ROBOTIK-MISSION 001

Smart House Lab

STAGE-MODUS • ARDUINO UNO

EIN JSS1 BUILD-AND-CODE-ABENTEUER

Können wir ein Haus bauen, das Besucher erkennt?

Ein Smart House, das ein herannahendes Objekt erkennt, leuchtet auf und löst einen Alarm aus.

ANNÄHERUNG→MESSUNG→ENTSCHEIDUNG→ALARM

Zuerst sehen wir uns das fertige Design an. Dann bauen wir genau dieses Haus gemeinsam.

AI-generated three-quarter view of the completed cardboard smart house project

Generating concept image…

MISSIONS-SIMULATION

Sieh das Smart House in Aktion

Dies ist eine visuelle Simulation, keine Live-Hardware-Verbindung.

ENTFERNUNG100 cm

BESUCHER ERKANNT!

Simulation wiederholen

DIE LOGIK-SCHLEIFE

01ANNÄHERUNGBesucher bewegt sich auf die Tür zu.

02MESSUNGUltraschall-Echo gibt eine Entfernung zurück.

03ENTSCHEIDUNGDas Programm prüft die 50-cm-Regel.

04ALARMLED bleibt an; ein kurzer Piepton markiert eine neue Annäherung.

DAS BAUSET

Lerne die Komponenten kennen

Jedes Teil hat eine klare Aufgabe in unserem Smart House.

UNO

Arduino Uno

Das Gehirn: Es liest den Sensor aus und steuert den Alarm.

HC-SR04 Sensor

Sendet einen Schallimpuls und misst das zurückkehrende Echo.

LED

Ein visueller Alarm, der in der Nähe der Tür leuchtet.

Summer

Gibt einen kurzen Ton bei jeder neuen Annäherung aus.

Breadboard

Eine wiederverwendbare Plattform für ordentliche Verbindungen.

Jumper-Kabel

Elektrische Verbindungen zwischen den Teilen.

220–330 Ω Widerstand

Schützt die LED durch Begrenzung des Stroms.

Karton oder Schaumstoffplatte

Das preiswerte Hausgehäuse und ein stabiles Fundament.

PLANEN VOR DEM SCHNEIDEN

Entwerfen Sie den Hausgrundriss

Der Sensor muss nach außen zeigen und darf nicht durch den Karton verdeckt werden.

SENSOR
zeigt nach außen

LED

ELECTRONICS
Zugangsfach

WÄNDE

DACH

HAUPTEINGANGSTÜR

STABILE BASIS

01Lassen Sie einen Durchgang für den Besucher.

02Montieren Sie den HC-SR04 über oder neben dem Eingang.

03Halten Sie Arduino und die Verkabelung zugänglich, nicht versiegelt im Inneren.

GRUNDRISS → BAU

KONSTRUKTIONSBEREICH

Bauen Sie das Papphaus

Bauen Sie das gleiche einfache, stabile Design, wie es in der Enthüllung gezeigt wurde.

01
Messen und Markieren
Markieren Sie Wände, eine Türöffnung und ein Dach auf dem Karton.
✓
02
Schneiden Sie die Paneele aus
Schneiden Sie vorsichtig und lassen Sie saubere Kanten zum Zusammenfügen.
✓
03
Wände verbinden
Bauen Sie einen quadratischen Körper und befestigen Sie die Frontplatte.
✓
04
Dach und Basis befestigen
Befestigen Sie das Dach auf einer stabilen Basis; lassen Sie die Elektronik zugänglich.
✓

!Sicherheit zuerst:verwenden Sie Schneidewerkzeuge vorsichtig und unter Aufsicht von Erwachsenen.

VERKABELUNG 01 / EINGANG

Ultraschallsensor anschließen

Ein Kabel nach dem anderen. Ordne jedes Label dem richtigen Arduino-Pin zu.

ARDUINO
UNO5VGNDD9D10

HC-SR04VCCGNDTRIGECHO

Sensor-Pinbelegung
Sensor-Pin	Arduino Uno
VCC	5V
GND	GND
TRIG	D9
ECHO	D10

)))

Echo-Idee
Der Sensor sendet einen Schallimpuls aus und misst, wie lange das zurückkehrende Echo dauert.

