Bücher zum Arduino-Einstieg

Bücher für Arduino gibt es mittlerweile sehr viele. Die Qualität ist recht unterschiedlich. Hier ein paar Empfehlungen:

Mit Arduino die elektronische Welt entdecken

Mit Arduino die elektronische Welt entdecken
Mit 828 Seiten gehört dieses Buch von Erik Bartmann auf jeden Fall zu den Schwergewichten auf diesem Gebiet.

Es richtet sich an Anfänger und Fortgeschrittene, ist als Lehrbuch genau so geeignet, wie als Nachschlagewerk – übersichtlich gestaltet, klar geschrieben und gegliedert. Es vermittelt elektronische Grundlagen, führt in die Welt der Mikrocontroller ein und beschreibt Arduino-Projekte bis ins Detail.

Wer auf der Suche nach einem umfangreichen Gesamtwerk ist, ist mit diesem Buch fündig geworden. In der dritten Auflage wird sogar der ESP8266-Chip behandelt, mit dem man seine Projekte kostengünstig ans Internet anbinden kann.

Hier der Link zum Buch: Mit Arduino die elektronische Welt entdecken.

Arduino Praxiseinstieg

Arduino Praxiseinstieg
Das Buch von Thomas Brühlmann ist sowohl für Einsteiger als auch Fortgeschrittene bestens geeignet. Auf 684 Seiten liefert es einen tiefen Einstieg in die Materie.

Aus dem Inhalt:

  • Hardwarekomponenten
  • Entwicklungsumgebung
  • Eingänge und Ausgänge verarbeiten
  • Einsatz von Sensoren, Aktoren und Anzeigen
  • Serielle Datenübertragung
  • Daten sammeln und speichern
  • Softwarebibliotheken und Hardware-Erweiterungen
  • Praxisanwendungen wie Kompass, Wasserwaage, digitales Netzteil und Miniroboter
  • Internetanwendungen mit Arduino wie Twitter-Tool, RSS-Reader, Mailchecker und Wetterstation
  • Eigene DIY-Boards und Arduino-Clones
  • Arduino im Miniformat mit ATtiny

Hier der Link zum Buch: Arduino Praxiseinstieg.

Roboter bauen mit Arduino: Die Anleitung für Einsteiger

Roboter bauen mit Arduino: Die Anleitung für Einsteiger
Dieses Buch ist ebenfalls ein Einsteigerbuch für Arduino. Markus Knapp führt mit dem Ziel in die Arduino-Grundlagen ein, einen eigenen Roboter zu bauen.

Aus dem Inhalt:

  • Einführung in die Robotik
  • Die Arduino-Plattform kennenlernen
  • Werkzeuge, richtige Verdrahtung, Löten und Co.
  • Benötigte Programmiergrundlagen
  • Einführung in die Elektronik: LEDs, Schalter, Sensoren, Servos, Motoren u. v. m.
  • Den Roboter aufbauen und testen
  • Den Roboter zum Fahren bringen
  • LCD-Ansteuerung und -Nutzung
  • Interaktion per Tastatur
  • Weiterführende Ideen (z. B. Kommunikation per Infrarot, Sprache oder Bluetooth)

Das Buch ist unterhaltsam geschrieben und eine absolute Kaufempfehlung: Roboter bauen mit Arduino.
Fehlt nur noch ein Roboter-Starter-Set.

Arduino-Workshops: Eine praktische Einführung mit 65 Projekten

Arduino-Workshops: Eine praktische Einführung mit 65 Projekten
Dieses Buch bietet 63 praktische Arduino-Projekt für Einsteiger und Fortgeschrittene.

Die Projekte sind gut dokumentiert und werden von schrittweise immer komplexer.

Leider ist es in schwarz/weiß gedruckt, was das »Lesen« der Abbildungen deutlich erschwert. Trotzdem ist dieses Buch einen näheren Blick absolut wert.

