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In diesem Artikel möchte der Autor die funktionelle Nutzung des micro:bit Boards vorstellen. Ein kleines Gerät, das Einfachheit mit großartigen Möglichkeiten kombiniert, um bei Schülern und ihren Mentoren die Leidenschaft für Programmierung, Elektronik und Innovation zu wecken. Wie Sie aus den anderen Artikeln des Autors über dieses Board erfahren können, schließen Sie es einfach per USB an Ihren Computer an und schon können Sie Ihr kreatives Programmierabenteuer beginnen. Dank seiner visuellen, blockbasierten Programmierschnittstelle ist es ein hervorragendes Werkzeug auch für Kinder im frühen Schulalter, die die Prinzipien der Programmierung schnell verstehen können. Obwohl das micro:bit Board selbst bereits eine Reihe interessanter Funktionen bietet, können wir in Kombination mit verschiedenen externen Komponenten wie z.B. Sensoren einfache, kostengünstige und funktionelle Geräte erstellen. Diese Funktionalität kann auf vielerlei Weise genutzt werden – als Werkzeug zum Erlernen von Mathematik oder Physik. In seiner Rolle als Pädagoge sieht sich der Autor als Mentor für Kinder und Jugendliche, wobei das Hauptprinzip das spielerische Lernen ist. Micro:bit eignet sich für diese Rolle, denn anstatt nur theoretisches Wissen aufzunehmen, erhalten Schüler die Möglichkeit, ihre eigenen Projekte zu kreieren, zu konstruieren und zu programmieren. Auf diese Weise nehmen sie nicht nur neues Wissen besser auf, sondern entwickeln auch Problemlösungsfähigkeiten, Kreativität und Teamgeist. In diesem Artikel stellt der Autor ein einfaches Feuchtigkeits- und Temperaturmessgerät vor, das auf einem micro:bit Mikrocontroller basiert.
Verwendung des Luftfeuchtigkeits- und Temperaturmessers
Im Zeitalter des weit verbreiteten Zugangs zu Technologie und fortschrittlichen elektronischen Lösungen werden Luftfeuchtigkeits- und Temperaturmessgeräte zu einem integralen Bestandteil vieler Anwendungen, von Umweltüberwachungssystemen zu Hause bis hin zu professionellen Wetterstationen. Ein Luftfeuchtigkeits- und Temperaturmessgerät ist ein Instrument, das zur Überwachung und Messung von zwei wichtigen Parametern dient: Luftfeuchtigkeit und Temperatur. Dieses Gerät, das auf einem micro:bit Board aufgebaut ist, hat verschiedene Anwendungen:
- Kontrolle der Umgebungsbedingungen: Bei vielen Anwendungen, wie der Lagerung von Lebensmitteln, dem Pflanzenanbau oder der Aufrechterhaltung geeigneter Bedingungen in Innenräumen, ist es wichtig, dass Temperatur und Luftfeuchtigkeit innerhalb bestimmter Grenzen liegen. Mit dem Messgerät können Sie diese Parameter in Echtzeit überwachen.
- Komfort-Management: In Wohnungen und Büros sind die richtige Temperatur und Luftfeuchtigkeit wichtig für den Komfort der Bewohner und Mitarbeiter.
- Schutz der Gesundheit: Eine hohe Luftfeuchtigkeit kann das Wachstum von Schimmelpilzen und Hausstaubmilben fördern, die der Gesundheit schaden können. Die Überwachung der Luftfeuchtigkeit hilft, Gesundheitsprobleme zu vermeiden, insbesondere bei Allergikern.
- Industrielle Anwendungen: In vielen Branchen, wie z.B. der Pharma-, Lebensmittel- oder Elektronikindustrie, ist die Kontrolle von Luftfeuchtigkeit und Temperatur entscheidend für die Produktqualität.
- Klimaüberwachung: Diese Messgeräte werden auch zur Überwachung der lokalen klimatischen Bedingungen eingesetzt, was im Rahmen der ökologischen und meteorologischen Forschung wichtig sein kann.
Ein Feuchtigkeits- und Temperaturmessgerät kann daher im Alltag und in verschiedenen Branchen viele Vorteile bringen.
