Dies ist der erste Prototyp einer Arduino Wortuhr auf einem Steckbrett. Sie ist aufgebaut mit einem 8 * 8 LED Dot-Matrix Modul.
Bei dieser besonderen Uhr wird die Uhrzeit nicht wie üblich numerisch angezeigt, sondern läuft in Textform von rechts nach links durch die Anzeige. Als weiterer Clou wird die Zeit dabei nicht Sekunden- oder Minutengenau angezeigt, im Gegenteil! Die Genauigkeit wird hier bewusst in den Bereich einiger Minuten verschlechtert und nur zu bestimmten Zeiten textlich wirklich exakt dargestellt.

„Es ist genau sieben Uhr“

„Es ist gleich viertel nach acht“

Durch kaskadierung weiterer Anzeigemodule lässt sich die visuelle Erkennbarkeit des durchlaufenden Textes bei Bedarf auch noch deutlich verbessern. Ist hier jedoch gar nicht wirklich gewünscht, um den …Ooohh-Effekt zu erhöhen. Die Geschwindigkeit des durchlaufenden Textes kann über eine Variable eingestellt werden. Die von mir hier verwendete Library habe ich hier entdeckt.

Die Uhrzeitgenerierung in diesem Prototypen ist übrigens völlig freilaufend und nicht mit einer RTC oder einem DCF77 Empfänger synchronisiert. Die Genauigkeit ist trotzdem erstaunlich hoch, da Interruptgesteuert. Sie liegt nach jetzigen Erfahrungen im Bereich weniger Sekunden Abweichung innerhalb von etwa 3 Monaten. Die benötigte Genauigkeit liegt damit weit über den Erwartungen. Weitere Details zum Projekt sind auch hier zu finden.

Ein in das Gehäuse integriertes Mikrofon nimmt die Geräusche im Raum auf und leitet diese nach einer entsprechenden Verstärkung über einen OP-AMP sowohl an einen Analogeingang als parallel auch an einen Digitaleingang des Arduino AT328P Barebone weiter. Über den Analogeingang wird die Signalamplitude, also die Lautstärke gemessen, während über den  Digitaleingang die Frequenz ermittelt wird. Per Software wird das gemessene Audiofrequenzspektrum in 3 Bereiche für tiefe, mittlere und hohe Töne aufgeteilt und jeweils einer in das Gehäuse integrierten PWM-gesteuerten Kontroll-LED zugeführt. In Abhängigkeit der Frequenz und Lautstärke leuchten die jeweiligen LEDs der drei Kanäle mit entsprechender Intensität und Dauer.

Parallel dazu stehen 2 weitere Ausgänge zur Verfügung. Ein Ausgang ist per Optokoppler entkoppelt und kann über die OC-Ausgänge (Open Kollektor) damit auch für komplexere Lichttechnik verwendet werden. Optional steht dafür zwischenzeitlich eine 3-Kanal Power MOSFET Leistungsendstufe für 12V Halogenleuchten zur Verfügung. Über einen weiteren Ausgang kann mittels eines standardisierten Ethernet-Netzwerkkabels mehrere controllergestützte ShiftBrite RGB Module mit integriertem Controller seriell angesteuert werden.

Über mehrere bereits fest implementierte Programme sind weitere Lichteffekte schon vorprogrammiert und können über einen Taster abgerufen werden. Über mehrere Potentiometer kann sowohl die Gesamthelligkeit der RGB-LEDs individuell eingestellt werden, als auch nochmals jede Farbe einzeln.

Die Stromversorgung der Steuereinheit erfolgt über ein separates 12V Steckernetzteil.

Wettermessstation mit 433MHz ASK Funkübertragung von der Außeneinheit zur Innenanzeigeeinheit. Hiermit soll die Funktion als noch teilweiser Probeaufbau auf einem  Steckbrett bzw. einer Lochrasterplatte getestet werden. Beide Baugruppen sind derzeit jeweils in  einer durchsichtigen Patacobox untergebracht. Die Versorgung der Außeneinheit erfolgt über einen Lipo-Akku mit 3,7V 4400mAh Kapazität. Die Ladung des Akkus erfolgt über ein kleines Solarpanel. Der hier verwendete Controller ist ein AT328P Arduino Barebone.

