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mit dem Temperatur-, Feuchtigkeit- und Luftdrucksensor die Umweltbedingungen erfassen und einfache Regelungssysteme programmieren. Interessant sind Umweltsensoren insbesondere im Zusammenhang mit den IoT-Anwendungen, wie du im Kapitel Internet of Things sehen kannst.

HOCHPRÄZISE UMWELTSENSOREN

Um die Sensoren am EV3 anzuschliessen, sind einige Lötarbeiten notwendig. Du schneidest ein EV3-Verbindungskabel auf, isolierst die darin enthaltenen Kabel ab und lötest das rote Kabel bei GND, das grüne bei VCC, das gelbe bei SCL und das blaue bei SDA an. Die übrigen zwei Kabel (weiss und schwarz) kannst du abschneiden.

Sensirion SHT31		GY-SHT31		BME280

Sensoren mit einem angelöteten EV3-kabel können bei der TigerJython Group (TJ Group) bestellt werden. Sensirion SHT31 für Fr. 19.-, GY-SHT31 für Fr. 14.-, BME280 für Fr. 14.- (inkl Versandkosten). Die Lötarbeiten werden durch die Mitglieder der TJGroup vorgenommen. Die Bestellung erfolgt mit einem eMail an admin@tjgroup.ch.

MUSTERBEISPIELE

from grobot import *

repeat:
    temp, humi = sht1.getValues()
    print(temp)
    delay(500)

Wenn sich der EV3 nicht in der Nähe deines Computers befindet, oder wenn du das Beispiel mit Online-Editor ausführst, kannst du die Sensorwerte auf seinem LCD-Display anzeigen. Dazu verwendest du anstelle des Befehls print() den Befehl
drawString("Temperature: " + str(temp), 2, 2)
Die Temperatur wird an der Position 2 in der zweiten Zeile des Displays angezeigt.

Beispiel 2: Temperatur und Feuchtigkeit mit formatierter Ausgabe
Die Sensorwerte sind Dezimalzahlen (float) mit mehreren nachkommastellen. Es ist deshalb vorteilhaft, eine formatierte Ausgabe zu verwenden.

Der Formatstring enthält Platzhalter, welche für die Ausgabewerte die gesamte Anzahl Zeichen und die Anzahl Dezimalstellen angeben. Werte mit mehreren Dezimalstellen werden automatisch gerundet. Willst du nur die Temperatur mit einer Dezimalstelle anzeigen, schreibst du: print("Temperatur: %6.2f" % temp).

Im nächsten Programm werden die Sensorwerte formatiert angezeigt und zusätzlich kann das Programm auch mit Drücken der Escape-Taste auf dem EV3 beendet werden.

from grobot import *

while not button_escape.was_pressed():
    temp, humi = sht1.getValues()    
    print("Temp: %6.2f, Humi: %6.2f" % (temp, humi))
    delay(500)
exit()

Um die Werte auf dem EV3-Display anzuzeigen, verwendest du die Befehle
drawString("Temp: %6.2f" % (temp), 1, 1)
drawString("Humi: %6.2f" % (humi), 1, 3)
Dabei wird die Temperatur in der 1. Zeile und die Feuchtigkeit in der 3. Zeile angezeigt.

from grobot import *

while not button_escape.was_pressed():
    v = bme1.getValues()
    print("t: %6.2f, h: %6.2f, p: %6.2f"  % (v[0], v[1], v[2]))
    delay(500)
exit()

Gleich wie beim Sensirion-Sensor, kannst du auch hier nur die einzelnen Sensorwerte anzeigen.

from grobot import *

repeat:
    temp,humi,p = bme1.getValues()
    print(temp)
    drawString("Temp: " + str(temp), 2, 2)
    delay(500)

Beispiel 4: Temperatur-Regelung
Wie funktioniert ein Regelungssysteme? Ein Temperatursensor misst die aktuelle Temperatur (Istwert) und liefert ihn an den Regler. Dieser vergleicht ihn mit dem gewünschten Wert (Sollwert). Ist der aktuelle Wert kleiner als Sollwert, wird die Wärmequelle eingeschaltet, ist er höher als der Sollwert, wird sie ausgeschaltet. In der Regel wird als Sollwert nicht ein einziger Wert, sondern ein Werte-Bereich festgelegt.

from grobot import *

ts = 30 #sollWert

repeat:
    temp, humi = sht1.getValues()
    print(temp)
    if temp < ts - 1: 
        setLED(1)
    elif temp > ts - 1 and temp < ts + 1:
        setLED(3)    
    elif temp > ts + 1:
        setLED(0)   
    delay(300)

Auf dem gleichen Prinzip werden viele Regelsysteme aufgebaut. Anstelle der LEDs kann z.B. eine Heizung ein- und ausgeschaltet werden.

MERKE DIR...

Ist der SHT31 Sensor am Port 1 angeschlossen, liefert der Befehl sht1.getValues() ein Tupel mit zwei Werten (Temperatur in ° C und Luftfeuchtigkeit in %). Der BME280 Sensor liefert mit bme1.getValues() Temperatur, Feuchtigkeit und Luftdruck. Die Sensorwerte können mit dem Befehl print() im Terminalfenster oder mit dem Befehl drawString() auf dem EV3 Display angezeigt werden. Für die Anzeige wird oft eine formatierte Ausgabe verwendet.

ZUM SELBST LÖSEN

ZUSATZSTOFF

Die objektorientierte Bibliothek ev3robot ermöglicht es, die Programme im remote-Modus auszuführen, d.h. das Programm läuft auf dem Computer und die Sensorwerte werden laufend zurückgemeldet und können in einem Grafikfenster dargestellt werden. Die nebenstehende Grafik stellt die Temperaturwerte des Sensirion - Sensors, der am Sensorport 3 angeschlossen ist, dar. Mit drawGrid(0, 50, 0, 50) wird ein Koordinatensystem gezeichnet, das den Bereich 0 bis 50 auf der x-Achse und 0 bis 50 auf der y-Achse darstellt.

Das Grafik-Fenster wird mit makeGPanel (-5, 53, -3, 52) erzeugt. Es wird in der Regel etwas grösser gewählt, damit die Beschriftung der Koordinaten-Achsen sichtbar ist. pos(x, y) setzt den Grafikcursor an die gegebene Koordinate, draw(x, y) verbindet den aktuellen Punkt mit dem Punkt(x, y). Die x-Koordinate wird nach jedem gezeichneten Wert umd 1 vergrössert. Wenn sie das Ende des Fensters erreicht hat (x = 50), beginnt die Aufzeichnung wieder am linken Rand (x = 0). Weitere Erklärungen zu den Bibliotheken ev3robot und gpanel findest du unter www.jython.ch/ev3

from ev3robot import *
from gpanel import *

makeGPanel(-5, 53, -3, 52)
drawGrid(0, 50, 0, 50, "gray")
setColor("blue")
lineWidth(2)
robot = LegoRobot()
sht = SHTSensor(SensorPort.S3)
robot.addPart(sht)
x = 0
while not robot.isEscapeHit():
    v = sht.getValues()
    temp = v[0]
    if x == 0:
        pos(x, temp)
    else:
        draw(x, temp)    
    print(temp)
    x = x + 1 
    if x == 50:
        x = 0  
        clear()
        drawGrid(0, 50, 0, 50, "gray")              
    Tools.delay(1000)
robot.exit()

Du startest das Programm mit dem grünen Run-Pfeil. Danach erscheint eine Dialogbox, in der du die IP-Adresse deines Roboters eingeben musst. Die Temperaturwerte werden danach in einem Grafikfenster angezeigt.