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Wenn Sie wie ich sind, ist das Basteln mit Elektronik etwas, das Sie wirklich gerne tun würden – zumindest theoretisch. In Wirklichkeit hindern Sie Zeitzwänge und mangelndes Wissen unweigerlich daran, es zu versuchen.
Windows konnte den Proxy dieses Netzwerks nicht erkennen
Es ist einfach zu schwierig.
Du zerlegst gerne kaputte Geräte, machst aber nichts mit den Teilen, die du findest, außer sie für einen regnerischen Tag zu verstauen (eine Schublade voller Mikrowellenteile? Check!)
Die Arduino ist die Antwort auf all das, und ehrlich gesagt ist alles, was beim Lernen Spaß macht, 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. Aber im Großen und Ganzen, wenn wir über Arduino sprechen, beziehen wir uns auf ein Open-Source-Elektronik-Prototyping-Plattform .
Aber was bedeutet 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 es Sensoren als Eingänge verbindet, und es kann interagieren, indem es Dinge wie Aktoren (Motoren) oder LEDs für die Ausgabe hinzufügt.
Der Arduino Uno
Die beliebteste Arduino-Platine ist das Uno-Modell. Dies liegt zum Teil daran, dass es eines der ersten war und daher weit verbreitet war, bevor weitere Designs erstellt wurden.
Der Arduino Uno wird durch seine Form und die Lage der Eingangs- und Ausgangspins definiert.
Das Gehirn des Uno-Modells ist ein ATMega328P- oder 168-Logikchip. Dies ist das Ding, das Ihr Programm speichert und den Code ausführt.
Oben auf der Schaltung (dh mit dem USB-Anschluss auf der linken Seite) finden Sie 14 digitale Eingangs- / Ausgangspins. Diese können entweder ein digitales Signal von Null oder Eins (+5 V) ausgeben oder lesen.
Unten rechts finden Sie fünf analoge Eingangspins. Diese können 1024 verschiedene Spannungsniveaus von analogen Sensoren 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 Power-Pins. Im Allgemeinen werden Sie sich nur um die Pins +5V und GND (Masse/0V) kümmern, 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 ziehen.
Bestenfalls können Sie den Arduino einfach ausbrennen, der kostengünstig zu ersetzen ist. Im schlimmsten Fall können Sie Ihren Computer beschädigen, wenn er über USB angeschlossen ist.
Die Position der Pins und die Form des Boards 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 maßgeschneiderte Leiterplatte sein oder eine, die Sie gekauft haben, z. B. ein LCD-Bildschirm.
Ein Beispiel für einen darüber gestapelten Arduino-Schild; Dies ist ein Prototyp-Schild zum Hinzufügen eigener Komponenten
Zweitens, da Uno eine Standardform ist, finden Sie eine große Auswahl an Hüllen, sowohl vorgefertigte als auch 3D-druckbare Designs, die Sie herunterladen und zu Hause ausdrucken oder sogar selbst modifizieren können.
Es ist Open-Source-Hardware
Das bedeutet, dass jeder das Arduino kopieren, modifizieren und als eigenes weiterverkaufen kann. Das ist nicht illegal. Tatsächlich basiert Arduino selbst auf der Rückseite anderer Open-Source-Projekte. Die Arduino-Entwicklungssoftware basiert beispielsweise auf Verdrahtung , die selbst auf Verarbeitung basiert !
Die einzige Regel ist, dass Sie es nicht als echtes 'Arduino'-Gerät bezeichnen können, da dies eine geschützte Marke ist. Sie können jedoch behaupten, dass es 'Arduino-kompatibel' ist.
Rechts: gefälschtes Arduino. Links: Inoffizieller Klon.
Während ein offizielles Arduino-Board für über 20 US-Dollar verkauft werden kann, finden Sie Klone mit genau der gleichen Funktionalität für weniger als 5 US-Dollar. Wenn Sie alle Komponenten einzeln kaufen, können Sie sogar Ihre eigenen von Grund auf neu herstellen.
