Konstruieren und programmieren des JOY-Car mit dem Micro:bit
Abschnittsübersicht
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Nachdem in der Vergangenheit der Microcontroller micro:bit schon das Laufen lernte, wollen wir ihn in diesem Kurs auf ein Fahrgestell namens JOY-Car setzen und daraus einen Roboter herstellen und zum Fahren bringen.
Durch die Sensoren des JOY-Cars wird der Roboter Hindernisse erkennen und ausweichen können oder auch eine Linie folgen können. -
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Bauteile
Das JOY-Car setzt sich aus verschiedenen Bauteilen zusammen, die es nun gilt richtig zu kombinieren und zu befestigen. Halte dafür Werkzeug und Lineal bereit.
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Montage der Bodengruppe
Als Erstes erfolgt die Montage der Bodengruppe. Hier werden zunächst alle Halterungen und Abstandshalter angebracht, die im weiteren Verlauf des Aufbaus benötigt werden.
ACHTUNG! Alle Acrylteile sind mit einer Schutzfolie beklebt. Diese solltest du vor der Montage entfernen.
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Montage des Antriebsstrangs
Im nächsten Schritt setzen wir den Antriebsstrang zusammen und montieren diesen auf dem Joy-Car. Der Antriebsstrang beinhaltet die Motoren und ist somit für den Vortrieb des Joy-Cars zuständig.
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Montage der Elektronik
Als nächstes setzen wir alle elektronischen Bauteile in die Bodengruppe ein. Dazu zählen nicht nur die einzelnen Sensoren, sondern auch die LED-Module, welche als Scheinwerfer zum Einsatz kommen.
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Montage des Chassis-Aufsatzes
Die Bodengruppe ist soweit fertig zusammengesetzt, daher kümmern wir uns nun um den Chassis-Aufsatz. Dieser beinhaltet, neben der Mainboard-Halterung, auch die Hindernis-Sensoren.
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Ultraschall-Alternativmontage
Der Ultraschall-Sensor lässt sich alternativ auch auf dem Chassis-Aufsatz montieren. Hier wird er zusätzlich mit einem Servomotor montiert und bietet damit einen größeren Messbereich.
Solltest du diese Variante bevorzugen und die Montage auf der Bodengruppe übersprungen haben, kannst du mit diesem Abschnitt fortfahren. Ansonsten fahre einfach mit dem nächsten Abschnitt fort.
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Anschlussverkabelung
Nun ist es an der Zeit die Elektronik mit dem Mainboard des Joy-Cars zu verkabeln.
ACHTUNG! Mainboard, Chassis-Aufsatz und Bodengruppe sind noch nicht miteinander verschraubt. Dennoch ist es jetzt am einfachsten die Kabel anzuschließen und zu verlegen und erst danach die drei Einheiten fest miteinander zu verbinden.
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Abschluss
Du hast es fast geschafft! Da nun alles montiert und verkabelt ist, setzen wir nun nur noch den Chassis-Aufsatz auf die Bodengruppe, verschrauben das Mainboard und setzen den micro:bit ein.
Die Montage deines Joy-Cars ist nun abgeschlossen.
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Die Vorderseite des Micro:bits
1. Tasten A und B
Rechts und links vom Micro:bit befindet sich jeweils eine Taste, die jeweils mit A oder B beschriftet sind.
Der Mikrocontroller kann so programmiert werden, dass er auf das Drücken der Taste A und/oder Taste B reagiert.2. 5x5 LED-Display mit Lichtsensor
In der Mitte befindet sich ein Display, dass aus 5x5 roten LEDs besteht. Außerdem befindet sich dort auch der Lichtsensor, der feststellen kann, wie hell oder dunkel es ist.
