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Arduino-Boards und die vielen erschwinglichen Mikrocontroller, die in ihrem Gefolge kamen, haben die Hobbyelektronik für immer verändert. Was einst die Domäne der Super-Geeks war, die mit umfassenden Kenntnissen in Elektronik und Computern ausgestattet waren, ist jetzt für alle verfügbar.
Der Preis für die Hardware sinkt ständig und die Online-Community wächst ständig. Wir haben bereits abgedeckt Erste Schritte mit einem Arduino , und es gibt viele tolle Anfängerprojekte zum Kennenlernen, also gibt es keinen Grund, nicht gleich einzusteigen!
Aber heute werden wir einige Fehler behandeln, die häufig von Leuten gemacht werden, die neu in dieser Welt sind, und wie man sie vermeidet.
Einschalten!
Die meisten Arduino-Boards haben einen Stromregler an Bord, was bedeutet, dass Sie ihn über USB oder ein Netzteil mit Strom versorgen können. Obwohl sich jedes Board genau darin unterscheidet, was es aufnehmen kann, ist es typischerweise 7-12 V Eingang über eine DC-Buchse oder über den VIN-Pin. Das bringt uns schön zu unserem ersten Fehler:
1. Externe Stromversorgung des Boards 'Rückwärts'
Dieser erste erwischt die Leute die ganze Zeit. Wenn Sie Ihr Board über eine Batterie oder ein Netzteil mit Strom versorgen, müssen Sie sicherstellen, dass V + geht zu dem WEIN Stift, und die Boden Draht geht zum Masse Stift. Wenn Sie dies rückwärts machen, ist es ziemlich sicher, dass Sie Ihr Board braten.
Dieser scheinbar offensichtliche Fehler tritt häufiger auf, als Sie denken, also überprüfen Sie immer Ihr Energie-Setup, bevor Sie etwas einschalten!
Wenn die Luft nach gebratenem Arduino riecht, ist dies meistens der Hauptgrund. Die zweitwahrscheinlichste Ursache ist, dass etwas versucht hat, zu viel Strom aus der Platine zu ziehen. Es ist wichtig zu wissen, wie viel Leistung Ihre Komponenten im Vergleich zu der Leistung Ihres Boards benötigen.
Bevor wir uns damit befassen, werfen wir einen kurzen Blick auf die Theorie hinter der Macht.
Aktuelle Angelegenheiten
Ein wesentlicher Bestandteil der Arbeit mit Mikrocontrollern ist die Kenntnis der Grundlagen der Elektronik. Obwohl Sie kein genialer Elektroingenieur sein müssen, ist es wichtig zu verstehen Volt , Ampere , Widerstand , und wie sie verknüpft sind. Sparkfun haben ein ausgezeichnetes Einführung in die Elektronik , zusammen mit mehreren erklärenden Videos Stromspannung , Strom (Ampere) und Ohm'sches Gesetz (Widerstand).
Zu wissen, wie viel Leistung eine Komponente benötigt, ist ein wesentlicher Bestandteil der Arbeit mit Arduino-Boards.
2. Komponenten direkt von Pins ausführen
Dieser fängt viele Leute an, die begierig sind, direkt in Projekte einzutauchen. Es ist möglich, einige Komponenten mit geringer Leistung direkt mit den Arduino-Pins zu verwenden. In vielen Fällen kann dies jedoch viel zu viel Strom aus dem Arduino ziehen, wodurch die Gefahr besteht, dass Ihr Mikrocontroller zerstört wird.
Der schlimmste Täter sind hier Motoren. Selbst Motoren mit geringer Leistung ziehen eine so unterschiedliche Leistung, dass sie normalerweise nicht direkt mit den Arduino-Pins verwendet werden können. Für eine echte DIY-Methode, einen Motor zu verwenden, müssen Sie a H-Brücke . Mit diesen Chips können Sie einen DC-betriebenen Motor mit Ihren Arduino-Pins steuern, ohne zu riskieren, Ihr Board zu braten.
Diese kleinen Chips trennen die Stromversorgung vom Arduino und ermöglichen es dem Motor, sich in beide Richtungen zu bewegen. Perfekt für DIY-Robotik oder ferngesteuerte Fahrzeuge. Der einfachste Weg, diese Chips zu verwenden, ist als Teil eines Shields für Ihr Arduino, und sie sind verfügbar für unter 2 $ von Aliexpress , oder wenn du dich abenteuerlustig fühlst, könntest du immer mach dein eigenes .
Für Anfänger, die Motoren mit Arduino verwenden, bietet Adafruit Tutorials mit sowohl der Chip selbst und ihre Breakout Motorschild .
