Um das \u201ePark Distance Control\u201c (PDC) nachbauen zu k\u00f6nnen ben\u00f6tigt Ihr folgende Teile:<\/p>\n\n\n\n
1.) Arduino Uno R3 (oder Funduino Uno oder einen anderen Arduiono Uno Clone)<\/p>\n\n\n\n
![\"Funduino\"](\"https:\/\/roboshack.files.wordpress.com\/2014\/09\/funduino.jpg\")
<\/a><\/figure><\/div>\n\n\n\n2.) Ein USB Kabel (ist beim Funduino schon dabei)<\/p>\n\n\n\n
<\/a><\/figure><\/div>\n\n\n\n3.) Ein sogenanntes \u201eBreadboard\u201c oder Steckboard. Damit k\u00f6nnt Ihr \neinfache Schaltungen aufbauen, ohne Die Bauteile l\u00f6ten zu m\u00fcssen.<\/p>\n\n\n\n
<\/a><\/figure><\/div>\n\n\n\n4.) Dazu passende Steckkabel<\/p>\n\n\n\n
<\/a><\/figure><\/div>\n\n\n\n5.) 3 LEDs (rot, gelb, gr\u00fcn)<\/p>\n\n\n\n
<\/a><\/figure><\/div>\n\n\n\n6.) 3 Widerst\u00e4nde (mit je 330 Ohm); einen f\u00fcr jede LED. Die \nrichtigen Widerst\u00e4nde erkennt Ihr an den Farbringen. Bei 330 Ohm sind es\n zwei Ringe in Orange und einer in Schwarz. Der letzte Ring ist meistens\n Gold (kann aber auch Silber sein). Alternativ k\u00f6nnt Ihr einen \nWiderstand auch mit einem Multimeter messen (wenn Ihr eins habt und \nwisst, wie das geht).<\/p>\n\n\n\n
<\/a><\/figure><\/div>\n\n\n\n7.) Einen Ultraschallsensor (Typ HC-SR04)<\/p>\n\n\n\n II. Der Arduino im \u00dcberblick<\/strong><\/p>\n\n\n\n Wenn Ihr alle Zutaten zusammen habt, dann kann es los gehen. Als erstes schauen wir uns den Arduino n\u00e4her an.<\/p>\n\n\n\n Auf der linken Seite (hellgraues Rechteck, links oben) findet Ihr den\n USB Anschluss. Mit dem oben aufgef\u00fchrten USB Kabel k\u00f6nnt Ihr den \nArduino mit Eurem Computer verbinden um ihn zu programmieren oder \nInformationen (im laufenden Betrieb) mit ihm auszutauschen. Wenn Ihr den\n Arduino \u00fcber den USB Port mit dem Computer verbindet, wird er auch \ndirekt mit Strom versorgt und ist damit auch sofort funktionsf\u00e4hig. \nAlternativ k\u00f6nnt Ihr auch den Stromanschluss links unten (schwarzes \nRechteck in der Zeichnung) mit 9 Volt (z.B. einem 9V Block) versorgen. \nDann ist der Arduino auch ohne Verbindung \u00fcber den USB Port \neinsatzf\u00e4hig.<\/p>\n\n\n\n Am oberen Rand seht Ihr zwei schwarze Steckerleisten. Die linke ist \netwas l\u00e4nger als die rechte. Das sind die digitalen Ein- und Ausg\u00e4nge \ndes Arduino und damit der interessanteste Teil des Microcontrollers. Die\n einzelnen Ein-\/ bzw. Ausg\u00e4nge (Ports) sind von rechts nach links \ndurchnummeriert. Pin 0 (RX) und Pin 1 (TX) sind f\u00fcr die serielle \nDaten\u00fcbertragung reserviert und nicht frei programmierbar. Von Pin Nr. 2\n bis Pin 13 sind die frei programmierbaren Ports, mit denen wir gleich \narbeiten werden). Die Ports 3,5,6,9,10 und 11 sind zus\u00e4tzlich noch mit \n\u201ePWM\u201c beschriftet.<\/p>\n\n\n\n PWM steht f\u00fcr P<\/strong>ulsW<\/strong>eitenM<\/strong>odulation.\n W\u00e4hrend alle anderen Ports nur mit 0 Volt (Port ist aus) oder 5 Volt \n(Port ist aktiviert) angesteuert werden k\u00f6nnen, k\u00f6nnen die PWM Ports \nauch Rechtecksignale in unterschiedlichen Frequenzen ausgeben. Damit \nlassen sich zum Beispiel Motoren mit einer Information zur gew\u00fcnschten \nGeschwindigkeit ansteuern. Wenn hier nur 0 Volt oder 5 Volt als Signal \nm\u00f6glich w\u00e4re, dann k\u00f6nnte man den Motor nur ein- oder ausschalten und \nnicht die Geschwindigkeit vorgeben. Das w\u00e4re aber sehr unpraktisch, weil\n z.B. ein Roboter entweder nur Vollgas fahren oder stehen bleiben \nk\u00f6nnte. Das Rechtecksignal m\u00fcsst Ihr Euch ungef\u00e4hr so vorstellen\u2026 Dazu\n aber sp\u00e4ter mehr, wenn wir uns mit der Steuerung von Motoren \nbesch\u00e4ftigen. F\u00fcr unsere Einparkhilfe ist das noch nicht wichtig.