Alarmanlage

Einleitung

Die Alarmanlage

Wenn du dich bewegst wird es laut

Zielgruppe Dauer Level Gruppengröße
8-16 285-585 Min. 3 3
Kurzbeschreibung

In diesem Projekt wird ein Bewegungsmelder (HC-SR501) mit einem MP3 DFPlayer, Lautsprecher (3 Watt 8 Ohm) an einen Mikrocontroller, den Raspberry Pi Pico (RP2040), angeschlossen. So können wir mit dem Pico eine Audiodatei über den DFPlayer und Lautsprecher abspielen, wenn der Bewegungssensor eine Bewegung erfasst. Dieses Projekt gehört zur Kategorie des Physical Programming. Es basiert auf einer modularen und wiederverwendbaren Toolbox rund um den Raspberry Pi Pico. Diese Toolbox ermöglicht es, Projekte flexibel zu gestalten und bei Bedarf Schritt für Schritt zu erweitern. Kommt mit euren Teilnehmer*innen darüber ins Gespräch und sammelt vielleicht Beispiele, wo Bewegungsmelder und LED-Streifen eingesetzt werden und wozu sie dienen können. Pro Projekt-Set können bis zu maximal 2–3 Teilnehmer*innen zusammenarbeiten. Versucht, diese Gruppen beizubehalten.

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Ziele

In diesem Projekt geht es darum, dass ihr gemeinsam in Gruppen ein technisches Projekt erfolgreich umsetzt und dabei ein Gefühl für selbstständiges Arbeiten mit digitalen Technologien entwickelt. Ihr lernt die Grundlagen von Stromkreisläufen und der Programmierung mit MicroPython kennen und erfahrt, wie verschiedene Module miteinander verbunden werden können. Das Projekt fördert Teamarbeit, regt zum Nachdenken über Technologien an und gibt euch einen ersten Einblick in unsere digitale Welt. Dabei entwickelt ihr wichtige Fähigkeiten wie algorithmisches Denken und reflektiert über Themen wie Privatsphäre und ethische Aspekte technologischer Systeme.

Tipps

Überlegt gemeinsam vor Beginn der Projektarbeit, welche Rollen bei der Entwicklung von Technologien wichtig sein könnten, und diskutiert, welche für dieses Projekt sinnvoll sind. Teilt diese Rollen ggf. innerhalb der Gruppe auf, zum Beispiel in Tester*in, Ingenieur*in und Programmierer*in. Verbindet die Projektarbeit nach Möglichkeit mit Snacks und Musik, um eine entspannte und genussvolle Atmosphäre zu schaffen.

Projekt-Ressourcen / Weiterführende Informationen
Material / Werkzeuge https://wiki.gestaltwasdigital.org/books/alarmanlage/page/kosten
Zusammenbau https://wiki.gestaltwasdigital.org/books/alarmanlage/page/zusammenbau
Programmierung https://wiki.gestaltwasdigital.org/books/alarmanlage/page/der-code
Ablauf https://wiki.gestaltwasdigital.org/books/alarmanlage/page/ablauf
Download https://wiki.gestaltwasdigital.org/books/alarmanlage/page/download

Kosten


Das Material ist für ein 1x Projekt-Set ausgelegt. Dennoch reichen Materielien, wie LED-Streifen, Schrumpfschlauch und Bewegungssensoren für mehr Projekt-Set (z.B. 3x Sets). So können für 3x Sets zum Beispiel Plus 2 Picos und Breadboards gekauft werden. (So können 3 Gruppen mit 2-3 Teilnehmer*innen ausgestattet werden)

Prüft ob ihr alle Werkzeuge bereits habt! Wenn nicht, findet ihr hier eine Tabelle mit vorschlägen:

Info

Als Zusatz können extra Jumper nur für das Breadboard verbaut werden, die das Kabelmanagment vereinfachen. (Gerade für Demomodelle oder Einsätzen nach und außerhalb von Projektarbeiten/Workshopsettings)

Um das Projekt zu starten muss zunächst das Raspberry Pi Pico mit den Stiftleisten verlötet werden. Hierzu der Link zu einer Lötanleitung Link folgt. 

Bauteile

Bauteile

Das Breadboard

Ein Breadboard, auch Steckbrett genannt, ist wie ein Spielbrett für elektronische Bauteile. Es hat viele kleine Löcher, in die du Drähte und Bauteile wie LEDs, Widerstände oder Sensoren stecken kannst. Die Löcher sind so verbunden, dass Strom durch bestimmte Reihen fließen kann, ohne dass du alles löten musst. An den Seiten gibt es oft zwei lange Reihen für den Strom und die Masse (plus [+] und minus [-]), damit die Bauteile damit verbunden werden können. Du kannst so Schaltungen ausprobieren und verändern, ohne etwas dauerhaft zu machen – ideal, um spielerisch Elektronik zu lernen!