Relais und MOSFETs
Andere elektrische Komponenten und Geräte verbrauchen möglicherweise vorhersehbarere Mengen an Strom, aber Sie möchten sie trotzdem nicht direkt an Ihren Mikrocontroller anschließen. Auch 5-V-LED-Streifen können gefährlich sein. Obwohl es in Ordnung sein kann, einige zum Testen direkt an die Platine anzuschließen, ist es im Allgemeinen besser, eine externe Stromquelle zu verwenden und sie über ein Relais zu steuern, oder MOSFET .
Obwohl es Unterschiede zwischen den beiden gibt, sind sie für viele Anwendungen in der Hobbyelektronik funktionell gleich. Beide können als Schalter zwischen einer Stromquelle und einer Komponente fungieren, die von einem Arduino ein- oder ausgeschaltet wird. Ein Relais ist vollständig vom Stromkreis, der es steuert, isoliert und fungiert nur als Ein-/Ausschalter. Dejan Nedelkovski hat eine gute Video-Einführung in die Verwendung von Relays aus seinem Tutorial-Artikel .
Ein MOSFET ermöglicht die Durchleitung unterschiedlicher Strommengen durch Verwendung von Pulsweitenmodulation (PWM) von einem Arduino-Pin. Eine Einführung in die Verwendung von MOSFETs mit LED-Streifen finden Sie in unserem Ultimativer Leitfaden um sie mit einem Arduino zu verbinden.
3. Breadboards missverstehen
Ein häufiger Fehler beim Starten besteht darin, Kurzschlüsse zu verursachen. Diese treten auf, wenn Teile des Stromkreises an Stellen verbunden werden, an denen sie nicht sein sollten, was der Stromversorgung eine einfachere Route gibt. Dies führt im besten Fall dazu, dass sich Ihre Schaltung nicht so verhält, wie sie sollte, und im schlimmsten Fall mit angebratenen Komponenten oder sogar einer Brandgefahr!
Um dies bei der Verwendung eines Steckbretts zu vermeiden, ist es wichtig zu verstehen, wie ein Steckbrett funktioniert. Dieses Video von Science Buddies ist eine hervorragende Möglichkeit, sich kennenzulernen.
Der wichtige Aspekt hier ist, sich daran zu erinnern, wie die Rails auf jedem Board funktionieren. Bei Full- und Half-Size-Breadboards arbeiten die äußeren Rails horizontal und die inneren Rails vertikal, mit einer Lücke in der Mitte des Boards. Mini-Steckbretter haben nur vertikale Schienen.
Der einfachste Weg, um einen Kurzschluss auf einem Steckbrett zu vermeiden, besteht darin, einfach Ihre Arbeit zu überprüfen, bevor Sie Ihr Gerät einschalten. Dieser Blick in letzter Minute kann Ihnen eine Vielzahl von Problemen ersparen!
4. Lötunfälle
Das gleiche Problem kann beim Löten von Arduinos oder Komponenten auf Protoboards auftreten, insbesondere bei kleineren Boards wie dem Arduino Nano. Alles, was Sie brauchen, ist ein winziger Klecks Lötzinn zwischen zwei Pins, um einen Kurzschluss zu verursachen, der Ihren Mikrocontroller zerstören könnte. Der einzige Weg, dies zu vermeiden, besteht darin, wachsam zu sein und das Löten so oft wie möglich zu üben.
Wenn Sie gerade erst anfangen, kann das Löten eine ziemlich heikle und entmutigende Aufgabe sein, aber es wird mit der Zeit viel einfacher. Unser Projektleitfaden für Einsteiger soll jedem helfen, der vom Steckbrett in die Welt des Prototypings wechselt!
5. Verdrahten Sie die falschen Pins
Mit Mikrocontrollern zu arbeiten bedeutet, mit Pins zu arbeiten. Die meisten Komponenten und viele Boards werden mit Pins geliefert, um sie am Protoboard zu befestigen. Zu wissen, welcher Pin was tut, ist wichtig, um sicherzustellen, dass die Dinge so funktionieren, wie Sie es möchten.
Ein gängiges Beispiel ist der bereits erwähnte MOSFET. Die drei Beine eines MOSFET werden als bezeichnet Tor , Ablassen , und Quelle . Eine Verwechslung von diesen kann dazu führen, dass der Strom in die falsche Richtung fließt oder einen Kurzschluss verursacht. Dies kann Ihren MOSFET, Arduino, Ihr Gerät zerstören oder, wenn Sie wirklich Pech haben, alle drei!
Suchen Sie immer nach einem Datenblatt oder einer Pinbelegung einer Komponente, bevor Sie sie verwenden, um genau zu bestimmen, welcher Pin wohin gehört und wie viel Strom er benötigt.
