Was ist Arduino? Was können Sie damit machen? Erklärt

Wenn Sie so etwas wie ich sind, ist das Basteln mit Elektronik etwas, das Sie wirklich gerne tun würden – zumindest theoretisch. In Wirklichkeit hindern Sie Zeitbeschränkungen und mangelndes Wissen unweigerlich daran, es zu versuchen.

Es ist einfach zu schwierig.

Sie sezieren gerne kaputte Geräte, tun aber niemals etwas mit den gefundenen Teilen, außer sie für einen regnerischen Tag aufzubewahren (eine Schublade voller Mikrowellenteile? Überprüfen!).

Der Arduino ist die Antwort auf all das, und ehrlich gesagt ist alles, was beim Lernen als Spaß angesehen werden kann, meiner Meinung nach ein wirklich revolutionäres Gerät.

Was ist Arduino?

Arduino ist vieles: eine Marke, ein Stück Hardware, eine Programmiersprache und ein ganzes Ökosystem von Produkten. Wenn wir jedoch über Arduino sprechen, beziehen wir uns im Großen und Ganzen auf eine Open-Source-Prototyping-Plattform für die Elektronik .

Aber was heißt das?

Für Sie oder mich ist Arduino ein kleiner Computer, den Sie programmieren können, um Dinge zu tun. Es kann Daten aus der Welt abrufen, indem Sensoren als Eingänge angeschlossen werden, und es kann interagieren, indem Dinge wie Aktuatoren (Motoren) oder LEDs für die Ausgabe hinzugefügt werden.

Der Arduino Uno

Die beliebteste Arduino-Platine ist das Uno-Modell. Dies ist teilweise darauf zurückzuführen, dass es eines der ersten war und daher weit verbreitet war, bevor weitere Entwürfe erstellt wurden.

Das Arduino Uno wird durch seine Form und die Position der Eingangs- und Ausgangspins definiert.

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Das Gehirn des Uno-Modells ist ein ATMega328P- oder 168-Logikchip. Dies ist die Sache, die Ihr Programm speichert und den Code ausführt.

Oben auf der Schaltung (dh mit dem USB-Anschluss links) befinden sich 14 digitale Eingangs- / Ausgangspins. Diese können entweder ein digitales Signal von Null oder Eins (+ 5 V) aussenden oder lesen.

Unten rechts finden Sie fünf analoge Eingangspins. Diese können von analogen Sensoren 1024 verschiedene Spannungspegel erreichen. Ein Beispiel für einen analogen Sensor ist ein einfacher Lichtsensor; oder lichtabhängiger Widerstand (LDR). Sie sollten prüfen, ob Ihr Sensor analog oder digital ist, bevor Sie ihn anschließen.

Unten links befindet sich ein Satz Stromstifte. Im Allgemeinen beschäftigen Sie sich nur mit den Pins + 5V und GND (Masse / 0V), um Sensoren und kleinere Ausgabegeräte mit Strom zu versorgen. Wenn Sie Motoren mit höherer Leistung oder eine Reihe von LEDs anschließen, ist es wichtig, diese extern mit Strom zu versorgen und nicht zu versuchen, die gesamte Leistung von Ihrem Arduino zu beziehen.

Bestenfalls können Sie einfach das Arduino ausbrennen, das kostengünstig zu ersetzen ist. Im schlimmsten Fall können Sie Ihren Computer beschädigen, wenn er über USB angeschlossen ist.

Die Position der Stifte und die Form der Platine sind aus mehreren Gründen wichtig.

Erstens ist das Konzept der "Schilde". Dies sind Upgrades, die Sie auf dem Arduino stapeln können, um Funktionen hinzuzufügen. Dies kann Ihre eigene oder eine von Ihnen gekaufte Leiterplatte sein, z. B. ein LCD-Bildschirm.

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Zweitens, da Uno eine Standardform ist, finden Sie eine große Auswahl an Hüllen, sowohl fertige als auch 3D-druckbare Designs, die Sie zu Hause herunterladen und drucken oder sogar selbst modifizieren können.

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Es ist Open-Source-Hardware

Das bedeutet, dass jeder das Arduino kopieren, ändern und als sein eigenes weiterverkaufen kann. Das ist nicht illegal. Tatsächlich basiert Arduino selbst auf anderen Open-Source-Projekten. Zum Beispiel basiert die Arduino-Entwicklungssoftware auf Wiring , das selbst auf Processing basiert!

