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7.3 Bau einer Alarm-Sirenen-Lampe
In diesem Projekt bauen wir eine Alarm-Sirenen-Lampe mit dem Raspberry Pi Pico 2 W. Das Gerät simuliert das blinkende Licht und den Sirenenton eines Polizeiwagens oder Einsatzfahrzeugs. Eine unterhaltsame Art, um mehr über PWM (Pulsweitenmodulation), Interrupts und die Ansteuerung mehrerer Komponenten wie LEDs und Summer zu lernen.
Erforderliche Komponenten
Für dieses Projekt benötigen wir die folgenden Bauteile.
Es ist auf jeden Fall praktisch, ein Komplettset zu kaufen. Hier ist der Link:
Name |
ENTHALTENE TEILE IM KIT |
LINK |
|---|---|---|
Pico 2 W Starter Kit |
450+ |
Alternativ kannst du die Bauteile auch einzeln über die folgenden Links erwerben.
SN |
KOMPONENTE |
MENGE |
LINK |
|---|---|---|---|
1 |
1 |
||
2 |
Micro-USB-Kabel |
1 |
|
3 |
1 |
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4 |
Einige |
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5 |
1 |
||
6 |
1 (S8050) |
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7 |
3 (1KΩ, 220Ω, 10KΩ) |
||
8 |
Passiver Buzzer |
1 |
|
9 |
1 (104) |
||
10 |
1 |
Verständnis der Komponenten
Passiver Summer: Benötigt ein externes Signal zur Tonerzeugung. Über PWM erzeugen wir wechselnde Frequenzen für den Sireneneffekt.
LED: Simuliert das Blinken einer Sirene durch variierende Helligkeit.
Schiebeschalter: Dient als Ein-/Ausschalter für den Alarm.
NPN-Transistor (S8050): Treibt den Summer an, da die GPIO-Pins des Pico nicht genügend Strom liefern können.
Widerstand und Kondensator: Entprellen den Schiebeschalter, um stabile Signale zu gewährleisten.
Schaltplan
GP17 ist mit dem mittleren Pin des Schalters verbunden sowie mit einem 10K-Widerstand und einem Kondensator (Filter) parallel zu GND. Dadurch kann der Schalter beim Umschalten zuverlässig ein stabiles High- oder Low-Signal liefern.
Sobald GP15 auf High geht, leitet der NPN-Transistor, und der passive Summer beginnt zu tönen. Der Summer wird so angesteuert, dass die Frequenz allmählich ansteigt und so ein Sirenengeräusch erzeugt.
Eine LED ist an GP16 angeschlossen und wird so programmiert, dass sie ihre Helligkeit periodisch ändert – ebenfalls zur Simulation der Sirene.
Verdrahtung
Writing the Code
Wir schreiben ein MicroPython-Skript, das den Summer und die LED abhängig von der Stellung des Schalters steuert.
Bemerkung
Öffne
7.3_alarm_siren_lamp.pyim Verzeichnispico-2w-kit-main/micropythonoder kopiere den Code in Thonny und klicke auf „Run“ bzw. drücke F5.Stelle sicher, dass der richtige Interpreter ausgewählt ist: MicroPython (Raspberry Pi Pico).COMxx.
import machine
import utime
# Initialisierung von PWM für Summer und LED
buzzer = machine.PWM(machine.Pin(15))
led = machine.PWM(machine.Pin(16))
led.freq(1000) # PWM-Frequenz für die LED setzen
# Initialisierung des Schalters
switch = machine.Pin(17, machine.Pin.IN, machine.Pin.PULL_DOWN)
# Funktion zur Abbildung von Werten aus einem Bereich in einen anderen
def interval_mapping(x, in_min, in_max, out_min, out_max):
# Sicherstellen, dass in_min != in_max ist, um Division durch Null zu vermeiden
if in_max - in_min == 0:
return out_min
return int((x - in_min) * (out_max - out_min) / (in_max - in_min) + out_min)
# Hauptschleife
try:
while True:
if switch.value() == 1:
# Alarm EIN
# Frequenz und Helligkeit erhöhen
for i in range(0, 100, 2):
# 'i' auf LED-Helligkeit und Summerfrequenz abbilden
brightness = interval_mapping(i, 0, 100, 0, 65535)
frequency = interval_mapping(i, 0, 100, 500, 2000)
# LED-Helligkeit setzen
led.duty_u16(brightness)
# Summerfrequenz und Tastverhältnis setzen
buzzer.freq(frequency)
buzzer.duty_u16(32768) # 50 % Tastverhältnis
utime.sleep(0.01)
# Frequenz und Helligkeit verringern
for i in range(100, 0, -2):
brightness = interval_mapping(i, 0, 100, 0, 65535)
frequency = interval_mapping(i, 0, 100, 500, 2000)
led.duty_u16(brightness)
buzzer.freq(frequency)
buzzer.duty_u16(32768)
utime.sleep(0.01)
else:
# Alarm AUS
# LED und Summer ausschalten
led.duty_u16(0)
buzzer.duty_u16(0)
utime.sleep(0.1)
except KeyboardInterrupt:
# Aufräumen
buzzer.deinit()
led.deinit()
print("Program stopped.")