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Ein Breadboard hat mehrere wichtige Eigenschaften, die es ideal für den Bau und das Testen von elektronischen Schaltungen machen:

  1. Lötfreies Design: Du kannst Bauteile und Drähte einfach einstecken, ohne sie festzulöten. Das macht es leicht, Schaltungen zu ändern und neu zu gestalten.

  2. Standardisierte Lochanordnung: Die Löcher im Breadboard sind in einem Raster angeordnet, das zu den Beinchen von Bauteilen wie LEDs, Widerständen oder ICs (integrierte Schaltkreise) passt.

  3. Elektrische Verbindungen: Die Löcher in den Reihen und Spalten sind intern miteinander verbunden:

    • Horizontale Reihen: Im zentralen Bereich sind Löcher in kleinen Gruppen (oft zu fünft) waagerecht verbunden.
    • Vertikale Stromschienen: An den Seiten gibt es längere vertikale Reihen, die für Stromversorgung (Plus und Minus) genutzt werden können.

  4. Flexibilität: Breadboards gibt es in verschiedenen Größen. Sie lassen sich auch durch Clips an den Seiten erweitern.

  5. Wiederverwendbar: Da nichts dauerhaft verlötet wird, kannst du es immer wieder für neue Projekte nutzen.

  6. Kompatibilität mit Standardbauteilen: Die Lochgröße und Abstände passen zu den meisten Standard-Bauteilen wie Widerständen, LEDs, Tastern oder Sensoren.

  7. Isolierung: Die Rückseite ist meist mit einer isolierenden Schicht versehen, um Kurzschlüsse zu vermeiden.

Ihr seht, diese Eigenschaften machen ein Breadboard zu einem unverzichtbaren Werkzeug für alle, die Elektronik lernen oder Schaltungen testen wollen, ..., so wie wir! ≽^•⩊•^≼

Bauteile

Das Raspberry Pi Pico 'RP2040'


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Hier ein Beispiel bei der Programmierung in Micropython:

Pin = 28

Note

Manchmal kann es verwirrend sein, welche Nr. genau für die Programmierung verwendet wird, da es die PIN- und GP-Nummer gibt. Für uns als angehende Entwickler*innen sind aber nur die GP-Nummern wichtig, welche in der oberen Abbildung in grünen Kästchen dargestellt sind!

Bauteile

Der Bewegungssensor 'HC-SR501'


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Info

Die Potenziometer an dem Bewegungsmelder 'HC-SR501' ermöglichen es der benutzenden Person, die Empfindlichkeit (Eng. Sensitvity Adjust) des Sensors anzupassen. Der zweite Potenziometer bestimmt die zeitliche Verzögerung (Eng. Time Delay Adjust) bis eine neue Bewegung erfasst wird.

Beim HC-SR501 Bewegungssensor kannst du also die Empfindlichkeit und die Verzögerungszeit mithilfe der beiden Potentiometer einstellen (Nutze dazu am besten einen schmalen Schraubenzieher):

  1. Empfindlichkeit (Eng. Sensitvity Adjust): Durch Drehen des entsprechenden Potentiometers nach rechts (im Uhrzeigersinn) wird die Empfindlichkeit erhöht, was bedeutet, dass der Sensor auf Bewegung in einem größeren Radius reagieren kann. Wenn du also möchtest, dass der Sensor empfindlicher ist, solltest du diesen Regler nach rechts drehen.

  2. Zeitverzögerung (Time Delay): Das andere Potentiometer steuert die Dauer, für die der Ausgang aktiv bleibt, nachdem eine Bewegung erkannt wurde. Durch Drehen nach links (gegen den Uhrzeigersinn) wird die Verzögerungszeit reduziert. Wenn du also die Zeit verringern willst, drehst du diesen Regler nach links.

Bauteile

MP3 DFPlayer

Der DFPlayer Mini ist ein kompaktes und kostengünstiges MP3-Modul, das eine einfache Audiowiedergabe ermöglicht. Es kann sowohl eigenständig als auch in Kombination mit Mikrocontrollern wie dem Arduino oder Raspberry Pi Pico verwendet werden. Mit einer Micro-SD Karte können mp3-Audiodateien über einen Lautsprecher abgespielt werde.

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Technische Eckdaten:

Der MP3 DFPlayer spielt Audiodateien ab, die auf einer Micro-SD-Karte gespeichert werden können. Hier müsst ihr ganz genau auf die Vorgaben der Dateibenennungen achten. Benennt die Audiodateien auf euren Computer, Laptop oder Raspberry Pi Pico entsprechend um, und speichert/kopiert diese auf die Micro-SD-Karte.

Dateibenennung: Benenne die Dateien und Ordner gemäß den Vorgaben (z. B. 0001.mp3, 0002.mp3) im Ordner 001, um eine reibungslose Wiedergabe zu gewährleisten.

