Arduino

Unterkategorien

• Infos für Arduino-Fans

  Hier findet Ihr meine Sammlung von Informationen zum Arduino im Internet, Projekten und Händlern. Dahinter stecken viele Stunden Google-Suche. Viel Spass beim Stöbern.

• Wie beginnen?

  Bei einem neuen Wissensgebiet stellt man sich oft die Frage, wie man beginnen soll. Es gibt eine Flut von Informationen im Internet und in Büchsern, deren Begrifflichkeiten man oft noch nicht versteht. Beim Arduino beginnt man am Besten mit praktischen Versuchen. Es genügen ein PC und ein Arduino-Board. In dieser Rubrik findet Ihr grundlegende Artikel und einfachere Programme (Sketche). In den anderen Rubriken sind fortgeschrittene Programme zu finden, die auch etwas tiefere Hardwarekenntnisse erfordern.

   

• Arbeitsplatz

  Mit dem Arduino kann man sogar am Wohnzimmertisch beginnen und schnell Erfolge erzielen. Mit steigendem Kenntnisstand werden auch die Anforderungen an die Hard- und Software größer. Speziell, wenn man wie ich am Wochenende arbeitet, fehlen auf einmal benötigte Teile, die man dann nicht besorgen kann. Man wird sich Vorräte und Werkzeuge zulegen, welche die Arbeit erleichtern. Wenn man seine Projekte nicht jedesmal wegräumen möchte, weil Besuch kommt, dann sollte man sich eine Arbeitsecke einrichten. In dieser Rubrik findet Ihr Vorschläge, wie man sich einrichten kann und welche Vorräte man benötigt.

   

• Sprachreferenz Arduino

  Mir persönlich ist die Sprachreferenz auf der Arduino-Webeite an manchen Stellen zu unübersichtlich, manche Dinge fehlen mir komplett. Deshalb sammle ich hier Links und Informationen für meinen Eigengebrauch.

• Grundlagen

  In dieser Rubrik findet Ihr Basiswissen zur Atmel-AVR-Welt: Grundlegendes Wissen über die Entwicklungsumgebung, Bibliotheken, Programmierung, Workarounds bei Fehlern und Code-Schnipsel, die man immer wieder braucht.

• Boards

  Die Open Source Plattform Arduino wird von einer Vielzahl von Herstellern unterstützt. Längst sind aus der Basislinie des Arduino (UNO, Mega2560) eine Vielzahl angepasster Boards (FreeDuino, XINO, Nano etc.) abgeleitet worden, die sich für unterschiedliche Zwecke eignen und auch preislich stark unterscheiden. Alle von mir eingesetzten und erprobten Boards sind hier zu finden. Bei jedem Board sind alle Informationen wie Schaltpläne, Handbücher und Tipps gesammelt, welche man bei der täglichen Arbeit benötigt.

   

• Shields

  Shields sind Aufsteckplatinen für die Arduino-Plattform, welche das Prozessor-Board um Zusatzfunktionen erweitert (Display, Uhr etc.). Die Shields sind sehr preisgünstig (Ebay - chinesische Händler), so dass sich eigene Bastelei erübrigt. Zu den hier aufgeführten Shields sind auch Beispielprogramme (alle getestet) verfügbar, welche Euch bei Euren ersten Schritten unterstützen.

   

• Zusatzbausteine

  Zusatzbausteine sind Arduino-kompatible elektronische Baugruppen, welche nicht - wie die Shields - auf dem Prozessor-Board direkt aufsteckbar sind. Sie müssen durch etwas Bastelei mit den Pins des Arduino verbunden werden. Sie erfüllen aber sehr sinnvolle Zusatzfunktionen, die man benötigt. Hierzu zählen z.B. I2C-Bus-Module (I/O-Erweiterung, RTC, RAM etc.), separate Uhrenbausteine oder spezielle Sensoren/Aktoren.

   

• Aktoren

  Aktoren sind Schaltungen und elektromechanische Bauteile, welche Programmbefehle in Bewegung, Hitze oder Licht umsetzen. Die Schaltungen, welche hierfür erforderlich sind, werden in dieser Rubrik beschrieben.

• Sensoren

  Der Reiz des Arduino liegt darin, dass man Messwerte aus der Umgebung erfassen und darstellen kann: Heizungsüberwachung/-steuerung Wettermessung (Regen, Wind, Temperatur und Feuchte) Positionsbestimmung per GPS Für die Messwerterfassung muss der Arduino um Sensoren erweitert werden. Diese sind meist sehr preisgünstig auf kleinen Platinen erhältlich (Temperatur, Feuchte etc.), kosten bei komplexeren Funktionen aber durchaus viel Geld (GPS, GSM, Kompass). Für jeden Sensor muss ein Sketch geschrieben werden, um dessen Messwerte in den Arduino zu bringen.