Für den Bau des Messgeräts benötigte Komponenten
Um ein Luftfeuchtigkeits- und Temperaturmessgerät auf der Basis eines micro:bit Controllers zu bauen, benötigen Sie die folgenden Komponenten:
- Mikrocontroller micro:bit – Der BBC micro:bit 2 ist ein kleines Modul, mit dem Sie das Programmieren lernen können. Das micro:bit-Board ist mit Komponenten wie einem Mikrofon und einem Lautsprecher zur Erstellung interaktiver Projekte, einer 5 x 5 LED-Matrix zur Lichterkennung, zwei programmierbaren Tasten, einer RESET-Taste, einer Touch-Taste (Logo), einem Kompass, einem Beschleunigungsmesser und Bluetooth 5.0 ausgestattet. Darüber hinaus verfügt der BBC micro:bit 2 über eine Strom- und eine Mikrofonaktivitäts-LED. Die einzelnen Komponenten sind auf der Platine gekennzeichnet und beschrieben (Beschreibung auf der Platine in Englisch). Die Platine verfügt außerdem über fünf Pinouts für ‘Bananen’-Kabel zum Anschluss von Hilfsstrom und anderen Peripheriegeräten. Das Micro:bit-Modul ist eine kompakte Platine, die mit einem ARM Cortex-M0-Kern-Mikrocontroller ausgestattet ist.
- Erweiterungsboard für BBC micro:bit
- DHT11 oder DHT22 Sensor – Beide Sensoren sind beliebt und einfach zu verwenden. Der DHT11 ist billiger, aber weniger genau und hat einen begrenzten Messbereich. Der DHT22 ist zwar teurer, bietet aber eine bessere Genauigkeit und einen größeren Bereich.
Parameter – DHT11 – Feuchtigkeits- und Temperatursensor:
- Versorgungsspannung: 3,3 V bis 5,5 V
- Durchschnittliche Stromaufnahme: 0,2 mA
Temperatur:
- Messbereich: bis zu -0°C bis +50°C
- Auflösung: 8-bit (1°C)
- Genauigkeit: 2°C
- Reaktionszeit: 6 – 15 s (typischerweise 10 s)
Luftfeuchtigkeit:
- Messbereich: 20% bis 90% RH
- Auflösung: 8-bit (±1 % RH*)
- Genauigkeit ±4 RH* (bei 25 °C)
- Messbereich: 6 – 30 s
- Leitungen für die Verbindung
- OLED-Display zur Darstellung der Ergebnisse – 0,96″ blaues OLED-Display mit 128 x 64 px Auflösung. Der Bildschirm basiert auf dem SSD1306 Controller, arbeitet mit 3,3 V und 5 V und kommuniziert über I2C.
OLED-Display Spezifikationen
- Betriebsspannung: 3,3 V bis 5,0 V
- Controller: SSD1306 (Dokumentation)
- Kommunikation: I2C
- Display-Typ: OLED
- Diagonale: 0,96″
- Auflösung: 128 x 64 px
- Farben: blau
- Betrachtungswinkel: mehr als 160°
- Betriebstemperatur: -20 °C bis 70 °C
- Goldpin-Steckverbinder – 2,64 mm Raster
- Abmessungen: 28 x 27 mm
Anschließen und Programmieren des Messgeräts
Anschlussschema
Programmierung
Das micro:bit Mikrocontroller-basierte Luftfeuchtigkeits- und Temperaturmessgerät ist ein ausgezeichnetes Projekt, mit dem Sie nicht nur die Grundlagen der Elektronik und des Programmierens erlernen können, sondern das auch nützliche Daten in einer Vielzahl von Kontexten liefert. Dank der Einfachheit des Aufbaus und der Verfügbarkeit der Komponenten kann jeder ein solches Instrument in seinem Haus erstellen. Durch die Verwendung von Sensoren wie dem DHT11, DHT22 oder BME280 kann das Projekt auf die spezifischen Bedürfnisse des Benutzers zugeschnitten werden. Im Zeitalter der Digitalisierung und der zunehmenden Bedeutung einer wirkungsvollen Umweltüberwachung ist ein solches Projekt nicht nur ein hervorragendes Lehrmittel, sondern auch ein wichtiges Element für die praktische Anwendung.