<\/p>\n\n\n\n Am unteren Rand findet Ihr ebenfalls zwei schwarze Steckerleisten. \nDer rechte Teil der linken Leiste ist mit \u201ePower\u201c \u00fcberschrieben. \nHier habt Ihr die M\u00f6glichkeit, Schaltungen mit 5 Volt Spannung zu \nversorgen. Das werden wir gleich auch bei unserem PDC machen.<\/p>\n\n\n\n III. Die Schaltung f\u00fcr das Park Distance Control Projekt aufbauen<\/strong><\/p>\n\n\n\n Zun\u00e4chst legt Ihr das Breadboard bzw. Steckboard vor Euch auf den \nTisch. Ihr werdet feststellen, dass die Steckl\u00f6cher spaltenweise \ndurchnummeriert sind,. H\u00e4ufig in Abst\u00e4nden von 5 Spalten. Es ist wichtig\n zu wissen, dass alle L\u00f6cher in einer Spalte miteinander verbunden sind.\n In der Mitte des Boards verl\u00e4uft horizontal eine \u201eRille\u201c, die wiederum \ndie Spalten in einen oberen und einen unteren Teil auftrennt, die auch \nnicht miteinander verbunden sind. Um einzelne Spalten (sowie die unteren\n und oberen H\u00e4lfte) miteinander zu verbinden m\u00fcsst Ihr entweder die \nbunten Kabel, oder ein Bauteil (z.B. einen Widerstand) verwenden.<\/p>\n\n\n\n Dem nachfolgenden Bild k\u00f6nnt Ihr den Aufbau der Schaltung entnehmen.<\/p>\n\n\n\n Die Pins 2,3 und 4 (s.o.) versorgen die LEDs mit 5V Spannung und \nfunktionieren wie Lichtschalter, die man \u00fcber ein kleines Programm auf \ndem Arduino ansteuern kann. Wenn sie mit dem Wert \u201eLow\u201c angesteuert \nwerden, dann flie\u00dft kein Strom \u00fcber den entsprechenden Pin. Wenn \u201eHigh\u201c \nprogrammiert wird, dann flie\u00dfen 5V und die LED leuchtet.<\/p>\n\n\n\n Die Vorwiderst\u00e4nde<\/strong> werden ben\u00f6tigt, weil der Arduino\n an seinen digitalen Pins 5 V Spannung liefert, eine rote LED aber nur \n1,7 V Spannung bei 5 bis maximal 20 mA Stromst\u00e4rke vertr\u00e4gt. Mit Hilfe \neines Vorwiderstandes k\u00f6nnen wir aber daf\u00fcr sorgen, dass nur die maximal\n ben\u00f6tigte Spannung bei der LED ankommt. Den Rest \u201everbraucht\u201c der \nVorwiderstand. Aber wie stark muss der Widerstand sein? Das ermitteln \nwir mit dem Ohmschen Gesetz und der folgenden Formel:<\/p>\n\n\n\n R = (U1 \u2013 U2) \/ I<\/p>\n\n\n\n R<\/strong> bezeichnet dabei den Widerstand in Ohm, U<\/strong> die Spannung in Volt und I<\/strong> den Strom in Ampere oder Milliampere. F\u00fcr unseren konkreten Fall setzten wir die folgenden Werte ein:<\/p>\n\n\n\n U1 = 5V = Spannung des Arduino R = (5V \u2013 1,7V) \/ 0,01 A = 330 Ohm<\/p>\n\n\n\n Wenn Ihr Euch dazu noch ein bisschen Hintergrundwissen aneignen wollt, dann k\u00f6nnt Ihr das hier<\/a> tun.<\/p>\n\n\n\n Die LED<\/strong>s lassen den Strom \u00fcbrigens nur in einer \nRichtung durch. Sie haben eine \u201e+ Seite\u201c bzw. Anode und eine \u201e- Seite\u201c \nbzw. Kathode. Die Anode erkennt Ihr bei der LED an dem l\u00e4ngeren der \nbeiden F\u00fc\u00dfchen. In unserer Schaltung m\u00fcsst Ihr dieses l\u00e4ngere F\u00fc\u00dfchen \nbeim Stecken der LED in das Breadboard auf der rechten Seite haben, denn\n der Strom flie\u00dft immer von Plus (+5V) nach Minus (GND).