kk logo

Dieses Board ist eine tolle All-in-One-Lösung für den Arduino. Statt einfacher Segmente hast du eine vollgrafische LED-Matrix für Texte und Animationen sowie NeoPixel für Millionen von Farben. Durch den Joystick und den Encoder lassen sich komplexe Menüs und Spiele realisieren, während Sensoren für Ton, Bewegung, Distanz und Temperatur die Brücke zur Umwelt schlagen.

Spiele MINT Ideen und Projekte auf dem Open Smart Rich Shield V2

Die Anschlüsse deines Boards

Komponente Pins Beschreibung
I2C LED Matrix SDA / SCL 16x8 Pixel für Text & Grafik
Batterie-Anzeige D10 (CLK), D11 (DIO) 10-Segment Bar-Graph Display
Rotary Encoder D2 (SA), D3 (SB), D4 (SW) Drehregler mit Klick-Funktion
DS18B20 D5 Digitaler Präzisions-Temperatursensor
PIR Sensor D6 Passiv-Infrarot Bewegungsmelder
Ultraschall (HC-SR04) D7, D8 Header für Distanzmessung (Trigger/Echo)
2-Achsen Joystick A0 (X), A1 (Y) Analoger Stick für Steuerung
Mikrofon A2 Schallsensor für Lautstärkemessung
NEO Pixel LEDs A3 4 adressierbare RGB-LEDs (WS2812B)

 

40 Neue Projektideen für dein Board

🏠 Alltag & Lifestyle

  1. Hardware Check: Teste alle Funktionen des rich shield 2.
  2. Klatsch-Schalter: Ein lautes Klatschen (Mikrofon) schaltet die NeoPixel als sanftes Nachtlicht ein.
  3. Abstands-Parkhilfe:
    1. Die NeoPixel wechseln von Grün nach Rot, je näher ein Objekt dem Ultraschallsensor kommt.
    2. Zusätlich zu den LEDs wird der Abstand in cm. auf dem Display angeziegt
    3. Auf der 128 Pixel LED Anzeige, wird der Abstand als Balkan angezeigt
  4. Stimmungs-Barometer: Nutze den Inkrementalgeber, um die Farbe aller 4 NeoPixel stufenlos zu mischen.
  5. Digitales Thermometer: Zeige die exakte Temperatur des DS18B20 groß auf der LED-Matrix an.
  6. Lautstärke-Wächter: Die Batterie-Anzeige (Bar-Graph) visualisiert den Geräuschpegel im Raum.
  7. Eieruhr mit Fortschritt: Der Encoder stellt die Zeit ein, die Batterie-Anzeige zeigt den Zeitablauf als schrumpfenden Balken.
  8. Bewegungs-Alarm: Wenn der PIR auslöst, blitzen die NeoPixel rot/blau wie ein Warnlicht.
  9. Lüftungs-Check: Misst die Temperatur; bei drastischen Änderungen (Fenster auf) blinkt ein NeoPixel blau.
  10. Welcome-Schild: Der PIR erkennt dich an der Tür und die Matrix lässt einen Begrüßungstext durchlaufen.

🎮 Spiele & Unterhaltung

  1. Space-Invader: Steuere dein Raumschiff mit dem Joystick gegen die Feinde in die Schlacht, schieße so lange du du noch kannst. 
  2. Flappy Pixel: Springe mit dem Encoder-Button durch Lücken in den Hindernissen auf der Matrix.
  3. Snake: Der Klassiker, perfekt steuerbar mit dem 2-Achsen Joystick.
  4. Audio-Visualizer: Die Matrix zeigt tanzende Balken passend zur Musik in deiner Umgebung (Mikrofon).
  5. Reaktions-Trainer: Wenn die NeoPixel die Farbe wechseln, musst du so schnell wie möglich den Joystick in eine Richtung drücken.
  6. Tresorknacker: Finde den richtigen Drehwinkel am Encoder; die NeoPixel zeigen an, ob du "heiß" oder "kalt" bist.
  7. Zufalls-Farbrad: Drehe den Encoder schnell; beim Stoppen leuchtet ein NeoPixel in einer Zufallsfarbe.
  8. Schreiduell: Wer kann das Mikrofon am lautesten aktivieren? Die Batterie-Anzeige speichert den Spitzenwert.
  9. Pixel-Art Designer: Nutze den Joystick als Cursor, um einzelne Pixel auf der Matrix ein- oder auszuschalten.
  10. Labyrinth-Spiel: Navigiere einen Punkt mit dem Joystick durch ein statisches Hindernis-Feld auf der Matrix.

