10 Arduino-Projekte für Anfänger, die jeder machen kannBlog Postcircuito.io teamApril 23, 2017
Das Bauen von Arduino-Projekten kann dir ein großes Gefühl der Befriedigung geben, aber oft sind Anfänger nicht sicher, wo sie anfangen sollen. Es gibt viele Dinge zu beachten, wenn man ein Projekt beginnt, und wenn man keine Maker-Erfahrung hat, kann es ziemlich verwirrend sein. Aus diesem Grund haben wir 10 Arduino-Projekte für Anfänger zusammengestellt, die jeder machen kann!
Um loszulegen, ist es am besten, wenn du ein Arduino-Starterkit hast, das Folgendes enthält: Einen Arduino, Überbrückungsdrähte, Widerstände, ein Breadboard, LED und Tasten. Für einige der Projekte werden zusätzliche Teile benötigt, und es gibt Links, wo du sie kaufen kannst.
In allen Projekten, die du unten siehst, haben wir circuito.io für das BoM (Bill of Materials), die Schritt-für-Schritt-Anleitung für die Verdrahtung und die Code-Beispiele, aber natürlich können Sie das ursprüngliche Design ändern, Komponenten hinzufügen oder entfernen und Ihre eigene Version des Projekts machen.
Thermometer mit einem Twist
Für Ihr erstes Projekt haben wir beschlossen, Ihnen zu zeigen, wie man ein Thermometer macht. Es ist recht einfach zu bauen und gehört zu den Dingen, die man einfach im Haus haben sollte. Auch für dieses Projekt haben wir keine Teile im 3D-Druckverfahren hergestellt und nur wenige Teile verwendet, so dass es wirklich einfach und selbsterklärend ist.
Die Komponenten, die du für dieses Projekt benötigst, sind: Arduino Uno, DS18B20 – Digitaler Ein-Draht-Temperatursensor und eine serielle 7-Segment-Anzeige.
Wenn Sie alle Komponenten haben, können Sie beginnen, sie zusammen zu verdrahten. Dieses Projekt hat nur einen Eingang – Temperatursensor, und einen Ausgang – 7-Segment-Anzeige, so dass die Verdrahtung ist nicht so schwierig. Wenn du auf diesen Link klickst, wirst du zu unserer App weitergeleitet, wo die Komponenten für das Projekt bereits für dich ausgewählt sind.
Lassen Sie uns einen Blick auf die verschiedenen Komponenten im Detail werfen:
- Der Temperatursensor hat 3 Pins – VCC, GND, die den Sensor mit Strom versorgen, und DQ, der der Datenpin ist. Jedes Bauteil, das Sie verwenden, hat ein Datenblatt – hier können Sie über das Bauteil lesen und erfahren, welche Funktionen es hat und wie es funktioniert.
- Die serielle 7-Segment-Anzeige kann 4 Ziffern auf einmal anzeigen. Jede Ziffer kann separat angesteuert werden. Sie kann Zahlen, Buchstaben und einige Sonderzeichen anzeigen. Die 7-Segment-Anzeige ist etwas komplizierter zu verdrahten. Wie Sie sehen können, hat sie 10 Pinbelegungen. Sie müssen nicht unbedingt alle verwenden und Sie können mehr im Datenblatt nachlesen. Sie haben vielleicht bemerkt, dass die 7-Segment-Anzeige im Gegensatz zum Temperatursensor Löcher und keine Stifte hat. Daher müssen Sie männliche Stiftleisten anlöten. Löten mag beängstigend klingen, ist aber eigentlich gar nicht so furchteinflößend. Es gibt tolle Online-Tutorials, die du verwenden kannst, hier ist ein gutes von Sparkfun.