• Displays

  Messwerte, welche mit dem Arduino gewonnen und berechnet werden, müssen dem Anwender angezeigt werden. Hierzu gibt es mehrere Verfahren: Serielle Ausgabe an Terminalprogramm auf dem PC (einfach und kostengünstig) Serielle Ausgabe an selbst geschriebenes Programm (z.B. mit Processing) auf dem PC (aufwändig aber kostengünstig) Ausgabe der Informationen auf einem Character-LCD-Display des Arduino (ca. 15 €) Ausgabe auf einem grafikfähigen Display mit optionalem Touch-Screen (teuer und aufwändig)

   

• Netzwerk

  Spätestens nach einigen erfolgreichen Projekten wünscht man sich eine Vernetzung der Arduinos oder möchte Messdaten auf einem Webserver ablegen. Das ist mit relativ einfachen Mitteln möglich, erfordert aber einige Kenntnisse. In dieser Rubrik zeige ich Euch die Möglichkeiten mit Beispielprogrammen auf.

• Hausautomation

  Der Arduino bietet sich für die Hausautomation geradezu an: er ist klein, flexibel und preisgünstig. Dieses Großprojekt wird sicher 1-2 Jahre dauern, bis es fertig ist. Deshalb habe ich mich für ein stufenweises Vorgehen entschieden: Erfassung verschiedenster Messwerte im Haus (Wetter-, Raum- und Verbrauchsdaten) Steuerung von Teilbereichen meiner Gasheizung (Heizkreise, Pumpen) Steuerung einer Infrarot-Bodenheizung Verbrauchersteuerung (Lampen und Steckdosen) Alarmanlage

  Hier findet Ihr nachbaubare Teilprojekte mit etwas höherem Schwierigkeitsgrad. Für Anfänger ist das nicht unbedingt zu empfehlen. Aber mit einiger Arduino- und Bastelerfahrung ist es machbar. Zum Thema Homeautomation passt das eben fertiggestellte Projekt WeatherStation, um die Hausdaten um die Klimadaten zu ergänzen. Nach vielen umfangreichen Versuchen habe ich in diesem Projekt Komponenten anderer Projekte eingesetzt, da dort die Hardware preisgünstig zur Verfügung steht bzw. die Server-Software "emonCMS" viel Arbeit spart: http://www.jeelabs.org http://www.openenergymonitor.org http://www.emoncms.org/ Die Komponenten und Sketche wurden an die eigenen Bedürfnisse angepasst.

  • Basis-Station

    Kernstück der Datenübermittlung ist die Basisstation, welche Datenpakete der Funksensoren empfängt und in HTTP-Aufrufe für den Webserver umsetzt. Meine Basisstation ist keine Eigenentwicklung, sondern verwendet den NanodeRF SMT Bausatz von www.openenergymonitor.org. Diese Hardware beinhaltet alle notwendigen Funktionen und ist preisgünstig zu beziehen. Der verwendete Sketch ist eine Eigenentwicklung.

  • RS485-Bussystem

    Will man mehrere Arduinos zum Datenaustausch verbinden, dann reicht die serielle Schnittstelle nicht mehr aus, Sie funktioniert nur von Punkt-zu-Punkt. Als Ausweg bietet sich die Verwendung der RS485-Schnittstelle an, welche Verbindungen zwischen bis zu 32 Modulen zulässt. In diesem Projekt habe ich ein eigenes Bussystem für meine Projekte entwickelt.

  • Zählererfassung mit Impulszähler

    Einmal monatlich schreibe ich mir die Zählerstände von Strom, Gas und Wasser auf und erstelle ein Verbrauchsdiagramm in Excel. Das wollte ich automatisieren. Deshalb habe ich mit einfachen Mitteln einen 4fach-Zähler mit Impulsentprellung gebaut, der über die serielle Schnittstelle gesteuert und abgefragt werden kann. Aktuell entwickle ich die Version 1.00 der Hard- und Software.

  • Wärmemengenzähler für Solarkollektoren

    Mit einem Wärmemengenzähler kann der Energieertrag einer thermischen Solaranlage gemessen werden. Dazu benötigt man Vor- und Rücklauftemperatur, sowie einen Durchflußmesser für die Solarflüssigkeit. Ein Arduino erfasst und verrechnet die Messwerte. Über die serielle Schnittstelle werden die Messwerte an einen übergeordneten Arduino-Controller oder ein Terminalprogramm auf dem PC gesendet.

    Jetzt weiß ich endlich, wie viel Gas ich durch den Einsatz der Sonnenkollektoren gespart habe.

