Externe analoge Sensoren

Über unsere analoge Schnittstelle können wir viele beliebige Sensoren verbinden und diese nutzen. Es gibt dafür viele kostengünstige Sensoren (Mikrofon, Bodenfeuchte, Regensensor oder einen Lichtsensor). Unsere analoge Schnittstelle misst echte, kontinuierliche Werte, in unserem Fall sind das Spannungen zwischen 0 und 3.3 Volt, die durch einen Analog-Digital-Wandler in Zahlen zwischen 0 und 1023 (Octopus) bzw. 0 und 4095 (Makey) umgewandelt werden. Achtung: die Pins für den analogen Eingang am Microcontroller sind je nach verwendeter Platine unterschiedlich, wähle im Ardublock die entsprechende Umgebung, dort ist der richtige Pin immer schon vorausgewählt.

Wir nehmen uns also den Octopus oder Makey und bauen ein Programm, welches

• den analogen Spannungswert liest. Dazu verwenden wir zuerst unsere eigene Haut als Sensorelement, messen die Hautfeuchte und bauen so einen Lügendetektor. 
• Anschließend verwenden wir die analoge Grove-Schnittstelle, d.h. beim Octopus die linke weiße Buchse, beim Makey die Buchse Ain. Dort schließen wir einen richtigen Sensor z.B. ein Mikrofon an und messen die Lautstärke. 
• Auf Grundlage der Entscheidung unsere Neopixel-LED grün (leise) oder rot (es ist zu laut) leuchten lässt.

Die Kontaktbelegung des IoT-Octopus-Kits bietet schon von Hause aus die einfache Möglichkeit, auch ohne Sensor eine Spannungsänderung am analogen Eingang zu provozieren. Dazu brauchen wir nur den Finger auf die Bananenstecker-Kontakte auf der linken Seite des Kits zu legen. Unser Finger sorgt dann für eine leitfähige Verbindung zwischen A0 und den darunter anliegenden 3.3 V-Kontakt. Der Makey hat entsprechende Kontakte an der linken Hand. Je nach Hautfeuchte und Kontaktdruck kann der Messwert so in weiten Grenzen schwanken. Berücksichtigen wir die Tatsache, dass der Mensch beim Lügen unbewußt unter Streß gerät und schwitzt, haben wir so einen ersten primitiven Lügendetektor gebaut. Generell stehen wir bei diesen analogen Sensoren aber vor dem Problem, dass wir den gemessenen Rohwert (0...1023) wieder in einen physikalischen Wert umrechnen müssen (Kalibrierung). Genaueres dazu ist im Kapitel Elektrotechnik zu finden. Komfortabler sind intelligente Sensoren, die diese Umrechnung selbst vornehmen.

Tauschen wir den Finker mit einem echten Sensor, in diesem Fall ein Mikrofon, können wir weitere physikalische Größen messen. Mithilfe einer „Falls … dann … sonst …“-Struktur wird entschieden, welche Farbe die Ampel anzeigen soll: Bei leisen Geräuschen leuchtet sie grün, bei mittlerer Lautstärke gelb und bei lauten Geräuschen rot. Der aktuelle Wert wird mit Serial.println angezeigt.

Aufgabenideen:

• Gelbphase einbauen bei Lautstärke
• Zwei getrennte Fallunterscheidungen je nach Wert
• Optional: Anzeige auf serieller Konsole, LED-Matrix oder OLED-Display
• Im Kapitel Elektrotechnik  bauen wir einen eigenen Lichtsensor