Willkommen auf der SWMS Spielwiese (Arduino)

Physical Computing Plattformen

Mit Physical Computing Plattformen, wie dem Arduino, lassen sich schnell kleinere Projekte realisieren. Solche Plattformen sind eine gute Einführung in die Thematiken Mikrocontroller und Programmierung.

Gerade in der kurzen Zeit von Schülerpraktika ist eine Einarbeitung in größere Projekte schwierig und ohne Vorkenntnisse von Mikrocontrollern oder Programmierung, fast unmöglich. Hier sind Boards, wie das Arduino, ein gutes Mittel, um Schülern ohne Vorkenntnisse die eigenständige Arbeit an Projekten zu ermöglichen.

Was wir schon mit ein paar Praktika realisieren konnten und was wir noch vorhaben, erfahren Sie hier.

Willkommen auf der SWMS Spielwiese.

Das Board und die Ideen (mit Arduino)

Am Anfang war das Board. Und zwar ein Arduino UNO Rev3. Dieses Board glänzt mit 14 digitalen In- bzw. Outputs, 6 analogen Inputs, einem Takt von 16 MHz und das Beste: einem simplen USB-Anschluss, um mit jedem Computer direkt zu starten. Die passende Entwicklungsumgebung gibt es gratis oben drauf.

Die Idee ist aus einem Artikel von Jessica Kelly (https://de.scribd.com/doc/170043613/LED-Cube-8x8x8-mit-Arduino-Uno-Rev-3-pdf): Ein 8x8x8 LED Würfel in dem sich jede LED, über das Board einzeln ansteuern lässt.

Rund 1000 Lötstellen später steht er auch schon da, alle 512 LEDs durch die ersten aus dem Netz gezogenen Programme am Funkeln. Aber das reicht uns natürlich nicht. Was kann man alles mit einer Programmgesteuerten 8x8x8 Anzeige machen? Klare Sache: „Snake“ -3D.

Abb. 1: Der LED Cube

Abb. 2:Das Innere des Cube

Das Programm haben wir mit der, auf Processing basierenden, Entwicklungsumgebung von Arduino entwickelt. Ein Programm für den Arduino setzt sich immer aus drei Teilen zusammen. Der erste Bereich ist für das Einbinden von Bibliotheken und Definieren von globalen Variablen. Der zweite Teil ist die „setup“ – Methode. Sie wird einmal bei dem Start des Programms ausgeführt. Hier können Grundeinstellungen vorgenommen werden, wie das Definieren eines Pins als Ein-oder Ausgang, oder die Steuerung eines Servos wird an einen PIN übergeben. Der dritte Teil ist die „loop“ – Methode. Sie wird immer wiederholt. Hier sollte der eigentliche Programmablauf stehen.

Um eine LED, die an PIN 6 angeschlossen ist, zum Blinken zu bringen, muss erst der PIN 6 in der „setup“ – Methode als Ausgang definiert werden. In der „loop“ – Methode kann dann der PIN 6 mit der Methode „digitalWrite“ ein- bzw. ausgeschaltet werden. Ein einfaches Programm könnte z.B. wie in der Abbildung 3 aussehen.

Abb. 3: Programmbeispiel

Auf der Suche nach einem Emulator für den Arduino sind wir auf Tinkercad von AUTODESK gestoßen. Tinkercad ist eine kostenlose 3D-Design und 3D-Druck App, die im Browser läuft. Mit dem Circuits Module lassen sich nicht nur einfache Schaltkreise simulieren, sondern auch der Arduino. Mit einfachen „Blöcken“ können ganze Programme erstellt werden und der eigentliche Code wird zum Download bereitgestellt. Bei der Simulation werden auch zu große Lasten für die Komponenten angezeigt. Falsch dimensionierte Bauteile können im Voraus ermittelt werden. Für jedes Projekt wird eine eigene Stückliste generiert. So konnten wir in kurzer Zeit einen eigenen Controller für unser Spiel erstellen, die nötigen Zeilen Quellcode erstellen und in unser Programm einbinden.

Abb. 4: Beispiel TinkerCAD

Wir wollen noch MEHR

Aus den Projekten mit dem Arduino haben wir viel gelernt. Es hat uns viel Spaß gemacht, so schnell Ergebnisse mit doch recht geringem Aufwand zu bekommen und wir wollen noch Mehr.

Im Internet gibt es Tausende Projekte und Ideen für Boards wie das Arduino. Und selbst haben wir auch immer mehr Ideen, um den Arduino in kleinen Projekten einzusetzen. Von der Transformation des Arduinos zum Gameboy, bis zur Vollautomatisierung unserer Kaffeemaschine.

Da das Arduino Board leicht mit einem WiFi oder Ethernet Shield aufgerüstet werden kann, liegt unser Interesse auch stark darin, den Arduino als Antrieb für IoT-Prototypen zu verwenden.

Was passiert mit dem Cube?

Der Cube mit Snake -3D war ein tolles Projekt und wer möchte das schon enden lassen? Also haben wir vor, unser Snake -3D zu erweitern. Wir haben noch eine Kinekt. Wenn wir es also hinbekommen, die mit dem Arduino zu verbinden…

Lust bekommen?

Habt Ihr selbst Lust bekommen an kleinen Projekten bei uns zu arbeiten?

Wollt Ihr ein Praktikum machen und habt Interesse an Mikrocontrollern und/oder Programmierung?

Könnt Ihr kaum schlafen, weil euch die Ideenflut wachhält?

Dann meldet euch und wir treffen uns auf der SWMS Spielwiese 🙂