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Arduino Board und Grundlagen Elektronik

Für diesen Workshop arbeiten wir mit den Arduino Duemilanove Board. Detailierte Infos zum Board sind hier zu finden:


http://arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardDuemilanove


Das Board verfügt im wesentlichen über folgende Schnittstellen:


aufbauboard


Strom:


1 x 5V

1 x GND


Eingabe/Ausgabe:


6 x ANALOG IN:


Das Board besitzt 6 Eingänge zur Messung einer Analogen Spannung (0 -5 V) über einen A/D Wandler. Sensoren werden an diese Analog-Eingänge angeschlossen. Für diesen Workshop arbeiten wir meist mit Sensoren, die je nach Messung eine Spannung zwischen 0 und 5 Volt zurückgeben.


Code zur Messung an einem Analogeingang:

int wert = analogRead(pinNummer);


13 x DIGITAL:


Diese Pins können entweder als digitale Eingänge (z.B. Taster) oder als Ausgänge konfiguriert werden (z.B. LED an/aus).


Code zur Konfiguration eines digitalen Eingangs in der setup() Funktion:

pinMode(pinNummer,INPUT);


Wichtig:

Zum Anschluss z.B. eines Tasters am  digitalen Eingang muss in der setup() Funktion, auch der entsprechende Pullup-Resistor eingeschalten werden:

digitalWrite(pinNummer,HIGH);


Weiter Infos dazu findet man auf der Arduino Webseite: http://www.arduino.cc/en/Tutorial/AnalogInputPins


Code zum Lesen eines digitalen Eingangs (z.B. ob ein Taster gedrückt ist oder nicht):

int wert = digitalRead(pinNummer); // wert ist 0 oder 1


Code zur Konfiguratioin eines digitalen Ausgangs in der setup() Funktion:

pinMode(pinNummer,OUTPUT);


Code zur Zustandänderung eines digitalen Ausgangs (z.B. LED an/aus):

digitalWrite(pinNummer,HIGH); // wert ist HIGH oder LOW


Wichtig:

Falls im Programmcode eine serielle Ausgabe oder Eingabe definiert ist, sollten die Pins 0 (RX) und 1 (TX) nicht verwendet werden, da diese dann von der seriellen Schnittstelle beansprucht werden.


Zusätzlich können die Pins 5,6,9,10,11 auch für eine PWM (siehe http://de.wikipedia.org/wiki/Pulsweitenmodulation) Ausgabe konfiguriert werden. Die Funktion “analogWrite()” sorgt dafür, dass an einem Ausgangspin schnell zwischen 0 und 5 Volt umgeschaltet wird. Damit aus diesem diskreten Schalten wieder eine kontinuierliche Veränderung werden kann, bedarf es einer Dämpfung: Der so geschaltete Aktor muss träge sein. Wird auf diese Art etwa der Magnet eines Lautsprechers geschaltet, entsteht durch die Trägheit des Lautsprechers aus diskreten Schaltvorgängen ein kontinuierlicher Ton. Wird stattdessen eine LED ein- und ausgeschaltet, macht erst die menschliche Wahrnehmung aus der Blinkenden LED eine gedimmte: Ist die Frequenz des Ein- und Ausschaltens hoch genug, verschmelzen die einzelnen Reize zu einem einzigen.


Code zur PWM Steuerung (z.B. Dimmen LED):

analogWrite(pinNummer,wert); // wert liegt zwischen 0 und 255



Grundlagen Elektronik


Ein sehr gute Übersicht der wichtigsten Elektronischen Bauteile und ihren Symbolen in Schaltungen findet man im Arduino Merkblatt von Roman Hofer und Andreas Kunz der ETH Zürich: http://www.icvr.ethz.ch/education/material/mp_uebung/Arduino_Merkblatt.


Auch bietet der Punkt “Learning” auf der Arduino und Wiring (Alternatives Board zu Arduino) Webseite gut beschriebene Beispiele für den Anschluss von elektronischen Bauteilen an das Board:


http://arduino.cc/en/Tutorial/HomePage

http://wiring.org.co/learning/index.html