Als Nächstes sehen wir uns das Breadboard an. Im Schaltplan auf circuito.io kann man sehen, dass wir ein Breadboard verwenden. Breadboards sind ein grundlegendes Werkzeug für das Prototyping, mit dem man verschiedene Verdrahtungen testen kann, ohne dass man die Teile zusammenlöten muss. Das spart eine Menge Zeit und Material. Sobald Sie den endgültigen Entwurf haben, können Sie eine Leiterplatte erstellen oder eine gelochte Prototyping-Platte verwenden, wie die im Bild oben. Wir werden in einem unserer nächsten Beiträge über verschiedene Lochrasterplatinen und Prototypenplatinen mehr über dieses Thema berichten. Für dieses Projekt können Sie das Breadboard verwenden, wenn Sie möchten. Wow, wir haben schon so viele Informationen behandelt! Das mag Ihnen viel erscheinen, und das ist es auch, aber deshalb führen wir Sie Schritt für Schritt in diese Welt ein, also geben Sie nicht auf, wenn Sie noch nicht alles verstanden haben. Das ist ein Teil des Spaßes – lernen, während du Dinge herstellst!
Nachdem die Verdrahtung abgeschlossen ist, können wir einen Blick auf den Code werfen. Der Code ist im Grunde eine Reihe von Regeln und Anweisungen, die den Sensoren und Aktoren sagen, was sie tun sollen. Wenn Sie mehr darüber erfahren möchten, besuchen Sie unseren Blogbeitrag zum Arduino-Code. Du kannst dir diese 3 Videos über Arduino-Programmierung von ILTMS ansehen.
Zurück zu unserem Projekt, wir erklären hier nur die grundlegende Logik hinter dem Code – die vom DS18B20-Temperatursensor gelesenen Daten werden auf der seriellen 7-Segment-Anzeige mithilfe der Funktionen sevenSegment.write und ds18b20.readTempC() dargestellt. Der spezifische Code für dieses Projekt ist auf unserem Hackster-Projekt-Hub im Code-Abschnitt unten zu finden.
Sie müssen diesen Code herunterladen und ihn in die Firmware-Registerkarte Ihres ursprünglichen Codes einfügen, wie im Tutorial auf Hackster erklärt.
Um alle Teile dieses Projekts zusammenzusetzen, haben wir ein spezielles Material verwendet, das wir sehr mögen. Es heißt Sugru und ist ein buntes und superstarkes Epoxidharz, das man in die gewünschte Form bringen und trocknen lassen kann. Nach dem Trocknen ist dieses Material superstark und dennoch flexibel, so dass es sich schön anfühlt und bunt und lustig ist. Das war doch gar nicht so schlimm, oder?
Wie schnell kannst du tuckern?
Wir haben dieses Projekt zum St. Patrick’s Day gemacht, als wir beschlossen haben, die Tuckierfähigkeiten unseres Teams zu testen. Es war ein denkwürdiger Tag (oder vielleicht auch nicht). Was wir für ein großartiges Ergebnis hielten, war, wie wir später erfuhren, im Vergleich zu den Reaktionen der Leute sehr langsam. Na ja, es gibt ja immer ein nächstes Jahr, nicht wahr?
Zurück zum Aufbau – die Komponenten, die wir in diesem Projekt verwendet haben, sind Arduino Uno, FSR (Force Sensing Resistor), Drucktaster, Piezo-Lautsprecher und 7-Segment-Anzeige. Wir haben die gleiche serielle 7-Segment-Anzeige wie beim Thermometer verwendet, aber dieses Mal wird nicht die Temperatur angezeigt, sondern die Zeit, die vergangen ist, seit das Bierglas den Untersetzer verlassen hat. Daraus können wir ersehen, dass die 7-Segment-Anzeige nur ein Anzeigeelement ist und die eigentliche Berechnung im Code erfolgt und durch den Arduino verarbeitet wird.
Eine weitere Komponente in diesem Aufbau ist der Kraftsensor, der das Gewicht des Pints auf dem Untersetzer erfasst. Sobald es entfernt wird, erkennt der Sensor die Gewichtsveränderung und startet die Zeit, die auf dem 7-Segment angezeigt wird. Der Zähler stoppt, wenn er das Gewicht des Pints wieder auf dem Untersetzer feststellt. Diese Aktion löst eine weitere Komponente aus – den Piezo-Lautsprecher, der eine Melodie spielt. Der Druckknopf setzt die Zeit zurück. Dies sind alle Komponenten, aus denen dieses Projekt besteht.