  • HomeController

    Mein Hausüberwachungssystem besteht aus mehreren Modulen, welche unterschiedliche Daten erfassen: Mit dem QuadCounter werden Zählerimpulse für Strom, Gas, Wasser und Solar erfasst. Der Wärmemengenzähler ermittelt den Energiegewinn der thermischen Solaranlage

    Das System soll nach und nach um weitere Module ergänzt werden. Alle Messmodule werden von einem übergeordneten Controller gesteuert. In dieser Rubrik sind alle Informationen zu Hard- und Software des Controllers zu finden.

    ACHTUNG: Dieses Modul ist im Augenblick in der Testphase (April 2012)!

  • EnergyCounter

    Mit dem QuadCounter wurde ein Projekt gestartet, das bis zu vier elektronische Zähler (Strom, Wasser, Gas etc.) erfassen kann. Aus meinem Freundeskreis ergeben sich neue Anforderungen zur Erfassung von 12 Zählern (Erfassung des Energieverbrauchs einer Infrarot-Bodenheizung). Die Energiemessung meiner thermischen Solaranlage (früher SolarTherm) wird ebenfalls in dieses Modul integriert.

    Deshalb wird hier das neue Modul EnergyCounter beschrieben, das auf den Erfahrungen mit dem QuadCounter und der SolarTherm beruht. Die erfassten Messwerte werden über Funk an eine Basisstation gesendet, welche die Daten aggregiert an einen zentralen Webserver meldet. Per mobilem Endgerät können die Werte von jedem Ort der Welt abgerufen und auch grafisch dargestellt werden. Aktuelle Phase: Spezifikation, Hardwareentwurf, erste Softwareversion Ziel: Entwicklung bis Ende Mai 2013 fertig

  • RoomSensor

    Die ELV-Sensoren sind preiswert und liefern Temperatur und Luftfeuchte zurück. Leider können mit dem Sensor keine weitergehenden Aktionen (z.B. Heizungssteuerung) vorgenommen werden. Außerdem sind die ELV-Sensoren unidirektional (senden ihre Werte zu beliebigen Zeitpunkten). Deshalb werde ich die Entwicklung eines eigenen, bidirektionalen Funk-Raumsensors beginnen, welcher messen und steuern kann. Aktuelle Phase: Spezifikation Ziel: Entwicklung bis Mitte 2013 fertig

• Projekt Wetterstation

  Für meine Hausautomation benötige ich auch Wetterdaten. Eine käufliche Wetterstation in Echtzeit "anzuzapfen" ist gar nicht einfach oder es handelt sich um sehr teuere Wetterstationen mit eingebautem PC-Interface. Aber, der findige Ingenieur weiß sich zu helfen: man nehme einen Arduino und handlesübliche Sensoren plus einen Funkempfänger. Und schon hat man die Kopplung! Das Ganze ist leicht nachzubauen, vielleicht sucht Ihr auch schon lange so was. Demnächst werde ich den Aufbau um Luftdruck und Windrichtung erweitern, das sind Sensoren, welche es bei ELV leider nicht gibt.

  • ELV Funk-Wettersensoren

    Bei Firma ELV gibt es preisgünstige Funkwettersensoren, welche auf 868,35 MHz senden und für den Empfang mit mit dem ELV-Modul FS20WUE und Arduino geeignet sind. Der Selbstbau der Sensoren rentiert sich nicht, weil es viele mechanische Schritte erfordert (Gehäuse, Lagerung, Befestigung). Diese Sensoren bilden die Grundlage für meine Arduino WeatherStation.

  • Arduino "WeatherStation"

    Die Firma ELV (www.elv.de) bietet preisgünstige Funk-Wettersensoren und einen passenden Empfänger für Mikrocontrollerkopplung an. Auf Basis dieser günstigen Komponenten kann eine komfortable Arduino Wetterstation gebaut werden, welche die Daten an einen Webserver im Internet sendet. Der Abruf der Messdaten kann mit verschiedenen Endgeräten erfolgen: SmartPhone, Tablet oder PC. Im Folgenden sind alle Schritte beschrieben, die Ihr für Eure Wetterstation erledigen müsst: Hardware, Software, Sensoren und Webserverprogrammierung. Viel Erfolg!

• Projekt Drehmomentmessung am Einrad

  Für den Physikunterricht an der BOS-Rosenheim soll den Schülern der Drehmomentverlauf beim Betätigen der Pedale eines Einrads veranschaulicht werden. Hierzu müssen eine neue Nabe und eine geschlitzte Achse zur Aufnahme der Kraftmess-Sensoren entwickelt werden. Die Messwerterfassung der Kräfte erfolgt mit einem am Rad befestigten Arduino UNO, die Speicherung der Messwerte in einem I2C-EEPROM (64kByte). Nach erfolgter Testfahrt wird der Arduino am PC angeschlossen und die Messwerte per USB-Kabel in den PC eingelesen. Die Darstellung der Messwerte erfolgt über Excel-Diagramme. Die gesamte Entwicklungsarbeit und dieser Beitrag stammen von meinem Sohn Florian Kriwanek.