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Alle Versuche im Überblick Raspberry Pi Adventskalender. r ................. 2 Steckbrett . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . LED. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Widerstand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Verbindungskabel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Steckbrett Für den schnellen Aufbau elektronischer Schaltungen, ohne löten zu müssen, ist am 1. Tag ein Steckbrett im Adventskalender. So können elektronische Bauteile direkt in ein Lochraster gesteckt werden. Bei diesem Steckbrett sind die äußeren Längsreihen über Kontakte (X und Y) alle miteinander verbunden. Diese Kontaktreihen werden oft als Plus- und Minuspol zur Stromversorgung der Schaltungen genutzt.
1. Tag 1. Tag Raspberry Pi vorbereiten Um den Raspberry Pi in Betrieb zu nehmen, braucht man: • USB-Tastatur und Maus • HDMI-Kabel für Monitor • Netzwerkkabel • MicroSD-Karte mit Betriebssystem • Micro-USB-Handyladegerät als Netzteil Schließen Sie das Netzteil als Letztes an, damit schaltet sich der Raspberry Pi automatisch ein. Es gibt keinen eigenen Ein-/Ausschalter.
2. Tag ScratchGPIO ist ein Zusatzmodul zur besonders einfach zu erlernenden Programmiersprache Scratch, mit dem es möglich ist, die GPIO-Schnittstelle des Raspberry Pi mit Scratch zu steuern. 2. Tag ScratchGPIO installieren Scratch ist in Raspbian bereits enthalten, das Zusatzmodul ScratchGPIO wird über ein LXTerminal-Fenster nachinstalliert. 1 LXTerminal über das Symbol in der Taskleiste starten. 2 wget http://bit.ly/1wxrqdp -O isgh7.sh 3 sudo bash isgh7.
Das Programm In Scratch braucht man beim Programmieren keinen Programmcode zu tippen. Die Blöcke werden einfach nur per Drag and drop aneinander gehängt. Die Blockpalette im linken Teil des Scratch-Fensters enthält, nach Themen geordnet, die verfügbaren Blöcke. Dieses Scratch-Programm 02blink lässt die LEDs abwechselnd blinken Das Programm startet, wenn der Benutzer oben rechts im Scratch-Fenster auf das grüne Fähnchen klickt.
3. Tag Ampel 3. Tag Das Experiment des 3. Tages schaltet eine Ampel aus drei LEDs in ihrem typischen Zyklus von Rot über Rot-Gelb nach Grün und über Gelb zurück nach Rot. Bauteile: 1 x Steckbrett, 1 x LED rot, 1 x LED gelb, 1 x LED grün, 3 x 220-Ohm-Widerstand, 4 x Verbindungskabel Das Programm Das Programm funktioniert ähnlich wie das von gestern. Auch hier werden in einer Endlosschleife nacheinander verschiedene Kombinationen von LEDs ein- und ausgeschaltet.
4. Tag 4. Tag Anschlusspins einer RGB-LED RGB-LEDs Eine normale LED leuchtet immer nur in einer Farbe. Bei den LEDs im Adventskalender kann man die Farbe auch erkennen, wenn die LED aus ist. Es gibt aber auch LEDs, die transparent aussehen und ihre Farbe erst zeigen, wenn Strom fließt. RGB-LEDs können wahlweise in mehreren Farben leuchten. Hier sind im Prinzip drei LEDs mit verschiedenen Farben in einem transparenten Gehäuse eingebaut.
5. Tag LED mit Taster schalten 5. Tag Ein Taster stellt, solange die Taste gedrückt ist, eine Verbindung zwischen den beiden Kontaktleisten her. Lässt man die Taste wieder los, wird die Verbindung wieder getrennt. Um eine LED immer einzuschalten, wenn ein Taster gedrückt ist, braucht man nur einen Stromkreis zu schließen und kein Programm. Das Experiment des 5. Tages schaltet mit einem Tastendruck die LED ein und mit dem nächsten Tastendruck wieder aus.
6. Tag 6. Tag LED mit Sensorkontakt steuern Nicht nur Ampeln, sondern auch Türöffner, Lichtschalter und Automaten werden heute oft mit Sensorkontakten gesteuert, die man nur zu berühren braucht. Taster, die wirklich gedrückt werden müssen, werden immer seltener. Das Experiment des 6. Tages steuert eine LED über einen einfachen Sensorkontakt.
7. Tag Löffel als Sensor 7. Tag Ein Löffel oder ein anderer metallischer Gegenstand eignet sich gut als Sensorkontakt. Der Löffel wird über ein Krokodilklemmenkabel mit einer Drahtbrücke auf dem Steckbrett verbunden. Berührt man den Löffel, leuchtet im Experiment des 7. Tages die grüne LED. Solange man ihn nicht berührt, leuchtet die rote LED.
