Bemerkung

Hallo, willkommen in der SunFounder Raspberry Pi & Arduino & ESP32 Enthusiasten-Community auf Facebook! Tauchen Sie mit anderen Enthusiasten tiefer in Raspberry Pi, Arduino und ESP32 ein.

Warum beitreten?

Expertenunterstützung: Lösen Sie Probleme nach dem Kauf und technische Herausforderungen mit Hilfe unserer Community und unseres Teams.
Lernen & Teilen: Tauschen Sie Tipps und Tutorials aus, um Ihre Fähigkeiten zu verbessern.
Exklusive Vorschauen: Erhalten Sie frühzeitigen Zugang zu neuen Produktankündigungen und Sneak Peeks.
Sonderrabatte: Genießen Sie exklusive Rabatte auf unsere neuesten Produkte.
Festliche Aktionen und Gewinnspiele: Nehmen Sie an Gewinnspielen und Feiertagsaktionen teil.

👉 Bereit, mit uns zu entdecken und zu gestalten? Klicken Sie auf [here] und treten Sie noch heute bei!

2.6 Reed-Schalter

Einführung

In diesem Projekt lernen wir, wie ein Reed-Schalter als Magnetfeldsensor verwendet werden kann, um LEDs zu steuern. Ein Reed-Schalter ist ein elektrischer Schalter, der durch ein äußeres Magnetfeld betätigt wird. Er wird häufig in Sicherheitssystemen, Tür- und Fenstersensoren sowie zur Positionsdetektion eingesetzt. Dieses Projekt zeigt, wie der Zustand eines Reed-Schalters erkannt und mit zwei LEDs visuell dargestellt werden kann.

Benötigte Komponenten

Für dieses Projekt benötigen Sie die folgenden Komponenten:

KOMPONENTE	KAUFLINK
Jumper-Kabel	BUY
Reed-Schalter-Modul	BUY
LED	BUY
Widerstand	BUY
Fusion HAT+	-
Raspberry Pi	-

Schaltplan

Die Schaltung verwendet einen Reed-Schalter, der mit einem GPIO-Eingangspin und einem Pull-down-Widerstand verbunden ist. Zwei LEDs sind mit separaten GPIO-Ausgangspins verbunden, jeweils mit einem Strombegrenzungswiderstand. Wenn sich ein Magnet dem Reed-Schalter nähert, schließt sich der Stromkreis und die LED-Anzeigen ändern ihren Zustand.

Verdrahtungsdiagramm

Folgen Sie diesen Schritten, um die Schaltung aufzubauen:

Verbinden Sie die Pins GND und VCC des Reed-Schalters mit GND und 3,3 V.
Verbinden Sie den D0-Pin des Reed-Schalters mit GPIO17.
Verbinden Sie die Kathode von LED1 über einen 220Ω-Widerstand mit GPIO22.
Verbinden Sie die Anode von LED1 mit GND.
Verbinden Sie die Kathode von LED2 über einen 220Ω-Widerstand mit GPIO27.
Verbinden Sie die Anode von LED2 mit GND.

Beispiel ausführen

Der gesamte Beispielcode, der in diesem Tutorial verwendet wird, befindet sich im Verzeichnis ai-lab-kit. Folgen Sie diesen Schritten, um das Beispiel auszuführen:

cd ~/ai-lab-kit/python/
sudo python3 2.6_ReedSwitch.py

Dieses Python-Skript erstellt ein Magnetfeld-Erkennungssystem mit einem Reed-Schalter und zwei Status-LEDs. Beim Ausführen passiert Folgendes:

Das Skript überwacht kontinuierlich den Zustand des Reed-Schalters.
Wenn ein Magnet erkannt wird (Reed-Schalter geschlossen), wird LED1 ausgeschaltet und LED2 eingeschaltet.
Wenn kein Magnet erkannt wird (Reed-Schalter offen), wird LED1 eingeschaltet und LED2 ausgeschaltet.
Dadurch entsteht eine klare visuelle Anzeige für das Vorhandensein eines Magnetfelds.
Das Programm kann jederzeit mit Ctrl+C sauber beendet werden.

Code

Der folgende Python-Code überwacht einen Reed-Schalter und steuert zwei LEDs entsprechend seinem Zustand:

#!/usr/bin/env python3
from fusion_hat.pin import Pin, Mode, Pull
from time import sleep  # Import sleep for delay

# Initialize reed switch (Button) on GPIO pin 17
reed = Pin(17, mode=Mode.IN, pull=Pull.DOWN)

# Initialize LED1 connected to GPIO pin 22
led1 = Pin(22,mode=Mode.OUT)
# Initialize LED2 connected to GPIO pin 27
led2 = Pin(27,mode=Mode.OUT)

try:
    # Continuously monitor the state of the reed switch and control LEDs accordingly
    while True:
        if reed.value() == 0:  # Check if the reed switch is activated
            led1.off()  # Turn off LED1
            led2.on()   # Turn on LED2
        else:  # If the sensor is not activated
            led1.on()   # Turn on LED1
            led2.off()  # Turn off LED2

except KeyboardInterrupt:
    # Handle a keyboard interrupt (Ctrl+C) for a clean exit from the loop
    pass

