Deutsch Die Grundidee des Reaktionstrainer 3000 (kurz. RT-3000) ist ein vorhandenes kleines Förder-band zu einem Reaktion-basierten Spiel umzufunktionieren. Das System besteht aus einem, Getriebemotor, Ultraschallsensor, 2 Buzzer, mit welchen die Fahrtrichtung bestimmt wird, einen Bildschirm für die Visualisierung und dem Förderband selbst. Die Ansteuerung aller Komponenten übernimmt ein Mikrokontroller, in diesem Falle ein Arduino UNO in Kombination mit einem Motorshield.Das Motorshield wird für die An-steuerung (Richtung, Geschwindigkeit, Bremsen) und für die Stromversorgung für den Ge-triebemotor verwendet. Die Programmierung des Systems erfolgt in der Arduino Entwicklungsumgebung Arduino IDE. Durch Betätigen eines Richtungs-Buzzers wird eine Funktion Arduino Programms aufge-rufen. Durch das Aufrufen wird das Programm an der aktuellen Stelle unterbrochen und die Fahrtrichtung wird entsprechend geändert. Das Programm berechnet ebenfalls die erzielten Punkte. Der Ultraschallsensor misst die Distanz zwischen dem Objekt und sich selbst. Dieser gibt einen Wert an den Arduino weiter, welcher mit diesem analogen Wert die Punkteanzahl errechnet. Die Visualisierung der Punkte und Einstellungen erfolgen in einem WinForms Programm in Form einer EXE Datei. Diese EXE wird einer anderen Programmierumgebung namens Visual-Studioprogrammiert wird. Der Arduino schickt Daten zu einem stationären PC, welcher das WinForms Programm aus-führt. Die Daten werden vom WinForms Programm gelesen und auf einem Bildschirm ange-zeigt wird. Das Visualisierung Programm kann Daten in Form der Einstellungen an den Ardu-ino schicken. Spielprinzip: Die Hauptaufgabe des Spiels ist es, ein Objekt so mittig wie möglich auf Förder-band zu halten. Dies erreicht man durch Betätigen des jeweiligen Richtungs-Buzzers, mit welchen man die Fahrtrichtung des Förderbands vorgeben kann. Wenn das Objekt mittig am Förderband ist, erzielt man die meisten Punkte. Je weiter das Objekt von der Mitte entfernt des weniger Punkte erzielt man. Der Catch ist, dass bei Betäti-gung eines Richtungs-Buzzers die Geschwindigkeit des Förderbands zufällig generiert wird. Außerdem besteht die Chance beim Betätigen eines Richtungs-Buzzers, die Funktion des Buz-zers vertauscht wird. Jetzt würde bei Betätigung des rechten Buzzers das Förderband nach links und andersherum. Der Spieler muss umdenken, um so schnell wie möglich das Objekt wieder mittig zu bringen. .

Unser Projekt wird bearbeitet und erstellt an der HTL Mössingerstraße

English The basic idea of the Reaction Trainer 3000 (RT-3000 for short) is to convert an existing small conveyor belt into a reaction-based game. The system consists of a geared motor, an ultrasonic sensor, 2 buzzers used to determine the direction of travel, a screen for visualization and the conveyor belt itself. All components are controlled by a microcontroller, in this case an Arduino UNO in combination with a motor shield. The motor shield is used for control (direction, speed, braking) and for the power supply for the geared motor. The system is programmed in the Arduino development environment called Arduino IDE. A function of the Arduino program is called up by pressing a direction buzzer. When you call it up, the program is interrupted at the current point and the direction of travel is changed accordingly. The program also calculates the points earned. The ultrasonic sensor measures the distance between the object and itself. This transmits a value to the Arduino, which uses this analogue value to calculate the number of points. The points and settings are visualized in a WinForms program in the form of an EXE file. This EXE is programmed in another programming environment called Visual Studio. The Arduino sends data to a stationary PC, which runs the WinForms program. The data is read by the WinForms program and displayed on a screen. The visualization program can send data to the Arduino in the form of the settings. Game principle: The main task of the game is to keep an object as central as possible on the conveyor belt. This is achieved by pressing the respective direction buzzer, with which you can specify the direction of travel of the conveyor belt. If the object is in the middle of the conveyor belt, you score the most points. The farther the object is from the center, the fewer points you score. The catch is that when a directional buzzer is activated, the speed of the conveyor belt is randomly generated. There is also a chance when a direction buzzer is activated that the function of the buzzer will be swapped. Now pressing the right buzzer would move the conveyor to the left and vice versa. The play-er has to rethink in order to get the object back in the middle as quickly as possible.

