Arduino Lektion 88: Rich Shield von Open-Smart

In diesem Tutorial möchte ich das Rich Shield von Open-Smart vorstellen.

Rich Shield von Open-Smart
Rich Shield von Open-Smart

Das Rich Shield von Open-Smart verfügt über:

  • zwei Taster,
  • einen Drehpotentiometer,
  • einen NTC-Widerstand (Heißleiter),
  • einen Fotowiderstand,
  • vier LEDs (rot, grün, blau, gelb),
  • einen Piezo Buzzer,
  • einen DHT11 Sensor (Temperatur & Luftfeuchtigkeit),
  • eine 4fach 7 Segmentanzeige (TM1637),
  • eine Infrarot Diode,
  • einen Spannungs Messer

Zusätzlich verfügt das Shield über Pins an welche separat VCC, GND, SDA, SCL sowie TX und RX abgenommen werden kann. Eine Klemmleiste für den Anschluß von Vin rundet dieses Shield sehr gut ab.

Das Shield verfügt wie oben erwähnt über eine Infrarot Diode, um diese zu nutzen kann man entweder extra eine Fernbedienung erwerben.

IR Fernbedienung für den Arduino und Raspberry Pi
IR Fernbedienung für den Arduino und Raspberry Pi

Oder aber man nutzt eine vorhandene von einem Fernseher, DVD-Player oder Reciver. Auch einige ältere Handys verfügen über eine IR Schnittstelle, hier könnte man mit einer entsprechenden App die Signale senden.

Bezug

Dieses Multifunktionale Rich Shield habe ich über ebay.de für knapp 7€ erstanden. Mittlerweile gibt es sogar Verpackungen welche eine IR Fernbedienung enthalten.

Die Lieferung erfolgt in einer einfachen Plastikverpackung , mit Schaumstoff gepolstert.

Ein PDF Dokument mit der Technischen beschreibung der Sensoren & Aktoren, findest du auf der Seite von https://www.arduinoall.com.

Sensoren & Aktoren auf dem Shield

LEDs

Die vier, verschiedenfarbigen LEDs können jeweils über digitale Pins angesprochen werden.

Sketch

Im nachfolgenden möchte ich ein einfaches Lauflicht mit den LEDs durchführen.

Video

 

Piezo Buzzer

Mit dem Piezo Buzzer kann man verschiedene Töne und sogar einfach Lieder abspielen.

Sketch

Im nachfolgenden möchte ich ein kleines Sketch zeigen welches ich bereits für das Wemos D1 mini Shield: Buzzer Shield entwickelt habe. Es spielt auf dem Piezo Buzzer das Kinderlied „Alle meine Entchen.“ ab.

Video

Kinderlied "Alle meine Entchen" auf dem Rich Shield von Open-Smart

Taster

Das Shield verfügt über 2 große Taster mit gelben Köpfen.

Taster „K1“ & „K2“ am Rich Shield von Open-Smart

Diese Taster sind mit „K1“ & „K2“ beschriftet, sowie über die digitalen Pins 10 & 9 erreichbar.

Sketch

Video

 

Drehpotentiometer

Der Drehpotentiometer ist am analogen Pin A0 angeschlossen und trägt die Bezeichnung „KNOB“.

Drehpotentiometer am Richt Shield von Open-Smart
Drehpotentiometer am Richt Shield von Open-Smart

Und liefert somit Werte von 0 bis 1023. 

Sketch

Im nachfolgenden Sketch verwende ich den Drehpotentiometer um die 4 LEDs zu steuern. Je nachdem wie der aktuelle Wert ist wird eine der vier LEDs aktiviert.

Video

 

4fach 7 Segmentanzeige (Tm1637)

Das Shield verfügt über eine 4fach 7 Segmentanzeige vom Typ 1637, dieses hat einen deutlich Vorteil gegenüber dem RTC Shield von Open-Smart welches über eine Segmentanzeige vom Typ 1636 verfügt.

