ctdo/Vorträge/arduino/kapitel/led_auf_shield.tex

\section{Die blinkende LED}

\begin{frame}
    \frametitle{Aufgabe 1: Die blinkende LED}
    \begin{center}
        \includegraphics[width=\textwidth,height=0.8\textheight,keepaspectratio]
            {bilder/fotos/IMG_0676.JPG} %bild von arduino mit leuchtender led
    \end{center}
\end{frame}


\begin{frame}
    \frametitle{Aufgabe 1: Die blinkende LED}
    \begin{block}{}
        \centering
        Livedemo
    \end{block}

    %blink code livecoden

    %void setup(){
    %   pinMode(13, OUTPUT);
    %}
    %void loop(){
    %   digitalWrite(13, HIGH);
    %   delay(1000);
    %   digitalWrite(13,LOW);
    %   delay(1000);
    %}
\end{frame}
    
\begin{frame}
    \frametitle{Aufgabe 1: Die blinkende LED}
    \begin{tabular}{rp{0.6\textwidth}}
        \cfunc{setup()}                & wird einmal beim Start ausgeführt \\
        \cfunc{loop()}                 & wird kontinuierlich aufgerufen \\
        \cfunc{pinMode(PIN,wert)}      & legt einen Pin als Ein- oder Ausgang fest \\
        \cfunc{digitalWrite(PIN,wert)} & schreibt digitalen Wert (HIGH oder LOW) auf den Ausgang \\
        \cfunc{delay(x)}               & Pausiert das Ausführen für x Millisekunden \\
      \end{tabular}
\end{frame}

\section{Das Breadboard-Shield}

\begin{frame}
    \frametitle{Das Shield}
    \begin{center}
         \includegraphics[width=\textwidth,height=0.8\textheight,keepaspectratio]
             {bilder/fotos/IMG_0687.JPG} %bild vom schild
    \end{center}
\end{frame}


\begin{frame}
    \frametitle{Das Shield -- Mini-Breadboard}
    \begin{center}
        \includegraphics[width=\textwidth,height=0.8\textheight,keepaspectratio]
           {bilder/a2_breadboard.png} %grafik schematisch von brotbrett
    \end{center}
\end{frame}




\begin{frame}
    \frametitle{Grundlagen -- Wichtige Grundbegriffe}
    \begin{itemize}
        \item \emph{Strom} (Ampère) bezeichnet die Bewegung von geladenen Teilchen
        \item \emph{Spannung} (Volt) ist ein Ladungsunterschied zwischen zwei Orten
        \item bewegliche Ladungen wollen Ladungsunterschiede immer ausgleichen $\rightarrow$ Strom fließt
        \item Technische Stromrichtung: Strom fließt von Plus nach Minus\footnote{\footnotesize{physikalisch ist es eigentlich genau anders herum}}
        \item der \emph{Widerstand} (Ohm, $\Omega$) begrenzt den Stromfluss
        \item alle Verbraucher (wie LEDs) bilden selbst einen Widerstand
    \end{itemize}
\end{frame}

\begin{frame}
    \frametitle{Das Shield -- Polung der LED}
    \begin{columns}
		\column[t]{.70\textwidth}
		\begin{itemize}
			\item LEDs haben eine Polung
			\item der positive Pol heißt \textcolor{red}{\emph{Anode}}
			\item der negative Pol heißt \textcolor{blue}{\emph{Kathode}}
			\item die Kathode erkennt man an der kurzen Leitung oder an der abgeflachten Stelle am Rand
			\item \alert{Merkhilfe: \emph{K}athode/\emph{K}ante/\emph{k}urz}
		\end{itemize}
		\column[t]{.30\textwidth}
		\begin{center}
		    \includegraphics[width=\textwidth,height=0.4\textheight,keepaspectratio]
		    {bilder/led_polung.pdf} %grafik schematisch von brotbrett
		\end{center} 	
    \end{columns}
\end{frame}


\begin{frame}
	\frametitle{Grundlagen -- LED anschließen}
	\begin{itemize}
		\item die LED wird zwischen einem Pin des Controllers und der Masse (die Rückleitung, auch \emph{GND}) angeschlossen
		\item die Spannung zwischen Mikrocontroller und der Masse beträgt 5V
		\item \alert{Problem: 5V sind zu viel für eine LED}
		\item Lösung: wir brauchen einen Vorwiderstand
	\end{itemize}
\end{frame}

