Arduino

Übersicht/Welcome

Diese Seite soll einen Einstieg in das Arbeiten mit Arduino erleichtern. Hier findest du einen Überblick über Verwendung, Möglichkeiten und weiterführende Ressourcen für die Arbeit mit Arduinos. Mit Arduino bezeichnen wir ein Mikrocontroller-Board, das es uns ermöglicht, verschiedene Sensoren und Aktuatoren per Code auszulesen bzw. zu steuern. Diesen Microcontroller können wir über ein Open-Source Software, die wir auch als Arduino bezeichnen, mit Hilfe der Programmiersprache C steuern.

In Wissenswertes erfährst du alles hardwarespezifisch Wichtiges über deinen Arduino: Die Verteilung der digitalen und analogen OutPuts und Inputs, die richtige Stromversorgung, Informationen zu den einzelnen elektronischen Bauteilen deines Arduinos zum Nachkaufen oder Reparieren, sowie die Hintergründe und Geschichte des Projekts.

In Programmieren mit Arduino: Basics, sollen die grundlegenden Begriffe der Programmiersprache Arduino erklärt werden, sowie einfache Codebausteine vorgestellt werden, die zur Erstellung von weiterführendem Code verwendet werden können.

In Getting Started findest du einfache Beispiele für Schaltpläne, die dir die Grundfunktionen (Input/Output/Switch) des Arduinos erklären und die wichtigsten Grund-Schaltungen mit z.B. Pull UP/Pull DOWN Resistoren abbilden und erklären:

Arduino Wissenswertes

Hardfacts/Equipment Basics

Hardfacts

Für Set-Up Entwürfe und in Seminaren arbeiten wir vor allem mit dem Arduino UNO. Der Arduino UNO basiert auf dem Microcontroller *ATmega328P*, der zusätzlich mit einem 1KB EEPROM Speicher ausgestattet ist, um Programme auch über das Ausschalten hinaus zu speichern.

INPUTS/OUTPUTS

Bild 1 Das Board hat 14 digitale Input/Output Pins (PIN 0-13) von denen 6 (PIN 3, 5-6, 9-11) als PWM Output Pins (“Pulse Width Modulation”), als quasi analoge Outputs verwendet werden können. Wobei Pin 0 und 1 außerdem für Datentransfer (also z.B. in für serielle Kommunikationsprotokolle) genutzt werden können. Zusätzlich hat der Arduino Uno noch 6 analoge Input Pins, einen USB-B Anschluss und einen ICSP Anschluss (In Circuit Serial Programming, wird häufig benutzt, um ein neues Betriebsprogramm „bootloader“ aufzuspielen, oder ein aktuelles zu reparieren – normalerweise benutzen wir das mitgelieferte Programm „Arduino“, um mit dem Board zu kommunizieren, der Mikrokontroller kann aber auch über diese Verbindung angesteuert werden), sowie einen RESET Knopf.

Stromversorgung

Bild 2 Für den Arduino wird eine Versorgungsspannung von 7V-12V empfohlen, allerdings läuft der Arduino auch mit min. 6V und max. 20V. Die Systemspannung, die konstant an allen Pins (bis auf die 3.3V Pin) anliegt, beträgt 5V Deshalb müssen wir z.B. einen Widerstand vor eine LED setzen, um die Spannung zu erhöhen → siehe auch Widerstände → da würde ich gerne eine eigene Seite anlegen, auch weil es mich persönlich interessiert

Der Arduino kann auf verschiedene Weisen mit Strom versorgt werden: - Über seinen USB-B Anschluss - Über seinen Stromanschluss - Über eine Batterie mit 5V diese kann an die entsprechende 5V Pin und Ground angeschlossen werden (im Bild markiert) - Über eine Batterie mit 9V (oder höher) diese kann an die Pin Vin und Ground angeschlossen werden. (im Bild markiert) Siehe hierzu auch: https://technobyte.org/2016/07/power-up-the-arduino-uno/ WICHITG: Die Pins 3,3 V, 5V, und Vin können genauso auch als Spannungs Outputs verwendet werden, um Aktuatoren und Sensoren zu versorgen. Gerade wenn man mit Geräten arbeitet, die eine höhere Grundspannung als 5V benötigen, kann der Arduino über Vin gleichzeitig über eine externe Stromquelle betrieben werden und direkt Strom für einen anderen Stromkreis liefern. Vin reduziert die ausgegebene Spannung nicht, sodass hierüber Aktuatoren mit bis zu 20V versorgt werden können.