4fach 7 Segmentanzeige am Rich Shield von Open-Smart
4fach 7 Segmentanzeige am Rich Shield von Open-Smart

Für die Segmentanzeige 1637 gibt es einige Bibliotheken welche uns die arbeit mit diesem Modul vereinfachen und somit Zahlen und Buchstaben anzeigen lassen.

Da das Rich Shield über die Sensoren DHT11, NTC-Widerstand, Spannungs Sensor sowie eines Fotowiderstandes verfügt können wir auf diesem Display uns die Werte anzeigen lassen.

Sketch

Im nachfolgenden verwende ich die Bibliothek TM1636 welche eigentlich für das RTC Shield von Open-Smart entwickelt wurde. Jedoch funktioniert diese auch sehr gut für das mir nun vorliegende Rich Shield.

Diese Bibliothek habe ich um 2 Funktionen erweitert um zum einen eine Uhrzeit sowie eine Zahl anzeigen zu lassen. (Dieses kann je nach Wunsch um die Buchstaben  erweitert werden.) Hierzu habe ich das separate Tutorial Arduino Lektion 89: 4fach Segmentanzeige TM1636 / TM1637 (Beispiel Zahl) auf diesen Blog veröffentlicht.

Was man hier jedoch anpassen muss, sind die Pins für CLK und DIO. Diese sind bei dem RTC & Rich Shield unterschiedlich.

Video

 

NTC-Widerstand

Der NTC-Widerstand ist am analogen Pin A1 angeschlossen.

NTC-Widerstand auf dem Rich Shield von Open-Smart
NTC-Widerstand auf dem Rich Shield von Open-Smart

Einen NTC-Widerstand (auch als Heißleiter bezeichnet) habe ich bereits im Tutorial Arduino Lektion 84: NTC-Widerstand (Heißleiter) beschrieben. Auch das RTC Shield von Open-Smart welches ich unter Arduino Lektion 85: Multifunktionales Shield von Open-Smart beschrieben habe verfügt  unter anderem über einen NTC-Widerstand. 

Sketch

Download

 

Fotowiderstand

Der Fotowiderstand ist am analogen Pin A2 angeschlossen. In einem früheren Tutorial habe ich bereits eine kleine Schaltung mit einem Fotowiderstand erzeugt und auch das RTC Shield von Open-Smart besitzt ein solches Bauteil.

Download

Video

 

DHT11 Sensor

Der DHT11 Sensor kann die Temperatur und die relative Luftfeuchtigkeit messen. Diesen Sensor (und den großen Bruder DHT22) habe ich bereits im Tutorial Arduino Lektion 6: Sensor DHT11, Temperatur und relative Luftfeuchtigkeit messen erläutert. In diesem Abschnitt möchte ich nun darauf eingehen wie dieser Sensor am Rich Shield betrieben werden kann.

Der DHT11 Sensor ist über den digitalen Pin D12 angeschlossen.

Sketch – auslesen & Ausgabe auf dem seriellen Monitor

Im nachfolgenden Sketch möchte ich zeigen wie man mit der Adafruit DHT11 Bibliothek den DHT11 Sensor auslesen und die Werte auf dem seriellen Monitor ausgeben kann. 

Für diesen Sketch benötigst du neben der Bibliothek „DHT sensor library by Adafruit Version 1.3.3“ auch zusätzlich die Adafruit Sensor Bibliothek welche du auf dem GitHub Repository von Adafruit herunterladen kannst.

Video

Sketch – ausgeben der Temperatur und der relativen Luftfeuchtigkeit auf der 4fach 7 Segmentanzeige

Da das Rich Shield neben dem DHT11 Sensor, auch über eine 4fach 7 Segmentanzeige und zwei Taster verfügt so wollen wie diese nutzen um die Daten nicht auf den seriellen Monitor uns anzeigen zu lassen sonder eben über diese 4fach 7 Segmentanzeige. Dazu nutzen wir die Taster um zwischen den Werten für die relative Luftfeuchtigkeit (H), der Temperatur in °C (C) und der Temperatur in °F (F) zu wechseln.

