich hier: Download.


Die Aufgaben können auch mit Ardublock bearbeitet werden. Hier eine zu Aufgabe 5 passende Lösung:

Eine Anleitung, wie Ardublock in die Arduino IDE eingebunden werden kann, findet sich hier als Download.


►►►

Weitere LED-Projekte geordnet nach wachsendem Anforderungsprofil:

  • Eine konventionelle Ampelanlage: Download 
  • Ein Ampel-Thermometer: Download
  • Verfeinerung des Ampel-Thermometers: Download
  • Eine tastengesteuerte Ampelanlage: Download
  • Eine sensorgesteuerte Ampelanlage: Download
  • Würfelsimulationen: Download

Über den Funduino-Shop können die für eine Ampel benötigten Teile preisgünstig bezogen werden: 

Anzahl  Bezeichnung des Artikels Artikel
 Funduino UNO mit USB-KabelUNO R3
1 SteckbrettBREADBOARD
1 flexible DrahtbrückenKABEL
1 100 LEDs, gelb, grün, rot, blauLED