Sobald der Code läuft, schalten Sie den Schiebeschalter in die ON-Position. Der Summer sollte ein Sirenengeräusch erzeugen und die LED entsprechend blinken. Schalten Sie den Schalter auf OFF, um den Alarm zu stoppen.
Verständnis des Codes
Initialisierung:
buzzer: PWM-Objekt an GP15.
led: PWM-Objekt an GP16 mit 1kHz Frequenz zur weichen Helligkeitssteuerung.
switch: Eingang an GP17 mit internem Pull-down-Widerstand.
Intervall-Mapping-Funktion:
Ordnet einen Wert von einem Wertebereich einem anderen zu – nützlich, um Schleifenwerte auf Frequenz- und Helligkeitsbereiche zu skalieren.
# Function to map values from one range to another def interval_mapping(x, in_min, in_max, out_min, out_max): # Ensure in_min != in_max to avoid division by zero if in_max - in_min == 0: return out_min return int((x - in_min) * (out_max - out_min) / (in_max - in_min) + out_min)
Hauptschleife:
Überprüft den Zustand des Schalters.
Wenn der Schalter EIN ist (
switch.value() == 1):Zwei Schleifen erzeugen den Sireneneffekt:
Frequenz und Helligkeit werden erhöht.
Frequenz und Helligkeit werden wieder reduziert.
Die Frequenz des Summers variiert zwischen 500 Hz und 2000 Hz.
Die LED-Helligkeit wechselt von aus bis maximale Helligkeit und zurück.
if switch.value() == 1: # Alarm is ON # Increase frequency and brightness for i in range(0, 100, 2): # Map 'i' to LED brightness and buzzer frequency brightness = interval_mapping(i, 0, 100, 0, 65535) ... utime.sleep(0.01)
Wenn der Schalter AUS ist: LED und Summer werden deaktiviert.
else: # Alarm is OFF # Turn off LED and buzzer led.duty_u16(0) buzzer.duty_u16(0) utime.sleep(0.1)
Ausnahmebehandlung: Fängt eine Tastenkombination (Strg+C) ab, um PWM-Objekte sauber zu deaktivieren.
except KeyboardInterrupt: # Clean up buzzer.deinit() led.deinit() print("Program stopped.")
Weitere Experimente
Anpassung des Sireneneffekts:
Ändere den Frequenzbereich in der
interval_mapping-Funktion, um die Tonhöhe zu verändern.Passe die Verzögerung in den Schleifen (
utime.sleep(0.01)) an, um den Ablauf zu beschleunigen oder zu verlangsamen.
Weitere LEDs hinzufügen:
Ergänze zusätzliche LEDs in unterschiedlichen Farben für ein dynamischeres Lichtspiel.
Nutze mehrere GPIO-Pins und PWM-Kanäle.
Bewegungserkennung:
Ersetze den Schalter durch einen Bewegungssensor (z. B. PIR), um den Alarm bei erkannter Bewegung auszulösen.
Fernbedienung:
Integriere einen IR-Empfänger, um den Alarm per Fernbedienung zu steuern.
Conclusion
Du hast erfolgreich eine Alarm-Sirenen-Lampe mit dem Raspberry Pi Pico 2 W gebaut! Dieses Projekt zeigt, wie man mehrere Komponenten steuern und interaktive Effekte erzeugen kann. Es bildet eine hervorragende Grundlage für komplexere Projekte wie Alarmsysteme, Notfallanzeigen oder kreative Lichtinstallationen.