🛠️ Werkzeuge & Gadgets

  1. Ultraschall-Maßband: Zeige die Distanz in Zentimetern direkt auf der Matrix an.
  2. Wasserwaage (Simuliert): Nutze den Joystick, um ein "Gleichgewicht" auf der Matrix zu halten.
  3. RGB-Hex-Generator: Mische eine Farbe mit dem Joystick und lass dir den HEX-Code für Webdesign auf der Matrix anzeigen.
  4. Sound-Level-Meter: Kalibriertes Messgerät für die Lautstärke, Anzeige über den Bar-Graph.
  5. Encoder-Menü-Template: Ein professionelles Menü-System auf der Matrix, durch das du mit dem Encoder scrollst.
  6. DS18B20 Datenlogger: Zeige den Temperaturverlauf der letzten Minuten als kleinen Graph auf der Matrix.
  7. Binär-Uhr: Nutze die 8 Zeilen der Matrix, um die Uhrzeit im Binärformat darzustellen.
  8. Puls-Generator: Der Encoder stellt eine Frequenz ein, die NeoPixel blinken exakt in diesem Takt.
  9. Batterie-Tester (Simulator): Nutze den A3 Pin (falls frei verfügbar), um Spannungen auf dem Bar-Graph anzuzeigen.
  10. Morse-Trainer: Gib Morsezeichen über den Joystick ein; die Matrix übersetzt sie in Buchstaben.

⚙️ MINT-Projektideen

  1. Schallgeschwindigkeits-Rechner: Berechne den Abstand mit dem Ultraschall und lerne die Formel dahinter.
  2. Thermische Trägheit: Beobachte, wie langsam der DS18B20 auf Wärme reagiert und stelle die Kurve auf der Matrix dar.
  3. Geräusch-Statistik: Zähle über 10 Sekunden alle Schallspitzen und berechne den Durchschnitt.
  4. Lichtgeschwindigkeit-Analogie: Nutze die Matrix-Animationen, um zu erklären, wie Frames und Bildwiederholraten funktionieren.
  5. Bit-Manipulation: Lerne, wie man einzelne Pixel einer 16x8 Matrix über Byte-Arrays ansteuert.
  6. PID-Regler-Demo: Versuche, den Ultraschall-Abstand durch Handbewegung konstant zu halten (visuelles Feedback über NeoPixel).
  7. Frequenz-Analyse: Visualisiere verschiedene Töne (Pfeifen vs. Klopfen) auf dem Bar-Graph.
  8. Mapping-Kurs: Lerne, wie man den Analogwert des Joysticks (0-1023) auf die Matrix (0-15) umrechnet.
  9. Logik-Simulation: Nutze den Joystick als Eingabe für Gatter (Links=A, Rechts=B) und die Matrix für das Ergebnis.
  10. Wärmeleitungs-Experiment: Erhitze (vorsichtig!) ein Metallstück am DS18B20 und miss den Temperaturanstieg pro Sekunde.

space invader Open Smart Rich Shield V2

 1. Der Hardware-Check

Damit du genau weißt, wie du dein Open Smart Rich Shield Two mit dem Testcode prüfst, habe ich dir hier den Ablauf strukturiert zusammengefasst. Folge einfach den Anweisungen im Seriellen Monitor (9600 Baud), um jedes Bauteil einmal "wachzurütteln".

  • Vorbereitung: Installiere die nötigen Bibliotheken (NeoPixel, DallasTemperature, Matrix, TM1651) und öffne den Seriellen Monitor.
  • Encoder-Initialisierung: Drehe den Knopf nach rechts bis zum Wert 10 und dann wieder zurück auf 0. Das schließt den ersten Test ab und dient als Bestätigung für die Steuerung.
  • Weiter immer mit dem Taster vom Encoder.
  • Matrix-Flächentest: Die 16x8 LED-Matrix leuchtet komplett auf. Prüfe, ob alle Pixel aktiv sind, und bestätige durch eine Rechtsdrehung am Encoder.
  • Sound-Check: Klatsche in die Hände. Der Arduino zeigt dir den Ausschlag des Mikrofons an. Drehe nach rechts, wenn du zufrieden bist.
  • NeoPixel-Farbmix: Die vier RGB-LEDs wechseln durch Rot, Grün und Blau. Schau nach, ob alle Farben sauber dargestellt werden.
  • Bar-Graph-Lauflicht: Die 10-Segment-Ladeanzeige füllt sich schnell und leert sich wieder – ideal, um die Segmente auf Fehler zu prüfen.
  • Präzisions-Temperatur: Der DS18B20 misst die Raumtemperatur. Kontrolliere im Monitor, ob der Wert realistisch erscheint.
  • PIR-Bewegungsmelder: Halte deine Hand über den Sensor. Der Monitor meldet dir sofort den Wechsel zwischen "EIN" und "AUS".
  • Joystick-Quadranten: Bewege den Stick in alle Richtungen. Du siehst die analogen Werte für die X- und Y-Achse, die sich zwischen 0 und 1023 bewegen sollten.
  • Ultraschall-Option: Wähle per Linksdrehung (Nein) oder Rechtsdrehung (Ja), ob du einen HC-SR04 eingesteckt hast. Falls ja, halte ein Blatt Papier davor und beobachte die Distanzwerte.
  • Abschluss-Animation: Sobald alles erledigt ist, erscheint ein Smiley auf der Matrix und der erste NeoPixel pulsiert sanft in Rot. Dein Board ist nun offiziell "einsatzbereit".