Pin Kurzbeschreibung Beschreibung
VCC

ositive Spannungsversorgung

(3,2V - 5V)

 Versorgt den mp3-DFPlayer mit Strom
GND

Masse

(Ground)

 Hier fließt der Strom zurück, das ist wie der Abfluss, der das Wasser wieder aufnimmt.
RX (Receive)

Serielle Datenempfangsleitung

(TTL-Pegel, 0 - 3,3V)

 Empfängt Daten vom Mikrocontroller (RX des DFPlayers wird mit dem TX-Pin des Mikrocontrollers verbunden)
TX (Transmit)

Serielle Datensendeleitung

(TTL-Pegel, 0 - 3,3V)

 Sendet Daten an den Mikrocontroller (z. B. Statusmeldungen). (TX des DFPlayers wird mit dem RX-Pin des Mikrocontrollers verbunden)
SPK_1 und SPK_2

Direkte Lautsprecherausgänge (unterstützt 3W Lautsprecher mit

4Ω bis 8Ω Impedanz)

 Direkter Anschluss für einen Lautsprecher. Kein zusätzlicher Verstärker notwendig.
DAC_R und DAC_L Analoge Audioausgänge rechts und links (für Verstärker oder Kopfhörer) Falls ein externer Verstärker oder ein Stereo-Ausgang benötigt wird, können diese Pins verwendet werden.
ADKEY1 und ADKEY2

Anschlüsse für Tastensteuerung über Widerstandsnetzwerke

 Ermöglichen die Steuerung des Moduls über Tasten ohne Mikrocontroller. Durch unterschiedliche Widerstandswerte können verschiedene Funktionen ausgelöst werden.
BUSY

Signalisiert den Wiedergabestatus

(LOW während der Wiedergabe, HIGH im Standby)

Kann verwendet werden, um den Status der Wiedergabe zu überwachen. Nützlich für Feedback an den Mikrocontroller.

mp3-dfplyer_pico_005.png

RT und RX Pins: Diese Pins werden für die serielle Kommunikation mit einem Mikrocontroller verwendet. Über sie können Befehle gesendet werden, um z. B. Play, Pause, Stopp, Lautstärke und Titelsteuerung zu realisieren.

Es ist wichtig, eine stabile Spannungsversorgung zu gewährleisten, da Spannungsschwankungen zu Fehlfunktionen führen können. Ein zusätzlicher Kondensator (z. B. 100 µF bis 1000 µF) zwischen VCC und GND kann helfen, Spannungsspitzen auszugleichen. Da der DFPlayer mit 3,3V Logikpegeln arbeitet, sollte der RX-Pin des Moduls nicht direkt mit 5V Signalen beschickt werden. Ein Spannungsteiler (z. B. 1kΩ und 2kΩ Widerstände) kann verwendet werden, um die Spannung anzupassen.

Bauteile

3 Watt 8 Ohm Lautsprecher DFPlayer

Der 3-Watt 8-Ohm Lautsprecher ist eine ideale Wahl für Projekte mit dem DFPlayer Mini MP3-Modul. 

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Technische Eigenschaften

Warum dieser Lautsprecher für den DFPlayer Mini?

Stromversorgung und Anforderungen

Spannung: Der DFPlayer Mini arbeitet am besten bei 5V DC. Da der Lautsprecher direkt vom Modul gespeist wird, ist keine separate Spannungsversorgung für den Lautsprecher erforderlich. Stromstärke: Während der Wiedergabe kann der DFPlayer Mini zusammen mit dem Lautsprecher bis zu 100 mA Strom ziehen. Stelle sicher, dass deine Stromquelle dies liefern kann.

Materialvorbereitung


Materialvorbereitung

Raspberry Pi löten

Zunächst möchten wir euch ermutigen: Ihr seid großartig, dass ihr euch das Löten beibringen möchtet! Damit öffnet ihr euch eine Welt voller Möglichkeiten. Ihr werdet in der Lage sein, digital-technische Geräte zusammenzubauen, zu reparieren oder sogar kreativ und künstlerisch Figuren und Schmuck herzustellen. Euer Einsatz und eure Neugier sind der Schlüssel zu diesen spannenden neuen Fähigkeiten! Also lasst uns gemeinsam Starten ദ്ദി(ᵔᗜᵔ)

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Verwendet, wenn verfügbar, eine Lötmatte, um eure Arbeitsfläche zu schützen und bleifreies Lötzinn mit einem Durchmesser von 0,56–0,8 mm (siehe Abbildung 1). Hier ist eine Vorschlagsliste mit passenden Werkzeugen und Materialien, die ihr für das Löten verwenden könnt:

Optionale Material-/Werkzeugliste:

Material-/Werkzeugliste Link Einzelpreis URL-Datum
Lötkolben Shop Blinkyparts 58,99 EUR 26.11.2024
USB-C-zu-USB-C Shop Blinkyparts 9,99 EUR 27.11.2024
Lötrauchabsauger Shop Blinkyparts 28,99 EUR 26.11.2024
Ladegerät Shop Berrybase 32,90 EUR 27.11.2024
Lötzinn, bleifrei, ø0,56mm Shop Berrybase 33,77 EUR 26.11.2024
Lötkolben-Ständer  Shop Berrybase 5,70 EUR 27.11.2024
Lötspitzenreiniger, bleifrei Shop Berrybase 6,50 EUR 27.112024
Schutzbrille Kinder Shop Obi 4,99 EUR 27.11.2024


181,83 EUR

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In der zweiten Abbildung seht ihr, wie ihr den Raspberry Pi Pico mit Hilfe eines Breadboards an die Pins anlöten könnt. Das Breadboard dient dabei als Halterung, um die Pins während des Lötens in der richtigen Position zu fixieren und sicherzustellen, dass alles gerade und stabil angebracht wird.