6. Syntaxfehler im Code
Wenn man sich von der Hardware-Seite von Arduino wegbewegt, können beim Codieren viele Fehler gemacht werden. Zu den typischsten Fehlern gehören:
- Fehlende Semikolons am Zeilenende
- Fehlende/falsche Art von Klammern
- Rechtschreibfehler
Jedes der oben genannten Probleme, auch wenn es geringfügig ist, wird Ihr Programm daran hindern, wie es sollte. Nehmen Sie zum Beispiel die Blink-Skizze. Unten ist die einfache Blink.ino-Skizze, die in der Arduino-IDE enthalten ist, wobei der Hilfetext entfernt wurde. Auf den ersten Blick sieht es mehr oder weniger gut aus, oder?
void setup() {
pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT)
}
void loop {
digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);
delay{1000};
digitalwrite(LED_BUILTIN, LOW);
delay(1000);Dieser Code wird nicht kompiliert, und dafür gibt es 5 Gründe. Gehen wir sie durch:
- Zeile 2: Fehlendes Semikolon.
- Zeile 5: Fehlende Funktionsklammern.
- Zeile 7: Falsche Art von Klammern.
- Zeile 8: DigitalWrite-Funktion falsch geschrieben.
- Zeile 8/9: Schließende geschweifte Klammer fehlt.
So sollte dieser Code aussehen:
void setup() {
pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
}
void loop() {
digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);
delay(1000);
digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
delay(1000);
}Jeder dieser Fehler, auch wenn er geringfügig ist, verhindert, dass Ihr Programm funktioniert. Es kann anfangs ziemlich frustrierend sein, genau zu sagen, was nicht stimmt, obwohl es mit der Zeit viel einfacher wird. Ein guter Tipp, um sich an die Arduino-Programmierung zu gewöhnen, ist, ein anderes Programm zu öffnen, auf das Sie sich beziehen können, da die Syntax und Formatierung in den meisten Fällen zwischen verschiedenen Programmen gleich sind.
Wenn das Codieren eines Arduino Ihr erster Ausflug in die Codierung ist, willkommen! Es ist ein lohnendes Hobby zu lernen, und wenn man bedenkt, wie gefragt bestimmte Arten von Programmierern sind, könnte es eine großartige berufliche Veränderung sein! Es gibt gute Gewohnheiten, die man als Programmierer lernen muss, und diese Gewohnheiten gelten für alle Programmiersprachen, daher lohnt es sich, sie früh zu lernen.
7. Serieller Unsinn
Der serielle Monitor ist die Konsole des Arduino. Hier können Sie alle Daten aus den Pins des Arduino senden und als lesbaren Text anzeigen. Leider ist es, wie viele von Ihnen wahrscheinlich schon wissen, nicht immer so einfach.
In den frühen Tagen des Versuchs, die Dinge zum Laufen zu bringen, gibt es nichts Frustrierenderes, als Ihren Mikrocontroller so einzurichten, dass er auf dem seriellen Monitor druckt und nichts als völligen Unsinn zurückbekommt. Glücklicherweise gibt es fast immer eine einfache Lösung.
Wenn Sie den seriellen Monitor im Code starten, stellen Sie auch seine Baudrate . Diese Zahl bezieht sich einfach auf die Anzahl der Bits pro Sekunde, die an den seriellen Monitor gesendet werden. Im folgenden Beispiel ist die Baudrate im Code auf 9.600 eingestellt. Stellen Sie sicher, dass Sie ihn auch über das Dropdown-Menü am unteren Rand des seriellen Monitors auf denselben Wert einstellen, und alles sollte richtig angezeigt werden.
Möglicherweise stellen Sie im seriellen Monitor fest, dass mehrere Geschwindigkeiten zur Auswahl stehen. Die Baudrate muss selten geändert werden, es sei denn, Sie übertragen große Datenmengen. Bei 9.600 kann der serielle Monitor fast 1.000 Zeichen pro Sekunde drucken. Wenn Sie so schnell lesen können, herzlichen Glückwunsch, Sie sind eindeutig ein Zauberer.
8. Fehlende Bibliotheken
Die umfangreiche und ständig wachsende Liste von Bibliotheken, die für Arduino verfügbar sind, ist eines der Dinge, die es für Neulinge so zugänglich machen. Von erfahrenen Programmierern geschriebene und kostenlos freigegebene Bibliotheken ermöglichen es, komplexe Komponenten wie einzeln adressierbare LED-Streifen und Wettersensoren zu verwenden, ohne komplexe Codierung kennen zu müssen.
Sie können Bibliotheken direkt aus der IDE installieren, indem Sie Skizzieren > Bibliothek einschließen > Bibliotheken verwalten um den Bibliotheksbrowser aufzurufen.