Die Innenanzeigeeinheit zur Auswertung und Anzeige der Messwerte wie auch der Uhrzeit und des Datums wird über ein 12V Steckernetzteil versorgt. im obigen Prototypen einer Außeneinheit befinden sich Sensoren zur Temperaturmessung, der Luftfeuchtigkeit wie auch zur Messung langwelliger Beta- und Gammastrahlung. Um Messwerte bei einer gestörten Funkübertragung auch lokal sinnvoll speichern zu können, ist außerdem eine RTC vorgesehen um jedem Messwert einen Zeitstempel mitgeben zu können. Zeit und Datum werden ebenfalls per ASK mit übertragen. Dazu habe ich ein einfaches Protokoll entwickelt, das auch noch genügend Raum für spätere Erweiterungen lässt. So können auch mehrere Ausseneinheiten mit gänzlich unterschiedlichen Messdaten abgefragt werden.
In der Innenanzeigeeinheit befinden sich weitere Sensoren zur Messung von Temperatur, Luftfeuchte und Luftdruck. Diese werden zyklisch mit den empfangenen Daten der Außeneinheit auf einem 4-zeiligen LCD zur Anzeige gebracht. Aus den gemessenen Umweltdaten werden weitere Informationen wie beispielsweise zum Taupunkt oder der Wolkenbasis abgeleitet und angezeigt.

Der Aufbau des LED-Würfels erfolgt hier mit einem kleinen, kompakten ATtiny85 Digispark Controllerboard, welches zur einfacheren Programmierung auch bereits ein USB-Interface mitbringt und mit einer gepatchten Arduino Entwicklungsumgebung programmiert werden kann.
Es handelt sich um einen Prototypenaufbau auf einer Lochrasterplatte ohne Gehäuse. Die Stromversorgung erfolgt über ein externes 5V USB Steckernetzteil oder ein USB Hub.
Mit einem kleinen Taster wird die Würfelrunde gestartet. Die jeweilige Augenzahl wird ähnlich wie bei bekannten Würfeln, hier allerdings über 6 eineln positionierte LEDs angezeigt. Nichts weltbewegendes ansonsten bis jetzt. Interessanter wird es allerdings ein wenig, wenn man sich den auf dem Digispark verbauten 8-beinigen Attiny85 etwas genauer anschaut, da von den 6 verfügbaren IO-Pins bereits 2 für das USB-Interface und ein weiterer Pin für den Reset verwendet werden. Ausserdem wird dann noch ein Analogeingang zur Erzeugung einer Zufallszahl benötigt. Verbleiben nur noch 3 Pins für die Ansteuerung der 6 LEDs. Ach ja, und ein Taster wird ja auch noch benötigt. Diesen habe ich allerdings parallel zu einem Ports zum USB-Anschluß angeschlossen und darf daher während der Programmierung nicht betätigt werden!.

Die 6 LEDs dagegen wird an den verbleibenden freien IO-Pins in 3 Gruppen angeordnet und binär angesteuert.

Frage: Wie müssen jetzt die 3 LED-Gruppen aussehen und an den verbleibenden 3 freien IO-Pins angeschlossen werden, um einen Würfel mit den Zahlen von 1 bis 6 darstellen zu können?

Der Betrieb des kleinen mobilen Atemalkoholtestgerätes erfolgt über ein externes12V Steckernetzteil. Alternativ kann das Testgerät auch über einen bereits eingebauten 9V NiMH Akku betrieben werden. Die Betriebszeit ist aufgrund der Leistungsaufnahme des Sensors damit allerdings auf maximal 30 Minuten sehr begrenzt.

Nach dem Einschalten erfolgt zuerst einmal eine kurze Aufheizphase des Sensors. In dieser Zeit werden auf der Analoganzeige div. Messwerte wie beispielsweise die  Höhe der Versorgungsspannung angezeigt. In der darauffolgenden Phase erfolgt eine automatisierte Kalibrierung des Nullpunktes. Über den Blinkstatus der integrierten LED und dem angezeigten Wert der Analoganzeige ist jederzeit Rückschluss auf die gerade durchgeführte Betriebs- bzw. Messphase sichtbar.

Als Prozessor kommt hier ein Attiny 85 auf einem winzigen preiswerten Digispark USB-Modul zum Einsatz. Für diese spezielle Version ist eine Erweiterung für die Arduino IDE verfügbar und lässt sich damit nahezu identisch programmieren.

Eine Kalibrierung des Endwertes ist derzeit nicht vorgesehen!

Sicherheitshinweis! Dieses Testgerät ersetzt keine amtliche Blut- oder Atemalkoholmessung und dient ausschließlich zu privaten Testzwecken!