Calliope mini - Spaß durch Programmieren

Calliope mini als Messgerät

Ziel:Der Calliope mini soll zusammen mit der 4-Digit-Anzeige als Spannungsmesser zwischen 0 und 3,3 V arbeiten. Die zu messende Spannung liegt zwischen dem Minus-Anschluss und Pin 1 an.

Potentiometerschaltung

Die Schaltung liegt bereits aufgebaut vor. Es müssen nur die Masse (GND) und 3,3 V mit dem Calliope mini verbunden werden. Der Anschluss am Schleifkontakt des Potentiometers wird mit dem Pin 1 verbunden.

Jede LED wird mit einem Widerstand von 220 Ω vor zu großem Strom geschützt (Vorwiderstand).

Calliope mini-4-Digit

Calliope mini-4-Digit

Spannungsmesser

Das Programm schreibt in einer unendlichen Schleife den analogen Wert von Pin 1 in eine Variablen spannung und zeigt diesen Wert auf dem Display an.

Beim Vollständigen Durchdrehen des Potentiometers geht die Anzeige von 0 bis 1023. Das heißt, im Calliope mini befindet sich hinter dem Pin 1 ein 10-Bit-Analog-Digitalwandler, denn er löst die Spannung in 210=1024 Schritte auf.

Um daraus eine Spannungsanzeige zu erhalten, muss der Bereich von 0 bis 1023 auf 0 bis 3,3 verkleinert werden.

Aufgabe: Verändere das Programm so, dass die Anzeige der Spannung wie im Video erfolgt.

Damit ist es nun möglich, die Spannungen zu bestimmen, bei denen die einzelnen LEDs anfangen zu leuchten. Jede LED hat eine andere Spannung (Schleusenspannung).

Hinweis: Gemessen wird eigentlich die Spannung über der Diode und dem Vorwiderstand. Da bis zur Schleusenspannung der Widerstand der LED deutlich größer ist als der Vorwiderstand von 220 Ω, fällt die gesamte Spannung über der LED ab. (Spannungsteilerregel)

Strommessung

Da die beiden Pins 1 und 2 analoge Eingänge sind, kann einer als Spannungs- und der andere als Strommessser arbeiten. Über die Taste A kann die Anzeige auf dem Display umgeschaltet werden. Der Bildschirm zeigt auch noch an, welche Größe gerade aus dem Display erscheint.

Die Stärke des Stromes kann mit einem Strommesser in Reihe zum Bauteil gemessen werden. Das geht hier aber nicht, da der Pin 2 nur Spannungen misst.
Der Strom muss aber durch den Vorwiderstand der Leuchtdiode hindurch. Da es eine Reihenschaltung darstellt, sind der Strom durch die LED und der Strom durch den Vorwiderstand gleich groß.

Für einen ohmschen Widerstand gilt:

Der Widerstand vor jeder LED ist 220 Ω groß. Damit lässt sich mit einer Spannungsmessung über dem Widerstand die Stromstärke berechnet und auf dem Display anzeigen.

Damit die Stromstärke richtig angezeigt wird, muss der Wertebereich von 0 bis 1023 wieder angepasst werden. Bei einer Spannung von 3,3 V fließen durch den Widerstand 15 mA. Damit lässt sich der Korrekturfaktor berechnen.

Zuerst wird die Spannung gemessen, danach die Stromstärke.
Sie beträgt max. 6 mA, der Messbereich ist aber ungeeignet.

Durch Verändern des Korrekturfaktors ist der Messbereich
jetzt günstiger. Es ist schön zu erkennen, dass der Strom erst
dann fließt, wenn die LED zu Leuchten anfängt.

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