Das Arduino-Training – Sehen wie’s geht!

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  • Lectures 63
  • Length 7.5 hours
  • Skill Level All Levels
  • Languages German
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    Available on iOS and Android
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About This Course

Published 7/2015 German

Course Description

Dieses Training führt Sie Schritt für Schritt in die Welt des beliebten Mikrocontrollers ein. Sie lernen nach einer gründlichen Einführung, wie Sie Leuchten, Sensoren und Motoren steuern, den Arduino als Musikinstrument oder BPM-Detektor einsetzen, einen Müdigkeitssensor bauen und eine aufwendige Lightshow realisieren. Ihr Trainer Ramin Soleymani zeigt Ihnen, was alles in dem kleinen Controller steckt, wenn er gemeinsam mit Ihnen mit Bewegungssensoren und Webcams eine Hausüberwachung programmiert. Das Beste: Sie benötigen für dieses Training kein Vorwissen!

- Faszinierende Elektronik-Projekte umsetzen

- Spielerisch programmieren lernen

- Kein Vorwissen erforderlich

Ramin Soleymani ist Informatiker und Workshop-Dozent. Bis 2012 hat er an der Universität Duisburg-Essen im Bereich Wireless Sensor Networks geforscht. Seitdem arbeitet er als selbständiger Software-Entwickler in Berlin, gibt Kurse zu Arduino und Processing und ist Mitorganisator und Dozent bei kreativen Programmierer-Veranstaltungen wie »Creative Coding Berlin« und dem »Science Hack Day«.

What are the requirements?

  • Dies ist ein umfassender Kurs, daher sind Vorkenntnisse nicht erforderlich.
  • Konkrete Projektideen sind hilfreich, um das gelernte Wissen direkt umzusetzen.

What am I going to get from this course?

  • Vom einfachen Schaltkreis für ein Lauflicht bis zum Einsatz von Textilsensoren – dieses Training zeigt Ihnen, wie Mikroelektronik funktioniert und wie Sie externe Bauteile ansteuern.
  • Ramin Soleymani zeigt Ihnen, wie Sie mit der einsteigerfreundlichen Entwicklungsumgebung schnell Ihre eigenen »Sketche« schreiben und so Ihren Arduino ganz leicht programmieren.
  • Von der programmierten Lightshow über Musikinstrumente, die auf Licht reagieren bis zur Hausüberwachung mit Webcam – hier finden Sie jede Menge Anregungen für eigene Arduino-Projekte.
  • Das neueste Board der Arduino-Serie bietet als winziger Linux-PC mit WLAN und SD-Speicher verblüffende Möglichkeiten – Ramin Soleymani stellt sie Ihnen am Beipiel einer Anlage zur Hausüberwachung mit Bewegungsmelder und Webcam vor.

What is the target audience?

  • Jeder, Mikroelektronik verstehen will
  • Alle, die spielerisch programmieren lernen wollen
  • Interessierte an faszinierenden Elektronikprojekten

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Curriculum

Section 1: Darf ich vorstellen: Arduino
01:06

In diesem Video stellt Ihnen Ramin Soleymani die Themen des Kapitels vor. Sie erhalten darin einen Überblick über die unterschiedlichen Arduino-Boards, lernen das vielfältige Zubehör kennen und installieren die Entwicklungsumgebung auf Ihrem Rechner.

03:28

Die verschiedenen Arduino-Boards unterscheiden sich in Ausstattung und Einsatzzweck. Ramin Soleymani stellt Ihnen alle Modelle vor und beschreibt die Unterschiede in Prozessorleistung, Schnittstellen und Speicherkapazität.

03:21

In diesem Video-Training verwenden wir überwiegend das Arduino-Modell »Uno«. Ramin Soleymani macht Sie in diesem Video mit den Eigenschaften des Controllers vertraut.

05:55

In diesem Video stellt Ihnen Ramin Soleymani die elektronischen Bauteile vor, die in den Projekten dieses Trainings verwendet werden: Kabel, Widerstände, Eingabegeräte, Kondensatoren, Leuchtdioden, Sensoren und Motoren.

