Arduino

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Was ist Arduino?

Arduino ist ein kostengünstiger speicherprogrammierbarer Mikrocontroller. In dem Video gibt es eine kurze Einführung.


An den Arduino können verschiedene Sensoren angeschlossen werden, um Daten aus der Umwelt zu aufzunehmen.

Ein Programm, das vorher auf dem PC geschrieben, kompiliert und auf den Arduino übertragen wurde, verarbeitet die Eingangsdaten und veranlasst, dass sog. Aktoren bestimmte Aktionen ausführen, wie z.B. LEDs oder Motoren an- bzw. ausschalten. Arduino-Projekte können ohne PC laufen (stand-alone) oder über Software, die auf dem PC läuft, Daten empfangen oder ausgeben. Die Software kann kostenlos herunter geladen werden und ist für die Betriebssysteme Windows, Linux und Mac OS X verfügbar.

Die Entwickler von Arduino sind Massimo Banzi, David Cuartielles, Tom Igoe, Gianluca Martini und David Mellis.

Einsatz von Arduino an Schulen

Um den Einsatz von Arduinos zu testen, haben wir eine schulinterne Lehrerfortbildung durchgeführt. Zwei KollegInnen hatten den Workshop insofern vorbereitet, dass die benötigten Materialien verfügbar waren. Dazu wurden einige Materialien bestellt, andere waren bei den KollegInnen schon vorhanden.

Zu Beginn haben wir uns die folgenden Fragen gestellt:

  • Ist der Arduino für Schülerversuche im Physik- und Elektrotechnikunterricht in den unterschiedlichen Schulformen der beruflichen Schule nutzbar?
  • Kann der Arduino für die Ausbildung von Lebensmitteltechnikern eingesetzt werden, um technische Anwendungen bzw. deren Grundlagen praxis- und anwendungsorientiert zu unterrichten?
  • Kann der Arduino im bilingualen Unterricht genutzt werden?
  • Ist der Arduino zur Messwerterfassung (z.B. Temperaturmessungen, Lichtintensitätsmessungen) bei Lehrer- oder Schülerversuchen im Physikunterricht einsetzbar?
  • Können mit dem Arduino kreative und künstlerische Projekte technisch umgesetzt werden, um auch Mädchen bzw. jungen Frauen den Zugang zu technischen Anwendungen zu erleichtern?

Für den Einsatz an der Schule ist sehr vorteilhaft, dass sowohl die Arduino-Hardware als auch die Arduino-Software von einer großen "User-Community" als Open-Source-Projekt betrieben wird. Dadurch sind sehr viele Projekte und Materialien im Internet verfügbar.

Hard- und Software

Hardware

Für die Hardware wird das Arduino-Board benötigt, sowie verschiedene weitere Bauteile.

Alle benötigen Bauteile kann man über den Elektronikfachhandel (Fa. Conrad, Reichelt-Elektronik etc.) beschaffen.

Je nachdem, welche Projekte durchgeführt werden sollen, kann es empfehlenswert sein, Starterkits z.B. bei Fritzing zu bestellen.

Software

Auf der Arduino-Homepage kann die Software kostenlos herunter geladen werden. Mit dieser PC-Software können die Programme (Sketch) für den Arduino geschrieben, gespeichert und über ein USB-Kabel auf den Arduino übertragen werden.

Um Daten auf dem PC zu visualisieren, kann man die Software Processing verwenden.

Eine weitere Softwareumgebung zur grafischen Programmierung des Arduino ist S4A - Scratch for Arduino. Scratch ist mächtig, kostenlos - und besonders einfach zu bedienen. Entwickelt wurde es von der "Lifelog Kindergarten Group" am renommierten MIT.

Projekte

Arduino Projekte werden in vielen verschiedenen Bereichen umgesetzt. Von Lichtinstallationen über Gebrauchsgegenstände bis hin zu Robotik. Für unseren internen Workshop haben wir die folgenden Projekte erstellt:

Informationen im Netz

Viele Projekte, Magazine und Blogs zum Thema Arduino sind in in englischer Sprache. Viele Videos geben, auch wenn man den Text nicht versteht, Ideen und Anregungen für eigene Projekte.

Auf der Arduino-Seite gibt es einen sog. Playground. Der Playground ist ein Wiki, in dem Benutzer ihre eigenen Projekte vorstellen. Es gibt auch einen deutschsprachigen Bereich:

Auf der deutschsprachigen Wikipedia-Seite gibt es einen ausführlichen Artikel zur Arduino-Plattform.

Die folgenden Seiten enthalten viele Projektideen:

  • Magazin: Makezine. Es gibt hier auch ein umfangreiches Archiv, das viele Inspirationen und Anleitungen enthält.
  • Das Portal Instructables.com ist ein Portal, das Anleitungen für vielerlei Projekte zur Verfügung stellt.
  • Auf Google+ gibt es eine sehr große und aktive Arduino-Gruppe.
  • Auf der Website Ladyada hat eine ehemalige MIT-Studentin viele Informationen zum Thema Arduino zusammengestellt.
  • Die Website mediamatic.net hat einen Bereich, in dem Projekte aus dem Bereich Kleidung und Arduino vorgestellt werden. Dazu werden in der Regel Arduinos vom Typ Lilypad verwendet.

In der Linksammlung zum Technikunterricht von Wolfgang Autenrieth sind zahlreiche Linkhinweise zum 'Messen-Steuern-Regeln', zu Arduino und zur Programmierung mit Scratch/S4A gesammelt.

Tutorials

  • Im Rahmen der Seite ET-Tutorials gibt es einen speziellen Bereich für Arduino mit Video-Tutorials.
  • Ein Dokument, das einen sehr guten Einstieg bietet, ist von einem Schüler verfasst worden und kann auf der Schulhomepage heruntergeladen werden.
  • Die englischsprachige Arduino-Homepage bietet einen Menüpunkt "Learning". Unter dem Menü-Unterpunkt "Examples" findet man eine Vielzahl von Beispielen, die nach verschiedenen Bereichen sortiert sind. Für die Beispiele ist der benötigte Programmcode in der Arduino-Software bereits integriert und kann unter dem Menüpunkt "Datei","Beispiele" als Sketch (Programm) im Editor geöffnet werden. Jedes Beispiel ist auf der Homepage ausführlich dokumentiert, so dass es sehr einfach ist, sofort zu starten.