  1. Steckt die Pin-Leiste im passenden Abstand in das Breadboard, damit sie stabil fixiert ist.
  2. Setzt das Raspberry Pi Pico vorsichtig auf die Pin-Leiste, sodass alle Kontakte richtig ausgerichtet sind.

  3. Heizt den Lötkolben auf eine Temperatur von 300–320 Grad Celsius auf, um mit dem Löten zu beginnen.

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Als Nächstes könnt ihr mit dem Löten beginnen. In der dritten Abbildung seht ihr, wie ihr den Lötkolben optimal an den "Pin-Stellen" ansetzt. Haltet den Lötkolben möglichst horizontal, sodass er sowohl den Pin der Pinleiste als auch das Pinloch des Pico gleichzeitig berührt. Dadurch werden beide Bauteile gleichmäßig erwärmt, sodass das Lötzinn gut schmilzt und eine stabile Verbindung zwischen der Pinleiste und dem Pico entsteht.

Achtung:

Achtet darauf, weder zu viel noch zu wenig Lötzinn zu verwenden. Denkt daran, dass sowohl das Lötzinn als auch der Lötkolben sehr heiß werden und schwere Verbrennungen verursachen können. Seid daher besonders vorsichtig, wenn ihr lötet.

- Sorgt für ausreichend Platz an eurem Lötplatz, damit ihr sicher und bequem arbeiten könnt.
- Stellt sicher, dass der Lötkolben sicher abgestellt werden kann, am besten in einer dafür vorgesehenen Halterung.
- Vermeidet das direkte Einatmen der Lötdämpfe. Organisiert gegebenenfalls kleine Tischventilatoren oder Rauchabsauger, um die Luft abzuführen. (Zum Beispiel: Humo – Dein ganz persönlicher Lötrauchsauger)

Tipp:

Wenn das Lötzinn flüssig wird, wartet etwa 1 bis 3 Sekunden, bevor ihr den Lötdraht entfernt. Stellt euch vor, dass das Lötzinn sich ein wenig wie flüssige Farbe verhält, ähnlich wie beim Malen mit einem Pinsel. Keine Sorge, wenn es am Anfang nicht sofort klappt oder ihr zu wenig oder zu viel Lötzinn verwendet – das ist ganz normal und passiert jedem. Löten erfordert Übung und Geduld.

Aber sobald ihr den Dreh raus habt, werdet ihr sehen, wie viel Spaß das Löten macht!  (੭˃ᴗ˂)੭


Materialvorbereitung

Installation Thonny

Wir programmieren das Raspberry Pi Pico mit der Skriptsprache MicroPython in der kostenlosen Entwicklungsumgebung (IDE) Thonny. Dafür verwenden wir einen Computer oder Laptop.

Thonny https://thonny.org/
Micropython https://micropython.org/

Was ist eine IDE?

Eine IDE (Integrated Development Environment) ist eine Software, die euch beim Schreiben, Testen und Ausführen von Code (Programmen) unterstützt. Sie vereint viele hilfreiche Werkzeuge an einem Ort, darunter:

Was ist Thonny?

Thonny ist eine einfache und benutzerfreundliche IDE, die speziell für Python entwickelt wurde. Sie eignet sich besonders gut für Einsteiger*innen, die das Programmieren gerade erst lernen. Thonny bietet eine übersichtliche Benutzeroberfläche und viele hilfreiche Funktionen, die den Einstieg ins Programmieren erleichtern. Es ist ein großartiges Tool, um erste Schritte mit Python und MicroPython zu machen. 

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Installation von Thonny auf verschiedenen Betriebssystemen

Installation auf Windows

Installation auf Linux (Ubuntu)

sudo apt update

sudo apt install thonny

Installation auf macOS

Übung

Versuche nach der Installation, siehe unten, über die IDE Thonny eine Bibliothek zu installieren, zum Beispiel die Bibliothek 'NeoPixel'.