Ablauf:

Wenn der Benutzer auf den linken Taster klickt, so soll ein Index um einen Zähler hinauf (+) gezählt werden.
Wenn der Benutzer auf den rechten Taster klickt, so soll ein Index um einen Zähler hinab (-) gezählt werden.

Wenn der Index gleich 1 ist, dann soll die relative Luftfeuchtigkeit angezeigt werden.
Format der Ausgabe ist 3 Stellig, Ganzzahlig.
Zusätzlich wird die rote LED aktiviert.

Wenn der Index gleich 2 ist, dann soll die Temperatur in Celsius angezeigt werden.
Format der Ausgabe 3 Stellig, Ganzzahlig.
Zusätzlich wird die grüne LED aktiviert.

Wenn der Index gleich 3 ist, dann soll die Temperatur in Fahrenheit angezeigt werden.
Format der Ausgabe 3 Stellig, Ganzzahlig.
Zusätzlich wird die blaue LED aktiviert.

Download

 

Video

In dem Video kommt leider die Helligkeit der grünen LED nicht so ganz zur Geltung.

 

Infrarot Diode (IR-Empfänger)

Die Infrarot Diode auf dem Rich Shield ist am digitalen Pin D3 angeschlossen.

Infrarot Diode am Rich Shield von Open-Smart
Infrarot Diode am Rich Shield von Open-Smart

Eine Schaltung mit einer Infrarot Diode habe ich bereits in dem Tutorial Arduino Lektion 20: IR Fernbedienung auslesen ausführlich erläutert.

Sketch

Zunächst einmal muss man die verwendete IR Fernbedienung auslesen, hier hat jede Taste ihren eigenen Code. Der Einfachheit lasse ich mir diese Werte auf dem seriellen Monitor der Arduino IDE ausgeben.

Für den nachfolgenden Sketch verwende ich nun eine einfache Fernbedienung welche über ebay.de für knapp 4€ inkl. Versandkosten erstanden werden kann.

einfache IR Fernbedienung für den Arduino
einfache IR Fernbedienung für den Arduino

Folgende Funktionen möchte ich mit der Fernbedienung ausführen:

  • Taste 1 – LED1 aktivieren / deaktivieren
  • Taste 2 – LED2 aktivieren / deaktivieren
  • Taste 3 – LED3 aktivieren / deaktivieren
  • Taste 4 – LED4 aktivieren / deaktivieren

Video

 

Spannungsmesser

Der Spannungsmesser am Rich Shield ist über eine kleine Schraubklemme zu erreichen.

Rich Shield: Spannungssensor (Voltagesensor)
Rich Shield: Spannungssensor (Voltagesensor)

Es gibt leider keine Angabe welcher Spannungsbereich gemessen werden kann. Jedoch gibt es von Open-Smart den Spannungssensor auch einzeln zu erwerben und dieser hat einen Messbereich <25V somit gehe ich aktuell davon aus das dieses auch bei diesem Model so sein wird. Jedoch möchte ich dieses nicht testen um mir ggf. das Board oder den Microcontroller nicht zu zerstören.

Aufbau Spannungssensor am Rich Shield von Open-Smart
Aufbau Spannungssensor am Rich Shield von Open-Smart

Sketch

Ich habe bereits einen Spannungssensor im Tutorial Arduino Lektion 54: Spannungssensor ausführlich beschrieben, jedoch ist dieser Sensor etwas anders aufgebaut und verfügt über andere Widerstände.

  • R11 mit 180kOhm,
  • R7 mit 820kOhm

Video

 

Multifunktionale Shields

Mit diesem Rich Shield habe ich nun das 4. Multifunktionale Shield vorgestellt.

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