\begin{frame}
    \frametitle{Das Shield -- Verkabelung}
    \begin{center}
        \includegraphics[width=\textwidth,height=0.8\textheight,keepaspectratio]
        {bilder/a2_breadboard_led_unknownresistor.png} %grafik schematisch von brotbrett
    \end{center}
\end{frame}

\begin{frame}
	\frametitle{Grundlagen -- Aufteilung der Spannung an den Widerständen}
	\begin{itemize}
		\item bei mehreren Widerständen in einem Strang teilt sich die angelegte Spannung im Verhältnis der Widerstände auf die Verbraucher auf
		\begin{center}
			\includegraphics[width=0.5\linewidth,height=\textheight,keepaspectratio]{bilder/widerstaende.pdf}
		\end{center}
		\item kennen wir bestimmte Werte der LED, können wir den Vorwiderstand ausrechnen
	\end{itemize}
\end{frame}

\renewcommand{\arraystretch}{1.5}

\begin{frame}
    \frametitle{Grundlagen -- Ohmsches Gesetz}
    \begin{itemize}
	    \item bei den LEDs sind folgende Angaben wichtig
	    \begin{itemize}
		    \item Flussspannung oder Forward Voltage $U_F$, meistens um die 2V
		    \item Diffusionsstrom oder Forward Current $I_F$, meist um die 20mA, bei uns 14mA $\widehat{=}$ 0,014A
	    \end{itemize}
		\item bei der Berechnung hilft uns:
    \end{itemize}
	\begin{block}{Ohmsches Gesetz}
    	\begin{columns}[T]
    		\column{.50\textwidth}
	    		{\Large\begin{tabular}{lc}
	    		    Spannung U:   & $U = R \cdot I$   \\
	    		    Strom I:      & $I = \frac{U}{R}$ \\
	    		    Widerstand R: & $R = \frac{U}{I}$ \\
	 			\end{tabular}}
    		\column{.50\textwidth}
    			\begin{center}
	    			\includegraphics[width=0.4\linewidth,height=\textheight,keepaspectratio]{bilder/ohm_dreieck.pdf}
	    		\end{center}
    	\end{columns}
	\end{block}
\end{frame}


\begin{frame}
	\frametitle{Grundlagen -- Vorwiderstand berechnen}
	\begin{itemize}
		\item \LARGE{$R_{Vorwiderstand} = \frac{U_{Betrieb} - U_{F}}{I_F}$}
		\item \LARGE setzen wir unsere Werte ein:
		\item \LARGE{$R_{Vorwiderstand} = \frac{5V - 2V}{0,014A}$}
		\item \LARGE{$R_{Vorwiderstand} = 214,29\Omega \approx \underline{\underline{220\Omega}}$}
	\end{itemize}
	\begin{center}
 		\includegraphics[width=0.4\linewidth,height=\textheight,keepaspectratio]{bilder/vorwiderstand.pdf}
	\end{center}
	
\end{frame}


\begin{frame}
    \frametitle{Grundlagen -- Widerstand}
    %TODO: Widerstandsringe erklären
    
\end{frame}

\begin{frame}
    \frametitle{Aufgabe 2: Das Shield, Verkabelung}
    \begin{columns}
    \column{.7\linewidth}
    \begin{center}
        \includegraphics[width=\textwidth,height=0.8\textheight,keepaspectratio]
        {bilder/a2_breadboard_led.png} %grafik schematisch von brotbrett
    \end{center}
    \column{.3\linewidth}
    \begin{center}
        \includegraphics[width=\textwidth,height=0.8\textheight,keepaspectratio]
        {bilder/a2_breadboard.png} %grafik schematisch von brotbrett
    \end{center}
    \end{columns}
\end{frame}

\begin{frame}
    \frametitle{Aufgabe 2: Das Shield, Verkabelung}
    \begin{center}
        \includegraphics[width=\textwidth,height=0.8\textheight,keepaspectratio]
        {bilder/fotos/IMG_0750.jpg} %foto
    \end{center}
\end{frame}

\begin{frame}
    \frametitle{Aufgabe 2: Das Shield, LED Ansteuern}
    \begin{block}{Aufgabe}
    \begin{itemize}
        \item Passe den Code an, sodass die neue LED blinkt
    \end{itemize}
    \end{block}
\end{frame}


% vim: ts=4:sts=4:sw=4:et