8. Tag 8. Tag RGB-LED mit Sensorkontakt steuern Drei Sensorkontakte können die drei Farben einer RGB-LED unabhängig voneinander steuern. Berührt man zwei Kontakte gleichzeitig, entsteht eine Mischfarbe. Berührt man alle drei Kontakte, leuchtet die RGB-LED weiß.
9. Tag Pong-Spiel mit zwei Sensorkontakten 9. Tag Natürlich kann man mit Scratch nicht nur LEDs programmieren. Ursprünglich war die Programmiersprache dazu gedacht, einfache Spielchen auf dem Bildschirm zu bauen. Das Programm von heute steuert ein einfaches Pong-Spiel im RetroDesign mit zwei metallischen Gegenständen, die über Krokodilklemmenkabel an Drahtbrücken auf dem Steckbrett angeschlossen sind.
Die Elektronik für das Paddle Bauteile: 1 x Steckbrett,1 x LED rot, 1 x LED gelb, 2 x 220-Ohm-Widerstand, 2 x 20-MOhm-Widerstand, 3 x Drahtbrücke (Sensorkontakt), 6 x Verbindungskabel, 2 x Krokodilklemmenkabel Das Programm für das Paddle Das Paddle hat ein eigens Scratch-Script, das auch beim Klick auf das grüne Fähnchen gestartet wird und die Elektronik abfragt und steuert.
10. Tag Blinklicht mit Knete steuern 10. Tag Knete leitet den Strom etwa so gut wie menschliche Haut. Sie lässt sich leicht in jede beliebige Form bringen und ein Knetekontakt fasst sich viel besser an als ein einfaches Stück Draht. Die Fläche, mit der die Hand den Kontakt berührt, ist deutlich größer. So kommt es nicht so leicht zu einem „Wackelkontakt“. Aus einem Stück Knete, einem Draht und einem Krokodilklemmenkabel wird ein Knetesensor gebaut.
11. Tag 11. Tag Fußgängerampel mit Blinklicht In einigen Ländern leuchten die Ampeln an Fußgängerüberwegen für die Fußgänger nicht Rot und Grün, sondern es blinkt ein Blinklicht, wenn die Verkehrsampel rot zeigt und man über die Straße gehen kann. Bauteile: 1 x Steckbrett, 1 x LED rot, 1 x LED gelb, 1 x LED grün, 1 x LED blau, 4 x 220-Ohm-Widerstand, 1 x Taster, 1 x Drahtbrücke (Verbindungsdraht), 6 x Verbindungskabel Das Programm Das Programm lässt in einer Endlosschleife den Ampelzyklus laufen.
12. Tag Fußgängerampel mit Rot-/Grün-Ampel 12. Tag Das Experiment des 12. Tages ist eine weitere Version der Fußgängerampel, mit dem Unterschied, dass diesmal eine RGBLED den Fußgängern Rot oder Grün zeigt.
13. Tag 13. Tag RGB-Lichteffekte Das Experiment des 13. Tages lässt zwei RGB-LEDs wechselweise blinken. Die Farben können interaktiv am Bildschirm eingeschaltet werden. Bauteile: 1 x Steckbrett, 2 x RGB-LED, 6 x 220-Ohm-Widerstand, 1 x Drahtbrücke (Verbindungsdraht), 7 x Verbindungskabel Das Programm Das Programm zeigt eine weitere Methode, in ScratchGPIO Ausgangspins zu setzen. Es verwendet drei Variablen, je eine pro Farbe. Die Variablen r, g und b werden auf der Bühne mit Reglern angezeigt.
14. Tag Krabbenkrabbeln 14. Tag Das Experiment des 14. Tages ist ein schnelles Spiel auf dem Bildschirm, das über ein kleines Gamepad mit zwei Tastern gesteuert wird. In dem Spiel rennt eine Krabbe auf einem Rundkurs und soll dabei so wenig wie möglich vom Weg abkommen. Das Spiel Krabbenkrabbeln Die Krabbe krabbelt selbstständig vorwärts. Mit den Tasten lässt sich die Krabbe drehen, um ihre Krabbelrichtung zu verändern.
15. Tag 15. Tag Lauflicht Lauflichter sind immer wieder beliebte Effekte, nicht nur für Werbung und Partyräume. Das Experiment des 15. Tages lässt sieben LEDs als Lauflicht leuchten. Die drei RGB-LEDs werden jeweils nur mit einer Farbe angeschlossen.
16. Tag RGB-LED mit Sensorkontakt steuern 16. Tag Drei Sensorkontakte können die drei Farben einer RGB-LED unabhängig voneinander steuern. Berührt man zwei Kontakte gleichzeitig, entsteht eine Mischfarbe. Berührt man alle drei Kontakte, leuchtet die RGB-LED weiß.