01:48

Um elektronische Komponenten fest miteinander zu verbinden, verwendet man in der Regel Lötzinn und Lötkolben. Ramin Soleymani stellt Ihnen in diesem Video Hilfsmittel vor, die das Löten erleichtern. Außerdem erfahren Sie, wie Sie Ihren Arduino mit Strom versorgen.

03:50

Auf der Arduino-Website finden Sie umfangreiche Informationen über Hardware und Software ihres Mikrocontrollers. Neben Sprachreferenzen und Code-Beispielen lohnt auch ein Blick ins Forum der Arduino-Community.

04:53

Dieses Video zeigt, wie Sie die Entwicklungsumgebung für Windows herunterladen, installieren und für Ihr verwendetes Board richtig einrichten.

02:21

In diesem Video erfahren Sie, wie Sie die Entwicklungsumgebung für OS X herunterladen, installieren und einrichten. Ähnlich wie bei Windows legen Sie auch hier das verwendete Arduino-Board und den benutzten Port für die serielle Kommunikation fest.

02:06

Auch unter Linux gibt es eine passende Entwicklungsumgebung für Arduino. Ramin Soleymani zeigt Ihnen, wie Sie sie installieren, Anders als bei Windows oder OS X benötigen Sie in diesem Fall Ihr Administrator-Passwort für die Installation.

Übungsdateien zu den einzelnen Abschnitten
Article
Section 2: Die Grundlagen des »Physical Computing«]
00:22

Dieses Einleitungsvideo gibt Ihnen einen Einblick in die Inhalte des Kapitels. Es erläutert die Grundlagen elektronischer Schaltkreise und zeigt, wie Sie Ihren Arduino mit einem einfachen Programm zum Leben erwecken.

04:31

In diesem Video erfahren Sie, wie ein Stromkreis aufgebaut wird. Am Beispiel eines Wasserkreislaufs vermittelt Ihnen Ramin Soleymani die Wechselwirkung zwischen Spannung und Widerstand.

04:46

Mit der Entwicklungsumgebung erstellen Sie Ihre Programme und senden Sie an den Arduino. Ramin Soleymani macht Sie mit der Benutzeroberfläche der Umgebung vertraut und zeigt auch, wie Sie Programmcode kommentieren.

05:28

Programme für den Arduino werden auch als »Sketch« bezeichnet. Sie bestehen zu weiten Teilen aus Funktionen, die einzelne Programmabläufe übernehmen. Dieses Video macht Sie mit dem Aufbau von Sketches vertraut und erläutert wichtige Grundbegriffe wie Funktionen, Variablen und Werte.

07:51

Nun schreiben Sie Ihr erstes Arduino-Programm. Sie versorgen einen ausgewählten Pin mit Strom und bringen damit eine LED auf der Platine zum Blinken. Dabei können Sie einen präzisen Wert für das gewünschte Blinkintervall angeben.

03:24

Das Steckbrett dient als zentrales Experimentierfeld für Ihre Arduino-Projekte. Ramin Soleymani verdeutlicht Ihnen anhand einer Skizze den Aufbau und die Verdrahtung dieses praktischen Hilfsmittels.

04:55

Um eine externe LED anzusteuern, benötigen Sie einen Widerstand im Stromkreis. Sie erfahren in diesem Video, wie Sie den passenden Widerstand ermitteln, die Komponenten richtig verbinden und die LED zum Leuchten bringen.

05:54

Nun erweitern Sie Ihren Versuchsaufbau um einen Drucktaster und steuern die LED manuell. Ramin Soleymani erklärt Ihnen, wie Sie den Stromkreis aufbauen und weshalb Sie nicht auf einen zweiten Widerstand verzichten sollten.

02:35

Alle Widerstände sind mit unterschiedlich farbigen Ringen markiert. In diesem Video macht Sie Ramin Soleymani mit der Farbkodierung vertraut und erklärt, woran Sie die Ohmzahl der Komponenten erkennen.

15:16

Nun schreiben Sie das Programm für Ihre LED-Steuerung. Sie lernen dabei, wie Sie Operatoren richtig verwenden und Verzweigungen aufbauen. Ihr Trainer verrät Ihnen außerdem, wie Sie die Störanfälligkeit des Tasters reduzieren.

