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Aufgabe: Beacon-LED blinken lassen

In dieser Aufgabe bringst du deine Beacon-LED zum Blinken – so wie ein echtes Warnlicht 🚨
Du lernst, wie man mit Zeitsteuerung arbeitet und den Arduino nicht unnötig blockiert, sondern weiterarbeiten lässt.

🛠️ Ziel​

  • Die Beacon-LED soll in einem regelmäßigen Rhythmus blinken (an – aus – an – aus …)
  • Der Arduino soll währenddessen noch andere Aufgaben übernehmen.

🧠 Neue Konzepte: delay() und millis()​

delay(ms)​

Mit delay() kannst du dem Arduino sagen, er soll für eine bestimmte Zeit einfach warten und nichts tun.
Die Zahl in Klammern gibt die Wartezeit in Millisekunden an.
Beispiel:

delay(1000); // warte 1 Sekunde
delay(500);  // warte 0,5 Sekunden

Problem: Während der Arduino wartet, kann er nichts anderes tun. Deshalb verwenden wir später millis().

millis()​

millis() ist eine Funktion, die die verstrichene Zeit seit dem Start des Programms in Millisekunden zurückgibt. So kannst du Ereignisse steuern, ohne den Arduino zu blockieren.

Beispiel:

unsigned long lastTime = 0;  // Zeitpunkt des letzten Ereignisses
unsigned long interval = 1000; // 1 Sekunde (1000 Millisekunden)

void loop() {
  unsigned long currentTime = millis();  // aktuelle Zeit

  if (currentTime - lastTime >= interval) {
    lastTime = currentTime;  // speichere den Zeitpunkt
    // Führe etwas aus
  }
}

⚙️ Aufgabe: LED mit millis() blinken lassen​

1. Pin festlegen​

Falls du das noch nicht getan hast:

const int beaconLedPin = 3;

2. Setup: Pin als Ausgang​

void setup() {
  pinMode(beaconLedPin, OUTPUT);
}

3. Loop: LED blinken mit millis()​

Jetzt wird die LED alle 0,5 Sekunden blinken, aber ohne den Arduino zu blockieren.

unsigned long previousMillis = 0;  // Zeitpunkt des letzten Wechsels
const long interval = 500;  // 0,5 Sekunden (500 Millisekunden)

void loop() {
  unsigned long currentMillis = millis();  // aktuelle Zeit

  if (currentMillis - previousMillis >= interval) {
    previousMillis = currentMillis;  // speichere den Zeitpunkt des Wechsels
    digitalWrite(beaconLedPin, !digitalRead(beaconLedPin));  // toggle LED
  }
}

Erklärung:

  • millis() gibt die verstrichene Zeit seit dem Start des Programms zurück.
  • Wir verwenden currentMillis - previousMillis, um den Unterschied zwischen der aktuellen Zeit und dem letzten Blinkzeitpunkt zu berechnen.
  • Wenn dieser Unterschied größer als das Intervall (500 ms) ist, blinken wir die LED und setzen den previousMillis-Wert zurück.

💡 Blinkfrequenz in Hertz​

  • Die Blinkfrequenz gibt an, wie oft die LED in einer Sekunde blinkt.
  • 1 Hertz (Hz) bedeutet, dass die LED einmal pro Sekunde blinken soll.
  • Wenn du die Häufigkeit des Blinkens ändern möchtest, musst du das Intervall anpassen:

Beispiel für eine Blinkfrequenz von 1 Hz (1 mal pro Sekunde):

const long interval = 1000;  // 1 Sekunde

Für eine Häufigkeit von 2 Hz (2 mal pro Sekunde) verwendest du ein Intervall von 500 ms.

✅ Checkliste​

  • Die LED blinkt in regelmäßigen Intervallen
  • Du hast millis() verwendet, um die LED zu steuern
  • Die Blinkfrequenz lässt sich durch das Intervall in Millisekunden steuern

🔥 Bonus-Idee: Das Beacon-Licht pulsieren lassen​

Nun lassen wir das Beacon-Licht sanft pulsieren, als ob es in einem Rhythmus "atmend" an- und ausgeht.

  • Wir werden die Helligkeit der Beacon-LED mit analogWrite() steuern, um einen sanften Übergang zwischen "an" und "aus" zu erzielen.

Aufgabe: Pulsierende LED​

Details

Musterlösung zum Pulsieren der LED 1. Setup: Pin als Ausgang

Falls noch nicht geschehen:

const int beaconLedPin = 3;

2. Loop: LED pulsieren lassen

int brightness = 0;  // Anfangshelligkeit
int fadeAmount = 5;  // Wie schnell die LED heller/dunkler wird
unsigned long previousMillis = 0;  // Zeitpunkt des letzten Wechsels
const long interval = 30;  // Intervall für den Helligkeitswechsel

void setup() {
  pinMode(beaconLedPin, OUTPUT);
}

void loop() {
  unsigned long currentMillis = millis();  // aktuelle Zeit

  if (currentMillis - previousMillis >= interval) {
    previousMillis = currentMillis;  // speichere den Zeitpunkt des Wechsels

    analogWrite(beaconLedPin, brightness);  // Setze Helligkeit der LED

    brightness += fadeAmount;  // Erhöhe/verminde Helligkeit

    if (brightness <= 0 || brightness >= 255) {  
      fadeAmount = -fadeAmount;  // Ändere Richtung (heller/dunkler)
    }
  }
}
  • Erkennst du eine Schwachstelle an der millis()-Lösung? Nach welcher Zeit tritt sie auf? Ein Integer hat einen maximalen Wert 2 147 483 647.
Räsel-Auflösung

Es gibt ein Problem mit Integer Overflow, das passiert dann, wenn der Integer-Wert größer als der zulässige Wert ist, dann springt die Variable stark ins Negative. Dies passiert auch in echten Flugzeug-Computern und deshalb müssen die Flugzeuge regelmäßig neu gestartet werden.

Hier passiert es nach etwa 24 Tagen Dauerbetrieb.

✅ Checkliste Pulsieren​

  • Die LED wird sanft heller und dunkler
  • Du verwendest analogWrite() zur Steuerung der Helligkeit
  • Die LED verändert ihre Helligkeit in beide Richtungen (auf und ab)