17. Tag 17. Tag Autorennen Über zwei Taster wird ein Auto in einem einfacher Rennen gesteuert. So lange das Auto auf der Straße fährt, leuchtet die grüne LED auf dem Spielcontroller, kommt das Auto nach links oder rechts von der Straße ab, leuchtet eine der beiden roten LEDs.
18. Tag Lichteffekte 18. Tag GPIO-Pins können auch mehr als eine LED ansteuern, allerdings sollte trotzdem jede LED ihren eigenen Vorwiderstand haben. Das Experiment des 18. Tages zeigt einen Lichteffekt auf sechs LEDs, die aber nur drei GPIO-Pins benötigen. Bauteile: 1 x Steckbrett, 2 x LED rot, 2 x LED gelb, 1 x LED grün, 1 x LED blau, 6 x 220-Ohm-Widerstand, 3 x Drahtbrücke (Verbindungsdraht), 4 x Verbindungskabel Das Programm In einer Endlosschleife werden nacheinander die GPIO-Pins eingeschaltet.
19. Tag 19. Tag Tennis-Spiel Das Experiment des 19. Tages ist ein Spieleklassiker der frühen Home-Computer-Ära. Zwei Spieler versuchen, einen Ball über das Spielfeld zu schlagen. Trifft man die gegnerische Grundlinie, bekommt man einen Punkt. Das Programm basiert auf dem Pong-Spiel vor ein paar Tagen.
20. Tag Würfel mit LEDs 20. Tag Die typischen Spielwürfel, die 1 – 6 Augen zeigen, kennt jeder und hat jeder zu Hause. Wesentlich cooler ist ein elektronisch gesteuerter Würfel, der mit einem Tastendruck die Augen leuchten lässt – aber nicht einfach 1 – 6 LEDs in einer Reihe, sondern in der Anordnung eines Spielwürfels. Die gewürfelte Zahl bleibt so lange angezeigt, bis die nächste Zahl gewürfelt wird.
21. Tag 21. Tag RGB-Lichtsteuerpult Das Experiment des 21. Tages bietet verschiedene Lichteffekte mit drei RGB-LEDs. Die Farben und Effekte können interaktiv am Bildschirm eingeschaltet werden. Bauteile: 1 x Steckbrett, 3 x RGB-LED, 9 x 220-Ohm-Widerstand, 2 x Drahtbrücke (Verbindungsdraht), 10 x Verbindungskabel Das Programm Das Programm verwendet fünf Variablen, die über Regler auf der Bühne eingestellt werden können.
22. Tag Heute bietet der Adventskalender das Handbuch zum Conrad-Experimentierpaket »Raspberry Pi – verstehen und anwenden« als E-Book zum Download. Dieses Buch enthält verschiedene weitere Experimente mit dem Raspberry Pi, die mit der vorinstallierten Programmiersprache Python umgesetzt werden. 22. Tag Viele der verwendeten Bauteile sind bereits im Adventskalender enthalten, andere finden sich in Elektronikbastelkisten oder können bei www.conrad.de erworben werden.
23. Tag 23. Tag Weihnachtslieder Das Experiment des 23. Tages ist ein einfaches kleines Klavier, mit dem sich fünf Töne über Knetekontakte abspielen lassen. Der sechste Kontakt, die Masseleitung, wird nur bei Bedarf gebraucht. Bauteile: 1 x Steckbrett, 5 x 20-MOhm-Widerstand, 6 x Drahtbrücke (Sensorkontakt), 7 x Verbindungskabel, 5 x Krokodilklemmenkabel, 5 x Knetekontakt Natürlich kann der Raspberry Pi beliebige Töne abspielen.
24. Tag Weihnachtsbaumschmuck 24. Tag Das Experiment des 24. Tages ist ein blinkender Weihnachtsbaumschmuck. Bauteile: 1 x Steckbrett, 1 x LED rot, 2 x LED gelb, 1 x LED grün, 1 x LED blau, 1 x RGB-LED, 1 x BlinkLED, 9 x 220-Ohm-Widerstand, 1 x Drahtbrücke (Verbindungsdraht), 10 x Verbindungskabel Das Programm Die fünf LEDs und die RGB-LED blinken programmgesteuert völlig zufällig. Die Blink-LED aus dem heutigen Türchen des Adventskalenders blinkt sogar ohne dass ein Programm läuft.
Vorsichtsmaßnahmen Auf keinen Fall irgendwelche GPIO-Pins miteinander verbinden und abwarten, was passiert. Nicht alle GPIO-Pins lassen sich frei programmieren. Einige sind für die Stromversorgung und andere Zwecke fest eingerichtet. Einige GPIO-Pins sind direkt mit Anschlüssen des Prozessors verbunden, ein Kurzschluss kann den Raspberry Pi komplett zerstören. Verbindet man über einen Schalter oder eine LED zwei Pins miteinander, muss immer ein Schutzwiderstand dazwischengeschaltet werden.