Section 3: Steuerung mit Fingerspitzengefühl
00:26

Ramin Soleymani stellt Ihnen die Themen des folgenden Kapitels vor. Sie lernen darin, wie Sie analoge Signale erzeugen, eine Lichtshow programmieren und Daten zwischen Arduino und Ihrem Rechner austauschen.

02:22

Sie haben bereits gelernt, wie Sie eine LED an- und ausschalten. Um nun auch die Helligkeit der Leuchte zu regulieren, bedienen Sie sich eines Tricks: der Pulsweitenmodulation. Ramin Soleymani erläutert Ihnen in diesem Video das Konzept.

08:37

In diesem Video zeigt Ramin Soleymani, wie Sie das Sketch für die stufenlose Steuerung der LED-Helligkeit schreiben. Dabei lernen Sie, wie Sie eine Programmschleife aufbauen und analoge Signale mit der Methode »analogWrite« senden.

05:36

Ein Drehregler oder Potentiometer ermöglicht Ihnen, analoge Signale zu erzeugen. Mit der Methode »analogRead« können Sie diese Signale auslesen und Ihre LED stufenlos von Hand regulieren.

09:35

Über die serielle Schnittstelle können Sie Daten per USB-Kabel vom Arduino an Ihren Computer senden. In diesem Video erfahren Sie, wie Sie die aktuellen Sensorwerte eines Drehreglers übertragen und Zeitwerte in Millisekunden ausgeben.

10:50

Die serielle Schnittstelle funktioniert in beide Richtungen – selbstverständlich können Sie auch Daten vom Computer auf den Arduino übertragen. In diesem Video steuern Sie eine LED per Tastatureingabe und lernen dabei die While-Schleife kennen.

04:58

Die Zeitsteuerung mit »delay« hat einen Haken: Während die Verzögerung aktiv ist, reagiert der Arduino nicht auf weitere Eingaben. Ramin Soleymani zeigt Ihnen, wie Sie eine alternative Zeitsteuerung für ein flexibles Lauflicht programmieren.

11:47

In diesem Video zeigt Ramin Soleymani, wie Sie das Sketch für ein Lauflicht mit sechs LEDs schreiben. Dabei machen Sie sich sogenannte Datenfelder zunutze, die Werte des gleichen Datentyps unter einem Namen zusammenfassen.

14:22

Sie können das Leuchtmuster des Lauflichts per Knopfdruck ändern, indem Sie Ihren Aufbau um einen Drucktaster erweitern. Sie programmieren dazu ein weiteres Leuchtmuster und realisieren den manuellen Wechsel mithilfe einer Verzweigung im Code.

16:06

Mithilfe eines Schieberegisters lässt sich die Zahl der Ein- und Ausgänge des Arduino beliebig erhöhen. In diesem Video lernen Sie, wie ein Schieberegister aufgebaut ist, wie Sie es anschließen und damit acht LEDS über nur drei Arduino-Pins einzeln ansteuern.

Section 4: Projekt: Der Müdigkeitsdetektor
00:21

Wachbleiben heißt die Devise: In diesem Einleitungsvideo gibt Ihnen Ramin Soleymani einen Vorgeschmack auf Ihr nächstes Projekt. Sie konstruieren einen Wecker mit Neigungssensor und übertragen anschließend das gesamte Programm auf einen winzigen Chip.

04:41

Manchen Stromkreis können Sie vereinfachen, indem Sie auf separate Pull-down-Widerstände verzichten. Ramin Soleymani zeigt Ihnen, wie Sie stattdessen den eingebauten Pull-up-Widerstand der Arduino-Pins nutzen.

02:09

Der Neigungssensor öffnet oder schließt einen Stromkreis abhängig von seiner Lage im Raum. Ramin Soleymani erklärt Ihnen die Funktionsweise und zeigt, wie Sie den Sensor anschließen.

02:55

Das Piezo-Element enthält einen empfindlichen Kristall. Wird er in Schwingung versetzt, erzeugt das Element einen Ton. In diesem Video erfahren Sie, wie Sie dem Piezo-Element kontrolliert Spannung zuführen und auf diese Weise Töne entlocken.