Der Hardware Check für das Arduino rich shield 2

2. Das Klatsch-Nachtlicht mit „Atem-Effekt“

Das Herzstück dieses Projekts ist das verbaute Mikrofon, das permanent die Umgebungsgeräusche scannt. Sobald du in die Hände klatschst, erkennt der Arduino den Pegelausschlag und schaltet die vier NeoPixel ein. Das Besondere: Wir nutzen rotes Licht, da dieses die Nachtsicht deiner Augen am wenigsten stört.

Der „Atmen-Effekt“: Pure Entspannung

Ein normales Licht, das einfach nur starr leuchtet, ist langweilig. Deshalb verpassen wir unserem Nachtlicht einen „Breathing-Effekt“. Die LEDs werden ganz langsam heller und dunkler – fast so, als würde das Licht ruhig atmen. Das wirkt extrem beruhigend und ist ideal zum Einschlafen.

Damit dieses Leuchten absolut flüssig wirkt, nutzen wir ein wenig Mathematik. Wir steuern die Helligkeit über eine Sinus-KurveDamit das Licht nie ganz ausgeht und dich gleichzeitig nie blendet, haben wir den Helligkeitsbereich exakt zwischen 30 und 70 festgeschrieben. Die For

  • Der Mittelpunkt (50): Das ist unsere Basishedlligkeit.
  • Die Schwingung (20): Der Sinus schlägt nach oben und unten aus, sodass wir genau bei minimal 30 und maximal 70 landen.

Die Geschwindigkeit (SPEED)

Wie schnell dein Licht „atmet“, bestimmst du über den Wert SPEED. In unserem Code nutzen wir einen Wert von 0.007.

  • Möchtest du es schneller? Erhöhe den Wert (z. B. auf 0.01).
  • Soll es noch ruhiger sein? Verringere den Wert (z. B. auf 0.004).

int helligkeit = 50 + (sin(pulsWinkel) * 20);

Der Arduino Code für das Nachtlicht

 

3. Der Ultraschall-Einparksensor mit Anzeige

Wer kennt es nicht? Man rangiert rückwärts und hofft, dass der Platz noch reicht. Mit dem HC-SR04 Ultraschallsensor und deinem Arduino bauen wir uns einen zuverlässigen Assistenten, der Hindernisse zentimetergenau erkennt. Das Prinzip ist simpel: Der Sensor sendet einen Ton aus, der für uns Menschen unhörbar ist, fängt das Echo ein und berechnet aus der Zeitdifferenz den exakten Abstand.

Damit du das Projekt genau an deine Bedürfnisse anpassen kannst, habe ich den Code in drei verschiedenen Ausbaustufen vorbereitet:

1. Die Ampel-Version (Einfach & Klar)

Hier nutzt du die vier NeoPixel auf dem Shield als optische Warnanzeige.

  • Solange alles frei ist, leuchten die LEDs beruhigend Grün.
  • Kommst du dem Hindernis näher, schalten sie nacheinander auf Rot um. Diese Version ist perfekt für eine schnelle optische Rückmeldung ohne langes Ablesen von Werten.

2. Die Profi-Version (Zahlen im Blick)

Zusätzlich zu den farbigen LEDs nutzt du hier das 7-Segment-Display. Während die NeoPixel weiterhin die Farbe wechseln, bekommst du auf dem Display die exakte Entfernung in cm angezeigt. So weißt du beim Einparken im Regal oder in der Garage auf den Millimeter genau, wie viel Luft noch bleibt.

3. Die High-Tech-Version (Radar-Style)

Für alle, die es visuell lieben: Auf der 128-Bit-Pixel-Matrix (der 16x8 LED-Anzeige) simulierst du ein echtes Radar-Display. Je näher ein Objekt kommt, desto mehr "Wellen" oder Balken füllen das Display aus. Das sieht nicht nur extrem cool aus, sondern nutzt die volle grafische Power deines Shields, um den Raum vor dir digital abzubilden.

