Trash me if you can: Interaktiver Mülleimer

Zum Einstieg

• Videotutorial: Der Arduino UNO: Eine Einführung
• Videotutorial: Die Programmierlogik der Arduino IDE
• Videotutorial: Multitalent Ultraschall-Entfernungssensor

• Ladet euch die Schablonen (PDF 1,2MB) für das Gehäuse und die Drehscheibe herunter und druckt sie auf DINA4-Papier aus.
• Verwendet für die Drehscheibe etwas festeres Papier.

• Klebt die Schablone für das Gehäuse auf eure Wellpappe, so dass sie nicht verrutscht.
• Schneidet die Form anschließend mit Schere und Cuttermesser entlang der Kontur aus. Achtet darauf, die gestrichelten Linien nicht durchzuschneiden. Sie dienen später als Knicklinien.
• Schneidet auch die Drehscheiben aus und stecht ein kleines Loch in die Mitte.

• Damit sich der Karton besser falten lässt, hilft es, den Karton mit einem Lineal zuvor entlang der gestrichelten Linien einzudrücken.
• Faltet die Pappe anschließend entlang der gestrichelten Linien, um ihn in die gewünschte Form zu bringen.

• Verklebt den Karton danach mit Heißkleber, damit er in der gewünschten Form bleibt. Tragt dazu Kleber auf die Kanten und Knickstellen auf.
• Beginnt mit den Seitenteilen und arbeitet euch über die obere Zunge zu den Laschen vor, so wie in den Abbildungen dargestellt.

• Nehmt euch den Arduino Uno und ein Grove Shield.
• Steckt das Grove Shield auf den Arduino, so dass alle Pins verbunden sind.
• Das Grove Shield erleichtert das Anschließen weiterer Sensoren und Aktoren durch die vorgegebenen Steckplätze.

• Verbindet den Ultraschall-Entfernungssensor mit dem zugehörigen Grove-Verbindungskabel.
• Setzt den Sensor so in das Gehäuse ein, dass er durch die runden Aussparungen auf der Vorderseite rausguckt.
• Führt das Grove-Verbindungskabel auf der Rückseite nach draußen.

• Nehmt die beiden Grove-Servomotoren und platziert sie jeweils links und rechts an den eckigen Aussparungen auf der Rückseite des Gehäuses.
• Klebt sie mit Heißkleber so fest, dass der weiße Stutzen hinten aus dem Gehäuse herausragt. Hier werden später die Drehscheiben befestigt.
• Führt das Grove-Verbindungskabel durch den längeren Schlitz in der Mitte.

• Setzt den Mikrocontroller mit dem Anschluss nach unten in das Gehäuse ein. Achtet darauf, dass die Kabel des Ultraschall-Entfernungssensor und der Servomotoren aus dem Schlitz herausgucken.
• Schließt die Kabel wie folgt an:
  • Der Ultraschall-Entfernungssensor in D8
  • Der (von vorne gesehen) linke Motor in D5
  • Der (von vorne gesehen) rechte Motor in D6
• Verstaut die Kabel so im Gehäuse, dass sie nicht herausstehen und die Drehscheiben blockieren.

• Nehmt die kleinen Kunststoffscheiben aus dem Motor-Zubehör und steckt sie von hinten durch die Drehscheiben.
• Steckt die Drehscheibe mit Hilfe der Kunststoff-Verbinder auf die Motoren. Die exakte Ausrichtung folgt später.

• Verbindet den Arduino Uno über das USB-Kabel mit eurem Computer. So wird der Arduino mit Strom versorgt und ihr könnt ihn gleichzeitig programmieren.
• Wenn eure jubelnde Zählmaschine fertig programmiert ist, könnt ihr statt des Laptops eine Powerbank als Stromquelle nutzen.

• Ladet die Arduino IDE von Arduino Webseite herunter und installiert sie auf eurem Computer.
• Öffnet nun das Programm Arduino IDE und erstellt einen neuen “Sketch” über File —> „New Sketch“.

• Öffnet nun die Arduino IDE und wählt in der oberen grünen Menüleiste bei “Select Board” den Arduino Uno aus.
• Öffnet nun die Arduino IDE und wählt in der oberen grünen Menüleiste bei “Select Port” den COM Port aus, wo Arduino Uno dahinter steht (Bsp. COM3 (Arduino Uno)).

• Damit der Abstandssensor funktioniert muss zunächst eine Bibliothek (Englisch: Library) installiert werden.
• Geht dazu im Menü auf „Sketch“ —> „Bibliothek einbinden“ —> „Bibliothek“ verwalten und gebt dort in der Suche “Grove Ultrasonic Ranger” ein. Klickt dann auf „Installieren“.

Kopiert den untenstehenden Code und fügt ihn in die Arduino IDE ein.

