Die große Arduino Kursreihe

Kombiniere die Welt der Informatik mit der Elektronik
Warum Arduino?

Der Arduino ist ein Mikrocontroller, ein sogenanntes Entwickler-Board.

Leicht zu programmieren und bestens geeignet, um viele unterschiedliche Bauelemente anzuschließen und anzusteuern. Lerne, den Mikrocontroller zu programmieren und unterschiedliche Bauelemente kennen und verstehen.

Du bist nur noch einen Schritt von eigenen, spannenden Hardware-Projekten entfernt! Es ist jedes mal ein Erfolgserlebniss, wenn alles beginnt zu blinken und zu leuchten – genau so, wie du es programmiert hast!

Alles, was du brauchst

Hard- und Software

Mit der richtigen Hardware macht das ganze einfach am meisten Spaß!

In deinem „Arduino-Starterset“ findest du einen Mikrocontroller (meistens einen Arduino Uno) und viel Hardware, die du anschließen und programmieren kannst. An den Kurse  kannst du mit nahezu jedem Starterset teilnehmen.

In der Arduino-IDE schreibst du deinen eigenen Code und mit dem richtigen USB-Treiber bringst du alle Arduino-Boards zum laufen.

Online simulieren

Aternativ kannst du auch ein Simulationstool verwenden

Alles, was wir mit der Hardware lernen, funktioniert auch 1:1 in einem Simulationstool.

Es gibt viele Simulationstools. Ein Tipp hier ist beispielsweise „Tinkercad“. Hier kannst du (kostenlos) die Hardware virtuell anschließen, programmieren und simulieren.

Die Anleitung ist momentan nicht verfügbar

Deine ersten Programme

Starte sofort mit deinem ersten Projekt: LEDs anschließen und programmieren!

Nur mit dem linken Bild kannst du die onBoard-LED (Pin 13) programmieren, ohne etwas (externe LEDs) anschließen zu müssen.

Den selben Sketch (Code) kannst du anschließend mit einer externen LED an Pin 13 austesten.

Klicke die Bilder an, um sie zu vergrößern.

Lust auf mehr?

Das war nur ein kleiner Vorgeschmack auf das, was du mit einem Arduino so alles machen kannst. Entdecke die Kursreihe, experimentiere mit dem Mikrocontroller und setze deine eigenen Projekte um – vom anschließen der Elektronik bis zum Programmieren des Codes machst du alles selbst!

Die Kursreihe im Überblick

Durch das interaktiv aufgebaute Kurssystem könnt ihr selbst bestimmen, wie viel und wie schnell ihr lernt.

Was bekommst du?

Einen individuell auf die Lehre zugeschnittenen Kurs. Lerne die Grundlagen der Informatik kennen, entdecke die Bauteile, verstehe die elektronischen und physikalischen Hintergründe und realisiere deine eigenen Hardware-Projekte!

Mit vielen Erklärungen, Codebeispielen, Schaltplänen und natürlich Übungen. Die Vertiefungseinheiten schließen einen Themenblock ab und sind größere Aufgaben/Übungen, mit denen du alles, was in der Lektionen oder der gesamten Kursreihe neu eingeführt wurde, noch einmal in praktischen (oft aufeinander aufbauenden) Aufgaben wiederholen und verbinden kannst.

Wie funktionierts?

Über die Tafeln gelangst du zu den Kursinhalten. Du kannst einzelne Kursreihen (beispielsweise den Starterkurs oder einen der Aufbaukurse) als Selbstlernkurs buchen und sofort starten.

Zusätzlich können alle Kurse durch gezieltes Live-Coaching ergänzt werden: Erhalte eine Einführung zu neuen Themen und individuelle Hilfe zu deinen Programmen, Schaltungen und Projekten! Eine Terminübersicht zu allen Kursen findest du auf der Startseite, auf Anfrage werden auch Einzelkurse angeboten.

Momentan nicht verfügbar

Arduino Starterkurs

Im Kurs der Reihe erarbeiten wir uns die Grundlagen der Programmierung: Also wie ist ein Programm eigentlich aufgebaut, wie kann ich Funktionen verwenden/erstellen/einbinden und was sind Variablen, Deklarationen und eine Programmsyntax.

Neben dem Programmcode ist natürlich auch das Verständnis der verwendeten Hardware wichtig. Auch hier beginnen wir ganz einfach: mit ein paar LEDs, Widerständen, dem Breakboard und natürlich einem Mikrocontroller: dem Arduino.

Aufbaukurs 1

Steuere den Mikrocontroller mit einem Tastendruck.

Lerne neue Bauelemente kennen, erweitere die Programmiersprache um die sogenannten Kontrollstrukturen (if/else-Abfragen, while-Schleifen) und programmiere dein erstes Spiel auf und mit dem Arduino!

Bauelemente unter der Lupe

In diesem Teil der Kursreihe betrachten wir die Hardware etwas genauer. Welche anschlüsse hat der Mikrocontroller, welche Möglichketen git es, ihn mit Strom zu versorgen und warum dürfen (momentan) eigentlich nicht mehr als 10 LEDs abgeschlossen werden? Außerdem wollen wir uns ein Bauteil etwas genauer anschauen: die LED. Warum leuchten LEDs, warum brauchen wir (unterschiedliche) Vorwiderstände und wie werden sie berechnet?

Lerne Begriffe wie Halbleiter und Widerstandsreihen kennen, berechne (einfache) Schaltungen und baue sie mit den verfügbaren Komponenten selbst auf!

