Aller Anfang ist schwer, sagt man immer. Das ist aber für den Einstieg in die Microcontroller Welt ganz anders.
Arduino ist recht einfach zu bedienen, da es auf einer einfachen Programmiersprache basiert. Traue dich ruhig, auch wenn du noch keine Programmiererfahrung gemacht hast. Alles, was was du benötigst neben deinem Computer, ist ein Arduino kompatibles Board, ein USB-Kabel, eine Leuchtdiode und einen 220 Ohm Widerstand.
Siehe hier bei Beschaffungstipp.
Arduino-Board:
Wenn hier von einem Arduino Board gesprochen wird ist, geht es eigentlich um eine Platine, das mit einem Microcontroller bestückt wurde.
Da die Anschlüsse des Mikrocontrollers für ein manuelles Arbeiten jedoch zu klein sind, werden auf einer Platine (neben anderen), die Ein- und Ausgabeschnittstellen nach außen geführt, um diese einfacher mit Aktoren und Sensoren per Jumper Kabel zu verbinden.
Eine Eingabe zum Beispiel, von einem Sensor, der die Raumtemperatur messen tut.
Ausgabe einer Spannung, um eine LED zum leuchten zu bringen oder aus einem kleinen Lautsprecher Töne zu erzeugen.
Bei vielen Anschlüssen, ist es möglich selbst zu entscheiden ob dieser ein Eingang oder Ausgang ist.
Hinzu kommt dann noch der USB Anschluss, um dem Microcontroller einige Befehle zu übertragen. Dieser versorgt das Board auch mit 5 Volt Strom.
Diese Lösung ist dann zum experimentieren gut geeignet und nennt sich auch schonmal Entwicklungsboard. Der Arduino vom Typ Uno R3 ist einer von vielen.
Die Schnittstellen auch Pin genannt, sind bei diesem Model seitlich gut beschriftet. Es gibt unter der Bezeichnung Power, 5 Anschlüsse für die Spannungsversorgung. Die mit Analog IN gekennzeichneten A0 bis A5 können analoge Signale verarbeiten. Ein analoger Pin kann viele verschiedene Spannungswerte zwischen 0V und 5V messen. Das ist zum Beispiel wie der Lautstärkeregler, der viele verschiedene Positionen haben kann.
Die mit Digital gekennzeichneten Pin-Nummern können digitale Signale verarbeiten. Ein digitaler Pin am Arduino kann entweder HIGH (5V) oder LOW (0V) sein. Das ist wie ein Lichtschalter, der entweder an oder aus ist.
Es gibt dann noch eine dritte Art, Informationen zu übermitteln. PWM
Diese Anschlüsse sind auch digital, können aber ein wenig mehr. Diese sind zu erkennen, da diese mit dem Symbol ~ beschriftet sind bei Pin 3, 5, 6, 9, 10 und 11.
PWM steht für Pulsweitenmodulation. Der Microcontroller verwendet PWM-Technik zur Steuerung analoger Schaltungen mit seinen digitalen Ausgängen, um zB. LED Licht zu dimmen.
Stell dir vor, du hast einen Lichtschalter, den du sehr schnell ein- und ausschaltest:
- Schnell ein und aus: Wenn du den Schalter schnell ein- und ausschaltest, sieht es so aus, als ob das Licht gedimmt ist.
- Länger an: Wenn du den Schalter länger an lässt und nur kurz ausschaltest, ist das Licht heller.
- Länger aus: Wenn du den Schalter länger aus lässt und nur kurz einschaltest, ist das Licht dunkler.
Beispiel
- 50% an, 50% aus: Das Licht ist halb so hell.
- 75% an, 25% aus: Das Licht ist heller.
- 25% an, 75% aus: Das Licht ist dunkler.
PWM macht genau das, aber sehr schnell, sodass unser Auge es nicht bemerkt. Es sieht einfach aus, als ob das Licht gedimmt wird.
Arbeitsumgebung:
Damit nun deine Ideen in Form von Befehlen, in eine dem Arduino verständliche Sprache mitgeteilt werden kann, benötigt Dein PC eine Software mit dem Namen Arduino IDE (Integrated Development Environment). Dies ist eine integrierte Entwicklungsumgebung, mit der recht einfach Programme geschrieben werden kann und die per USB Kabel direkt auf den Arduino hochladen wird.
Außerdem werden die wichtigsten benötigten Treiber mit der Software installiert.
Derzeit ist die gebräuchlichste Arbeitsumgebung, ein PC auf dem die Arduino IDE Entwicklungsumgebung (ab Version 1.8.9 oder höher) installiert ist.
Es gibt sie für die Betriebssysteme Windows, MacOS, Linux und auch als Web-Editor Version unter arduino.cc.
Wie diese Standard Installation installiert wird, siehe hier unter docs.arduino.cc.
Ich zeige hier abweichend zur Standard Installation, die portable Arduino IDE Entwicklungsumgebung unter Windows, die sich bei mir im Laufe der Jahre als unproblematischste erwiesen hat.
Diese Version ist flexibler, da der Anwender selbst entscheiden kann, wo die Anwendung liegen soll.
Das kann neben der Festplatte, auch alternativ ein USB-Stick sein, um mal schnell diese Arbeitsumgebung wo anders ausführen zu können.Weitere Vorteile sind für User, die eventuell auf einen PC arbeiten, auf denen sie keine Administratoren Rechte haben, somit nicht alle Ordner verwenden dürfen.
Die Portable Version hält das Skizzenbuch, die Bibliotheken und den Hardwareordner in dem selbstgewählten Verzeichnis vor.Auch wird es immer gebräuchlicher, die Microsoft Cloud Lösung OneDrive zu verwenden, die der lokalen Anwendung schon mal Probleme bereitet und zu nichts aussagenden Fehlermeldungen führen kann. Somit ein Verzeichnis wählen, das außerhalb der Windows OneDrive-Ordner liegt, damit diese nicht ausgelagert werden.
Installation in 8 Schritten:
- Download der Zip-Version
- Entpacken dieser Version außerhalb der Windows OneDrive-Ordner
- In das nun erzeugte Verzeichnis „C:\arduino_lokal\arduino-1.8.19“ gehen
- Anlegen des wichtigen Ordners „portable“
- Erstes Starten der Anwendung „arduino.exe“
- Unter Datei die Voreinstellungen öffnen
- Prüfen, ob hier kein OneDrive Verzeichnis steht
- Es kann los gehen. Deine Arbeitsumgebung steht bereit.
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