MINT-Tag 2023

Abb. 1: Mechatronische Projekte mit dem Arduino

Autor:	Prof. Dr.-Ing. Schneider
Termin:	01.02.2024
Raum:	L3.1-E02-180 (Labor Robotik)
Betreuer:	Prof. Dr.-Ing. Schneider, Tel. 806

Tabelle 1: Ablauf des Workshops

Gruppe A	Gruppe B	Inhalt	Dauer
12:00	13:30	Begrüßung	5 Min.
12:05	13:35	Einführung Mikrocontroller	5 Min.
12:10	13:40	Open Roberta Lab, "Hello World!"	10 Min.
12:20	13:50	Blinkende LED (D13)	10 Min.
12:40	14:10	Wechselblinker	15 Min.
12:55	14:25	LED pulsieren lassen	15 Min.
13:10	14:40	LED mit Potentiometer Dimmen	15 Min.
13:25	14:55	Verabschiedung	5 Min.

Motivation

Mikrocontroller sind in unserer modernen Welt überall etwas versteckt zu finden. Sie steuern Kaffeemaschinen, Lichtschalter, Staubsauger, Kühlschränke, Waschmaschinen bis hin zu Rasenmähern. Sie bewässern automatisch unsere Pflanzen und prüfen den Kalkgehalt unseres Wassers. Dieser Workshop gibt einen Einblick in die Funktion eines Mikrocontrollers am Beispiel der Plattform Arduino.

Was als Experimentierprojekt für Elektronikbegeisterte begann, ist mittlerweile zur professionellen Lösung für industrielle Anwendungen geworden – der Microcontroller Arduino. In praktischen Versuchen erlernst Du das Programmieren des beliebten Microcontrollers. Vorkenntnisse sind nicht notwendig – Schritt für Schritt erklären wir Dir den Arduino und seine Komponenten – und warum Programmierung kein Hexenwerk ist.

Software

Der Arduino lässt sich mir viele Entwicklungsumgebungen programmieren. Die einfachste Umgebung stellt das Open Roberta Lab bereit.

Vorbereitung im PC-Pool

• Pro zweier Team einen PC mit USB-Eingang und Internetzugang
• Auf den PCs muss der Open Roberta Connector in der neuesten Version (1.6.8) und Java installiert sein.
• Eine Anleitung gibt es hier.
• Die Seite Open Roberta Lab muss erreichbar sein, da wir mit dieser programmieren wollen.
• Dozenten-PC und Beamer für die visuelle Anleitung müssen verfügbar sein.

Funktionstest: Hallo Welt! 

1. Open Roberta Lab starten.
2. Nepo4Arduino wählen.
3. Arduino via USB anschließen.
4. Open Roberta Connector starten.
5. Verbindung herstellen.
6. Token kopieren und unter Roboter→Verbinden eingeben (STRG+V).
7. Programm in Abb. 2 schreiben und mit ▶ übertragen.
8. Arduino Uno→Serieller Monitor im Open Roberta Connector öffnen.
9. Erscheint dort Hallo Welt? - Gratulation!!

Abb. 2: Testprogramm gibt "Hallo Welt!" auf dem seriellen Monitor aus.

Aufgabe 1: Blinkende LED

Abb. 2: Blinkende Leuchten werden im Verkehr

Auf dem Arduino ist an Pin 13 bereits eine LED eingebaut (siehe Abb. 2). Häufig blinkt diese Lampe schon, wenn man ein neues Arduino-Board anschließt, da das Blink-Programm zum Testen des Boards je nach Hersteller bereits vorab installiert ist. Wir werden dieses Blinken jetzt selbst programmieren.

1. Roboterkonfiguration (LED an D13)
2. In einer Schleife - LED einschalten, 1 s warten,LED ausschalten, 1 s warten,usw.
3. Programm auf Arduino übertragen

Musterlösung 

Abb. 3: Roboterkonfiguration für die interne LED

Abb. 4: Testprogramm gibt "Hallo Welt!" auf dem seriellen Monitor aus.

Aufgabe 2: Wechselblinker

Abb. 3: Blinkende Leuchten werden im Verkehr

Zwei Leuchtdioden sollen abwechselnd blinken. Blinkende Leuchten werden im Verkehr als Warnsignal an Fußgängerüberwegen und an Bahnübergängen eingesetzt (vgl. Abb. 3).

Stückliste 

Tabelle 2: Stückliste für den Wechselblinker

Anzahl	Bauteil	Abbildung
2	blaue LED
2	100 Ω Widerstand

Schaltplan 

1. aa

Musterlösung 

1. aa

Weiterführende Links

• Einstieg in die Welt des Arduino Uno R3

Programmheft