Our project is processed and created at the HTL Mössingerstraße

Details

Liste der verwendeten RT-3000 Komponenten

Hardware

Arduino UNO

Arduino Uno ist ein Mikrocontroller-Board auf der Basis des ATmega328P .Er verfügt über 14 digitale Eingangs-/Ausgangs-Pins (von denen 6 als PWM-Ausgänge verwendet werden können), 6 analoge Eingänge, einen 16-MHz-Keramikresonator , einen USB-Anschluss, eine Stromversorgungsbuchse, einen ICSP-Header und eine Reset-Taste. In Kombination mit der dazugehörigen Programmieroberfläche Arduino IDE (C , C++ und AVR-Assembler) lassen sich diverse Systeme realisieren.

Arduino Motorshield Rev3

Das Arduino Motor Shield basiert auf dem L298, einem dualen Vollbrückentreiber, der für den Antrieb von induktiven Lasten wie Relais, Solenoiden, Gleichstrom- und Schrittmotoren entwickelt wurde. Damit können zwei Gleichstrommotoren mit einem Arduino-Board antreiben und die Geschwindigkeit und Richtung jedes Motors unabhängig voneinander steuern.Außerdem kann auch die Motorstromaufnahme jedes Motors gemessen werden.

Honeywell Ultraschallsensor

Ultraschallsensoren senden periodisch kurze, hochfrequente Schallimpulse aus. Es bewegt sich mit Schallgeschwindigkeit durch die Luft. Trifft es auf ein Objekt, wird es dort reflektiert und gelangt als Echo zum Ultraschallsensor zurück. Aus der Zeit zwischen dem Senden des Schallimpulses und dem Empfang des Echosignals errechnet der Ultraschallsensor intern die Entfernung zum Objekt. Diese Distanz wird als Analoger Wert kann in Form von Strom ( 0 cm - 10 cm : 4mA ; 10 cm - 60 cm : 4mA -> 20mA ) vom Sensor abgegeben und kann von einem Mikrocontroller weiterverarbeitet werden.

Steuerplatine

Eine selbst entwickelte Shield Platine für den Arduino UNO.Die Schaltung der Platine besitzt mehrere Pull-Down Widerstände um den Pegel der Leitungen , welche mit den Richtungsbuzzern und Startknopf verbunden sind , im Ruhezustand auf LOW zu halten.Außerdem ein Spannungsteiler um den Sensorwert abzugreifen und dem Arduino zu übermitteln.

Software

Arduino IDE

Die Arduino IDE ist die Arduino eigene Programmierumgebung.Sie basiert auf den Programmiersprachen C und C++ und AVR-Assembler.Die IDE erlaubt die Programmierung verschiedenster Arduinos ( UNO , DUE , Nano , etc... ).

Visual Studio

Visual Studio ist ein vielseitig einsetzbare Programmieroberfläche. Visual Basic .NET, C, C++, C++/CLI, C++/CX, C#, F#, SQL Server, TypeScript und Python sowie HTML, JavaScript und CSS für die Entwicklung von Webanwendungen, Windows-Desktop- und Windows-Store-Apps stehen als Programmiersprachen zur Verfügung. Für die Visualisierung wird ein NET Framework basierendes GUI-Toolkit namens Winforms verwendet. Winforms ermöglicht die Erstellung grafischer Benutzeroberflächen für Windows.