Materialvorbereitung

Das Raspberry Pi Pico mit Thonny programmieren

Um ein neues Raspberry Pi Pico zu programmieren, müssen wir es zunächst vorbereiten. Es mag anfangs nach vielen Schritten klingen, aber sobald ihr es einmal gemacht habt, geht der Rest richtig schnell! (｡•́‿ •̀｡) Wir teilen den Prozess in drei Schritte auf:

  1. Installation von MicroPython auf dem Raspberry Pi Pico
  2. Raspberry Pi Pico mit Thonny öffnen
  3. Ein Programm auf dem Raspberry Pi Pico speichern/laden

Installation von Micropython auf dem Raspberry Pi Pico

Während der Installation oder dem Laden von MicroPython auf das Raspberry Pi Pico trennt sich das Laufwerk automatisch vom Computer. Dies zeigt an, dass die Installation abgeschlossen ist. Zieht auf keinen Fall das Kabel während dieses Prozesses vom Pico ab, da dies die Installation unterbrechen und zu Fehlern führen könnte.

Sicherheit geht vor – lasst das Pico in Ruhe arbeiten! (˶ᵔ ᵕ ᵔ˶)

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Mit Thonny ein Programm auf dem Raspberry Pi Pico speichern/laden

Nachdem ihr Thonny geöffnet habt, könnt ihr über das Menü die Option Dateien/Files auswählen, um Dateien zu verwalten.

So könnt ihr eure Programme einfach verwalten und sicherstellen, dass sie immer an der richtigen Stelle gespeichert sind!

Achtet beim Speichern auf dem Raspberry Pi Pico darauf, dass die Datei den Namen main.py hat. Nur mit diesem Dateinamen erkennt das Pico euer Programm automatisch und führt es nach dem Starten aus. ᓚ₍ ^. .^₎

thonny-open-save_pico_002.pngRaspberry Pi Pico mit Thonny öffnen

Normalerweise kommuniziert Thonny automatisch mit dem Raspberry Pi Pico, sobald es angeschlossen ist. Wenn ihr Thonny geöffnet habt, geht wie folgt vor:

  1. Wählt im Menü die Option Dateien/Files aus.
  2. Im neuen Dialog könnt ihr das Raspberry Pi Pico als Speicherort auswählen.
  3. Anschließend könnt ihr eure main.py-Datei auf dem Pico finden, auswählen und öffnen.

So könnt ihr sicherstellen, dass euer Programm korrekt geladen und ausgeführt wird!

Nachdem ihr eure main.py zum Öffnen ausgewählt habt, könnt ihr das Programm in Thonny bearbeiten. Wenn ihr Änderungen vornehmt und auf Speichern klickt, wird das Programm automatisch auf dem Raspberry Pi Pico aktualisiert und gespeichert. So bleiben eure Änderungen direkt auf dem Pico erhalten! ¯\_(ツ)_/¯

thonny-open-save_pico_003.pngProgramm starten/stoppen

Nachdem ihr ein Programm erfolgreich auf das Raspberry Pi Pico gespeichert oder übertragen habt, könnt ihr es ausführen und bei Bedarf stoppen:

thonny_pico_004.png

Zusammenbau

Das Projekt hat vier Phasen, welche euch hier genauer beschrieben werden.

zusammenbau_alarmanlage_002.png

Beispiel-Verkabelung (siehe Abbildung oben):
In der Abbildung werden rote, schwarze und grüne Kabel (Jumper) verwendet, die jeweils eine spezifische Funktion haben:

- Rot (Power/PWR): Liefert Energie an das Bauteil, damit es funktioniert.
- Schwarz (Ground/GRD): Schließt den Stromkreis und leitet überschüssige Energie ab.
- Grün (Data): Überträgt die Daten zwischen dem Raspberry Pi Pico und dem Bauteil.

1) Stromversorgung einrichten:

2) Bewegungssensor anschließen:

3) MP3 DFPlayer anschließen:

UART steht für "Universal Asynchronous Receiver Transmitter" (dt. Universeller asynchroner Empfängersender). Es ist eine Methode, mit der elektronische Geräte miteinander kommunizieren können, indem sie Daten seriell (also nacheinander, Bit für Bit) über zwei Drähte senden: einen zum Senden (TX) und einen zum Empfangen (RX).

Stell dir vor, zwei Freunde wollen miteinander sprechen, aber sie haben nur eine Leitung, über die sie abwechselnd sprechen können. Sie müssen sich einigen, wie schnell sie sprechen und wann sie anfangen und aufhören, damit sie sich verstehen.

4) Lautsprecher anschießen: 

Der Code

Hier ist ein Beispielcode für eure Programmierung in Micropython in der IDE Thonny auf dem Raspberry Pi Pico.

import time
import random
from machine import Pin, UART
from dfplayer import DFPlayer

# HC-SR501 Bewegungsmelder
pir_sensor = Pin(28, Pin.IN)  # Verbinde den Bewegungsmelder mit Pin 28

# Onboard-LED des Raspberry Pi Pico
led_pico = Pin(25, Pin.OUT)  # Onboard-LED an Pin 25

# Busy-Pin des DFPlayer Mini
busy_pin = Pin(22, Pin.IN)  # Verbinde den Busy-Pin des DFPlayer mit Pin 22

# UART-Konfiguration für DFPlayer
uart = UART(0, baudrate=9600, tx=Pin(16), rx=Pin(17))

# DFPlayer MP3 Player
dfplayer = DFPlayer(uart_id=0, tx_pin_id=16, rx_pin_id=17)  # Initialisiere DFPlayer mit UART Pins

time.sleep(2)  # Warte, bis der DFPlayer vollständig bereit ist

# Setze die Lautstärke einmalig
print("Setze Lautstärke...")
dfplayer.volume(10)  # Lautstärke auf 15 setzen (Bereich 0-30)
time.sleep(0.5)

