Scratch - LED - Lass die LEDs leuchten!

Mit dem Raspberry Pi kann man nicht nur ein Spiel programmieren und somit ganz "im Computer" verbleiben, sondern auch mit der Umwelt interagieren. Beilspielsweise durch das Steuern von LEDs.

Was ist eine LED?

Rote, gelbe und grüne LEDLEDs gibt es heute in vielen Farben.

LEDs sind heute nicht mehr aus unserem Alltag wegzudenken. Diese kleinen Leuchtmittel können die gleiche Helligkeit wie Glühbirnen erzeugen, jedoch mit wesentlich weniger elektrischer Energie und viel weniger Wärmeenergie als "Nebenwirkung". Ausserdem lassen sie sich sehr genau ansteuern und somit die Zeit ihrer Nutzung auf das notwendige Minimum reduzieren.
Eine LED ("light-emitting diode" englisch für Licht aussendende Diode) ist ein besonderes elektronisches Bauteil. Eine Diode läßt nur in einer Richtung den elektrischen Strom hindurch "wandern". In der anderen sperrt die Diode den Stromkreis wie ein geöffneter Schalter und der Stromkreis ist quasi "unterbrochen". Daher ist es sehr wichtig, beim Einbau der LED in einen Stromkreis daruf zu achten, dass das "längere Beinchen" der LED (die sogenannte "Anode" (A)) im Stromkreis zu dem Minuspol, während das "kürzerere Beinchen" der LED (die sogenannte "Kathode" (K)) zu dem Pluspol zeigt.

Anode und Kathode einer LED 


Als Schaltsymbol wird folgendes Symbol verwendet:

Schaltsymbol einer LED 

Erstes Scratch-Programm mit LED

Man kann mit Scratch eine Verbindung zur der GPIO aufbauen. Diese kann man dann mit einem Breadboard verbinden. Dazu verwendet man zusätzlich folgendes Material:

  1. eine LED (Rot)
  2. ein Widerstand (hier 330 Ohm)
  3. Kabel mit male-male-Steckern

    4. entweder
  4. 2 Kabel mit female-male-Steckern (Immer: Je mindestens zwei pro Gerät, wegen der Verbindung zum Plus- bzw. Minus-Pol!)
    5. oder
  5. parallels Kabel, dass von der GPIO auf einen "Verteiler" auf das Breadboard führt.

Hinweis:

  1. Der Aufbau wird getrennt vom Raspsberry aufgebaut, wobei die Verbindungskabel zur GPIO-Schnittstelle NICHT an die GPIO angeschlossen werden, sondern als "Lose Enden" verbleiben.
  2. Der Raspberry Pi wird erst heruntergefahren,
  3. mit dem Breadbord verbunden,
  4. von einer Kursleiterin überprüft und abgesegnet und
  5. der Raspberry gestartet.

Der Aufbau_1 geschieht nach folgendem Schema (Bitte die Belegung der Pins beachten! (Tipp: Orientierung an "runder Ecke" oder beim "Verteiler" nach der Nummerierung!)):

Dabei sind die zwei verwendeten Kabel beide female-male-Kabel, wobei die female-Seite am Raspberry und die male-Seite am Breadboard anliegt.

 

Jetzt geht es an das Programmieren:
  1. Öffne Scratch und nimm aus dem Reiter "Skripte" -> "Ereignisse" folgendes in den rechten "Programmier"-Bereich:

  2. Erstelle folgende "neue Nachrichten..." mit

  3. Verfahre wie in 2) mit den "Nachrichten", indem jeweils ein weiteres "sende...an alle" erzeugt wird:
      1. config14out
      2. gpio14on
      3. gpiooff
  4. baue jetzt folgendes Skipt mit Scratch auf:

  5. Fahre den Raspberry herunter.
  6. Verbinde erst jetzt die GPIO mit dem Breadboard durch die "losen" Kabel. Achte dabei genau auf die Pin-Belegung!!!
  7. Lasse die Schaltung und die Programmierung überprüfen.
  8. Starte den Computer... Und...Hat alles geklappt? (Skript download)
  9. Feiere dein Erfolg! ;-)

Zweites Scratch-Programm mit zwei LEDs

Man baut wieder mit Scratch eine Verbindung zur der GPIO mit einem Breadboard auf. Dazu verwendet man zusätzlich folgendes Material:

  1. zwei LEDs (Rot und Gelb)
  2. zwei Widerstände (hier 330 Ohm (statt wie in der Aufgabe 100 Ohm )
  3. ein Taster
  4. Kabel mit male-male-Steckern

    5. entweder
  5. 4 Kabel mit female-male-Steckern (Je zwei pro LED)
    6. oder
  6. parallels Kabel, dass von der GPIO auf einen "Verteiler" auf das Breadboard führt.

Hinweis:

  1. Der Aufbau wird getrennt vom Raspsberry aufgebaut, wobei die Verbindungskabel zur GPIO-Schnittstelle NICHT an die GPIO angeschlossen werden, sondern als "Lose Enden" verbleiben.
  2. Der Raspberry Pi wird erst heruntergefahren,
  3. mit dem Breadbord verbunden,
  4. von einer Kursleiterin überprüft und abgesegnet und
  5. der Raspberry gestartet.

Der Aufbau_1 wird ergänzt durch eine zweite (gelbe) LED, wobei diese geschieht nach folgendem Schema (Bitte die Belegung der Pins beachten! (Tipp: Orientierung an "runder Ecke" oder beim "Verteiler" nach der Nummerierung!)):

Dabei sind die zwei verwendeten Kabel beide female-male-Kabel, wobei die female-Seite am Raspberry und die male-Seite am Breadboard anliegt.

Wird - wie auf den Fotos - ein Verteiler verwendet, entfallen die female-male-Kabel und es werden nur male-male-Kabel verwendet.

 

Bild_4_2  Bild_4_2 

Jetzt geht es an das Programmieren:
  1. Öffne Scratch und nimm aus dem Reiter "Skripte" -> "Ereignisse" folgendes in den rechten "Programmier"-Bereich:
    Bild_1_2

  2. Erstelle folgende "neue Nachrichten..." mit
    Bild_2_2

  3. Verfahre wie in 2) mit den "Nachrichten", indem jeweils ein weiteres "sende...an alle" erzeugt wird:
      1. config25out
      2. config12out
      3. gpio25on
      4. gpio12on
      5. gpiooff
  4. baue jetzt das Skipt für zwei LEDs analog zu dem Skript hier mit Scratch auf, wobei die "14" einmal durch "25" und einmal durch "12" ersetzt wird:
    Bild_3_2

  5. Lasse dabei die LEDs wie folgt blinken:
    1. einmal beide gleichzeitig
    2. einmal abwechselnd
  6. Fahre den Raspberry herunter.
  7. Verbinde erst jetzt die GPIO mit dem Breadboard durch die "losen" Kabel. Achte dabei genau auf die Pin-Belegung!!!
  8. Lasse die Schaltung und die Programmierung überprüfen.
  9. Starte den Computer... Und...Hat alles geklappt?
  10. Feiere dein Erfolg! ;-)