Wenn du das erste Projekt abgeschlossen hast, ist der Prozess hier ziemlich gleich: Wir haben einen speziellen Link für dieses Projekt erstellt, so dass alle Komponenten bereits vorausgewählt sind. Wenn du der Verdrahtungsanleitung folgst und den Code getestet hast, kannst du das Projekt abschließen und in diesem Beitrag mehr darüber erfahren.
Überwachung der Luftverschmutzung
In diesem nächsten Projekt werden wir dir einen neuen Sensor vorstellen. Er heißt MQ7 und sammelt Daten über die CO-Konzentration in der Luft. Dieser Sensor ist hochempfindlich und hat eine schnelle Reaktionszeit. Auf Sparkfun kannst du nachlesen, wie er funktioniert. Der MQ7 gibt einen analogen Ausgang, deshalb werden wir ihn an den analogen Pin des Arduino anschließen. Der MQ7, wie auch andere Gassensoren, erfordert ein Breakout-Board, das im Grunde ein Adapter ist, mit dem man die ungeraden Pins der Gassensoren mit dem Breadboard verbinden kann.
So, jetzt, wo wir ein bisschen mehr über Gassensoren und ihre Funktionsweise wissen, können wir dazu übergehen, den Code dieses Projekts zu diskutieren. Jetzt, wo du schon zwei Projekte hinter dir hast, sieht der Code hoffentlich nicht mehr so einschüchternd aus, und wir können dazu übergehen, zu besprechen, was der Code eigentlich beinhaltet. In diesem Projekt lernen wir also die map-Funktion kennen. Dies ist eine sehr nützliche und weit verbreitete Funktion in verschiedenen Arduino-Projekten. Wie der Name schon sagt, bildet diese Funktion Zahlen von einem Bereich in einen anderen um. In diesem Fall vom Bereich des MQ7-Sensors zum Bereich der RGB-LED, der 0-255 beträgt. Wie Sie vielleicht schon erraten haben (oder im Video gesehen haben), ändert sich die Farbe der LEDs von rot zu grün, je nach der CO-Konzentration in der Luft. Alle Details darüber, wie man dieses Projekt baut, und weitere Details darüber können in dem Projektbeitrag auf unserem Blog gefunden werden.
Thirsty Flamingo
Der Thirsty Flamingo ist ein weiteres großartiges Arduino-Projekt, mit dem du deine Bastelreise beginnen kannst. In diesem Projekt werden wir einen Bodenfeuchtigkeitssensor verwenden, um die Umgebung unserer Pflanzen zu überwachen. Der Bodenfeuchtesensor ist ein weiterer analoger Sensor, wie der MQ7. Die großen Pads dienen als Sonden für den Sensor, und er verhält sich tatsächlich wie ein variabler Widerstand. Je mehr Wasser sich im Boden befindet, desto besser ist die Leitfähigkeit zwischen den beiden Pads. Dies führt zu einem geringeren Widerstand und damit zu einem höheren SIG-Ausgang. Wenn also mehr Wasser vorhanden ist, gibt es höhere Ausgangssignale, die dann über den analogen Pin an den Arduino gesendet werden. Der Piezo-Lautsprecher, den wir hier verwendet haben und den Sie bereits im Chug-Meter kennengelernt haben, ist so programmiert, dass er piept, wenn der Bodenfeuchtesensor hohe Messwerte liefert.
Wir haben in dieser Erklärung einige Begriffe aus der Elektronik verwendet, z. B.: Widerstand, Widerstand und Leitfähigkeit. Wenn Ihnen diese Begriffe jetzt wie Kauderwelsch vorkommen, ist das ganz normal. In einem unserer nächsten Beiträge werden wir auch einige grundlegende Begriffe besprechen, aber in der Zwischenzeit können Sie diesen Elektronikkurs auf Instructables besuchen. Er ist sehr informativ und hat tolle Erklärungen und Beispiele. Fangen Sie langsam an, lernen Sie die Grundbegriffe und versuchen Sie nicht, alles auf einmal zu verschlingen. Es ist wie beim Erlernen einer neuen Sprache, es braucht Zeit und Übung.