Die einzige Regel ist, dass Sie es nicht als "Arduino" -Gerät bezeichnen können, da dies eine geschützte Marke ist. Sie können jedoch behaupten, dass es "Arduino-kompatibel" ist.

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Während ein offizielles Arduino-Board für über 20 US-Dollar im Einzelhandel erhältlich ist, finden Sie Klone mit genau derselben Funktionalität für weniger als 5 US-Dollar. Wenn Sie alle Komponenten einzeln gekauft haben, können Sie sogar Ihre eigenen von Grund auf neu erstellen.

Dies sollten Sie jedoch nur tun, wenn Sie mehr darüber erfahren möchten, was genau in einer Arduino-Leiterplatte enthalten ist, und nicht, weil Sie Geld sparen möchten. Es ist nicht billiger und das Endergebnis ist nicht so glatt.

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Einige Hersteller stellen Arduino-kompatible Boards her, die genau gleich, aber nur billiger sind. Einige bieten noch mehr Funktionen als die Original-Boards. Sie haben möglicherweise eine einzigartige Form, die für eine bestimmte Anwendung entwickelt wurde, fügen weitere Anschlüsse hinzu, verfügen möglicherweise über eine integrierte LED-Matrixanzeige oder haben Wi-Fi hinzugefügt.

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Eines unserer beliebtesten Arduino-kompatiblen Boards ist das unten abgebildete NodeMCU . Es ist winzig, hat Wi-Fi eingebaut und kann für nur 3 US-Dollar gekauft werden. Es ist perfekt für kompakte Internet-of-Things- und Hausautomationsprojekte.

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In der Zwischenzeit bietet die Teensy- Reihe von Entwicklungsplatinen einen viel größeren Verarbeitungsschlag als Arduino-Platinen mit einem winzigen Formfaktor. Damit eignen sie sich perfekt für kleine Projekte, bei denen im Kern eine leistungsstarke Verarbeitung erforderlich ist.

Was ist dann das Besondere an Arduino?

Speicherprogrammierbare Steuerungen sind kein neues Konzept. Sie waren lange vor Arduino da.

Verwandte: Was sind speicherprogrammierbare Steuerungen?

Aber Arduino hat es einfach gemacht. Es kombinierte eine benutzerfreundliche Hardware – ähnlich wie bei Elektronik-Kits, mit denen wir aufgewachsen sind – und eine zugängliche Programmierumgebung auf hoher Ebene. Arduino wurde zu einer Community von Benutzern auf der ganzen Welt, die Tutorials schrieben, Code teilten und ihr Wissen verbreiteten. Komplexe Elektronik-Prototypen waren nicht länger die ausschließliche Domäne von Absolventen der Elektrotechnik.

Arduino hat Hardwareprojekte mit komplexer programmierbarer Elektronik für jedermann zugänglich gemacht, sodass sich Künstler und Kreative darauf konzentrieren können, ihre Ideen in die Realität umzusetzen. Es ist das ultimative Bastelwerkzeug!

Sollten Sie ein Arduino Starter Kit kaufen?

Mit dem Arduino allein kann man nicht viel anfangen. Sicher, es hat eine eingebaute LED, mit der Sie Minuten Unterhaltung bieten können, während Sie es auf verschiedene Arten blinken lassen. Aber um wirklich lustige Projekte zu machen, benötigen Sie einige zusätzliche Elemente wie Sensoren, Motoren und mehrfarbige LEDs. Dann möchten Sie einige Kabel, um diese Bits zu verbinden, und vielleicht sogar ein Steckbrett.

Verwandte: Was ist ein Steckbrett und wie funktioniert es?

Hier kommt ein Arduino Starter Kit ins Spiel. Aber welches soll man kaufen? Mein aktueller Favorit ist das Grove Beginner Kit.

Es ist ein cleveres All-in-Board mit vorverdrahteten Sensoren, LEDs, einem Summer und sogar einem OLED-Bildschirm. Das Board in der Mitte ist Arduino-kompatibel, enthält jedoch 12 Grove-Anschlüsse. Das Grove-System erleichtert das Anschließen von Komponenten über ein einziges Kabel, ohne dass ein Steckbrett oder viele unordentliche Überbrückungskabel verwendet werden müssen.