08:57

Mit dem Neigungssensor und dem Piezo-Element lässt sich ein ganz besonderer »Wecker« konstruieren: Wird der Sensor in die Seitenlage versetzt, ertönt ein Summton. Ramin Soleymani zeigt Ihnen, wie Sie aus diesen Bauteilen ein vereinfachtes Einschlaf-Warnsystem bauen.

08:11

Sie können die Hardware für so manches Projekt deutlich verkleinern, indem Sie winzige Mikrocontroller wie den »ATTiny45« verwenden. Ramin Soleymani demonstriert, wie Sie den Arduino nutzen, um den ATTiny zu programmieren.

02:43

Nun verkleinern Sie den bereits gebauten Müdigkeitsdetektor, indem Sie das entsprechende Sketch auf den ATTiny übertragen. Sie müssen dazu lediglich die angesprochenen Pins für den Neigungssensor und das Piezo-Element anpassen.

Section 5: Projekte mit Licht und Ton
00:19

Ramin Soleymani verrät Ihnen, was Sie in den folgenden Videos erwartet. Sie programmieren eine Lichtshow, einen Synthesizer und ein besonderes Musikinstrument, das auf Licht reagiert. Außerdem entwickeln Sie ein Gerät, mit dem Sie das Tempo eines Musikstücks ermitteln können.

18:00

Mit einer Lichterkette aus der Reihe »NeoPixel« können Sie farbige Lauflichter erzeugen. Ramin Soleymani zeigt Ihnen, wie Sie die Kette anschließen und mit Strom versorgen. Anschließend lernen Sie die Leistungsfähigkeit der LED-Kette anhand des Demo-Programms kennen.

17:19

Wie das Demo-Programm aufgebaut ist, wissen Sie bereits. Nun erfahren Sie, wie Sie ein eigenes Sketch entwickeln, geeignete Bibliotheken einbinden und effektvolle Lichtmuster mit einem Drehregler steuern.

02:59

Die Helligkeit einer Lichtquelle können Sie mit einem Foto-Widerstand messen. Dieser Sensor wird an den analogen Pin angeschlossen und benötigt einen Spannungsteiler. Ramin Soleymani zeigt Ihnen, wie Sie diese Bauteile anschließen und programmieren.

08:33

Für den Arduino existiert eine eigene Bibliothek, die Tonfrequenzen bestimmten Musiknoten zuordnet. Binden Sie diese Tonbibliothek in Ihr Sketch ein und entlocken Sie einem Piezo-Element mit geringem Aufwand ganze Melodien.

10:27

Der Foto-Widerstand eignet sich auch als Teil eines Musikinstruments: Ähnlich wie bei einem sogenannten Theremin können Sie so nur durch Gesten in der Luft Tonhöhen steuern. Ramin Soleymani zeigt, wie Sie das ungewöhnliche Musikinstrument bauen und programmieren.

07:28

Nun baut Ramin Soleymani mit Ihnen eine multifunktionale Klangmaschine, die drei unterschiedliche Arten der Tonwiedergabe vereint. In diesem Video lernen Sie, wie Sie zunächst die Schaltung und die Programmstruktur planen.

23:37

In diesem Video zeigt Ihnen Ramin Soleymani, wie Sie Sie die Funktionen der Klangmaschine zusammenfügen: das Licht-Theremin, die Zufallswiedergabe und den sogenannten Arpeggiator.

17:21

Die Einheit »BPM« gibt das Tempo eines Musikstücks in Schlägen pro Minute an. Ramin Soleymani zeigt Ihnen, wie Sie mit einem Piezo-Element ein Gerät bauen, das die Geschwindigkeit des rhythmischem Klopfens in BPM-Werten anzeigt.

Section 6: Interaktive Kunst mit Arduino und Processing
00:20

In diesem Video stellt Ihnen Ramin Solemani die Themen des Kapitels vor, in dem es um die Programmiersprache »Processing« und die Visualisierung von Daten geht.

12:53

In diesem Video lernen Sie, einfache Animationen mit Processing zu erstellen. Sie erzeugen ein farbiges Fenster, zeichnen Striche und kreieren einen animierten Fächer in Regenbogenfarben.

08:56

Mit Processing können Sie Sensorwerte auf vielfältige Weise grafisch darstellen. Sie lernen in diesem Video, wie Sie Sensordaten in Form von Zeichenketten über den seriellen Port übermitteln.