VERKABELUNG 02 / LICHT

LED anschließen

Die LED befindet sich neben der Tür, damit ein Besucher den Alarm sehen kann.

LED an der Tür

D13

220–330 Ω

GND

D13 → Widerstand → langes LED-Beinchen → kurzes LED-Beinchen → GND

Der Widerstand muss im Stromkreis bleiben, um den Strom zu begrenzen und die LED zu schützen.

VERKABELUNG 03 / SOUND

Summer anschließen

Ein kurzer Piepton kündigt eine neue Annäherung an, nicht jeden Sensorwert.

+−

Summer im/am Eingang

+Summer Plus (+)D8

−Summer Minus (−)GND

Ein Annähern = ein kurzer Piepton

Die Speichervariable verhindert wiederholte Pieptöne, solange jemand in der Nähe bleibt.

VORAUSSETZUNGEN FÜR DEN START

Prüfen Sie den vollständigen Stromkreis

Verfolgen Sie den vollständigen Pfad, bevor Sie die USB-Stromversorgung anschließen.

UNO

✓Sensorstrom geprüft

✓Sensor-Pins geprüft

✓LED-Polarität geprüft

✓LED-Widerstand vorhanden

✓Summer-Polarität geprüft

✓Alle Masse verbunden

AUSSCHALTEN WÄHREND DER VERKABELUNGTrennen Sie die USB-Stromversorgung, bevor Sie eine Verbindung ändern.

DAS SOFTWARE-LABOR

Betritt das PictoBlox-Labor

Zuerst visuelle Blöcke: Die Schüler erstellen die Logik, ohne das Programm tippen zu müssen.

PictoBlox • Stage Mode

BLOCKS

STAGE-MODUS

when green flag clicked

forever

read distance

01Öffne PictoBlox.
02Wähle Block-Coding und Arduino Uno aus.
03Verbinde den richtigen COM-Port.
04Wähle den Stage-Modus aus.
05Lade die erforderliche Firmware hoch, falls du dazu aufgefordert wirst.
06Lasse den Arduino verbunden, während der Stage-Modus läuft.

Die Benutzeroberfläche ist als Illustration dargestellt. Die Namen der PictoBlox-Blöcke können je nach Version und Erweiterung variieren.

BLOCK-WERKZEUGKASTEN

Finde die benötigten PictoBlox-Blöcke

Suche nach der Funktion und wähle dann die am besten passende Bezeichnung in deiner Version aus.

EREIGNISSE

when green flag clicked

STEUERUNG

forever

if then

if then else

wait

OPERATOREN

< less than

= equals

VARIABLEN

create someoneNear

set someoneNear to 0

ARDUINO / ERWEITERUNG

ultrasonic distance in cm

digital pin HIGH / LOW

play tone, if available

VERSIONSPRÜFUNGDie Blockbezeichnungen variieren. Erfinde keinen Block: Wenn der Ton-Block nicht verfügbar ist, verwende das kompatible Arduino-Code-Backup oder eine dokumentierte unterstützte Alternative.

DER SPEICHER-SCHALTER

Erstelle die Variable someoneNear

Dieser winzige Memory-Schalter lässt den Alarm intelligent wirken.

someoneNear0

READY FOR A NEW APPROACH

0Bisher hat keine Annäherung einen Signalton ausgelöst. Ein neuer Besucher kann den Summer aktivieren.

1Dieser Ansatz hat bereits gepiept. LED anlassen, aber leise bleiben.

0→1→0Besucher kommt an → Besucher bleibt → Besucher geht

BLOCK-PROGRAMM / PRIMÄRMETHODE

Erstelle das PictoBlox-Programm

Ordne die visuelle Logik in dieser Reihenfolge an. Dies sind die beabsichtigten Funktionen; die genauen Bezeichnungen können variieren.

when green flag clicked

set someoneNear to 0

set digital pin 13 output to LOW

forever

read ultrasonic distance: TRIG 9 / ECHO 10

if distance < 50 then

set digital pin 13 output to HIGH

if someoneNear = 0 then

set someoneNear to 1

play tone on pin 8: 1000 Hz / 0.3 s

else

set digital pin 13 output to LOW

set someoneNear to 0

wait 0.1 seconds

UNTER 50 CMLED bleibt AN.