Zurück zu unserem freundlichen rosa Flamingo: Nachdem wir besprochen haben, wie der Bodenfeuchtesensor funktioniert und warum der Piezo-Lautsprecher piepst, wenn er funktioniert, müssen wir uns noch ein paar weitere Dinge in diesem Projekt ansehen. Vor allem das Gehäuse, das wir für ihn gebaut haben. Dies ist das erste Projekt, bei dem wir über den 3D-Druck sprechen werden. Bei diesem Projekt ist es zwar nicht notwendig, das Gehäuse für das Projekt zu bauen, aber es verleiht ihm ein schönes und einzigartiges Aussehen, und in diesem Fall schützt es auch die Elektronik davor, nass zu werden (schließlich planst du ja, deine Pflanzen irgendwann zu gießen, oder?).
Das Entwerfen in 3D erfordert etwas Erfahrung und auch eine gehörige Portion Kreativität. Wie bei der Elektronik kannst du die kostenlosen Entwürfe anderer Leute in 3D ausdrucken, ohne alles, was es über 3D-Design zu wissen gibt, genau zu verstehen. Sie werden jedoch wahrscheinlich einige Informationen sammeln wollen und irgendwann anfangen, Ihre eigenen Designs zu entwerfen oder zumindest die Designs anderer an Ihre Bedürfnisse und Wünsche anzupassen. Ein großartiger Ort, um mit dem Lernen über 3D-Design zu beginnen, sind die Instructables-Kurse.
Auf jeden Fall haben wir für den durstigen Flamingo diese coole Abdeckung gemacht, die alle elektronischen Teile wirklich schön und fest hält, und man hat nur die „Beine“, die eigentlich die Pads des Bodenfeuchtesensors sind, die herausragen. Mehr Informationen darüber, wie wir dieses Projekt gebaut haben, den Code und die 3D-Dateien findest du in dem entsprechenden Blogpost.
Recycelter Roboterarm
Roboterarme sind ein ziemlich beliebtes Projekt in der Maker-Welt. Es gibt verschiedene Bausätze für Roboterarme und viele Tutorials, die zeigen, wie man sie baut. Diese Entwürfe beinhalten normalerweise CNC-Laserschneiden oder 3D-Designs. Wir haben uns entschieden, einen Roboterarm aus Materialien zu bauen, die wir in unserer Werkstatt zur Verfügung hatten, denn zum Makerdasein gehört auch, dass man lernt, mit den vorhandenen Materialien zu arbeiten und die Kosten für sein Projekt zu senken. Die Materialien, die wir verwendeten, waren kleine Holzstücke, Plastikflaschen, die wir zu dünnen Bändern schnitten und als eine Art Schrumpfschlauch verwendeten, und etwas Schnur. Der Bau selbst hat viel Spaß gemacht, und es war interessant zu erforschen, wie man diese übrig gebliebenen Materialien verwenden kann und wie man sie nutzen kann. Wir erklären mehr über den Bauprozess in diesem Blogbeitrag.
In der Elektronikabteilung ist es an der Zeit, euch Servomotoren vorzustellen. Servos haben ein integriertes Getriebe und eine Welle, die in einem Bereich von 180 Grad gesteuert werden kann, und sie sind auch in der Maker-Welt sehr beliebt. Sie werden für alle Arten von Projekten verwendet. Wir haben einen weiteren Beitrag den Arduino-Motoren im Allgemeinen gewidmet und es gibt auch einen speziellen Teil über Servomotoren, den Sie sich gerne ansehen können. In dem Roboterarm-Projekt haben wir 3 generische Metallgetriebe-Servos verwendet: einer bewegt den Arm nach rechts und links, einer bewegt den Arm nach oben und unten und einer steuert den Greifer.
Um die Servos zu steuern, haben wir einen 2-Achsen-Joystick verwendet, wie den, den du auf deiner Playstation-Fernbedienung hast. Dieser Joystick besteht eigentlich aus zwei Potentiometern und einem Druckknopf. Wir haben die Werte des Joysticks so zugeordnet (erinnerst du dich an die Zuordnungsfunktion?), dass die x-Achse des Joysticks eines der Servos von rechts nach links bewegt (0-180 Grad). Die Joystick-Y-Achse bewegt ein anderes Servo von oben nach unten (0-180 Grad).
