Erik Bartmann - Mit Arduino die elektronische Welt entdecken

Was also sollte ein Buch über den Arduino noch enthalten außer der Beschreibung des Boards und der Entwicklungsumgebung und wie man die Programme vom PC auf den Mikrocontroller bekommt? Was passiert, wenn man eine Schaltung nachgebaut hat und sie dann erweitern möchte? Um einen guten konzeptionellen Ansatz für mein Buch zu finden, fragte ich mich, was mir am meisten dabei geholfen hat, eigene Elektronikprojekte zu bauen. Die Antwort war simpel und ernüchternd: Mir haben meine Grundkenntnisse in Elektrotechnik dabei geholfen, aus Ideen funktionierende Technikprojekte zu machen.

Ich finde es absolut beeindruckend, dass Menschen, die nichts mitbringen außer Bastellust, mit dem Arduino bereits nach einer halben Stunde eine Ampelschaltung auf dem Steckbrett betreiben können, ohne jemals zuvor einen Mikrocontroller in der Hand gehalten oder eine Zeile Code geschrieben zu haben. Es reicht dazu ein YouTube-Video und vielleicht noch eine Schritt-für-Schritt-Beschreibung, schon blinken die LEDs im gewünschten Ampelschaltungsrhythmus auf dem Schreibtisch zu Hause. Vielleicht hat man dann noch Spaß daran, den Rhythmus abzuändern, indem man im Code an der entsprechenden Stelle, die leicht zu finden ist, herumtüftelt – das war es dann aber auch schon. Um mehr daraus zu machen, braucht man ein paar Grundkenntnisse der Elektronik und der Elektrotechnik. Deshalb habe ich dieses Buch geschrieben.

Zunächst finde ich wichtig, dir möglichst viel über die Hardware und Software von Arduino mitzuteilen, damit du die gesamte Klaviatur kennenlernst, auf der hier gespielt wird. In Kapitel 1, » Arduino: Die Hardware«, stelle ich dir ziemlich detailliert das Arduino-Board mit allen Bauteilen, der Stromversorgung und den Schnittstellen vor. Daneben gibt’s eine Auffrischung einiger physikalischer Grundbegriffe, die bei der Mikroelektronik eine Rolle spielen. Kannst du lesen, musst du aber nicht. In Kapitel 2, » Arduino: Die Software«, lernst du, das Board zu kontrollieren. Du erfährst, wie der Workflow zwischen PC oder Notebook und dem Arduino-Board abläuft und wie der Arduino-Code aufgebaut ist, um den Mikrocontroller steuern zu können.

In Kapitel 3, » Keine Angst vorm Programmieren – Coding Basics«, bekommst du eine geballte Packung Basic-Wissen übers Programmieren präsentiert. Auch dieses Kapitel geht wie die vorherigen Kapitel manchmal sehr in die Tiefe, aber im Zweifelsfall gilt auch hier: Kannst du lesen, musst du jetzt aber nicht. Ich empfehle dir, die ersten Kapitel als eine Art Referenzkapitel anzusehen, auf die du später im Buch – oder sogar später bei deinen eigenen Arduino-Bastelprojekten – zugreifen kannst, wenn du etwas genauer wissen möchtest.

In Kapitel 4, » Das Arduino-Discoveryboard«, stelle ich dir ein von mir entwickeltes Entwickler-Board vor. Ich habe auf einer Platine Standardelektronikbauteile verbaut, die bei den Arduino-Bastelprojekten ständig gebraucht werden. Die Bauteile habe ich auf der Platine fest verlötet, so dass ich nur noch den Arduino anschließen muss und die Projekte dann durchführen kann. Der Vorteil? Die lästige Wurschtelei auf dem Breadboard entfällt weitestgehend und der Schaltungsaufbau ist übersichtlicher. Du kannst das Arduino Discoveryboard nachbauen, dabei kannst du dich gleich im Löten üben.

Und dann geht es endlich los mit den Arduino-Bastelprojekten und deiner Bastelleidenschaft! Die Projekte fangen sehr leicht an, aber das ändert sich recht schnell, sie werden von Projekt zu Projekt komplexer. An den Stellen, an denen Grundlagenwissen notwendig ist, streue ich Texte ein, die das Bastelprojekt etwas theoretischer beleuchten. So wächst hoffentlich von Projekt zu Projekt auch dein Elektronikgrundwissen, so dass du schon bald in der Lage sein wirst, meine Projekte abzuändern oder sogar ganz eigene Bastelprojekte zu entwickeln.