ERSTE ERKENNUNGEin kurzer Signalton, dann wird someoneNear zu 1.

ENTFERNT SICHLED AUS; Reset auf 0 für die nächste Annäherung.

TIPP ZUR ROBUSTHEITBehandle einen ungültigen oder fehlenden Messwert als „keine Erkennung“, wenn deine Blöcke diesen Zustand ausgeben.

DENKE WIE EIN PROGRAMMIERER

Verstehe die Programmlogik

Folge dem leuchtenden Pfad: Die Schleife prüft ununterbrochen.

START

↓

ABSTAND LESEN

↓

Ist der Abstand geringer als 50 cm?

YES

LED EINSCHALTEN

↓

Bereits gepiept?

NOEINMAL PIPEN SET 1

YESRUHE BEWAHREN

LED AUS SET 0

↻ ENDLOS WIEDERHOLEN

MISSIONSTEST

In PictoBlox hochladen und testen

Die Animation zeigt die erwarteten Ergebnisse; sie liest keinen echten Arduino aus.

SIMULATIONS-MONITOR

> distance = 72 cmLED AUS • STUMM

> distance = 38 cmLED AN • EINER PIEPTON

> distance = 91 cmLED AUS • RESET

01Bestätigen Sie das Arduino-Board.
02Bestätigen Sie den COM-Port und die Firmware.
03Überprüfen Sie die Verbindungen von Sensor und Aktuator.
04Starten Sie das PictoBlox-Programm.
05Testen Sie mit einer Hand oder einem Objekt in verschiedenen Abständen.

ERWARTETE ERGEBNISSEWeiter als 50 cm: aus und stumm. Innerhalb von 50 cm: LED an und ein Signalton. Wegbewegen: aus und wieder bereit.

BACKUP-WORKFLOW

Blöcke fehlen? Kein Problem.

Dieser Arduino C++ Sketch ist ein Backup für einen kompatiblen Arduino-Programmierworkflow – nicht für PictoBlox-Visual-Blocks.

arduino_backup.inoCode kopieren

ZUGEORDNETE PINSTRIG 9, ECHO 10, LED 13, Buzzer 8.

DISTANZBERECHNUNGpulseIn liest die Echo-Zeit; die Formel wandelt diese in Zentimeter um.

SPEICHERsomeoneNear verhindert wiederholte Pieptöne, solange ein Objekt in der Nähe bleibt.

GEBRAUCHSANWEISUNGWechseln Sie zu einem kompatiblen Workflow wie der Arduino IDE, laden Sie den Sketch hoch und testen Sie ihn dann.

DEBUG-BEREICH FÜR INGENIEURE

Fehlerbehebung für Ingenieure

Finden Sie das Symptom, prüfen Sie die einfachste Ursache und testen Sie erneut.

Sensor-Block fehlt

Bestätigen Sie Arduino Uno und die korrekte Erweiterung. Prüfen Sie die Unterstützung in Ihrer PictoBlox-Version; verwenden Sie bei Bedarf das Backup.

Buzzer-Block fehlt

Prüfen Sie die Ton- oder Aktuator-Blöcke. Digital HIGH/LOW ist nicht automatisch ein korrekter Ton.

LED bleibt aus

Prüfen Sie Polarität, Widerstand, D13 und GND.

Buzzer piepst nicht

Prüfen Sie Polarität, D8, GND und die gewählte Programmiermethode.

↺

Entfernung ist unzuverlässig

Prüfen Sie TRIG, ECHO, Sensorrichtung, Stromversorgung und lose Verbindungen.

↺

Programm startet nicht

Prüfen Sie die Board-Auswahl, den COM-Port, das USB-Kabel und die Stage-Mode-Firmware.

MISSION ABGESCHLOSSEN

Du hast es entworfen. Du hast es gebaut. Du hast es programmiert.

Erkläre nun, wie dein Smart House einen herannahenden Besucher erkennt.

ANNÄHERUNG→MESSUNG→ENTSCHEIDUNG→ALARM

✓Haus gebaut

✓Sensor installiert

✓LED und Summer angeschlossen

✓Blöcke angeordnet und getestet

✓Backup-Code verfügbar

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