Das Greiferservo hat zwei Positionen:
- 180 Grad – bedeutet, dass der Greifer geschlossen ist
- 0 Grad – bedeutet, dass der Greifer offen ist
Der Joystick-Taster schaltet zwischen diesen vordefinierten Positionen um.
Das Tolle an diesem Projekt ist, dass man es aus verschiedenen Materialien bauen kann und die Komponenten, mit denen man arbeitet, wirklich kennenlernt und weiß, wie sie in verschiedenen Umgebungen funktionieren. Man kann etwas über das Drehmoment der verwendeten Servos lernen, darüber, wie viel Gewicht sie tragen können, über ihren Funktionsbereich und vieles mehr. Dies ist ein großartiges Experimentierprojekt, wenn du etwas freie Zeit und den Wunsch hast, etwas zu lernen. Und es ist auch ziemlich billig.
Die fliegende Seekuh
Bewegungsmelder – wir begegnen ihnen jeden Tag und benutzen sie. In unserem Auto, zu Hause, im Supermarkt, in unserem Büro oder wenn wir in Geschäfte gehen. In diesem Projekt verwenden wir einen PIR-Bewegungsmelder, der die Bewegung von Menschen und anderen Lebewesen aus einer Entfernung von bis zu drei Metern erkennen kann. Die Funktionsweise des PIR-Sensors besteht darin, dass er die Stärke der Infrarotstrahlung erkennt. Wie das genau funktioniert, kannst du in diesem tollen Tutorial von Adafruit nachlesen. Du kannst die Empfindlichkeit des PIR-Sensors einstellen und auch eine Verzögerung zwischen den Messungen festlegen.
Wie bei allen anderen Projekten in diesem Beitrag verwenden wir ein Arduino-Board und in diesem Fall ein Arduino Pro-Micro 5v. Wie Sie auf dem Bild unten sehen können, haben wir die Lochrasterplatine durch eine gelochte Prototyping-Platine ersetzt, wie wir es beim Thermometer-Projekt getan haben. Auch dies ist kein Muss, wenn du gerade erst anfängst, aber später sind diese kleinen Prototyping-Boards eine großartige Lösung für dauerhaftere Projekte, da sie billig und zuverlässig sind.
In diesem Projekt treffen wir auch den Servomotor wieder, aber dieses Mal haben wir nur einen Motor im Projekt, da er sich nur in einer Achse bewegt.
Wir schließen dieses ziemlich einfache Projekt mit einem schönen Gehäuse ab, das das „Auge“ des PIR-Sensors freilässt, damit er „sehen“ kann, wer kommt, aber es ist elegant in einem schönen 3D-gedruckten Gehäuse untergebracht, das alle Drähte und die Elektronik vom Auge fernhält und dir eine schön aussehende Seekuh bietet, die du in den Eingang deiner Werkstatt oder Garage stellen kannst. Vielleicht hält es sogar Ungeziefer fern wie eine Krähe, wer weiß? Der benutzerdefinierte Code und 3D-Designs sind auf unserer Projekt-Hub auf Hackster.io.
34Five Arduino Pet
Wir geben zu, dass dies ein seltsames und schrulliges Projekt ist, aber es hat eine Menge lustiger Reaktionen bekommen. Und was ist falsch daran, etwas Spaß zu haben? Außerdem ist es eine gute Ausrede, um euch einen weiteren Sensor vorzustellen – den Beschleunigungssensor. Wie du wahrscheinlich schon erraten hast, misst er die Beschleunigung in 3 verschiedenen Achsen. Die genauen Berechnungen und Funktionen dieses Bauteils können Sie in der Schnellstartanleitung von Digikey nachlesen. Das Wesentliche ist jedoch, dass er auf Änderungen der Ausrichtung reagiert. Neben dem Beschleunigungssensor haben wir auch wieder den Piezo-Lautsprecher verwendet, um diese lustige Melodie entsprechend den Änderungen der Ausrichtung zu spielen. Es ist also ein Haustier, aber auch ein tragbares Darth-Vadery-Musikinstrument.
