Das ist die Anleitung für das Rätsel Sensehat Sensoren.
Das Rätsel verwendet die eingebauten Sensoren auf dem Sensehat.
Der Sensehat sollte wie folgt angeschlossen werden: Benötigt werden 11 Jumper Kabel und der Sensehat
| Raspberry Pin | Sensehat Pin | Type |
|---|---|---|
| 1 | 1 | 3.3V |
| 2 | 2 | 5V |
| 6 | 6 | GND |
| 3 | 3 | GPIO2 |
| 5 | 5 | GPIO3 |
| 16 | 16 | GPIO23 |
| 18 | 18 | GPIO24 |
| 22 | 22 | GPIO25 |
| 24 | 24 | GPIO8 |
| 27 | 27 | GPIO0 |
| 28 | 28 | GPIO1 |
Da das Pinlayout auf dem Sensehat identisch zu dem auf dem Raspberry ist lassen sich die Kabel relativ einfach dem entsprechenden Anschluss zuordnen.
Zu beginn des Programms werden alle nötigen Variablen definiert und gespeichert.
| Varibalen Name | Type | Beschreibung |
|---|---|---|
| stickValue | Integer | Zufällig generierter Wert (0-8), dient als (Start-)Wert für den Joystick |
| temp | Integer | Aktueller Temperaturwert, über den Humidity-Sensor des Sensehat ausgelesen |
| gyro | Integer | Aktuelle Neigung des Sensehat, über Gyro-Sensor des Sensehat ausgelesen |
| gyroValue | Integer | Dient als Wert zur darstellung des Neigung, Standardmäßig auf 2 gesetzt |
| stickSolved | Boolean | Boolean zur Überprüfung ob stickValue dem Lösungswert entspricht |
| tempSolved | Boolean | Boolean zur Überprüfung ob temp um den Wert 2 verringert wurde |
| gyroSolved | Boolean | Boolean zur Überprüfung ob gyroValue dem Lösungswert entspricht |
def main():
sense.set_rotation(180)
sense.clear()
stickValue = random.randint(0,8)
temp = sense.get_temperature()
tempValue = 5
print(temp)
sense.set_imu_config(False, True, False)
gyro = sense.get_gyroscope()
gyroValue = 2
print(gyro["roll"])
if stickValue != 5:
stickSolved = False
elif stickValue == 5:
stickSolved = True
tempSolved = False
gyroSolved = False
setStickBar(stickValue)
setTempBar(tempValue)
setGyroBar(gyroValue)Die Funktionen setStickBar, setTempBar und setGyroBar werden mit den initalen Werten aufgerufen. Dadruch werden die entsprechenden Balken auf dem Sensehat dargestellt. Wie genau die Funktionen funktionerne wird in den entsprechenden Unterkapitlen beschrieben.
Der zweiten Teil der main-Funktion wird durch eine while-Schleife gebildet. Diese führt so lange aus bis alle Varibalen (stickSolved, tempSolved, gyroSolved) auf True gesetzt wurden. Sobald die Variablen True entsprechend und die Bedingung der Schleife nicht mehr erfüllen wir außerhalb der Schleife die Funktion solved aufgerufen. In dieser Schleife werden die entsprechenden Logiken für die Teilrätsel umgesetzt. Diese werden auch im einzelen in der Unterkapiteln beschrieben.
while stickSolved == False or tempSolved == False or gyroSolved == False:Die Fuktion solved spielt eine kurze Animation ab, welche aus einem 3-maligen blinken der korrekten Lösung besteht. Anschließend wird mit return True die abschließenden Rückgabe, und damit die Bestätigung der korrekten Lösung des Rätsels, an die init durchgeführt.
def solved():
for i in range(0,3):
setStickBar(0)
setTempBar(0)
setGyroBar(0)
time.sleep(.3)
setStickBar(5)
setTempBar(3)
setGyroBar(6)
time.sleep(.3)
return TrueInnerhalb der Schleife in der main-Funktion wird über eine Abfrage mithilfe der Funktion sense.stick.get_events geschaut ob der Joystick auf dem Sensehat gedrückt wird. Sollte das Event pressed detektiert werden wird überprüft in welche Richtung gedrückt wurde. Für unseren Fall sind nur die Events up und down relevant. Im Fall das der Joystick nach oben gedrückt wird, wird die Variable stickValue um 1 erhöht und die Funktion setStickBar mit dieser aufgerufen. Wird der Joystick nach unten gedrückt so wird stickValue um 1 verringert und setStickBar mit dem entsprechenden Wert aufgerufen. Der Returnwert von setStickBar wird der Variable stickSolved zugeordnet. Da die LED-Matrix auf dem Sensehat eine größe von 8x8 hat wird über einfache if-Abfragen sichergestellt das stickValue nicht größer als 8 oder kleiner als 0 wird.
