3.3.5 Erdbeben-Erkennungsalarm

3.3.5.1 Übersicht

Ein Erdbeben-Erkennungsalarm ist ein Gerät, das durch Erkennen von Erdbebenwellen oder mechanischen Vibrationen akustischen und visuellen Alarm auslöst. Es wird hauptsächlich zur Frühwarnung vor Erdbebenrisiken eingesetzt.

In diesem Projekt zeigt das OLED-Display die vom micro:bit-Beschleunigungssensor in Echtzeit erfassten Werte an. Bei Kippen oder leichtem Schütteln ertönt der Lautsprecher und die 5×5-LED-Matrix zeigt ein Alarmmuster zur Warnung und Erinnerung an.

Diese Geräte (insbesondere Empfangsgeräte für Erdbebenfrühwarnungen) werden vielfach in Schulen, Privathaushalten, öffentlichen Orten und geologischen Gefahrenüberwachungsgebieten eingesetzt. Ihr Kernnutzen liegt im „Kampf gegen die Zeit“.

3.3.5.2 Komponentenkenntnisse

micro:bit-Beschleunigungssensor

Der LSM303AGR ist ein extrem energieeffizienter, leistungsfähiger Beschleunigungssensor, der in das micro:bit-Board integriert ist und hauptsächlich zur dreidimensionalen (X-Achse, Y-Achse, Z-Achse) Bewegungserkennung verwendet wird. Er integriert einen digitalen linearen Beschleunigungssensor und ein Magnetometer, um eine präzise Lagebestimmung zu ermöglichen. Die Kernmerkmale dieses Sensors umfassen:

Kommunikationsschnittstelle: Unterstützt I2C-Serienbus-Schnittstelle (kompatibel mit Standard-, Fast Mode, Fast Mode Plus und High-Speed Mode, mit maximalen Raten bis zu 100 kHz, 400 kHz, 1 MHz und 3,4 MHz) und SPI-Serienschnittstelle, wodurch die Verbindung mit Mikrocontrollern oder anderen Peripheriegeräten erleichtert wird.

Auflösung: Kann je nach Betriebsmodus als 8-Bit-, 10-Bit- oder 12-Bit-Ausgabe konfiguriert werden (z. B. 8-Bit im Energiesparmodus und 12-Bit im Hochauflösungsmodus).

Einstellbarer Messbereich: Der Beschleunigungsbereich kann auf ±2g, ±4g, ±8g oder ±16g programmiert werden, um die Empfindlichkeitsanforderungen unterschiedlicher Anwendungsszenarien zu erfüllen.

Die den Achsen X, Y und Z entsprechenden Richtungen des Beschleunigungssensors sind unten dargestellt:

3.3.5.3 Benötigte Komponenten

micro:bit V2 Hauptplatine ×1	micro:bit shield ×1	OLED-Display ×1
Micro-USB-Kabel ×1	4-Pin-Kabel ×1	Batteriehalter ×1
AA-Batterien (selbst vorzubereiten) ×6

3.3.5.4 Schaltplan

⚠️ Achten Sie beim Verdrahten auf die Kabel­farbe.

OLED display	wire color	micro:bit shield pin	micro:bit board pin
GND	black	G	G
VCC	red	V2	V
SDA	blue	20	P20
SCL	green	19	P19

3.3.5.5 Ablauf des Codes

3.3.5.6 Testcode

⚠️ Beachten Sie: Die Schwellenwerte 900 und 1200 in der if()-Bedingung können je nach tatsächlicher Situation angepasst werden.

Vollständiger Code:

Kurze Erklärung:

① OLED-Pixel initialisieren, das OLED löschen. Setzen Sie den Anfangswert der Variablen strength auf 0.

② Weist die vom micro:bit gelesene Beschleunigung der Variablen strength zu.

③ Verzweigung: if()…else…

Wenn der ermittelte Beschleunigungswert kleiner als 900 oder größer als 1200 ist, zeigt das OLED den Text und den Wert an, die 5×5-LED-Matrix zeigt und der Lautsprecher gibt Alarm. Andernfalls zeigen OLED und 5×5-LED-Matrix nichts an und der Lautsprecher bleibt stumm.

3.3.5.7 Testergebnis

Nachdem die Verdrahtung vorgenommen wurde und das Gerät über das Micro-USB-Kabel eingeschaltet ist, schließen Sie eine externe Stromversorgung (6 AA-Batterien) an, um eine ausreichende Stromversorgung sicherzustellen.

Für die Windows 10 App einfach auf Download klicken. Im Browser die .hex-Datei an das micro:bit-Board senden.

Nachdem der Testcode auf das micro:bit-Board hochgeladen wurde: Kippen oder leichtes Schütteln des micro:bit-Boards ausführen. Wenn der ermittelte Beschleunigungswert kleiner als 900 oder größer als 1200 ist, zeigt das OLED den Text und den Wert an, die 5×5-LED-Matrix zeigt und der Lautsprecher gibt Alarm. Andernfalls zeigen OLED und 5×5-LED-Matrix nichts an und der Lautsprecher bleibt stumm.

⚠️ Hinweis: Die Bausteine im Experiment sind nicht in diesem Kit enthalten.

(Tipp: Wenn kein Ergebnis angezeigt wird, drücken Sie bitte die Reset-Taste des micro:bit-Boards.)