Arduino Lernen Episode 001 - Elektronische Grundlagen
Diese Episode klärt ein paar elektronische Grundlagen wie Strom und Spannung, Leistung und Arten von Stromkreisen.

Arduino Lernen Episode 002 – Arduino Überblick
Diese Episode stellt das Arduino-Board vor.

Arduino Lernen Episode 003 – Digital Out mit Blink
Diese Episode klärt, was ein digitales Signal ist und wie ein Programm auf das Arduino übertragen wird. Dazu gibt es einen Einstieg in die Programmierumgebung von Arduino.

Arduino Lernen Episode 004 – Digital Out mit SOS
Diese Episode erklärt for-Schleifen und Arrays.

Arduino Lernen Episode 005 – Breadboard Prototyping
Breadboards sind sehr praktisch um Ideen schnell umzusetzen. Diese Episode zeigt, wie du damit arbeiten kannst.

Arduino Lernen Episode 006 – Digital In mit einem Taster
Digitaler Input ist das Thema dieser Folge. Erklärt wird auch, wozu ein Dropdown Widerstand gut ist und wie eine if-Abfrage programmiert wird.

Arduino Lernen Episode 007 – Verstärkung mit einem Transistor
Oft benötigen wir Stromverstärkung. Wie das funktionieren kann, erkläre ich hier.

Arduino Lernen Episode 008 – Analog Out mit Fading
Der Unterschied zwischen digitalen und analogen Signalen wird geklärt, PWM vorgestellt und wir senden ein PWM Signal um eine LED zu dimmen.

Arduino Lernen Episode 009 – Analog In mit Servo und Pott
Diese Folge zeigt das Prinzip, analoge Sensoren auszulesen. Wir steuern einen Servo mit einem Potentiometer.

Arduino Lernen Episode 010 – Analog In mit Servo und LDR
Diese Folge zeigt, was ein Referenz-Widerstand ist und wie er benutzt wird, um analoge Sensoren auszulesen.

Arduino Lernen Episode 011 – Serielle Kommunikation
Datenübermittlung vom Arduino zum Computer.

Arduino Lernen Episode 012 – FIRMATA
Diese Episode stellt FIRMATA vor und zeigt, wie Arduino und Porcessing mit einander kommunizieren können.

Arduino Lernen Episode 013 – Platinenlayout mit Fritzing
Diese Episode zeigt, wie du mit Fritzing ein Platinenlayout erstellen kannst.

Arduino Lernen Episode 014 – Module
Diese sehr kurze Folge beschreibt eine gute Möglichkeit, den Funktionsumfang von Arduino zu erweitern.

Im Video zeige ich, wie einfach es ist, eine Platine in Fritzing zu layouten. Also Happy Fritzing

Arduino-Board als USB Schnittstelle

Der FTDI-IC ist ein SMD Bauteil, dass ein USB-Signal in ein serielles Signal umwandeln kann. Es ist die Grundlage der Arduino-USB-Schnittstelle.

Das Verlöten dieses Bauteils ist relativ schwierig, da es sehr kleine Anschlussdrähte hat.

Alternativ kann man für die Programmierung eines Atmega-ICs z.B. einen Arduino-Hack verwenden. Hierfür muss der ATMEGA-IC aus dem Arduino-Board gelöst werden. Vorsichtiges Hebeln mit einem Schraubendreher von beiden Außenseiten sollte den Chip schnell herauslösen.

Hat man das Arduino in dieser Art angeschlossen, kann es wie gewohnt mit der Arduino-Software programmiert werden. Beim Programmieren benötigt man das externe Netzteil nicht.

Spannungsregler

Wenn man z.B. ein Atmega-IC mit einem Netzteil mit z.B. 12 V Gleichstrom betreiben, wird eine Spannungsreglerschaltung nötig. Spannungsregler gibt es als ICs z.B. in TO-220 Bauform (gleiche Bauform, die MOS-FE Transistoren aufweisen).

Ein Blick ins Datenblatt ist allerdings ratsam, da die Verschaltung der Anschlüsse des Spannungsreglers je nach Baureihe unterschiedlich sein kann.

Das Beispiel zeigt den Anschluss eines Spannungsreglers aus der 78XX Serie. Es handelt sich um einen 5V Spannungsregler mit der Nummer 7805. Er hat die TO-220 Bauform.

Das mittlere Beinchen wird mit dem GND des Netzteils verbunden, das linke mit dem Plus-Pol (6 – 12V). Im Inneren des Spannungsreglers wird die Spannung auf konstante 5V gebracht und kann am rechten Beinchen abgenommen werden. Der Spannungsregler benötigt zwei Kondensatoren. Der eine ist mit dem GND und Plus des Netzteils verbunden (100µF), der andere mit dem GND und dem 5V+ nach dem Spannungsregler (1µF).

Die Diode am GND des Netzteils ist nicht erforderlich, aber ratsam um Schäden durch Verpolung auszuschließen.

Am roten und schwarzen Kabel liegt nun eine konstante 5V Spannung an.

Gleichrichterschaltung

Um aus Wechselstrom Gleichstrom zu machen, benötigt man eine Gleichrichterschaltung. Im Beispiel handelt es sich um eine typische Brückengleichrichterschaltung. Vier Dioden regeln dabei den Stromfluss.

Ein Kondensator glättet den Strom nachträglich.

Belegung des Atmega168

Der ATMEGA 168 20 PU ist ein Microcontroller-IC der Firma Atmel. Er besitzt Ein- und Ausgänge und ist das Gehirn im Arduino-Board.

Das Arduino-Board ist im Grunde genommen »nur« der Träger für den Atmega-IC. Darüber hinaus besitzt es eine USB-Schnittstelle, die USB-Signale in ein serielles Signal übersetzten kann, einen Spannungsregler, der 6 – 12 V in konstante 5V umwandeln kann und über die Anschlussleisten für die Pins.

Der Atmega-IC für sich genommen benötigt nur wenige weitere Bauteile, um allein betrieben zu werden. Mehr dazu im Abschnitt Barebones-Arduino.

Breadboard von oben

Um eine Idee schnell zu testen, kann man Breadboards (Steckbretter) zum stecken der Elektronik verwenden. Durch Löcher in einem Raster, können Bauteile mit einander verbunden werden. Die Verbindungen des Breadboards ist in der Abbildung zu sehen.

Für die Dokumentation der Schaltungen und auch für die spätere Produktion von Leiterplatten (PCBs), ist die Fritzing-Software bestens geeignet. Sie steht unter www.fritzing.org zum kostenlosen Download für PC, Linux und Mac zur Verfügung.

Peltier-Element-Schaltungen

Peltier-Elemente sind elektrothermische Wandler, die je nach Polung heizen oder kühlen können. Sie benötigen meist eine geringe Spannung (1,5 V), haben aber eine hohe Stromaufnahme.

Piezo-Elemente

Piezo-Elemente bestehen aus Materielien, die durch mechanische Verformung eine Spannung erzeugen können. Legt man hingegen eine Spannung an, verformt sich das Material selbst.

Als Output kann man Piezos als Lautsprecher verwenden. (Linker Piezo im Sketch)

Man kann sie aber auch an einem analogen Input als Sensor verwenden. In jedem Fall sollte ein großer Widerstand (1MΩ) und eine Zener-Diode (5V) in Reihe mit dem Piezo geschaltet werden. (rechter Piezo).