Arduino-Kurs: Vierter Tag – Interaktive Projekte mit Tasten, Schaltern und Widerständen

Tasten (Push-Buttons) und Schalter sind einfache elektronische Komponenten, die elektrische Verbindungen herstellen oder unterbrechen. Sie werden verwendet, um Eingaben in einem Stromkreis zu steuern, z.B. das Ein- und Ausschalten von Geräten oder das Senden eines Signals an einen Mikrocontroller.

 

Tasten

– Eine Taste hat zwei Zustände: gedrückt (geschlossen) und nicht gedrückt (offen).

– Sie schließen den Stromkreis, wenn sie gedrückt werden, und öffnen ihn, wenn sie losgelassen werden.

 

Schalter

– Schalter können mehrere Zustände haben, wie Ein/Aus (zwei Zustände) oder Umschaltpositionen (drei oder mehr Zustände).

– Sie bleiben in einem Zustand, bis sie manuell in einen anderen Zustand umgeschaltet werden.

 

Projekt 1: eine von vorherigen Projekten mit Taste ergänzen und erklären.

 

Widerstand

Ein Widerstand ist ein elektronisches Bauteil, das den Stromfluss in einem Stromkreis begrenzt.

Einheit: Ohm (Ω).

Symbol: Ein gezackter Draht 

Warum verwenden wir Widerstände?

Um den Stromfluss zu regulieren.

Um elektronische Bauteile, wie LEDs, vor zu hohen Strömen zu schützen.

Ohmsches Gesetz

Formel: 𝑉=𝐼×𝑅 oder V=I×R

𝑉 = Spannung (Volt)

𝐼 = Strom (Ampere)

𝑅 = Widerstand (Ohm)

 

Berechnung des benötigten Widerstands

Um zu berechnen, welchen Widerstand du benötigst, kannst du das Ohmsche Gesetz verwenden. Eine typische Anwendung ist der Einsatz eines Widerstands zum Schutz einer LED. LEDs haben eine Vorwärtsspannung (die Spannung, die sie benötigen, um zu leuchten) und einen maximalen Vorwärtsstrom (den Strom, den sie sicher leiten können).

 

Beispiel: Berechnung des Widerstands für eine rote LED bei einer 5V Versorgungsspannung

 

  1. Versorgungsspannung= 5V
  2. Vorwärtsspannung der LED=2V
  3. Vorwärtsstrom der LED = 0,02 A

Der benötigte Widerstand für diese LED-Schaltung ist also 150Ω.

 

Ablesen der Widerstandswerte anhand der Farbcodierung

 

Widerstände sind mit farbigen Ringen codiert, die ihren Wert anzeigen. Die Farbcodierung besteht typischerweise aus 4 oder 5 Farbringen.

 

Vierfarbiger Widerstand

– Erster Ring: Erste Ziffer

– Zweiter Ring: Zweite Ziffer

– Dritter Ring: Multiplikator

– Vierter Ring: Toleranz (Genauigkeit des Widerstands)

 

Fünffarbiger Widerstand

– Erster Ring: Erste Ziffer

– Zweiter Ring: Zweite Ziffer

– Dritter Ring: Dritte Ziffer

– Vierter Ring: Multiplikator

– Fünfter Ring: Toleranz

Aufgabe: Ablesen eines vierfarbigen Widerstands

– Farbringe: Braun, Schwarz, Rot, Gold

  – Braun: 1 (erste Ziffer)

  – Schwarz: 0 (zweite Ziffer)

  – Rot: (10^2 = 100) (Multiplikator)

  – Gold: ±5% (Toleranz)

 

Lösung: 1000Ω oder 1kΩ mit einer Toleranz von ±5%.

 

Aufgabe

  1. Berechne den Widerstand für eine LED bei einer 9V Batterie mit einer Vorwärtsspannung von 2V und einem Vorwärtsstrom von 20 mA.
  2. Liese den Wert eines Widerstands mit den Farbringen: Rot, Violett, Gelb, Gold.

Lösung:

  1. Berechnung: 350Ω
  2. Farbcodierung: 270000Ωoder 270kΩ mit einer Toleranz von ±5%.

 

Projekt 2: Lauflicht

Hinweis: zweite for-Schleife ist dafür das das Lauflicht zurückkommt und nicht immer neu startet.

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