Berufliches Gymnasium Technik
Projektziel
Entwicklung und Realisierung einer App, mit der elektrische Betriebsmittel z. B. Lampe oder Stereoanlage, geschaltet werden können
Rahmenbedingungen
Lastenheft
Vorhanden ist die Idee einer App-Programmierung. Mit einem Smartphone soll über Bluetooth ein Arduino-Mikrocontroller angesprochen werden. Dieser gibt seine Signale auf Verstärkerstufen, die wiederum Relais ansteuern, um damit elektrische Betriebsmittel ein- bzw. auszuschalten.
Mehrere (mind. 4) Betriebsmittel (230 V) sollen dabei unabhängig voneinander geschaltet werden können. Das Ein- bzw. Ausschalten soll mit einem Button auf dem Smartphone erfolgen. Zusätzlich sollen auch eine zeitgesteuerte Ansteuerung (z. B. Weckfunktion, Temperatursteuerung, …) sowie ein Intervall-Einschalten (z. B. blinkende Nachttischlampe) möglich sein.
Die Funktionsweise der Steuerung ist mit Hilfe von Messreihen zu untersuchen, zu bewerten und zu dokumentieren.
Vorgehensweise
Nachdem die Schüler sich das Pflichtenheft überlegt haben, müssen sie sich u. a. Gedanken über die Verstärkerschaltung und die App-Programmierung machen.
Da der Arduino zu wenig Strom liefert, um ein Relais zu schalten, muss der Strom mit einer Verstärkerschaltung vergrößert werden. (siehe Abb. 1)
Am Ausgang der Verstärkerschaltung kann dann das Relais angesteuert werden, welches dann z. B. eine Lampe schalten kann.
Ist die Verstärkerschaltung getestet worden und erfüllt sie die geforderten Anforderungen, so muss ein Layout erstellt werden. d. h. die elektrischen Bauteile werden so auf einer Leiterplatte verteilt, dass wenige Kreuzungen bei den Leiterbahnen entstehen. (Abb. 2)
Sobald die Leiterplatte fertiggestellt ist, werden die Bauteile bestückt und gelötet. Nun kann das Arduinoboard mit Leiterplatte verdrahtet werden (Abb. 3).
Mit Hilfe des Bluetooth-Modul (über der Leiterplatte) verbindet sich das Smartphone mit dem Arduinoboard. Die programmierte App kann nun getestet werden.
Die App-Programmierumgebung stellt verschiedene Programmierbausteine zu Verfügung. „Zusammengefügt“ entstehen kleine Programme, welche zusammen das komplette Programm ergeben. (Abb. 4)
Auf der Smartphoneoberfläche werden z. B. Buttons platziert mit denen man die Steckdose 1 (Ausgang 1) ein- oder ausschalten kann.