3. Pins - GPIO
General Purpose Input Output, kurz GPIO, bezeichnet programmierbare Ein- und Ausgänge, die man für unterschiedliche Zwecke nutzen kann. GPIOs werden auf Platinen als Lötpunkte oder Pins in Form einer Stiftleiste herausgeführt und dienen als Schnittstelle zu anderen Systemen, Schaltungen oder Bauteilen, um diese über einen Mikrocontroller zu steuern. Dabei kann der Mikrocontroller bei entsprechender Programmierung digitale Signale von außen annehmen (Input) oder Signale nach außen abgeben (Output). Quelle: https://www.elektronik-kompendium.de/sites/raspberry-pi/2002191.htm
4. Pin - 3V
Dieser Pin dient dazu Bauelemente wie eine LED oder ein Motor mit dem Micro:bit zu verbinden und mit 3 Volt Spannung zu versorgen.
5. Pin - GND
GND steht für GROUND und dient der Erdung in einer Schaltung.
6. Touch Logo
In Logo ist ein Berührungssensor integriert, der wie die Tasten A und B verwendet werden kann.
7. Mikrofon LED
Die Mikrofon LED zeigt, wenn sie leuchtet, an, dass das Mikrofon aktiv ist und die Lautstärke von Geräuschen messen kann. Das kleine Loch ist die Öffnung zum Mikrofon, dass sich auf der Rückseite befindet. Es stellt fest wie laut oder leise es ist.
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Die Rückseite des Micro:bits
1. Funk und Bluetooth Antenne
Der Micro:bit kann mit anderen Micro:bits per Funk kommunizieren und Kanäle zwischen 0 und 255 verwenden. Andere Geräte können mit Bluetooth verbunden werden.
2. Prozessor und Temperatursensor
Der Prozessor ist das Gehirn des Micro:bits. Er verarbeitet die Anweisungen im Programm. Mit dem Temperatursensor kann die Umgebungstemperatur gemessen werden.
3. Kompasssensor
Mit diesem Sensor kann die Lage des Micro:bits in 3 Richtungen bestimmt werden. Der Sensor kann auch als Kompass verwendet werden, da er sich am Magnetfeld der Erde orientieren.
4. Beschleunigungssensor
Mit diesem Sensor kann die Beschleunigung des Micro:bits in 3 Richtungen bestimmt werden, einschließlich der Schwerkraft.
5. Pins
Die Rückseite der Pins funktioniert genauso wie deren Vorderseite.
6. Micro USB Anschluss
Mit einem Micro US-Kabel kann der Micro:bit mit einem Computer verbunden werden. Dadurch dient der Computer als Stromversorgung und der Micro:bit startet. Außerdem können durch diese Verbindung Programm vom Computer auf den Micro:bit heruntergeladen werden.
7. Gelbe USB LED
Die gelbe LED blickt, wenn der Computer über das USB-Kabel mit dem Micro:bit kommuniziert. (Zum Beispiel beim Speichern eines Programms auf den Micro:bit.)
8. Reset- und Ein/Aus-Taste
Diese Taste dient dem Neustarten des Programms auf dem Micro:bit. Wenn die Taste gedrückt gehalten wird, wird die rote Power-LED verblassen und ausgehen. Der Micro:bit ist dann im Schlafmodus. Durch erneutes Drücken der Taste schaltet sicher der Micro:bit wieder an.
9. Batterieanschluss
Wenn der Micro:bit über eine eigene Energiequelle verfügen soll und unabhängig vom Computer verwendet oder getestet wird, kann ein Batteriefach an diesem Anschluss angeschlossen werden.
10. Chip für die USB-Schnittstelle
Der Micro USB Anschluss muss vom Micro:bit wahrgenommen werden, dafür wird dieser Chip verwendet. Dieser Chip dient der Regelung für die Spannungsversorgung und den Datenaustausch vom Micro USB Anschluss, wenn ein USB Kabel angeschlossen ist.
11. Lautsprecher
Mit dem Lautsprecher kann der Micro:bit einzelne Töne oder Melodien ausgeben.
12. Mikrofon
Auf der Rückseite befindet sich das Bauelement des Mikrofons und die LED, wodurch das Mikrofon-Symbol auf der Vorderseite leuchtet.
13. Rote Power-LED
Wenn die rote LED auf der Rückseite leuchtet ist der Micro:bit in Betrieb. Wird der Micro:bit durch Drücken der Reset-Taste ausgeschaltet, wird die rote LED blasser bis sie aus ist.