Das sollten Sie aber nur tun, wenn Sie mehr darüber erfahren möchten, was genau in einer Arduino-Platine steckt, nicht weil Sie Geld sparen wollen. Es ist nicht billiger und das Endergebnis ist nicht so glatt.
Einige Hersteller stellen Arduino-kompatible Boards her, die genau gleich sind, aber nur billiger. Einige bieten sogar noch mehr Funktionen als die Originalplatinen. Sie haben möglicherweise eine einzigartige Form, die für eine bestimmte Anwendung entwickelt wurde, fügen weitere Anschlüsse hinzu, haben möglicherweise ein integriertes LED-Matrix-Display oder haben Wi-Fi hinzugefügt.
Lilypad Arduino, entwickelt für die Verwendung mit tragbaren Projekten und leitfähigem Faden
Eines unserer bevorzugten Arduino-kompatiblen Boards ist die unten abgebildete NodeMCU . Es ist winzig, verfügt über integriertes Wi-Fi und kann für nur 3 US-Dollar gekauft werden. Es ist perfekt für kompakte Internet-of-Things und Heimautomatisierungsprojekte.
Das NodeMCU-Board ist Arduino-kompatibel und fügt Wi-Fi hinzu
Inzwischen ist die Teensy Entwicklungsboards bieten eine viel größere Verarbeitungsleistung als Arduino-Boards und haben einen winzigen Formfaktor – was sie perfekt für kleine Projekte macht, die im Kern auf eine leistungsstarke Verarbeitung angewiesen sind.
Was ist dann so besonders an Arduino?
Speicherprogrammierbare Steuerungen sind kein neues Konzept; sie gab es schon lange vor Arduino.
Verwandte: Was sind speicherprogrammierbare Steuerungen?
Aber Arduino hat es einfach gemacht. Es kombinierte eine einfach zu bedienende Hardware – ähnlich wie Elektronik-Kits, mit denen wir aufgewachsen sind – und eine zugängliche High-Level-Programmierumgebung. Arduino wurde zu einer Gemeinschaft von Benutzern auf der ganzen Welt, die Tutorials schrieben, Code teilten und ihr Wissen verbreiteten. Komplexe Elektronik-Prototypen waren längst nicht mehr nur Absolventen der Elektrotechnik vorbehalten.
Arduino hat Hardware-Projekte mit komplexer programmierbarer Elektronik für jedermann zugänglich gemacht – damit sich Künstler und Kreative auf die Verwirklichung ihrer Ideen konzentrieren können. Es ist das ultimative Bastelwerkzeug!
Sollten Sie ein Arduino Starter Kit kaufen?
Es gibt nicht viel, was Sie mit dem Arduino alleine machen können. Sicher, es hat eine eingebaute LED, mit der Sie minutenlang Unterhaltung bieten können, während Sie sie auf verschiedene Arten blinken lassen. Aber um wirklich ein paar lustige Projekte zu machen, brauchst du ein paar zusätzliche Bits, wie Sensoren, Motoren, mehrfarbige LEDs. Dann benötigen Sie einige Kabel, um diese Bits zu verbinden, und vielleicht sogar ein Steckbrett.
Benutzerordner auf ein anderes Laufwerk verschieben
Verwandt: Was ist ein Steckbrett und wie funktioniert es?
Hier kommt ein Arduino Starter Kit ins Spiel. Aber welches kaufen? Mein derzeitiger Favorit ist das Grove Beginner Kit.
Es ist ein cleveres All-On-Board mit vorverdrahteten Sensoren, LEDs, einem Summer und sogar einem OLED-Bildschirm. Das Board in der Mitte ist Arduino-kompatibel, enthält aber 12 Grove-Anschlüsse. Das Grove-System macht es einfach, Komponenten über ein einziges Kabel anzuschließen, 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 übergehen und mit dem Prototyping tatsächlicher Geräte beginnen möchten, einfach das gesamte Board und die Komponenten wegschneiden und zu den Grove-Systemkabeln wechseln können ( oder Überbrückungskabel in die Standard-Stiftlöcher). Es ist ein extrem flexibles System, um Ihre Arduino-Programmiererfahrung anzukurbeln.