Sobald Sie Ihre Bibliotheken installiert haben, können Sie sie in jedem Projekt verwenden, und viele werden mit eigenen Beispielprojekten geliefert. Hier gibt es zwei mögliche Fallstricke.
- Verwenden von Code, der eine Bibliothek erfordert, die Sie nicht haben.
- Sie versuchen, Teile einer Bibliothek zu verwenden, die Sie nicht in Ihr Projekt aufgenommen haben.
Wenn Sie zunächst einen Code finden, der perfekt für Ihr Projekt zu sein scheint, nur um festzustellen, dass er nicht kompiliert werden kann, sobald Sie ihn in Ihrer IDE haben, überprüfen Sie, ob er keine Bibliothek enthält, die Sie noch installieren müssen. Sie können dies überprüfen, indem Sie auf die #enthalten oben im Code. Wenn es etwas enthält, das Sie noch nicht installiert haben, wird es nicht funktionieren!
Im zweiten Fall haben Sie das gegenteilige Problem. Wenn Sie Funktionen aus einer Bibliothek verwenden, die Sie auf Ihrem Computer installiert haben und der Code nicht kompiliert werden kann, haben Sie möglicherweise vergessen, die Bibliothek in den Sketch einzubinden, an dem Sie gerade arbeiten. Wenn Sie zum Beispiel das fantastische Fastled Bibliothek mit Ihren Neopixel-LED-Streifen, die Sie hinzufügen müssen #include 'FastLED.h' am Anfang Ihres Codes, um ihn wissen zu lassen, dass er nach der Bibliothek suchen soll.
9. Wegschweben
Für unseren vorletzten Fehler schauen wir uns schwimmende Pins an. Mit Floating meinen wir wirklich, dass die Spannung eines Pins schwankt, was zu einem instabilen Messwert führt. Dies verursacht besondere Probleme, wenn Sie eine Taste verwenden, um etwas auf Ihrem Arduino auszulösen, und kann zu unerwünschtem Verhalten führen.
Dies ist auf unerwünschte Störungen durch umgebende elektronische Geräte zurückzuführen, kann jedoch mit dem internen Pull-Up-Widerstand des Arduino leicht verhindert werden.
Dieses Video von AddOhm erklärt das Problem und wie man es behebt.
10. Schießen auf den Mond
Dies ist kein spezifisches Problem, sondern eher eine Frage der Geduld. Arduinos machen es sehr einfach, einzusteigen und mit dem Prototyping-Ideen zu beginnen. Es stimmt zwar, dass schwierige Projekte zu schnellen Lernerfahrungen führen, aber es lohnt sich, klein anzufangen. Wenn das erste Projekt, das Sie versuchen, sehr kompliziert ist, werden Sie wahrscheinlich eines der oben genannten Probleme haben, was Sie frustriert und möglicherweise mit gebratener Elektronik zurücklässt.
Das Tolle an der Arbeit mit Mikrocontrollern ist die schiere Menge an Projekten, aus denen man lernen kann. Wenn Sie ein komplexes Beleuchtungssystem planen, können Sie mit einem einfachen Ampelsystem beginnen. Bevor Sie eine riesige LED-Streifenlichtshow erstellen, probieren Sie vielleicht etwas Kleineres als Testlauf wie das Innere Ihres PC-Gehäuses.
Jedes kleine Projekt lehrt Sie einen anderen Aspekt der Verwendung von Arduino-Controllern, und bevor Sie es wissen, werden Sie diese cleveren kleinen Boards verwenden, um Ihr ganzes Leben zu steuern!
Lernkurve
Die Lernkurve für Arduino kann für Uneingeweihte ziemlich entmutigend erscheinen, aber die engagierte Online-Community macht den Lernprozess viel weniger schmerzhaft. Indem Sie auf einfache Fehler wie die in diesem Artikel achten, können Sie sich eine Vielzahl von Frustrationen ersparen.
Jetzt, da Sie wissen, welche Fehler Sie vermeiden sollten, versuchen Sie, Ihr eigenes Arduino zu bauen. Es gibt keinen besseren Weg, um zu lernen, wie sie funktionieren.
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Weitere Informationen finden Sie unter Arduino-Codierung mit VS Code und PlatformIO .
Bildquelle: SIphotography/ Depositphotos
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Ian Buckley lebt als freiberuflicher Journalist, Musiker, Performer und Videoproduzent in Berlin. Wenn er nicht gerade schreibt oder auf der Bühne steht, bastelt er an DIY-Elektronik oder Code herum, in der Hoffnung, ein verrückter Wissenschaftler zu werden.
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