 – Die folgenden Kurse sind momentan im Aufbau und noch nicht verfügbar – 

Sensorik mit dem Arduino

Die Welt vermessen

In diesem Teil der Kurreihe dreht sich alles um die äußeren Einflüsse: Der Arduino soll lernen, die Welt um sich herrum wahrzunehmen.

Um die Welt vermessen zu können, musst du zunächst die Programmiersprache erweitern: Lerne Verzweigungen und Schleifen (Kontrollstrukturen) kennen und entdecke eine neue Gruppe von Bauteilen: Die Sensoren.

Optik mit dem Arduino

Die Welt anzeigen

Um besser mit dem Mikrocontroller zu interagieren, brauchen wir ein Interface – eine Schnittstelle zwischen Mensch und Computer. Dann können wir die gesmmelten Daten nicht nur verarbeiten, sondern auch ausgeben (lassen).

In diesem Teil der Kursreihe betrachten wir unterschiedliche Ausgabegeräte wie den Seriellen Monitor, LCD-Module oder die 7-Segment-Anzegen genauer und lernen damit umzugehen.

  – Inhalte folgen –

– weitere Inhalte folgen –

  – Inhalte folgen –

  – Inhalte folgen –

Aktorik mit dem Arduino

Die Welt steuern

Mit dem Arduino Bewegung schaffen, genau das ist hier unser Ziel.

Lerne mit Schritt- und Servomotoren zu arbeiten, Winkelpositionen anzufahren und das Binärsystem auf dem Arduino in Kombination mit den neuen Bauteilen umzusetzen.

Lexikon der Bauteile

Ein Nachsschlagewerk, um die Bauteile anzuschließen und  zu programmieren.

Unter dem Begriff Hardware kann man sich leichter etwas vorstellen als unter dem Begriff Software: Hardware kann man anfassen.


Damals wurden mit dem Begriff „Hardware“ nicht nur technische Komponenten, sondern auch Eisenware bezeichnet. Heute wird der Begriff Hardware jedoch nur noch im Technischen Bereich verwendet.

 

Viele Schaltungen und Geräte benötigen Software, damit sie funktionieren, doch es geht auch ohne. Ihr könnt eine LED einfach mit einer Batterie verbinden und sie beginnt zu leuchten. Auch Blinken und noch komplexere Anwendungen funktionieren ohne Software, werden allerdings entsprechend aufwendig. Hier spricht man vom „hardwaregesteuerten Arbeitsprinzip“.

Die kurze Antwort: Vermutlich nicht.

 

Um das besser zu verstehen, führen wir einen neuen Begriff ein: „Open-Source“. Open Source heißt soviel wie öffentlich. Jeder kann sich also die Dateien ansehen, ändern und benutzen. Streng genommen bezieht sich das jedoch auf die Software und auch hier gibt es wiederum verschiedene Lizenzbedingungen zu beachten, aber das lassen wir an dieser Stelle mal beiseite. Open-Source-Software (beispielsweise die Arduino-IDE) gibt es oft – die Hardware (Bau- und Schaltpläne, verwendete Komponenten und co) werden meistens jedoch nicht veröffentlcht.

 

Die Arduino-Boards stehen ebenfalls unter der sogenannten Open-Source-Lizenz. Jeder kann sich also ansehen, wie das Board aufgebaut ist, welche Teile verbaut sind und wie sie verkabelt sind. So kann sich jeder sein eigenes Arduino-Board herstellen. Es gibt „nur“ eine Sache zu beachten: Ihr dürft nicht Arduino auf das Board schreiben. Der Name ist nämlich als Marke geschützt. Deshalb ist auf vielen Boards/Sets weder der Name noch das offizielle Logo von Arduino zu finden.

Ein Algorithmus ist eine eindeutige Handlungsvorschrift zur Lösung eines Problems oder einer Klasse von Problemen. Dabei werden bekannte Eingabedaten verwendet, um die neuen Ausgabedaten (in einer endlichen Folge von Schritten) berechnen zu können.

Für unsere Knobelaufgabe bedeutet das, dass wir einen Anfangswert vorgeben und der Code (das Programm) anschließend mit dem vorgegebenen Wert die nächste, übernächste, … Ziffer der Zahlenreihe für uns berechnet.

Knobelaufgaben

Hinweis: Später findest du hier Knobelleien aus dem Bereich Mathematik, Informatik und Elektronik, die du mit dem Arduino-Mikrocontroller lösen kannst.

Mikrocontroller - Memory

Modulo - Rechenrätsel

Kannst du die Rechenrätsel mit dem Modulo-Operator und in unterschiedlichen Datentypen lösen?

Algorithmen

Schaffst du es dir Folgen und Zahlenreihen … auf dem Mikrocontroller zu programmieren? Nutze den Seriellen Monitor, um festzustellen, ob du es geschafft hast 😉

a) Die „leichte“ Varriante: Mit Schleifen

b) Die „etwas anspruchsvollere“ Varriante: Rekursiv

 

 – Aufgaben folgen –

Die Algorithmen sind auch Thema in der Kursreihe rund um den Mikrocontroller.

Arduino - Puzzle

Du kannst die einzelnen Teile in das Raster (leuchtet auf, wenn du ein Teil mit der Maus bewegst) hineinziehen. Um die Teile zu lösen, können sie einfach wieder aus dem Raster gezogen werden.