Osterprojekt: Osterhase lauscht per Ultraschall

Ostersuche mit Ultraschall und Nano-Axe-Board: Wir bauen einen Osterhasen, der piepst, wenn wir uns nähern.

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Ein roter Osterhase.
Von
  • Miguel Köhnlein
  • Michael Gaus
Inhaltsverzeichnis

Hasen, Eier, Küken – im Supermarkt werden zu Ostern wieder jede Menge Süßigkeiten in saisonaler Verpackung angeboten. Bei einem solchen Papp-Hasen haben wir die Schokolade weggenascht und die Verpackung zu einer elektronischen Osterhasensuche umgebaut.

In den Ohren von Meister Lampe findet zu diesem Zweck ein Ultraschallsensor Platz. Damit kann der Hase ein für Menschen unhörbares Schallsignal aussenden, die Lauscher spitzen und horchen, wie weit ein Objekt entfernt ist. Je nach Entfernung macht das Langohr dann mit unterschiedlich hohen Tönen auf sich aufmerksam, die auch für das menschliche Ohr hörbar sind. So wird das Versteck des Hasen vermutlich nicht lange unentdeckt bleiben.

Elektronikaufbau mit dem Nano-Axe-Board auf dem Mini-Steckbrett

Durch die Verwendung des Nano-Axe-Boards aus dem Make PICAXE Special gestaltet sich der Schaltungsaufbau recht einfach: Die innen liegenden Pins kennzeichnen die Portnummern des hier verwendeten Picaxe 08M2. Dieser verfügt über sechs I/O-Pins, C0-C5. Der Piezo wird am Portpin C.2 des 08M2 (Beschriftung B1 auf dem Nano-Axe-Board) angeschlossen. Hierüber kann man mit dem tune-Befehl Töne abspielen.

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Das Ultraschallsensor-Modul HC-SR04 schließen wir über die vier-polige Stiftleiste J1 an. Das Echo-Signal verbinden wir über den Widerstand R1 mit dem Triggereingang. Um eine Messung zu starten, wird der Pin zuerst als Ausgang mit High-Pegel geschaltet. Danach wird der Pin durch einen pulsin-Befehl als Eingang konfiguriert. Nun bestimmt der Signalpegel des Echo-Pins den Pegel an C.1 des 08M2 und Trigger: Zunächst liegt hier noch LOW-Pegel an, sodass der Triggerpin eine fallende Flanke (Übergänge zwischen digitalen Signalzuständen) erkennt und die Messung antriggert. Einige Mikrosekunden später wechselt Echo auf HIGH, sodass der bereits aktive pulsin-Befehl eine steigende Flanke erkennt und die Pulsbreite des HIGH-Pegels misst.

So kann man den Abstand zwischen Sensor und einem Gegenstand messen, der das ausgesendete Ultraschallsignal reflektiert. Mit diesem Trick schafft es der Picaxe, nach einem Triggerpuls rechtzeitig vor der steigenden Flanke einen pulsin-Befehl zu starten. Das wäre nicht möglich, wenn der Echo-Pin auf einen separaten Portpin liegt.

Make PICAXE Special

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Die Spannungsversorgung der Schaltung kann über eine kleine USB-Powerbank erfolgen. Sie findet entweder im Osterhasen Platz oder kann extern per herausgeführtem USB-Kabel angeschlossen sein.