Projekte
In diesem Kapitel finden sich Vorschläge für größere Projekte, die sich mit dem Arduino durchführen lassen. Sie können durchgeführt werden, nachdem die Grundlagen anhand der ersten Kapitel erarbeitet wurden oder sie können die Motivation und Struktur für die Bearbeitung der Grundlagenkapitel darstellen. Dazu sind in jedem Abschnitt die entsprechenden Grundlagen, die zum Verständnis vorausgesetzt werden, verlinkt.
Düvelbot
Düvelbot
Der Düvelbot ist ein kleiner fahrender Roboter auf Arduino-Basis, der über einen Ultraschallsensor zur Entfernungsmessung und Hindernisvermeidung sowie zwei Infrarot-Sensoren zur Linienverfolgung verfügt. Zusätzlich wird ein Display angebracht, um wichtige Informationen darzustellen, und er kann Töne abgeben. Durch die offene Architektur und die Verwendung von Standard-Arduino-Bauteilen sind einige Erweiterungen denkbar.
Der Düvelbot geht zurück auf die Idee und die Vorarbeit von Marco Düvelmeyer, der in seinem Unterrichtsprojekt Technikwerkstatt 4.0 Tutorials rund um Arduino, 3D-Druck, CAD-Software und mehr für seinen Profilunterricht anbietet. Bei der Entwicklungsarbeit hat das Unternehmen Funduino unterstützend mitgewirkt, das den Düvelbot auch zum Kauf anbietet. Dort gibt es auch eine Montageanleitung für den Düvelbot. Für dieses Skript wurde der Düvelbot jedoch in einigen Bestandteilen angepasst und erweitert, daher findet sich hier eine eigene Anleitung mit einigen Anpassungen.
Smart Home: Hausautomatisierung
Smart Home: Hausautomatisierung
Unter dem Stichwort "Smart Home" werden Funktionen zusammengefasst und angeboten, die zur Automatisierung von Prozessen in Häusern und Gebäuden dienen. Das kann ein einfacher Bewegungsmelder für eine Lampe sein oder auch Jalousinen, die automatisch oder auf Knopfdruck hoch- und heruntergefahren werden. Zahlreiche weitere Funktionen können für einen einfacheren Alltag sorgen. Für manche sind sie aber auch einfach ein spannendes Bastelprojekt... und natürlich spielen Arduinos dabei immer wieder eine Rolle!
Hausautomatisierung
Entwickle einen Prototypen für ein "Smart Home" mit möglichst vielen oder möglichst interessanten Funktionen!
Als Grundlage dient ein Karton, der als Haus gestaltet werden soll und Platz für die Technik bietet. Es dürfen alle Bauteile aus dem Arduino Kit verwenden werden. Recherchiere selbst im Kapitel "Bauteilkunde" nach Anleitungen.
Material
- Karton (etwas größer als ein Schuhkarton)
- Arduino Kit (vgl. Bauteilkunde)
- zusätzliche Kabel, male - female, 40cm
- Kreppband
Da bei diesem Projekt sehr viele Bauteile zusammenkommen können, die teilweise viel Strom benötigen, sollte die Stromversorgung nicht (allein) vom Arduino stammen. Nutze das Power Supply Module auf dem Steckbrett, um sowohl den Arduino als auch die Bauteile mit Strom zu versorgen.
Das “Power Supply Module”
Das Power Supply Module dient zur Spannungsversorgung auf einem Steckbrett. Dazu kann eine Batterie mit \(6,5\, V\) bis \(12\, V\) oder ein USB-Kabel angeschlossen werden. Die Spannung wird auf dem Modul je nach Einstellung der Jumper auf \(5\, V\) oder \(3,3\, V\) heruntergeregelt. Dazu verbindet man mithilfe der Jumper die Anschlüsse 5V und OFF bzw. 3.3 und OFF.
Die Spannung kann entlang der langen äußeren Leisten abgegriffen werden, wenn der Taster neben der Hohlbuchse gedrückt ist. Die Zuordnung zu Pluspol und Minuspol ist auf dem Power Supply Module mit + bzw. - markiert.
Das folgende Bild zeigt, wie man die Stromversorgung für einen Servo über ein Power Supply Module herstellt, das mehr Strom liefern kann als der Arduino.
Wichtig sind dabei folgende Punkte:
- Das Power Supply Module ist so eingesteckt, dass das
+vom Modul auf der+-Leiste vom Steckbrett und das-vom Modul auf der--Leiste des Steckbretts liegt (rote Markierung). - Die Jumper auf dem Power Supply Module stehen auf 5V (gelbe Markierung).
- Der GND-Anschluss des Arduino ist mit dem Minus-Anschluss des Steckbretts bzw. Power Supply Module verbunden.
- Bei manchen Steckbrettern sind die Plus- und Minusleisten in der Mitte getrennt. Gegebenenfalls muss hier ein Kabel zur Überbrückung eingebaut werden.
- Am besten ist es, wenn sowohl der Arduino als auch das Power Supply Module von einer eigenen 9V-Batterie versorgt werden. Es werden also zwei Batterien benötigt.
- Alternativ kann nur eine 9V-Batterie am Power Supply Module angeschlossen werden. Dann wird zusätzlich ein Kabel von der
+-Leiste des Steckbretts an den 5V-Anschluss des Arduino benötigt.
Auf diese Weise können auch mehrere Servos oder andere stromhungrige Bauteile genutzt werden, ohne den Arduino zu überlasten. Der maximale Stromfluss beträgt bei dem Power Supply Module \(1\,A\).
Freie Projektarbeit
Freie Projektarbeit
Eigenes Projekt
Überlegt euch ein Arduino-Projekt, das ihr gerne umsetzen würdet, und erarbeitet euch ggf. die fehlenden Grundlagen dazu. Ihr könnt alle Bauteile aus eurem Arduino-Kit nutzen. Die Abschnitte aus diesem Kapitel geben euch eine Einführung zu einigen Bauteilen und ggf. bieten sie euch auch Ideen, was man mit dem Arduino umsetzen kann.
Am Ende solltet ihr euer Projekt mit einem funktionierenden Prototypen auf einem Steckbrett vorstellen können. Zudem sollt ihr eine kurze Ausarbeitung mit folgenden Abschnitten anfertigen:
- Projektziel
- Materialliste
- Schaltplan
- Programm (als Screenshot)
- Erläuterung des Schaltplans und des Programms
- Ausblick: Mögliche Erweiterungen oder Anwendungen
Mögliche übergeordnete Themen für die Projekte im Kurs:
- Smart Home
- Smart Garden
- Escape Room
- Verkehrsmanagement / E-Mobilität
- Smart Classroom
- …