Code verstehen

Bibliotheken importieren

Die Pin-Klasse aus der fusion_hat-Bibliothek wird zur Steuerung der GPIO-Pins verwendet, und time.sleep wird für mögliche Verzögerungsoperationen importiert.
```
from fusion_hat.pin import Pin, Mode, Pull
from time import sleep  # Importiert sleep für Verzögerungen
```
Initialisierung des Reed-Schalters

Der Reed-Schalter wird an GPIO-Pin 17 als Eingang mit einem Pull-down-Widerstand initialisiert, um einen stabilen LOW-Zustand sicherzustellen, wenn der Schalter geöffnet ist.
```
# Initialisiere den Reed-Schalter (Button) an GPIO-Pin 17
reed = Pin(17, mode=Mode.IN, pull=Pull.DOWN)
```

Initialisierung der LEDs

Zwei LEDs werden an den GPIO-Pins 22 und 27 als Ausgänge initialisiert, um eine visuelle Rückmeldung zu geben.

# Initialisiere LED1 an GPIO-Pin 22
led1 = Pin(22,mode=Mode.OUT)
# Initialisiere LED2 an GPIO-Pin 27
led2 = Pin(27,mode=Mode.OUT)

Hauptüberwachungsschleife

Die while True-Schleife überprüft kontinuierlich den Zustand des Reed-Schalters und steuert entsprechend die LEDs, wodurch ein klares Statusanzeigesystem entsteht.

while True:
    if reed.value() == 0:  # Prüfen, ob der Reed-Schalter aktiviert ist
        led1.off()  # LED1 ausschalten
        led2.on()   # LED2 einschalten
    else:  # Wenn der Sensor nicht aktiviert ist
        led1.on()   # LED1 einschalten
        led2.off()  # LED2 ausschalten

Behandlung von Tastaturunterbrechungen

Der try-except-Block stellt sicher, dass das Programm sauber beendet wird, wenn es unterbrochen wird.
```
except KeyboardInterrupt:
    # KeyboardInterrupt (Ctrl+C) abfangen und das Programm sauber beenden
    pass
```

Fehlerbehebung

Reed-Schalter erkennt den Magneten nicht
- Ursache: Falsche Magnetpolarität, zu schwaches Magnetfeld oder Verdrahtungsprobleme.
- Lösung: Drehen Sie den Magneten um, verwenden Sie einen stärkeren Magneten oder überprüfen Sie alle Verbindungen.
LEDs leuchten nicht
- Ursache: Falsche GPIO-Pin-Zuweisung, LED-Polarität vertauscht oder zu geringer Strom.
- Lösung: Überprüfen Sie die Pin-Zuweisungen, stellen Sie sicher, dass die LEDs korrekt gepolt sind (Anode an GPIO), und prüfen Sie die Widerstandswerte.
Instabile Messwerte
- Ursache: Elektrisches Rauschen oder ein schwebender Eingang, wenn der Reed-Schalter offen ist.
- Lösung: Der integrierte Pull-down-Widerstand stabilisiert normalerweise den Eingang, stellen Sie jedoch sicher, dass die Erdung korrekt ist und keine elektromagnetischen Störungen in der Nähe auftreten.

Erweiterungsideen

Sicherheitssystem

Erstellen Sie ein einfaches Tür-/Fenster-Alarmsystem, das ausgelöst wird, wenn sich der Magnet vom Reed-Schalter entfernt:

# Fügen Sie einen Buzzer für einen akustischen Alarm hinzu
from fusion_hat import Buzzer, PWM
buzzer = Buzzer(PWM('P0'))

while True:
    if reed.value() == 1:  # Tür geöffnet (Magnet entfernt)
        buzzer.play('C6', 0.5)  # Alarm auslösen
        led1.on()  # Rote Alarm-LED
    else:
        led2.on()  # Grüne Status-LED
    sleep(0.1)

Positionszähler

Zählen Sie, wie oft ein Magnet am Reed-Schalter vorbeikommt, nützlich zur Messung der Rotationsgeschwindigkeit:

counter = 0
last_state = 0

while True:
    current_state = reed.value()
    if last_state == 0 and current_state == 1:  # Flanke erkennen
        counter += 1
        print(f"Count: {counter}")
    last_state = current_state
    sleep(0.01)  # Kurze Verzögerung zur Entprellung

Zwei-Sensor-Erkennung

Verwenden Sie zwei Reed-Schalter, um die Bewegungsrichtung zu erkennen:

reed1 = Pin(17, Pin.IN, pull=Pin.PULL_DOWN)
reed2 = Pin(18, Pin.IN, pull=Pin.PULL_DOWN)

# Bewegungsrichtung bestimmen, je nachdem welcher Sensor zuerst auslöst

Fazit

Dieses Projekt zeigt, wie ein Reed-Schalter als Magnetfeldsensor verwendet werden kann, um LED-Anzeigen zu steuern. Reed-Schalter sind zuverlässige und einfache Bauteile, die häufig in Sicherheitssystemen, Positionssensoren und Näherungserkennung eingesetzt werden. Durch die Kombination von magnetischer Erkennung und visueller Rückmeldung lassen sich intuitive Überwachungssysteme für viele Anwendungen erstellen.