10:15

In diesem Video zeigt Inen Ramin Soleymani, wie Sie die grafischen Animaionen der Sensordaten programmieren. Sie wandeln die ausgelesenen Daten in verwertbare Zahlenwerte um und stellen die Ergebnisse als unterschiedlich positionierte weiße Linien auf schwarzem Hintergrund dar.

17:33

In diesem Video führt Ihnen Ramin Soleymani vor, wie Sie mithilfe des Processing-Beispielprogramms »Tree« interaktive Grafikanimationen erzeugen. Dazu erweitern Sie das Programm und steuern es mit einem Potentiometer und einem Helligkeitssensor.

Section 7: Die Welt des Arduino Yún
00:26

Dieses Video gibt Ihnen einen Ausblick auf Ihr nächstes großes Projekt: Mit der umfangreichen Ausstattung des Arduino Yún realisieren Sie eine Anlage zur Hausüberwachung, die Bewegung registriert und Bilder über das Internet versendet.

05:59

Ramin Soleymani stellt Ihnen in diesem Video das Board »Arduino Yún« vor, das die Zugänglichkeit des Arduinos mit der Leistungsfähigkeit eines Linux-PCs verbindet.

04:07

Das Yún stellt standardmäßig ein eigenes WLAN-Netzwerk bereit. Wie Sie sich mit dem Netzwerk verbinden und das Yún in Ihr bestehendes drahtloses Netzwerk integrieren, erfahren Sie in diesem Video.

07:45

In diesem Video erfahren Sie, wie Sie eine Webcam mit dem Arduino Yún steuern. Ramin Soleymani führt Sie schrittweise durch die Installation und zeigt Ihnen, wie Sie mit dem SSH-Protokoll eine sichere Verbindung zur Kamera herstellen. Danach schießen Sie Ihr erstes Foto.

10:47

Der Webservice Temboo stellt Ihnen eine Vielzahl von Diensten bereit. In diesem Video zeigt Ihnen Ramin Soleymani, wie Sie mit Temboo von Ihrem Arduino aus E-Mails über Google Mail versenden.

20:04

Ramin Soleymani führt Sie nun Schritt für Schritt zur eigenen Webcam-Überwachung mit Infrarotsensor. Sie fügen die Bauteile zusammen und programmieren das Gerät so, dass ein Webcam-Bild per E-Mail versendet wird, sobald der Infrarotsensor eine Bewegung registriert.

Section 8: Erweitern Sie Ihre Möglichkeiten!
00:20

Dieses Video stellt die Inhalte des Abschlusskapitels vor. Darin arbeiten Sie mit Textilsensoren, LCD-Bildschirmen und Elektromotoren. Lassen Sie sich von Ramin Soleymani zu neuen, spannenden Projekten inspirieren!

03:57

Kombinationen von Kleidung und Mikroelektronik werden als »Wearables« bezeichnet. Ramin Soleymani stellt Ihnen drei elektronische Komponenten vor, die Sie in Wearables verwenden können: Drucktaster, Drucksensoren und Dehnsensoren.

04:02

Arduino-Zubehör mit einem Strombedarf von mehr als 5 Volt oder 40 Milliampere benötigt eine eigene Stromversorgung. In diesem Video erfahren Sie, wie Sie mit dem Arduino auch derartige Schaltkreise mit höheren Stromstärken steuern können.

06:09

Mithilfe von Elektromotoren und Ihrem Arduino-Board schlagen Sie die Brücke zwischen Elektronik und Mechanik. In diesem Video erfahren Sie, wie Sie einen Servo-Motor anschließen und steuern.

09:42

In diesem Video zeigt Ihnen Ramin Soleymani, wie Sie mit einem einfachen Temperatursensor und Ihrem Arduino-Board ein Thermometer bauen.

18:16

Nun erweitern Sie Ihr Thermometer, indem Sie die gemessende Temparatur fortlaufend auf einem LCD-Bildschirm ausgeben. Sie lernen dabei, wie Sie einen solchen Bildschirm mit dem Arduino verbinden und beliebige Zeichen vom Arduino auf das Display senden.

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