for event in sense.stick.get_events():
# Check if the joystick was pressed
if event.action == "pressed":
# Check which direction and update value accordingly to call function to set the pixels
if event.direction == "up":
if stickValue < 8:
stickValue = stickValue + 1
stickSolved = setStickBar(stickValue) # Up arrow
elif event.direction == "down":
if stickValue > 0:
stickValue = stickValue - 1
stickSolved = setStickBar(stickValue) # Down arrowDie Funktion setStickBar sorgt dafür das der aktuelle Wert auf dem Sensehat abgebildet wird. stick ist dabei ein Integer welcher beim Aufruf übergeben wird. In der ersten Zeile wird die Funktion clearBar ausgeführt. Mit den übergebenen Koordinaten wird dadurch der gesamte Bereich des Balkens für den Joystickwert freigemacht, um den aktualisierten Wert darzustellen. Es folgen zwei geschachtelte for-Schleifen welche über den zuvor freigemachten Bereich iterieren. Die erste Schleife ist dabei für die y-Achse zuständing und läuft bis zu dem übergebenen Wert stick. Die zweite Schleife iteriert über die x-Asche. Innerhalb dieser Schleifen befindet sich eine einfache Abfrage ob der übergebene Wert dem gewünschten Lösungswert entspricht. Sollte dies der Fall sein, so wird der Balken über den RGB Wert (0, 255, 0) grün dargestellt. Andernfalls wird der Balken entsprechend durch (255, 0, 0) in rot visualisiert. Abschließend wird True zurückgebenen wenn der stick dem Lösungswert entspricht oder eben False sollten sie sich nicht gleichen.
def setStickBar(stick):
clearBar(0, 2)
for y in range(0,stick):
for x in range(0,2):
if stick == 5:
sense.set_pixel(x, y, (0, 255, 0))
else:
sense.set_pixel(x, y, (255, 0, 0))
if stick == 5:
return True
else:
return FalseFür den Temperaturteil des Rätsels wird ständig in der while-Schleife überprüft ob sich die Temperatur um einen ganzen Grad Celsius erhöht oder verringert hat. Sollte einer dieser Fälle eintreten, so wird die neue aktuelle Temperatur über sense.get_temperature in der Varibale temp gespeichert. Daraufhin funktioniert die Logik genau wie bereits oben beim Joystick. Die Variable tempValue wird entsprechend um 1 erhöht oder verringert und mit ihr die Funktion setTempBar aufgerufen. Auch hier wird das zurückgebene Ergebniss in tempSolved gespeichert. Ebenso gibt es eine einfache Abfrage, sodass der Wert von tempValue nicht größer als 8 oder kleiner als 0 wird.
if sense.get_temperature() <= temp-1:
if tempValue > 0:
temp = sense.get_temperature()
tempValue = tempValue - 1
tempSolved = setTempBar(tempValue)
if sense.get_temperature() >= temp+1:
if tempValue < 8:
temp = sense.get_temperature()
tempValue = tempValue + 1
tempSolved = setTempBar(tempValue)Die setTempBar-Funktion ist auch parralel zu der setStickBar-Funktion aufgebaut. Zuerst wird die Funktion clearBar mit den entsprechenden Koordinaten aufgerufen. Dannach über den Bereich iteriert und der Balken bis zu dem y-Wert den temp angibt in Grün oder Rot dargestellt. Genauso wird im Falle des korrekten Werts True zurückgegeben, andernfalls False.
def setTempBar(temp):
clearBar(3, 5)
for y in range(0,temp):
for x in range(3,5):
if temp == 3:
sense.set_pixel(x, y, (0, 255, 0))
else:
sense.set_pixel(x, y, (255, 0, 0))
if temp == 3:
return True
else:
return FalseFür das Teilrätsel Gyroscope werden in der while-Schleife dauerhaft alle möglichen Szenarien überprüft. Die Abfragen sind dabei identisch aufgebaut, fragen jedoch entsprechend andere Werte ab und rufen die Funktion setGyroBar mit dem für das Szenario zutreffenden Wert auf. In der if-Abfrage wird dabei immer geschaut ob die, durch die Funktion sense.get_gyroscope ausgelesene, Neigung sich in einem bestimmten Bereich befindet. Welcher Bereich welchem Wert auf der Anzeige entspricht kann aus folgender Tabelle abgelesen werden:
| Neigung | Wert |
|---|---|
| 0 - 20 ° | 4 |
| 20 - 40 ° | 3 |
| 40 - 60 ° | 2 |
| 60 - 80 ° | 1 |
| 80 - 180 ° | 0 |
| 180 - 300 ° | 8 |
| 300 - 320 ° | 7 |
| 320 - 340 ° | 6 |
| 340 - 360 ° | 5 |
if sense.get_gyroscope()["roll"] < 180 and sense.get_gyroscope()["roll"] > 80:
gyroSolved = setGyroBar(0)
if sense.get_gyroscope()["roll"] < 80 and sense.get_gyroscope()["roll"] > 60:
gyroSolved = setGyroBar(1)
if sense.get_gyroscope()["roll"] < 60 and sense.get_gyroscope()["roll"] > 40:
gyroSolved = setGyroBar(2)
if sense.get_gyroscope()["roll"] < 40 and sense.get_gyroscope()["roll"] > 20:
gyroSolved = setGyroBar(3)
if sense.get_gyroscope()["roll"] < 20 and sense.get_gyroscope()["roll"] > 0:
gyroSolved = setGyroBar(4)
if sense.get_gyroscope()["roll"] < 360 and sense.get_gyroscope()["roll"] > 340:
gyroSolved = setGyroBar(5)
if sense.get_gyroscope()["roll"] < 340 and sense.get_gyroscope()["roll"] > 320:
gyroSolved = setGyroBar(6)
if sense.get_gyroscope()["roll"] < 320 and sense.get_gyroscope()["roll"] > 300:
gyroSolved = setGyroBar(7)
if sense.get_gyroscope()["roll"] < 300 and sense.get_gyroscope()["roll"] > 280:
gyroSolved = setGyroBar(8)
if sense.get_gyroscope()["roll"] < 280 and sense.get_gyroscope()["roll"] > 180:
gyroSolved = setGyroBar(8)Die setGyroBar-Funktion ist auch parralel zu den Funktionen setStickBar und setTempBar aufgebaut. Zuerst wird die Funktion clearBar mit den entsprechenden Koordinaten aufgerufen. Dannach über den Bereich iteriert und der Balken bis zu dem y-Wert den gyr0 angibt in Grün oder Rot dargestellt. Genauso wird im Falle des korrekten Werts True zurückgegeben, andernfalls False.