//Einbinden der benötigten Bibliothek

#include <Servo.h>

#include "Ultrasonic.h"




Ultrasonic ultrasonic(8); //Definiert Sensorsteckplatz

Servo MotorL; //Definiert linken Motor

Servo MotorR; //Definiert rechten Motor




int gemessener_Abstand = 0; //Variable für den Abstand

int Punktestand = 0;        //Variable um die Punktezahl hochzuzählen

int Spruch_Nummer = 0;      //Variable um den Spruch auszuwählen

int Spielzeit = 0;          //Spielzeit

int aktuelle_Zeit = 0;      //Variable der Zeit

unsigned long Spielstartzeit = 0;  //Spielzeit start bei 0s




const int Spieldauer = 10000;    //gesamte Spieldauer in Millisekunden

const int Eimer_Durchmesser = 24;

//Spielfeld-Bereich im Mülleimer,in dem ein Einwurf erkannt wird [cm]




void setup() {

MotorL.attach(5);    // Initialisierung des linken Motors

MotorR.attach(6);    // Initialisierung des rechten Motors




MotorLDrive(0);      // Initialisierung des linken Motortreibers

MotorRDrive(1);      // Initialisierung des rechten Motortreibers

}




void loop() {




gemessener_Abstand = ultrasonic.MeasureInCentimeters();   //liest den Ultraschall-Sensor Wert und ordnet es der Variable zu

aktuelle_Zeit = millis(); //startet die Zeitaufnahme




if (gemessener_Abstand <= Eimer_Durchmesser) {  //misst die Lichtschranke einen Gegenstand innerhalb der Mülleimer-Grenzen, dann passiert folgendes:




if (Spielstartzeit == 0) {       //Spielstart

Spielstartzeit = aktuelle_Zeit;

Punktestand = 0;

}




Punktestand += 1;               //Punktestand wird hochgezählt

Spruch_Nummer = random(1, 5);   //Es wird ein zufälliger Spruch ausgewählt




MotorLDrive(Spruch_Nummer);

MotorRDrive(Punktestand);

delay(500);

}




Spielzeit = aktuelle_Zeit - Spielstartzeit; //Berechnet wieviel Spielzeit noch übrig ist




if ((Spielzeit > Spieldauer) && (Spielstartzeit != 0)) { //Wenn die Spielzeit vorbei ist, wackelt die Scheibe hin und her

for (int i = 0; i <= 10; i++) {

MotorLDrive(0);

delay(100);

MotorLDrive(0.5);

delay(100);

}

//Reset der Variablen nach beendetem Spiel

Spielstartzeit = 0;

Spruch_Nummer = 0;

delay(2000);       //Pause bevor neues Spiel startet

MotorLDrive(Spruch_Nummer);




}

delay(5);    //Eine kleine Verschnaufpause. Kann erhöht werden, falls das System instabil erscheint. Eine Verringerung erhöht die Emfpindlichkeit

}




//Hier folgen die Motoreinstellungen, welche die Bewegungen bestimmen

void MotorLDrive(float n) {

byte pos = 175 - (n) * 35;

MotorL.write(pos);

}




void MotorRDrive(float n) {

byte pos = int(174 - (n - 1) * 8.5);

MotorR.write(pos);

}

• Fügt den Code in den neuen „Sketch“
• Klickt auf den Pfeil-Button in der Arduino IDE, um den Code auf den Arduino Uno zu laden

• Die Servomotoren sind noch nicht in der Ausgangsposition. Deshalb kann es sein, dass die Drehscheiben gegebenenfalls eine falsche Position haben.
• Die Servomotoren benötigen zunächst einen „Neustart”, damit diese sich auf ihre Ausgangsposition bewegen. Trennt den Mikrocontroller kurz vom Computer und verbindet ihn neu, um einen „Neustart” der Servomotoren durchzuführen.
• Wartet ein paar Sekunden, bis sich der Servomotor eingependelt hat. Danach könnt ihr die Drehscheine mit den Sprüchen auf „Los” stellen.
• Aktiviert den Ultraschall-Entfernungssensor nun einmal, z.B. indem ihr mit der Hand vor dem Sensor entlang wischt. Damit simuliert ihr, dass ein Müllstück im Mülleimer gelandet ist. Jetzt könnt ihr die zweite Drehscheibe auf „1“ drehen.
• Damit sind beide Drehscheiben an der richtigen Position und ihr könnt loslegen.
• Wenn ihr möchtet, könnt ihr die Kunststoffscheiben des Motors mit den Drehscheiben verkleben, damit sich die Ausrichtung über die Zeit nicht verschiebt.

• Damit der interaktive Scanner mit eurem Mülleimer funktioniert, muss unter Umständen die Reichweite des Scanners angepasst werden. Dieser ist auf 24 cm eingestellt, was der Entfernung zwischen Sensor und dem gegenüberliegenden Mülleimerrand entspricht.
• Um den Abstand anzupassen, geht im Code zu Zeile 16. Dort findet ihr den Ausdruck „const int Eimer_Durchmesser = 24;”
• Ersetzt die 24 durch den passenden Abstand an eurem Mülleimer, damit der Sensor nicht zu kurz oder zu lang ist. Achtet dabei darauf das Semikolon ( ; ) hinter der 24 nicht zu löschen.
• Ladet anschließend den Code erneut auf den Mikrocontroller.