Hier der Link zum Buch: Arduino-Workshops.

Vom Breadboard zum Produkt

Wenn man ein Projekt auf dem Breadboard fertig gestellt hat, stellt sich oft die Frage, wie man daraus ein Produkt macht. Vielleicht möchte man nicht dauernd ein neues und teures Arduino-Board verbauen und natürlich sind Schaltungen auf Breadboards nicht besonders stabil. Wenn man auf den USB-Port verzichten kann, kann man einfach den Mikrocontroller des Arduinos allein verwenden.

Atmega328pu Arduino Mikrocontroller

Mikrocontroller Atmega328-PU

Hier gibt es wieder viele Möglichkeiten, von denen ich Euch eine an Hand eines Beispiels vorstellen möchte, das ich für Fritzing.org entwickelt hatte.

Bei dem Projekt handelt es sich um ein kleines Party-Gimmick: das Schnaps-O-Meter.

Schnapsometer

Schnapsometer im Einsatz

Es besteht im Grunde aus einem Arduino, einem Ethanol-Sensor und einem Streifen adressierbarer RGB-LEDs (NeoPixel). Man kann hineinpusten und je mehr Alkohol sich in der Atemluft befindet, desto mehr LEDs leuchten auf. Im Grunde ist es also eine Art Hau-Den-Lukas mit Alkohol.

Schnapsometer Breadboard Schaltung

Schnapsometer auf dem Breadboard (Made with Fritzing)

Ist das Projekt auf dem Breadboard fertig, kann man den Schaltplan per Layout-Editor in ein Platinenlayout umwandeln. Ich benutze dafür Fritzing. Es ist auch für Nicht-Elektroniker geeignet. Alternativ könnte man z.B. Eagle verwenden.

Schnapsometer Platine

Schnapsometer Platinenentwurf (Made with Fritzing)

Als erstes baut man die Schaltung auf dem Breadboard nach, dann wechselt man in die Platinenansicht und arrangiert alle Bauteile. Nun müssen die Kupferbahnen angelegt werden. Ist das alles fertig, kann man einen Design Rule Check durchführen und die Platine entweder als Gerber-Daten exportieren oder direkt über Fritzing Fab bestellen.

Platine-Fritzingfab

Fertige Platine mit Fritzing Fab produziert

Sind die Platinen geliefert, muss man sich noch mit Bauteilen bestücken. An der Stelle des Mikrocontrollers sollte ein IC-Sockel eingesetzt werden.

Bestückte Platine

Bestückte Platine

Den Mikrocontroller selbst kann man in ein Arduino-Board einsetzen und das gewünschte Programm darauf hochladen. Vorher muss allerdings der Arduino-Bootloader installiert werden. Wie das geht, hab ich in diesem Tutorial beschrieben: Arduino Bootloader auf ATMEGA Chip übertragen. Nun kann der Chip aus dem Arduino auf die eigene Platine gesteckt werden. Das Programm läuft, sobald die Platine mit Strom versorgt wird.

In meinem Beispiel füge ich nur noch einen Kondensator am Netzteil und einen 470Ω Widerstand an den Neopixeln ein. Fertig. Fehlt nur noch die passende Kickstarter Kampagne ;-)

Arduino Bootloader auf ATMEGA Chip übertragen

Der Arduino Bootloader ist so etwas wie das Betriebssystem auf dem Chip. Es wird benötigt, um z.B. einen ATMEGA328 IC(z.B. Arduino UNO) oder den älteren ATMEGA168 IC auf einem Arduino-Board zu nutzen.

Atmega328pu Arduino Mikrocontroller

Mikrocontroller Atmega328-PU

Ich zeige hier einen von vielen möglichen Wegen auf, um den Arduino-Bootloader auf einen neuen ATMEGA328 IC zu brennen (zu übertragen).

