Lego Power Functions mit Arduino & Bluetooth steuern

Komponenten und Zubehör

Arduino UNO	×	1
L293D Dual H-Brücke (DIP-Gehäuse, lange Pins!)	×	1
Steckbrett	×	1
9 V Block-Batterieclip mit Hohlstecker	×	1
Lego Power Functions Verlängerungskabel (Art. 8886)	×	3
HC-05 Bluetooth Modul	×	1

Projektbeschreibung

Steuerung von Lego Power Functions Motoren & Servos per Arduino & Bluetooth-App (MIT App Inventor). Getestet mit Lego 9398 4×4 Crawler (1 Servo Lenkung, 2 L-Motoren Antrieb).

Power Functions Verkabelung verstehen

Verlängerungskabel (8886) durchtrennen → „Breakout-Kabel“ mit Lego-Stecker an einer, Pins an der anderen Seite.

• C1, C2 – Motoranschlüsse (Polarität schaltbar für Vor/Rückwärts)
• GND – Masse (Minuspol Batteriebox)
• Servo: Alle 4 Adern nutzen (hellgrauer Stecker)
• Batteriebox: Nur 9 V & GND (dunkelgrauer Stecker, männlich)
• Motor: Nur C1 & C2 (hellgrauer Stecker)

L293D H-Brücke für Motor & Servo

Arduino: 5 V, max. 30 mA. Lego Motoren: 9 V, >100 mA. Lösung: **L293D** (2 H-Brücken auf einem Chip).

• Seite 1 (Pins 1A, 2A, EN1,2): **2 Motoren parallel** (oder 2. L293D für unabhängige Steuerung)
• Seite 2 (Pins 3A, 4A, EN3,4): **Servo**
• **Wichtig:** 9 V (Lego) & 5 V (Arduino) **niemals verbinden!** Nur **alle GND zusammenführen**.

Pin-Belegung (Arduino → L293D)

Funktion	Arduino Pin	L293D Pin
Motor Richtung 1A	2	1A
Motor Richtung 2A	5	2A
Motor PWM (EN1,2)	9	EN1,2
Servo Richtung 3A	6	3A
Servo Richtung 4A	8	4A
Servo PWM (EN3,4)	3	EN3,4

L293D Logik

• EN High + 1A High + 2A Low → Motor vorwärts
• EN High + 1A Low + 2A High → Motor rückwärts
• EN High + 3A High + 4A Low → Servo links
• EN High + 3A Low + 4A High → Servo rechts
• PWM auf EN-Pins: 0–255 (490 Hz)

Arduino-Steuerlogik (Auszug)

// Globale Variablen
int motorSpeed = 0;        // 0..255
int motorDirection = 1;    // 1=vorwärts, 0=rückwärts
int steering = 0;          // 0..255
int steeringDirection = 0; // 0=links, 1=rechts

void SetMotorControl() {
  // Motor
  if (motorDirection == 1) { digitalWrite(2, HIGH); digitalWrite(5, LOW); }
  else { digitalWrite(2, LOW); digitalWrite(5, HIGH); }
  analogWrite(9, motorSpeed);
  
  // Servo
  if (steeringDirection == 0) { digitalWrite(6, HIGH); digitalWrite(8, LOW); }
  else { digitalWrite(6, LOW); digitalWrite(8, HIGH); }
  analogWrite(3, steering);
}

Android App mit MIT App Inventor 2

1. Auf Handy: **MIT AI2 Companion** aus Play Store installieren
2. Am PC: appinventor.mit.edu öffnen (Firefox/Chrome), Google-Login
3. Meine App importieren (GitHub Link unten) oder neu erstellen:
   • Designer: Joystick in Pad (unten), Bluetooth Client, Labels
   • Blocks: Touch-Drag Event → X/Y in -100..+100 mappen → String "RC,steering,speed\n" per Bluetooth senden
4. App auf Handy testen (Companion scannt QR-Code)

Bluetooth HC-05 an Arduino

• VCC → 5 V (modultolerant bis 6 V)
• GND → GND
• TXD → Arduino RX (Pin 0) **direkt** (3,3 V wird als HIGH erkannt)
• RXD → Arduino TX (Pin 1) **über Spannungsteiler** (3× 1 kΩ → 3,3 V)!
• Beim USB-Upload: RX/TX Kabel abziehen!

Pairing

1. Bluetooth am Handy an, App starten, „Bluetooth connect“
2. Gerät „HC-05“ suchen, Code „1234“ → „connected“ (grün)

Bluetooth-Kommandos empfangen & parsen

#define INPUT_SIZE 30
void loop() {
  char input[INPUT_SIZE + 1];
  byte size = Serial.readBytesUntil('\n', input, INPUT_SIZE);
  input[size] = 0; // C-String Terminator
  
  // Format: "RC,steering,speed\n"
  char* command = strtok(input, ",");      // "RC"
  char* RCsteering = strtok(NULL, ",");    // -100..100
  char* RCspeed = strtok(NULL, ",");       // -100..100
  
  int iRCsteering = atoi(RCsteering);
  int iRCspeed = atoi(RCspeed);
  
  // Auf 0..255 skalieren (×2,55)
  steeringDirection = (iRCsteering > 0) ? 1 : 0;
  steering = int(2.55 * abs(iRCsteering));
  motorDirection = (iRCspeed > 0) ? 1 : 0;
  motorSpeed = int(2.55 * abs(iRCspeed));
  
  SetMotorControl();
}

Ausblick

• Ultraschallsensoren → autonomer Mars-Rover
• Mehr Befehle & Funktionen
• **Wichtig:** Bluetooth-Reichweitenüberwachung → Auto-Stopp bei Signalverlust
• Für bewegte Modelle: Adafruit Motor Shield (Schraubklemmen) + Sensor Shield statt Steckbrett

Code & Ressourcen

Vollständiger Arduino-Sketch: Legocar_v3_bluetooth (siehe Code-Bereich)

GitHub (Arduino-Code, Fritzing-Schaltplan, App-Inventor-Quellcode):

github.com/Notthemarsian/Lego-car-Arduino

Schaltplan

Fritzing-Datei im GitHub-Repo: Lego rc car v2.fzz