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Lichtschranken mit Ardunio

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Lichtschranken mit Ardunio
Halterung.jpg

Sensor mit Halterung

Kurzbeschreibung
Lichtschranke realisiert mit Arduino und infrarot Sensor
Kategorien
Digitales Messen
Einordnung in den Lehrplan
Sonstiges
Durchführungsform Gruppenexperiment
Anspruch des Aufbaus leicht
Informationen
Name: Lilly Pyras, Wolfried Heiss
Kontakt: \text{lilly.pyras}@\text{hu-berlin.de}
Uni: Humboldt-Universität zu Berlin
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Didaktischer Teil

Der Lichtsensor für den Arduino Uno ist einfach in seinem Aufbau und kann leicht an ein Arduino Uno angeschlossen werden. Somit eignet er sich gut für Einstiegsexperimente.


Versuchsanleitung

Ein erstes Experiment ist das Messen der Verdunklungszeit. Der Sensor wird an einen Arduino Uno angeschlossen und mit dem nachstehenden Code beschrieben. Wird die Infrarotdiode zugehalten beginnt der Arduino die Zeit zu messen, und stoppt, sobald er wieder Licht wahrnimmt. Um die Lichteinstrahlung zu erhöhen eignet sich ein Reflektorband. So erkennt der Sensor eine Änderung auch in einem größeren Abstand (ca. 5 cm). Eben diese Verdunklungszeit kann auch genutzt werden um die Geschwindigkeit eines Objektes mit bekannter Größe zu bestimmen.

Aufbau

Für den Aufbau werden folgende Materialen benötigt:

  • Arduino Uno
  • Kabel
  • Lichtsensor, hier wurde ein MH Series infrarot reflexion sensor verwendet
  • Computer zum aufspielen des Programmes


Lichtschranke Steckplatine.png

Abb.1: Steckplatine mit Arduino Uno und Sensor. Hier wurden Pin D2 und D3 verwendet

Durchführung

Der Sensor wird mit dem Arduino verbunden. Das nachstehende Programm wird auf den Arduino aufgespielt werden. Der in dem Arduino Programm integrierte serielle Monitor kann anschließend die Zeit der Verdunklung anzeigen.
Bei bekannter Größe des vorbeiziehenden Objektes kann anschließend die Geschwindigkeit bestimmt werden.


3D Drucker Halterung

Um die Sensoren auf Stativstangen zu montieren wurde eine Halterung entworfen und mit einem 3D Drucker ausgedruckt. Es gibt zwei Versionen, mit und ohne Kabelkanal.

Abmessungen:

  • Das Loch hat einen Durchmesser von 13mm und eine Tiefe von 20mm
  • Der Ausschnitt für den Sensor ist 15x31x2mm
  • Der Kabelkanal ist 15x4mm
  • Insgesamt ist die Halterung 80mm lang.


Datei:Halterung Lichtschranke.stl
Halterung.jpg
Abb.2: Halterung ohne Kabelkanal


Datei:Halterung-Lichtschranke-mit-Kabelkanal.stl
Halterung-mit-Kabelkanal.png
Abb.3: Halterung mit Kabelkanal


Code

Datei:Lichtschranken.zip

// Lichtschranke mit MH-Sensor Series
const int eingang1= 2; // D0 und D1 nicht belegen, da USB!      
const int eingang2= 3; //D2 und D3 belegen!
long start1;
long ende1;
long dauer;

void setup() {
  pinMode(eingang1, INPUT);
  pinMode(eingang2, INPUT);
  Serial.begin(9600);
  delay(100);
  Serial.println();
  Serial.println(F("start:"));
  Serial.println(F("title:Zeitmessung mit dem Arduino"));
  Serial.println(F("subtitle:Unterbrechung der Lichtschranke in s"));
  Serial.println(F("setYFormat:#0.000s"));
}

void loop() {
  while (digitalRead(eingang1) == HIGH) { };
  start1 = millis(); // misst interne Zeit 1
    Serial.println();
    Serial.println("Achtung! Messung!");
    Serial.println();
  while (digitalRead(eingang2) == HIGH) { };
  ende1=millis(); // misst interne Zeit 2
  
  dauer = ende1 - start1; // Zeitdifferenz
  float outval = (float)dauer / 1000.0f;
    Serial.print("gemessene Zeit=  ");
    Serial.print(outval,3);
    Serial.println("  sec");
}