# Funktion zum Abspielen einer zufälligen MP3-Datei
def play_random_mp3():
    track_number = random.randint(1, 4)  # Wähle eine zufällige Datei im Bereich 001-004
    time.sleep(0.2)  # Kurze Pause nach der Zufallsauswahl
    print(f"Spiele MP3-Datei {track_number} ab...")
    dfplayer.play(1, track_number)  # Spiele die Datei im Ordner ./01/
    time.sleep(0.2)  # Zusätzliche kurze Pause für Stabilität
    print("MP3-Wiedergabe gestartet.")

# Hauptprogramm
playing = False
waiting_for_reset = False
reset_timeout = 5  # Timeout für die Bewegungserkennung in Sekunden
reset_start_time = 0  # Startzeit für das Timeout

while True:
    # Prüfen, ob der Sensor keine Bewegung mehr meldet, bevor eine neue erkannt werden kann
    if not playing and not waiting_for_reset and pir_sensor.value() == 1:
        print("Bewegung erkannt!")
        led_pico.value(1)  # LED einschalten
        play_random_mp3()
        playing = True  # Setzt den Status auf "abspielend"

    if playing:
        # Überprüfe den Status des Busy-Pins und steuere die LED entsprechend
        if busy_pin.value() == 0:  # Busy-Pin ist LOW, wenn eine Datei abgespielt wird
            print("DFPlayer spielt MP3-Datei ab.")
        else:
            print("DFPlayer ist im Leerlauf.")
            led_pico.value(0)  # LED ausschalten
            playing = False  # Wiedergabe ist abgeschlossen
            waiting_for_reset = True  # Warte auf die Beendigung der Bewegungserkennung
            reset_start_time = time.time()  # Startzeit für das Timeout setzen

    # Überprüfen, ob das Timeout abgelaufen ist oder der Sensor keine Bewegung mehr meldet
    if waiting_for_reset:
        if pir_sensor.value() == 0:
            print("Bereit für neue Bewegungserkennung.")
            waiting_for_reset = False
        elif time.time() - reset_start_time > reset_timeout:
            print("Timeout erreicht. Bereit für neue Bewegungserkennung.")
            waiting_for_reset = False

    time.sleep(0.1)  # Kurze Pause, um Sensor nicht zu überlasten

Ablauf

Der Ablauf kann aufgeteilt werden. Die Empfehlung ist, die Vorbereitung (1. Phase) von den restlichen Phasen zu trennen. Dabie können alle Phasen auch individuell an die Bedingungen der jeweiligen Räume, Teilnehmenden angepasst werden und stellen einen Vorschlag-Katalog dar. So kann jede Phase (2. bis 5. Phase) auch an je einen Tag stattfinden oder, wenn die Teilnehmenden sehr schnell und motiviert sind, auch an 1-2 Tagen. 

Projektphasen Beschreibungen Dauer
1. Phase Vorbereitung (Projektanleitende) 135-270 Minuten
 Material

Bereitet das Material und die Werkzeuge vor. Testet am besten vor der Projektarbeit, ob alle Bauteile zusammen funktionieren. Besonders bei diesem Projekt, ist es wichtig ganz genau darauf zu achten, wie ihr alle Bauteile/Module auf dem Breadboard verkabelt. Prüft dabei gerade die TX- und RX-Pins genau nach, auch die Verkabelung mit den Lautsprecher am MP3 DFPlayer kann am Anfang etwas verwirrend sein. Nehmt euch dafür auf jeden Fall Zeit, damit ihr euren Teilnehmer*innen vermitteln könnt. Ein Demomodell kann euren Teilnehmer*innen zusätzlich eine Orientierung bieten und als taktiles Anschauungsobjekt dienen. Druckt ggf. unsere Zusatzmaterialien unter Downloads aus. Habt ihr Computer, Laptops oder sogar Raspberry Pi 400 in euren Einrichtungen? Sehr gut! Diese könnt ihr verwenden, um Thonny, die Programmierumgebung für MicroPython, zu installieren. Mehr dazu findet ihr im Kapitel Materialvorbereitung


https://wiki.gestaltwasdigital.org/books/alarmanlage/chapter/materialvorbereitung
 60-120 Minuten
 Setting/Inhalt