Wie bei allen unseren Projekten findest du alle Komponenten, die wir in unserer App verwendet haben, und wenn du auf diesen Link klickst, siehst du alle Komponenten für dich vorausgewählt, wie von Zauberhand!
Mehr Details, Code und 3D-Designs findest du in unserem Hackster-Projekt-Hub.
Drone Air Gate
Drohnen sind in letzter Zeit sehr beliebt geworden und mit diesem interaktiven Air Gate kannst du deine Spielzeit mit der Drohne auf ein neues Level bringen. Für dieses Projekt benötigen Sie einen HC-SRO4 Ultraschallsensor, eine 9-V-Batterie, einen Sparkfun Arduino Pro Mini Controller und eine RGB Diffused Common Anode.
Die Drohnenstangen eignen sich hervorragend zum Üben der Flugtechnik. Der Ultraschallsensor erkennt, wenn sich die Drohne nähert und wechselt das Licht von rot auf grün. Baue so viele Flugtore, wie du willst, und baue einen Hindernisparcours, um gegen deine Freunde anzutreten. Das macht wirklich Spaß, glaub uns. Wie immer hast du die vollständige Anleitung in unserem Community-Hub auf Hackster.io.
Eine nutzlose Arduino-Geschenkbox
Wenn du so weit gekommen bist, hast du einen Geschenkduino verdient!
Spaß haben ist auch ein großer Teil der Maker-Arduino-Welt, und es ist nichts falsch daran, Projekte zu machen, die keinen Zweck haben.
Das interessante Bauteil, mit dem du hier arbeiten kannst, ist der A1302 Hall Sensor. Dieser Sensor funktioniert nach dem Prinzip des Hall-Effekts, d.h. er reagiert auf Unterschiede in den Magnetfeldern. Um den Hall-Sensor in diesem Projekt zu aktivieren, haben wir einen Magneten auf den Deckel der Schachtel gelegt. Wenn die Schachtel geöffnet wird, beginnt der Piezo-Lautsprecher eine Melodie zu spielen, und auf dem Bildschirm erscheint eine Geschenkverpackung (oder was auch immer Sie wollen). Bei diesem Projekt haben wir kein Breadboard verwendet, sondern ein Arduino-Prototypenschild. In der Zwischenzeit kannst du der Anleitung folgen und deinen eigenen Giftduino bauen.
Kaffeekapsel-Farbdetektor
Wir haben uns entschieden, unseren ersten Blogbeitrag(!) mit unserem beliebtesten Projekt abzuschließen. Die Liebe zum Kaffee ist universell, und ein Nespresso-Kapseldetektor kann ein erstaunliches Gadget sein, das dir bei der Auswahl einer Kapsel hilft.
Der Mechanismus hinter der Funktionsweise des Projekts besteht darin, dass der RGB-Lichtsensor die Helligkeitsstufen des roten, grünen und blauen Farbkanals liest und sie an den Arduino sendet, der deine Kapsel anhand der vordefinierten Werte im Code erkennt. Zu den benötigten Komponenten gehören ein RGB-Lichtsensor, ein Arduino pro mini, ein Steckernetzteil, eine Stromversorgung und ein serienfähiges LCD. Folgen Sie den Anweisungen in unserem Tutorial, um Ihre Schaltung zusammenzustellen und laden Sie den Beispielcode herunter. Laden Sie dann den Projektcode von Github herunter und drucken Sie die Verpackung in 3D aus. Füge sie zusammen und voila, du hast einen Kaffeekapsel-Farbdetektor.
So, jetzt, wo du ein bisschen mehr Informationen darüber hast, wie diese ganze Arduino-Sache funktioniert, ist es Zeit, loszulegen! Nimm dir einen Moment Zeit, um deine Arbeitsumgebung vorzubereiten und sicherzustellen, dass du alles hast, was du brauchst, bevor du dich an die Arbeit machst. Die ersten Projekte können eine Herausforderung sein, aber sie eröffnen eine Welt voller kreativer Möglichkeiten! Es ist erstaunlich!