Das wirklich Bemerkenswerte am Grove Beginner Kit ist, dass Sie, sobald Sie vom All-in-One-Board-Design fortfahren und mit dem Prototyping der tatsächlichen Geräte beginnen möchten, einfach die gesamte Platine und die Komponenten abschneiden und auf die Grove-Systemkabel umschalten können ( oder Überbrückungskabel in die Standard-Stiftlöcher). Es ist ein äußerst flexibles System, mit dem Sie Ihre Arduino-Programmiererfahrung verbessern können.

Verwandte: Das bisher beste Arduino-Anfänger-Kit

Welche Sprache ist Arduino?

Technisch gesehen ist Arduino eine Erweiterung von C / C ++. Dies bedeutet, dass Arduino zusätzlich zur Standard-C ++ – Sprache eine Reihe von Funktionen und Merkmalen hinzugefügt hat, jedoch weiterhin dieselben Grundregeln und Konventionen befolgt.

Sie müssen C oder C ++ noch nicht kennen, um mit Arduino programmieren zu können. Ich habe es nicht getan, als ich anfing. Ein wenig Hintergrundwissen in jeder anderen Art der Programmierung kann sicherlich helfen, ist aber auch nicht unbedingt erforderlich. Sie können einfach loslegen, indem Sie einfache Beispielprogramme laden und versuchen, diese zu ändern. Fahren Sie dann mit dem Austausch gegen andere Sensoren oder andere Ausgänge fort. Versuchen Sie schließlich, komplexere Programme zu lesen und zu ändern, und schon bald werden Sie Ihre eigenen Originalprojekte zusammenstellen.

Aber keine Sorge: Es gibt Tausende von Projekt-Tutorials und Beispielcode, die kostenlos heruntergeladen und verwendet werden können. Und wenn Sie nicht weiterkommen, wartet eine riesige Community darauf, Ihnen zu helfen . Wie bei allem, stellen Sie bitte sicher, dass Sie es zuerst gegoogelt haben. Jemand hatte wahrscheinlich genau das gleiche Problem wie Sie bereits!

Was ist Arduino? Was können Sie damit machen? Erklärt - arduino ide screenshot

Hier sind einige Merkmale, die ein Arduino-Programm definieren:

  • Sie müssen mindestens die Funktionen setup () und loop () definiert haben.
  • setup () wird einmal ausgeführt, wenn das Arduino-Gerät zum ersten Mal zurückgesetzt oder eingeschaltet wird. Mit dieser Funktion können Sie den Anfangszustand von Variablen erstellen, dem Arduino mitteilen, welche Hardware-Pins was tun sollen, oder die Bibliotheken starten, die Sie für verschiedene Sensoren benötigen.
  • loop () läuft kontinuierlich. Wenn der gesamte Code in der Funktion loop () abgeschlossen ist, kehrt er zum Start von loop () zurück und führt ihn erneut aus! Hier geht Ihr Hauptprogrammcode hin; Dinge wie eine Sensorvariable prüfen und darauf einwirken.
  • Sie können auch Ihre eigenen Hilfsfunktionen definieren, um Codeblöcke zu kapseln. Diese können eine beliebige Anzahl von Variablen als Eingaben akzeptieren und eine Variable zurückgeben. Wenn keine Variable zurückgegeben wird, wird die Funktion als ungültig markiert. Dies ist bei void setup () und void loop () der Fall.
  • Sie können andere Arduino-Bibliotheken importieren, um Ihrer Anwendung Funktionen hinzuzufügen oder um bei der Verwendung bestimmter Sensoren zu helfen.
  • Sie können Kommentare in Ihrem Code hinterlassen, indem Sie ihnen einen doppelten Schrägstrich // voranstellen (auch am Ende einer vorhandenen Codezeile). oder hinterlassen Sie einen mehrzeiligen Kommentar, indem Sie ihm / * voranstellen und ihn mit * / beenden

Erstellen Sie!

Arduino hat das Hobby-Elektronikspiel komplett verändert. Was in der Vergangenheit ohne umfangreiches Wissen nicht möglich war, kann jetzt von jedem erreicht werden – dank der großen Auswahl an billigen Mikrocontrollern und der großen Community, die es umgibt.

Der Einstieg ist ebenfalls recht einfach, und wir haben einen praktischen Leitfaden für Anfänger, der Sie auf den Weg bringt. Oder schauen Sie sich unser Arduino-Anfängerprojekt an: Ampelsteuerungs- Tutorial.