Überlegt euch, gerne im Team, wie das Projekt an die Lebenswelten der Teilnehmenden anknüpfen kann (z. B. Eingangstür der Einrichtung, Süßigkeitenschrank, Um Vögel von euren Hochbeten zu verjagen etc.). Recherchiert ggf. gezielt nach Personen, die intersektionale Perspektiven repräsentieren und als Vorbilder für verschiedene Rollen dienen können (z. B. Programmierer*innen, Erfinder*innen, Wissenschaftler*innen), vielleicht gibt es ähnliche Projekte in anderen Regionen/Ländern/Kontinenten. Bereitet dazu vielleicht eigenes Material auf, um Anwendungsfälle, Lebensweisen und einfach Ideen auszutauschen. Da reichen in der Regel auch schon 1 bis 3 Beispiele aus. Seid kreativ und denkt gerne über die Möglichkeiten des Projekts hinaus. Spielt den Workshop ggf. exemplarisch mit/im eigenen Team durch, gerne auch mit der Programmierumgebung Thonny, um den Code besser nachvollziehen zu können und mögliche Fallstricke präventiv zu reflektieren.

 60-120 Minuten
Projektarbeit Bereitet Projektboxen für die Gruppen der Teilnehmer*innen vor. In diesen können bereits alle Materialien für das Projekt enthalten sein. Stellt außerdem Stifte und Papier bereit, damit sich die Gruppen Notizen machen können. Gebt den Gruppen die Möglichkeit, sich einen Gruppennamen auszudenken, den sie an ihrer Projektbox anbringen können. Wenn möglich, bereitet Snacks und Getränke vor – vielleicht kann das gemeinsame Vorbereiten von Snacks, Getränken und der Arbeitsplätze auch ein Teil des Projekts sein. Falls ihr die Möglichkeit habt, versucht, das Projekt mit zwei Fachpersonen durchzuführen. 15-30 Minuten
2. Phase Ankommen - Inhaltliche Vorbereitung (Projektarbeit/Workshop) 65-110 Minuten
Start

 Startet ggf. mit einem kleinen Check-in oder einer Willkommensrunde, in der ihr nachfragt, was das „Zuckerstück“ des heutigen Tages war/ist oder was sich die Teilnehmenden für den Tag wünschen. Legt gemeinsam Regeln für die Projektarbeit fest und notiert diese auf ein Blatt Papier oder ein Plakat. Lasst die Teilnehmenden das Plakat unterschreiben, um die Vereinbarungen zu bestätigen. 15-20 Minuten
Kontextualisierung

Startet mit einer Ideensammlung, z. B. wie eine Alarmanlage genutzt werden kann, und thematisiert, wo die Teilnehmenden solche Bauteile schon im Alltag oder in den Medien gesehen haben oder wo sie allgemein eingesetzt werden können. Verbindet dies vielleicht mit einer gemeinsamen Internetrecherche, unterstützt durch Bilder oder 1–2 kurze Videos. Wie sehen Alarmanlagen eigentlich aus? Wozu werden diese genutzt und sind diese überhaupt sinnvoll? Nutzt auch gerne KI-Systeme für die Recherche. Vielleicht gibt es sogar die Möglichkeit, ein kleines Porträt von verschiedenen Erfinderi*nnen, Programmierer*innen, Vorreiter*innen oder anderen Persönlichkeiten, die sich mit „Making“ beschäftigen, zu erstellen und eine kleine Galerie anzufertigen. Überlegt gemeinsam – gerne auch durch weitere Recherchen –, welche Rollen es in einem Team braucht, um beispielsweise eine Alarmanlage zu entwickeln. Mögliche Rollen könnten Physiker*in, Materialwissenschaftler*in, Elektronik-Ingenieur*in, Softwareentwickleri*n, Testerin oder Designer*in/Marketing umfassen.

 30-60 Minuten
Gruppenfindung

Gebt den Teilnehmer*innen die Möglichkeit, sich in 2er- bis 3er-Gruppen zusammenzufinden, und gebt ihnen Zeit, sich einen Namen für ihre Gruppe auszudenken. Knüpft an die Kontextualisierungsphase an und lasst die Gruppen Rollen innerhalb ihrer Gruppe verteilen (diese Rollen können bei einem anderen Projekttag ggf. auch getauscht werden). Lasst die Gruppen kurz begründen, warum sie sich für die jeweiligen Rollen entschieden haben. Anschließend stellen die Gruppen ihren Gruppennamen vor und erklären, wie sie auf diesen Namen gekommen sind. Verteilt nun die Projektboxen und lasst die Gruppen diese mit den Namen der Teilnehmer*innen und ihrem Gruppennamen beschriften.