Verwandte: Das bisher beste Arduino-Anfänger-Kit
Welche Sprache ist Arduino?
Technisch gesehen ist Arduino eine Erweiterung von C/C++. Das bedeutet, dass Arduino der Standardsprache C++ eine Reihe von Funktionen und Features hinzugefügt hat, aber immer noch den gleichen grundlegenden Regeln und Konventionen folgt.
Sie müssen nicht bereits C oder C++ kennen, um mit Arduino zu programmieren; Ich habe es nicht getan, als ich anfing. Ein wenig Hintergrundwissen in einer anderen Art von Programmierung kann sicherlich helfen, ist aber auch nicht unbedingt erforderlich. Sie können einfach loslegen, indem Sie einfache Beispielprogramme laden und versuchen, sie zu ändern. Fahren Sie dann mit dem Austausch gegen verschiedene Sensoren oder andere Ausgänge fort. Versuchen Sie schließlich, komplexere Programme zu lesen und zu modifizieren, und bald werden Sie Ihre eigenen Originalprojekte zusammenstellen.
Aber keine Sorge: Es gibt Tausende von Projekt-Tutorials und Beispielcode, die Sie kostenlos herunterladen und verwenden können. Und wenn du nicht weiterkommst, gibt es eine riesige Community, die darauf wartet, zu helfen . Wie bei allem, stellen Sie bitte sicher, dass Sie es zuerst gegoogelt haben; hat wahrscheinlich schon mal jemand genau das gleiche problem gehabt wie du!
Hier sind einige Merkmale, die ein Arduino-Programm definieren:
- Sie müssen mindestens a . haben erstellen() und Schleife() Funktion definiert.
- erstellen() läuft einmal, wenn das Arduino-Gerät zurückgesetzt oder zum ersten Mal eingeschaltet wird. Sie würden diese Funktion verwenden, um den Anfangszustand von Variablen zu erstellen, dem Arduino mitzuteilen, welche Hardware-Pins was tun sollen, oder die Bibliotheken zu starten, die Sie für verschiedene Sensoren benötigen.
- Schleife() läuft ununterbrochen. Wenn der gesamte Code in der Funktion loop() abgeschlossen ist, geht es zurück zum Anfang von loop() und wiederholt es! Hier geht Ihr Hauptprogrammcode hin; Dinge wie eine Sensorvariable überprüfen und darauf reagieren.
- Sie können auch Ihre eigenen Hilfsfunktionen definieren, um Codeblöcke zu kapseln. Diese können beliebig viele Variablen als Eingaben akzeptieren und eine Variable zurückgeben. Wird keine Variable zurückgegeben, wird die Funktion als void markiert. Dies ist der Fall bei Void-Setup () und Leere Schleife () .
- Sie können andere Arduino-Bibliotheken importieren, um Ihrer Anwendung Funktionen hinzuzufügen oder 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 bestehenden Codezeile); oder hinterlassen Sie einen mehrzeiligen Kommentar, indem Sie ihm voranstellen / * , und endet mit * /
Machen Sie mit!
Arduino hat das Hobby-Elektronikspiel komplett verändert. Was in der Vergangenheit ohne umfangreiches Wissen nicht möglich war, kann heute jeder erreichen – dank des breiten Angebots an günstigen Mikrocontrollern und der riesigen Community.
Der Einstieg ist auch ziemlich einfach, und wir haben ein praktische Einsteigeranleitung um dich auf den Boden zu bringen. Oder schauen Sie sich unser Arduino-Anfängerprojekt an: Tutorial zur Ampelsteuerung.
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James hat einen BSc in Künstlicher Intelligenz und ist CompTIA A+ und Network+ zertifiziert. Wenn er nicht als Hardware-Review-Editor beschäftigt ist, genießt er LEGO, VR und Brettspiele. Bevor er zu MakeUseOf kam, war er Lichttechniker, Englischlehrer und Rechenzentrumsingenieur.
Mehr von James BruceAbonniere unseren Newsletter
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