WIFI

Der Arduino UNO kann um ein Wifi Modul ergänzt werden, um kabellos Daten zu empfangen und zu verschicken. Siehe hierzu z.B.: https://create.arduino.cc/projecthub/imjeffparedes/add-wifi-to-arduino-uno-663b9e --> Diese Seite wird noch ergänzt

Getting Started: Beispiele zum Einstieg

• blink LED, fade LED
• connect analog sensor : potentiometer
• connect analog sensor with resistor: light sensor
• connect digital button

Weiterführende Beispiele und Code

Verbinde Arduino mit einem Knopf und zähle, wie oft der Knopf gedrückt wird

State change detection (edge detection)
Often, you don't need to know the state of a digital input all the time, but
you just need to know when the input changes from one state to another.
For example, you want to know when a button goes from OFF to ON. This is called
state change detection, or edge detection.
This example shows how to detect when a button or button changes from off to on
and on to off and how to count these changes.
The circuit:
- pushbutton attached to pin 2 from +5V
- 10 kilohm resistor attached to pin 2 from ground
by Tom Igoe
This example code is in the public domain.
http://www.arduino.cc/en/Tutorial/ButtonStateChange


// this constant won't change:
const int  buttonPin = 2;    // the pin that the pushbutton is attached to

// Variables will change:
int buttonPushCounter = 0;   // counter for the number of button presses
int buttonState = 0;         // current state of the button
int lastButtonState = 0;     // previous state of the button

void setup() {
 // initialize the button pin as a input:
 pinMode(buttonPin, INPUT);
 // initialize the LED as an output:
 //pinMode(ledPin, OUTPUT);
 // initialize serial communication:
 Serial.begin(9600);
}

void loop() {

 // read the pushbutton input pin:
 buttonState = digitalRead(buttonPin);

 // compare the buttonState to its previous state
 if (buttonState != lastButtonState) {
   // if the state has changed, increment the counter
   if (buttonState == HIGH) {
     //increase the buttonState by 1
     buttonState++;     
     // if the current state is HIGH then the button went from off to on.
     Serial.println("on");
     Serial.print("number of button pushes: ");
     Serial.println(buttonPushCounter);
   } else {
     // if the current state is LOW then the button went from on to off:
     Serial.println("off");
     Serial.println(" ");
   }
   // Delay a little bit to avoid inaccurate counting.
   delay(50);
 }
 // save the current state as the last state, for next time through the loop
 lastButtonState = buttonState;
}

Führe eine Funktion einmalig aus, wenn ein Button gedrückt ist, und einmalig etwas anderes, wenn er losgelassen wird

int buttonDown =0;
int inputPin = 5; //hier muss der Pin eingetragen sein, an dem der Button hängt

[...]

void loop(){
   
  if (digitalRead(inputPin)==LOW){
    buttonDown++;
  }
  
  if (buttonDown==1){
     DoSomethingOnceWhenPressed();
  }

  if (digitalRead(inputPin)==HIGH && buttonDown>0){
    DoSomethingOnceWhenReleased();
    buttonDown=0;
  }
  
}

Mache etwas alle x-Durchläufe

int loopCounter=0;
int alleXLoops = 15; //Führt eine Funktion alle 15 loops aus
[...]

void loop(){
  
  loopCounter++;
  
  if (loopCounter%alleXLoops==0){
    DoSomethingEveryXLoops(); 
  }

}