 20-30 Minuten
3. Phase Praktische Arbeit (Projektarbeit/Workshop) 25-50 Minuten
Material
Zusammenbau		 Gebt nun die Projektboxen aus und gebt ggf. noch einmal Hinweise dazu, wie alle Bauteile zusammengebaut werden. Lasst die Gruppen anschließend selbstständig arbeiten. Unterstützt die Gruppen bei Bedarf mit individuellen Hilfestellungen. 15-30 Minuten
Projekt testen Probiert die zusammengebauten Projekt-Sets aus! Spielt der Lautsprecher eure Audiodateien ab? Wie lange braucht der Bewegungssensor, bis dieser eine neue Bewegung wahrnimmt? Schaut euch dazu noch einmal die Beschreibung der Bauteile an, in der beispielsweise erklärt wird, wie ein Bewegungssensor angepasst oder konfiguriert werden kann. Diskutiert gemeinsam, wo dieses Projekt im Privaten aber auch in der Einrichtung eingesetzt werden kann. 10-20 Minuten
4. Phase (Um)Programmierung (Projektarbeit/Workshop) 25-55 Minuten
Raspberry Pi Pico
anschließen		 Schließt den Raspberry Pi Pico mit einem Micro-USB-zu-USB-A-Kabel an einen Computer, Laptop oder Raspberry Pi 400 an. 5-10 Minuten
Code öffnen und
verändern		 Öffnet die Programmierumgebung Thonny und ladet den Code vom Raspberry Pi Pico.  Sucht euch die Zeile aus dem Code heraus, die die Lautstärke regelt. Experiementiert etwas rum, ob die Wiedergabelautstärke sich wirklich verändert. 15-30 Minuten
Code erweitern Wollt ihr mehr als 4 Audiodateien auf der Micro-SD-Karte speichern und erreichen, dass diese in zufälliger Abfolge vom Raspberry Pi Pico abgespielt werden sollen? Sucht die Zeile aus dem Code, die genau vorgibt, aus wie vielen Audiodateien eine Datei beim auslösen des Bewegungssensor abgespielt werden. EIn kleiner Tipp, der Wert zwischen den Zeilen 28 bis 35 zu finden. 5-15 Minuten
5. Phase Reflexion (Projektarbeit/Workshop) 35-100 Minuten
Recap 1 Gruppenarbeit

Gebt den Gruppen die Möglichkeit, zu reflektieren, was ihnen an der Zusammenarbeit mit ihren Gruppenteilnehmer*innen gefallen hat. Jede Person schreibt dabei für sich individuell einen Satz auf oder überlegt sich einen Satz. Anschließend tragen alle Gruppenteilnehmer*innen, angeleitet von den Workshopleitungen, ihre Sätze vor.

Etabliert ggf. ein Ritual nach jedem vorgetragenen Satz, wie z. B. gemeinsames Klopfen auf den Tisch, Füße trampeln oder Fingerschnipsen, um den Moment wertzuschätzen und eine positive Atmosphäre zu schaffen.

 15-35 Minuten
Recap 2
Gruppenarbeit		 Nun sollen die Gruppen gemeinsam überlegen, was sie beim nächsten Mal ggf. anders machen würden und was sie für das Projekt benötigen würden, um es besser durchführen zu können. Wenn möglich, sollen die Gruppen ihre Gedanken im Plenum vorstellen, um Ideen und Verbesserungsvorschläge zu teilen. 10-20 Minuten
Abschluss Gebt den Teilnehmenden ein Feedback, indem ihr hervorhebt, was euch besonders gut gefallen hat, was ihr beobachtet habt und welche Wünsche oder Anregungen ihr für sie habt. Gebt einen Ausblick darauf, welche weiteren Möglichkeiten und Themen im Rahmen dieses Workshops noch erkundet werden können. Diskutiert gemeinsam mit den Teilnehmenden über mögliche Anschlussprojekte und entwickelt Ideen, wie die gewonnenen Erkenntnisse und Fähigkeiten in zukünftigen Projekten genutzt oder erweitert werden können. 10-45 Minuten

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APA-Zitierweise

Pröhl, M. (2023, July 12). Bewegungsmelder mit LED-Streifen mit dem Raspberry Pi Pico. JFF – Jugend Film Fernsehen e. V. (Berlin). Fit for Gestalt Was Initiative. Abgerufen von https://wiki.fitforgestaltwas.org/books/bewegungsmelder-mit-led-streifen

Harvard-Zitierweise

Pröhl, M. (2023) Bewegungsmelder mit LED-Streifen mit dem Raspberry Pi Pico. [Online] Berlin: JFF – Jugend Film Fernsehen e. V. for Fit for Gestalt Was Initiative. Verfügbar unter: https://wiki.fitforgestaltwas.org/books/bewegungsmelder-mit-led-streifen (Zugriff am: 12 July 2023).

LaTeX bibtex-Zitationscode

Hier ist ein Beispielcode für die Zitation für LaTeX in der bibtex-Schreibweise

@misc{proehl2023,
  author = {Pröhl, Michelle},
  title = {Bewegungsmelder mit LED-Streifen mit dem Raspberry Pi Pico},
  year = {2023},
  address = {Berlin},
  publisher = {JFF – Jugend Film Fernsehen e. V.},
  note = {Für: Fit for Gestalt Was Initiative},
  url = {https://wiki.fitforgestaltwas.org/books/bewegungsmelder-mit-led-streifen},
  urldate = {2023-07-12}
}

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