def setGyroBar(gyro):
clearBar(6, 8)
for y in range(0,gyro):
for x in range(6,8):
if gyro == 6:
sense.set_pixel(x, y, (0, 255, 0))
else:
sense.set_pixel(x, y, (255, 0, 0))
if gyro == 6:
return True
else:
return FalseDas Rätsel besteht aus 3 Teilen. Jeder Teil nutzt dazu einen anderen Sensor des Sensehat. Bei jedem Sensor ist das Ziel den Wert durch sein handeln in einen entsprechenden, korrekten Bereich zu bringen. Bei den 3 Sensoren handelt es sich um den Joystick, den Temperatursensor und den eingebauten Gyrosensor. Eine Darstellung der Werte findet auf dem Sensehat in Form von 3 Balkendiagrammen statt. Die Balken werden grundsätzlich in Rot dargestellt. Sobald der Wert korrekt eingestellt ist gibt es ein visuelles Feedback, da der entsprechende Balken daraufhin in Grün erleuchtet. Hauptziel ist es den Nutzer weiter mit dem Sensehat und verschiedenen Sensoren vertraut zu machen.
Bei Start des Programms wird ein zufälliger Wert zwischen 0 und 8 festgelegt. Dieser Wert ist der Startwert, welcher visuell auf dem Sensehat dargestellt wird. Ziel ist es nun herrauszufinden das sich der Wert durch den Joystick verändern lässt und auf welchen Wert der Balken eingestellt werden soll. Dieses Teilrätsel wird auch als erstes vorgesehen, damit die Nutzer sich mit dem Prinzip der Balken und dem Feedback für korrekte Einstellungen vertraut machen können.
Der Temepraturwert wird zu beginn des Rätsel gespeichert. Dazu wird die Temepratur ausgelesen und abgespeichert. Ziel ist es nun herrasuzufinden wie die Temperatur beinflusst werden kann. Über den Code kann dann herrausgefunden werden ob die Temeratur erhöht oder verringert werden muss.
Für das dritte Teilrätsel müssen die Nutzer herrausfinden das sich der Balken durch kippen der Platine manipulieren lässt. Es gilt also herrauszufinden in welche Richtung und wie weit der Sensehat geneigt werden muss.
Wie in den Kapiteln Code und Rätsel zu sehen ist, müssen die 3 Werte in den korrekten Bereich gebracht werden. Dabei sind 2 Zielwerte fest definiert: Der Joystick Wert ist fest auf 5 eingestellt und der Zielwert für den Gyrosensor ist als 6 definiert. Wobei der Wert 6 einer Neigung von 320-240° entspricht. Der Zielwert für den Temperatur ist hingegen abhängig vom Startwert. Dieser muss um 2° Celsius verringert werden.
Der dargestellte Wert kann durch den eingebauten Joystick verändert werden. Der Stick muss dementsprechend um einige Stufen hoch oder runter gedrückt werden. Sobald der korrekte Wert (5) erreicht ist wird der Balken Grün.
Die Temperatur muss um 1 Grad Celsius erhöht werden. Dazu reicht im normalfall das auflegen des Fingers auf den entsprechenden Sensor. Da die Tempertur über den Feutigkeitssensor bestimmt wird muss der Finger, oder ein anderes warmes Objekt, auf den mit Humiditiy beschriftiten Sensor gelegt werden.
Die Neigung von 320 bis 340 ° zu erreichen muss die obere Kante des Sensehat von einem weg, nach unten, geneigt werden. Darauhin wird der entsprechende Wert an die Funktion weitergegeben und das Teilrästel gelöst.