Der Arduino Code für den Einparksensor mit NeoPixel und Anzeige über Pixel Display

 

Der Arduino Code für den Einparksensor mit 128 Pixel

 

Der Arduino Code für den Einparksensor mit Neopixel

 

4. Das Stimmungs-Barometer, Licht-Design per Handrad

Manchmal muss es einfach die perfekte Farbe sein: Ein warmes Orange zum Lesen, ein tiefes Blau zum Entspannen oder ein kühles Lila für die Gaming-Session. Mit deinem Stimmungs-Barometer baust du dir eine intuitive Lichtsteuerung, bei der du die drei Grundfarben Rot, Grün und Blau (RGB) stufenlos mischst.

Die Herausforderung: Blindes Mischen?

Wenn du drei Farben mit nur einem Knopf steuerst, verlierst du ohne Display schnell den Überblick. Verändere ich gerade den Rot-Anteil oder bin ich schon bei Blau? Um das zu lösen, haben wir ein visuelles User-Interface direkt in die LEDs programmiert: den Indikator-Flash.

Das Feature: Der 0,3-Sekunden-Blitz

Jedes Mal, wenn du den Encoder-Knopf (SW4) los lässt, passiert Folgendes:

  • Optisches Feedback: Die vier NeoPixel blitzen für exakt 300 ms in der Farbe auf, die du jetzt gerade verstellst (z. B. leuchtet alles kurz kräftig Grün).
  • Sofort-Reset: Direkt nach dem Blitz springen die LEDs automatisch zu deinem mühsam gemischten Farbergebnis zurück – und zwar völlig unabhängig davon, wie lange du den Finger noch auf dem Taster lässt.
  • Interaktive Justierung: Jetzt kannst du den gewählten Kanal im Bereich von 0 bis 180 feinjustieren.
    • Warum nur bis 180? Ein voller RGB-Wert geht normalerweise bis 255. Das schont nicht nur die Augen, sondern sorgt auch dafür, dass die Stromversorgung über USB stabil bleibt und die LEDs eine deutlich längere Lebensdauer haben.

Der Arduino Code für das Stimmungsbarometer

 

1.1 Projekt-Update: Shield Invaders, jetzt mit Hard-Mode!

Unser Retro-Shooter für das Rich Shield Two hat ein massives Upgrade erhalten. Wir haben nicht nur an der Steuerung gefeilt, sondern auch zwei grundlegend verschiedene Spielmodi implementiert, damit sowohl Einsteiger als auch Profis auf ihre Kosten kommen.

Die Evolution des Gameplays: Zwei Wege zum Highscore

Je nachdem, wie „gnadenlos“ du dein Spiel programmieren möchtest, gibt es zwei Varianten, wie das System mit durchbrechenden Aliens umgeht:

  • Version „Casual“ (Punktabzug): In der klassischen Variante ist ein durchgeschlüpftes Alien ärgerlich, aber nicht das Ende. Dir wird lediglich ein Punkt vom Score abgezogen. Ideal, um entspannt zu zocken oder das Handling mit dem Joystick zu üben.
  • Version „Hard-Mode“ (Durchbruch = Game Over): Hier wird es ernst! Ein einziges Alien, das den unteren Rand der Matrix ($y > 15$) erreicht, führt sofort zum Game Over. Das verwandelt das Spiel in eine hochintensive Gebietsverteidigung, bei der kein Fehler verziehen wird.

Borderless Movement: Mehr Freiheit am Rand

Ein echtes Highlight der neuen Version ist das optimierte Bewegungsprofil deines Raumschiffs. In früheren Versionen war das Schiff an den physischen Rand der 8-Pixel-Matrix gebunden. Jetzt haben wir „Borderless Movement“ eingebaut.

Dein Schiff kann nun mit einer Tragfläche aus dem Display ragen, warum? Damit du Aliens, die ganz am Rand erscheinen, mit deiner mittig platzierten Kanone perfekt ins Visier nehmen kannst. Die GFX-Library schneidet die nicht sichtbaren Pixel einfach automatisch ab, technisch sauber und spielerisch ein riesiger Vorteil!

Der Tacho am Bar-Graph

Damit du während der Action weißt, wie schnell die Einschläge kommen, dient die Batterie-Anzeige (TM1651) als Echtzeit-Tacho. Je mehr Balken leuchten, desto weniger Zeit bleibt dir zum Zielen. Ein kurzer Blick auf die Anzeige verrät dir sofort: Ist es noch Training oder schon purer Überlebenskampf?

Der Arduino Code für das Space-Invader Spiel, mit Durchbruch gameplay

 

Der Arduino Code für das Space-Invader Spiel, ohne Durchburch gameplay

 

Kontakt

visitenkarte

Ronnie

schwäbischer tüftler und bastler, kraftsportler, neurodivers, 45 Jahre, 1 Frau, 5 Kinder und 1003 Ideen. 

1.2 ronnie berzins