Tinkercad Übung 4 - Arduino Einführung
Lerne den Arduino kennen
In dieser Übung beschäftigst du dich mit den Funktionen eines Arduino Uno.
- Empfohlenes Vorwissen: Bedienung Tinkercad Circuits, Taster
- Neue Inhalte: Arduino Uno, interne LED, Serial Plotter
Schritt 1 - Demo Entwurf öffnen und Arduino inspizieren
Öffne den folgenden Demo-Entwurf:
Der Demo-Entwurf beinhaltet einen Arduino Uno. Es gibt viele verschiedene Arduinos in verschiedenen Größen und mit verschiedenen Funktionen (siehe hier: https://www.arduino.cc/en/Main/Products).
 |
| Abbildung 1 - verschiedene Arduino Boards |
Der Arduino Uno ist ein Einsteigermodell und auch schon recht betagt.
 |
| Abbildung 2 - Arduino Uno R3 |
In der Demo ist der Arduino mit einem Steckbrett mit 2 Tastern verdrahtet. Die Leitungen sind in die Steckleisten des Arduino eingesteckt. Die einzelnen Steckplätze nennt man auch "Pins", weswegen die Steckleisten auf englisch auch "Pin-Header" heißen.
Der Arduino wird über ein USB-Kabel mit Spannung versorgt (5 Volt), braucht also erstmal keine eigene Batterie. Du könntest natürlich trotzdem eine anschließen oder ein externes Netzteil, zum Beispiel am Stecker "externe Spannungsversorgung" (zwischen 7V und 12V). Dann muss der Arduino nicht am Rechner hängen. Oder man steckt das USB-Kabel in ein Handy-Lade-Netzteil.
Wenn du in der Realität eine Schaltung mit einem Arduino aufbaust, musst du darauf achten, dass du vorher immer den USB-Stecker entweder am Rechner oder am Arduino rausziehst, damit der Arduino spannungsfrei ist. Ist der Arduino nicht spannungsfrei, könntest du aus Versehen Stromkreise schließen, wodurch Ströme fließen können. Verbindet man an der falschen Stelle 2 Kontakte und hat keinen Widerstand eingebaut, kann es zu einem Kurzschluss kommen und der Arduino geht kaputt. Das ist in der Simulation auch so dargestellt: Der USB-Stecker ist ausgesteckt.
Ist die Schaltung fertig aufgebaut und du willst sie testen, musst du das USB-Kabel einstecken. In der Simulation passiert dies automatisch. Starte die Simulation.
Schritt 2 - Demo-Programm ausprobieren
Das Gehirn unseres Arduino ist der Mikrocontroller. Dieser beinhaltet einen Prozessor (CPU), der das Programm abarbeitet, etwas RAM, etwas Flash-Speicher (derselbe Speicher wie auf einem USB-Stick) und Pins, an die man Dinge anschließen kann (z.B. Taster). Der Mikrocontroller ist über das Arduino-Board (blau) mit den Steckerleisten, dem USB-Kabel und noch ein paar anderen Dingen verdrahtet. Das ist auch auf einem echten Arduino-Board schwer zu sehen, da die Verbindungsdrähte blau lackiert sind und sehr schmal.
Auch verbunden mit dem Mikrocontroller ist der Reset-Taster. Drückst du diesen, setzt du damit den Arduino in seinen Startzustand zurück. Damit kannst du auch dein Programm neu starten. Rechts daneben befinden sich 3 kleine LED-Leuchten. Die Leuchte "L" (interne LED) kann man selber programmieren, wenn man grad keine andere LED zur Hand hat, die man mit dem Arduino verbinden würde (externe LED).
Das Programm auf dem Arduino schaltet die LED "L" ein, wenn der linke Taster gedrückt wird. Das Programm schaltet sie nie wieder aus, es sei denn man setzt den Arduino in seinen Startzustand zurück mit dem "Reset-Taster".
Betätige den linken Taster auf der Steckplatine und beobachte die interne LED. Setze sie wieder zurück.
Tipp: Es kann sein, dass die Simulation etwas langsam ist und man den Taster ein wenig gedrückt halten muss, bis wirklich etwas passiert.
 |
| Abbildung 1 |
Schritt 3 - Serial Plotter
In Übung 1 hast du bereits den Serial Monitor kennen gelernt. Immer wenn der Arduino mit dem Serial Monitor kommuniziert, flackern die LEDs "TX" oder "RX":
- Sendet der Arduino Text an deinen Rechner, flackert "TX",
- sendest du Text an den Arduino, flackert "RX".
Diese LEDs flackern auch, wenn man ein Programm auf den Arduino herunterlädt. Die Simulation macht das leider nicht, aber bei einem echten Arduino wäre es so.
Das Programm auf dem Arduino sendet permanent den Zustand vom rechten Taster an den Serial Monitor.
Öffne den Serial Monitor, betätige den rechten Taster und beobachte die Werte.
Sendet das Programm auf dem Arduino nur Zahlen an den Serial Monitor, kann es sinnvoll sein stattdessen den "Serial Plotter" zu verwenden, der die Zahlen grafisch als Kurve darstellt.
Betätige die Sinus-Kurven-Schaltfläche unten rechts, um den Serial Plotter zu öffnen, betätige den rechten Taster und beobachte die Kurve.
 |
| Abbildung 2 |
Das ist in der Demo erstmal recht langweilig, weil es nur 2 verschiedene Werte gibt:
- 0: Taster ist nicht gedrückt
- 1: Taster ist gedrückt
Interessanter wird es, wenn man es mit einem Potentiometer, Mikrofon, Abstands- oder Helligkeitssensor zu tun hat.
Kommentare
Kommentar veröffentlichen