Dafür wird ein Arduino-UNO-Board (R3) und ein so genannter In System Programmer (ISP) benötigt. Ich verwende den AVR ISP MK2. Ob sich die Investition lohnt muss sich natürlich jeder selbst überlegen. Bei mir war das auf jeden Fall so. Das Gerät ist sehr einfach zu bedienen.

Als erstes tauscht man den originalen ATMEGA328 IC auf dem Arduino gegen den aus, den man brennen will. Den Chip aus dem Sockel zu heben kann etwas schwierig sein. Am besten, man hebelt ihn Schrittweise abwechselnd von links und rechts vorsichtig heraus. Beim Einsetzen des neuen Chips muss auf die richtige Ausrichtung geachtet werden. Sowohl Sockel als auch Chip haben eine sichtbare Aussparung an einer der schmalen Seiten.

ISP Arduino Verbindung

Nun kann man das Kabel des AVR ISP MK2 auf die ISP-Header stecken. Die rote Markierung des Flachbandkabels zeigt zu den digitalen Pins. Sowohl das Arduino als auch der ISP werden nun via USB-Kabel mit dem Computer verbunden.

ISP Arduino Verbindung

Unter Werkzeuge>Board muss nun das Arduino UNO ausgewählt werden. Dann wird unter Werkzeuge>Programmer der AVRISP mkII ausgewählt. Zum Schluss muss man nur noch unter Werkzeuge auf Bootloader brennen klicken.

Arduino Bootloader

Das Übertragen des Bootloaders kann ein paar Minuten dauern. Nach Abschluss kann man die USB-Kabel trennen und den ISP vom Arduino abschließen.

Wenn man jetzt ein Beispielprogramm z.B. Blink auf das Arduino überträgt, sollte das zum gewohnt Resultat führen.

Spannungsregler

Spannungsregler in TO-220 Bauform

Spannungsregler werden benutzt, um eine eingehende Spannung zu regeln. Will man z.B. eine 5V Schaltung mit einer 9V Batterie betreiben, so kann man die Spannung durch einen Spannungsregler anpassen.

Ein Spannungsregler wird normaler Weise mit externen Kondensatoren verschalten. Achtung: Die Anschlussbelegung der Spannungsregler nicht immer gleich. Ein Blick ins Datenblatt ist also grundsätzlich erforderlich.

Gängige Spannungsregler im TO220-Gehäuse sind der 7805 (siehe Schaltplan) und der 33CV.

Vgl.: Wikipedia

Operatoren

Operatoren sind mathematische oder logische Funktionen. Hier die wichtigsten im Überblick.

Operator Bedeutung Anwendung Funktion
Arithmetische Operatoren
= Zuweisung a=2*b Weist der linken Seite den Wert auf der Rechten Seite zu.
+ Addition a=b+c
Subtraktion a=b-c
++ Inkrementieren a++ Zählt zur der Variable 1 hinzu (+1)
Dekrementieren a– Zieht von der Variable 1 ab (-1)
* Multiplikation a=b*c
/ Division a=b/c Dabei darf c nie gleich Null sein
% Modulo a=b%c
a=7%5 ; a=2
a=10%5 ; a=0
Liefert den Rest bei der Division von b/c. Ist b durch c teilbar, so ist das Ergebnis = 0.
Vergleichsoperatoren
== Gleichheit a==b Prüft auf Gleichheit.
!= Ungleichheit a!=b Prüft auf Ungleichheit
< kleiner als a<b
> größer als a>b
<= kleiner gleich a<=b
>= größer gleich a>=b
Boolsche Operatoren (Können Wahr oder Falsch sein.)
&& UND (a==2)&&(b==5) Wen beide Seiten wahr sind, ist das Ergebnis auch wahr.
|| ODER (a==2)||(b==5) Wen eine oder beide Seiten wahr sind, ist das Ergebnis wahr.
! NICHT !(a==3) Ist wahr, wenn a nicht 3 ist.