<\/p>\n\n\n\n Die rote Linie, die ich bei der roten LED eingezeichnet habe, \nverdeutlicht, wie Ihr die Teile in das Board stecken m\u00fcsst. Das gilt f\u00fcr\n die gelbe und gr\u00fcne LED gleicherma\u00dfen.<\/p>\n\n\n\n Pin 7 versorgt den \u201eTrigger\u201c des Ultraschallsensors<\/strong> \nmit 5V Spannung, wenn er \u00fcber das Programm entsprechend angesteuert \nwird. das Prinzip ist wie bei den LEDs. Nur das in diesem Fall der \nSensor ein kurzes Ultraschallsignal abschickt, wenn die 5V anliegen. Der\n \u201eEcho\u201c Pin (Pin 8) wird per Software als Eingang (Input) konfiguriert. \nWenn die Schallwelle (die durch den Trigger versendet wurde) wieder beim\n Sensor eintrifft, wird der Pin 8 des Arduino mit 5V Strom (durch den \nSensor) versorgt. In dem Programm k\u00f6nnen wir dann die Zeit messen, die \nzwischen Aussenden des Ultraschallsignals bis zur R\u00fcckkehr des \nSchallsignals vergangen ist. Wenn man de Schallgeschwindigkeit kennt, \nkann man daraus sehr einfach die Entfernung zum Objekt errechnen. Das \nist das gleiche Prinzip, das Flederm\u00e4use f\u00fcr die Ortung von Hindernissen\n verwenden. Damit das Echo auch empfangen werden kann, muss der \nUltraschallsensor permanent mit einer Betriebsspannung von 5 Volt \nversorgt werden. Das erfolgt durch die beiden \u00e4u\u00dferen der 4 Pins des \nSensors. Den einen verbinden wir mit dem \u201egesammelten Minuspol\u201c der \nSchaltung, den anderen mit dem +5 V Pin des Arduino (s.o.).<\/p>\n\n\n\n Beim \u201egesammelten Minuspol<\/strong>\u201c der Schaltung m\u00fcsst Ihr \nbeachten, dass die \u201eRitze\u201c in dem Breadboard mit einer Kabelbr\u00fccke \n\u201e\u00fcberbr\u00fcckt\u201c werden muss. Sonst gibt es zwischen dem oberen Teil und dem\n unteren Teil des Boards keine Verbindung. Diese \u201eMinuspol Spalte\u201c (wo \nalle wei\u00dfen Kabel der Schaltung zusammenlaufen) verbinden wir zum \n\u201eabf\u00fchren\u201c der Spannung mit dem \u201eGND\u201c Pin des Arduino. Damit schlie\u00dft \nsich der Stromkreislauf. \u201eGND\u201c steht dabei \u00fcbrigens f\u00fcr Ground (englisch\n f\u00fcr Erde). Der Minuspol einer Schaltung wird auch als Erde bezeichnet.<\/p>\n\n\n\n IV. Den Arduino anschlie\u00dfen und die Software installieren<\/strong><\/p>\n\n\n\n Ihr k\u00f6nnt die Software auf der Seite des original Herstellers downloaden. http:\/\/arduino.cc\/en\/Main\/Software<\/a><\/p>\n\n\n\n Sie l\u00e4uft nat\u00fcrlich auch mit allen g\u00e4ngigen Clones (Funduino & Co.) und unter Windows, Mac OS und Linux.<\/p>\n\n\n\n F\u00fchrt einfach das Installationsprogramm nach dem Download aus und \nfolgt den Anweisungen. Nach der Installation verbindet ihr den Arduino \nper USB mit dem Rechner und schon kann es los gehen. Die Programme, die \nauf den Arduino hochgeladen werden k\u00f6nnen nennen sich \u201eSketch\u201c.<\/p>\n\n\n\n<\/a><\/figure>\n\n\n\n<\/a><\/figure><\/div>\n\n\n\n<\/a><\/figure><\/div>\n\n\n\n<\/a><\/figure><\/div>\n\n\n\n
\nU2 = 1,7V = Maximale Spannung, die die LED vertr\u00e4gt
\nI = 0,01 A = 10 mA (Milliampere) = Strom, der flie\u00dfen soll.<\/p>\n\n\n\n