Wie schon erwähnt, bauen die Bastelprojekte aufeinander auf. Was du in einem Projekt gelernt hast, kannst und sollst du auch in den Folgeprojekten anwenden. Benötigst du Grundlagenwissen, dann präsentiere ich es an der Stelle, an der es benötigt wird. Die Projekte haben alle einen ähnlichen Aufbau.

Codeanalyse: Schritt für Schritt gehe ich den Programmiercode durch und erkläre genau jeden Aspekt des Programms.

Schaltplan: Der Schaltplan ist die schematische Darstellung des Bastelprojektes, sozusagen der Bauplan.

Schaltungsaufbau: Wie die Schaltung dann auf einem Breadboard aufgesteckt oder auf einer Platine aufgelötet aussieht, das stelle ich mit Fotos dar.

Troubleshooting: Die systematische Fehlersuche ist IMHO eine der besonderen Fertigkeiten, die ich gern jedem angehenden E-Bastler nahebringen möchte. Deshalb habe ich sie zum festen Bestandteil meiner Bastelprojekte gemacht.

Benötigte Bauteile: Ich gebe dir einen Überblick über die in diesem Bastelprojekt benötigten Bauteile. So kannst du auf einen Blick feststellen, ob dir die Bauteile bereits vorliegen.

Programmcode: Der für die Bastelprojekte verwendete Programmiercode wird vorgestellt, manchmal in kleinen Häppchen.

Gelegentlich biete ich Quick-and-Dirty -Lösungen an, die auf den ersten Blick etwas umständlich erscheinen mögen. Anschließend folgt eine verbesserte Variante, was als Anregung dienen soll, nach weiteren Lösungsmöglichkeiten zu suchen und – im Idealfall – eigene Lösungen zu entwerfen. Wenn das geschieht, habe ich genau das erreicht, was ich beabsichtigt habe. Falls nicht, auch gut. Jeder geht seinen eigenen Weg und kommt irgendwann ans Ziel.

An dieser Stelle möchte ich auch auf meine Internetseite

https://erik-bartmann.de/

hinweisen, auf der du unter anderem einiges zum Thema Arduino findest. Hier kannst du auch alle Programme herunterladen, die ich in meinen Bastelprojekten verwende. Zu den schönsten Momenten für einen Autor gehört es, wenn er Feedback von Lesern erhält. Ich bin manchmal richtig gerührt, wenn mir ein Leser mitteilt, wie viel Spaß ihm mein Buch beim Lesen und Basteln gemacht hat. Darüber freue ich mich sehr und möchte jeden dazu ermuntern, mir mitzuteilen, wie er mein Buch fand, was ihm besonders gefallen hat und auch, was er für verbesserungswürdig an meinem Buch hält. Meine E-Mail-Adresse lautet:

erik.bartmann@yahoo.de.

Sie ist auf meiner Internetseite auch noch einmal aufgeführt.

Die einzige persönliche Voraussetzung, die du mitbringen solltest, ist Interesse am Basteln und Tüfteln. Du musst kein Elektronik-Nerd sein und auch kein Computerexperte, um die im Buch gezeigten Bastelprojekte nachvollziehen und nachbauen zu können. Da wir sehr moderat beginnen, besteht absolut keine Gefahr, dass irgendjemand auf der Strecke bleibt. Setz dich also nicht unter Druck und mach die Dinge nicht schwieriger, als sie sind. Der Spaß steht immer an erster Stelle.

Das Arduino-Board für sich alleine ist zwar ganz nett und wir können uns daran erfreuen, wie klein und schön alles konzipiert wurde, doch auf Dauer reicht das natürlich nicht aus. Wir sollten uns daher im nächsten Schritt ansehen, was wir alles von außen an das Board anschließen können. Falls du noch nie in irgendeiner Weise mit elektronischen Bauteilen (wie Widerständen, Kondensatoren, Transistoren oder Dioden, um nur einige zu nennen) in Berührung gekommen bist, ist das nicht weiter schlimm. Die benötigten Teile erkläre ich dir ausführlich, so dass du nachher weißt, wie sie einzeln und innerhalb der Schaltung reagieren. Zu Beginn eines Arduino-Bastelprojektes stelle ich, wie schon oben kurz erwähnt, eine Liste mit den erforderlichen Teilen zur Verfügung, mit deren Hilfe du dir diese Dinge besorgen kannst. Zentraler Bestandteil ist natürlich immer das Arduino-Board, das ich nicht immer explizit erwähnen werde.