Arduino Projekte mit Tinkercad | Teil 2 E-Book

M.Eng. Johannes Wild

• Herausgeber: 3DTech
• Kategorie: Fachliteratur
• Sprache: Deutsch
• Veröffentlichungsjahr: 2022

Seitenzahl: 63

Beschreibung

Achtung: Dieses Buch ist die Fortsetzung des Buchs "Arduino Projekte mit Tinkercad" sowie des Einsteigerbuchs "Arduino - Schritt für Schritt". Dieses Buch richtet sich an Fortgeschrittene und setzt daher Grundwissen im Umgang mit dem Arduino Uno voraus. Am besten arbeitest du zuerst die zuvor genannten Bücher durch, bevor du mit diesem Buch beginnst.
In diesem Buch werden wir gemeinsam und Schritt für Schritt ein paar schwierige Projekte für den Mikrocontroller Arduino Uno erstellen. Zum Simulieren und Programmieren der Projekte verwenden wir – wie schon im Vorgängerbuch – die kinderleicht zu bedienende und kostenlose Software Tinkercad von Autodesk. Gemeinsam und Schritt für Schritt werden wir für jedes Projekt einen Schaltplan und eine blockbasierte Programmierung erstellen sowie die Funktionsweise in Tinkercad simulieren. In jedem Projekt verwenden wir Sensoren, z. B. einen Kraftsensor, einen Kippsensor, einen Bodenfeuchtesensor oder einen Umgebungslichtsensor sowie andere elektronische Bauteile. Zudem integrieren wir Aktoren (Servomotor, Piezo …), welche eine bestimmte programmierte Aktion ausführen werden.
Ich bin Ingenieur (M.Eng.) und möchte dir die Themen Elektronik, Arduino und blockbasierte Programmierung mit Tinkercad anwendungsorientiert, spielerisch und einfach erklärt anhand von DIY-Projekten näherbringen. Dafür wirst du in diesem Buch in den ersten beiden Kapiteln eine sehr kurze Auffrischung zum Arduino und zum Programm Tinkercad finden (ca. 5 Seiten). Falls du eine detaillierte Einführung benötigst, solltest du einen Blick in die Vorgängerbücher dieser Serie werfen. Danach folgen fünf komplexe Projekte, die wir gemeinsam und Schritt für Schritt umsetzen, indem wir die benötigten Bauteile auswählen sowie den Schaltplan, die Verdrahtung und die Programmierung erstellen.
Dabei spielt es keine Rolle, in welchem Alter du bist, ob du noch zur Schule gehst, ob du bereits erwachsen bist, ob du studierst oder im Ruhestand bist. Wenn du dich für Elektronik, für den Arduino oder für Tinkercad interessierst, ist dieses Buch perfekt für dich! Dieses Buch richtet sich an alle, die bereits grundlegende Kenntnisse im Umgang mit dem Arduino und Tinkercad haben sowie über allgemeines Grundlagenwissen in der Elektronik verfügen. Dieses Buch ist also für Fortgeschrittene gedacht.
Wirf am besten einen Blick ins Buch und hole dir dein Exemplar als Ebook oder Taschenbuch nach Hause!

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

Rechtliche Angaben

Vorwort

1 Lernumfang

2 Was ist ein Arduino? | Altes Wissen auffrischen

3 Was ist Tinkercad? | Altes Wissen auffrischen

4 Projekt 1 | Klapp-Scheinwerfer mit automatischem Abblendlicht

4.1 Benötigte Komponenten

4.2 Der Entwurf des Schaltplans

4.3 Entwicklung des Programmcodes

5 Projekt 2 | Alarmsystem mit verschiedenen Sensoren

5.1 Benötigte Komponenten

5.2 Der Entwurf des Schaltplans

5.3 Entwicklung des Programmcodes

6 Projekt 3 | Pflanzen-Überwachung

6.1 Benötigte Komponenten

6.2 Der Entwurf des Schaltplans

6.3 Entwicklung des Programmcodes

7 Projekt 4 | Einparkhilfe und Garagenluft-Überwachung

7.1 Benötigte Komponenten

7.2 Der Entwurf des Schaltplans

7.3 Entwicklung des Programmcodes

8 Projekt 5 | Mini-Piano

8.1 Benötigte Komponenten

8.2 Der Entwurf des Schaltplans

8.3 Entwicklung des Programmcodes

Schlusswort

Impressum des Autors / Herausgebers

Rechtliche Angaben

© 2022

Autor und Herausgeber: M.Eng. Johannes Wild

A94689H39927F

E-Mail: [email protected]

Internet: www.3ddruckworkshop.de

Das vollständige Impressum des Buches ist auf den letzten Seiten zu finden!

Dieses Werk ist urheberrechtlich geschützt

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Alle in diesem Buch enthaltenen Informationen wurden nach bestem Wissen und Gewissen zusammengestellt und sorgfältig geprüft. Der Verlag und der Autor übernimmt jedoch keine Gewähr für die Aktualität, Korrektheit, Vollständigkeit und Qualität der bereitgestellten Informationen. Dieses Buch dient nur zu Bildungszwecken und stellt keine Handlungsempfehlung dar. Die Benutzung dieses Buches und die Umsetzung der darin enthaltenen Informationen erfolgt ausdrücklich auf eigenes Risiko. Insbesondere wird keine Garantie oder Haftung für Schäden materieller oder immaterieller Art seitens des Autors und Herausgebers für die Benutzung oder Nichtbenutzung von Informationen dieses Buches gegeben. Dieses Buch erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit und Fehlerfreiheit. Rechts- und Schadenersatzansprüche sind ausgeschlossen. Für die Inhalte von den in diesem Buch abgedruckten Internetseiten sind ausschließlich die Betreiber der jeweiligen Internetseiten verantwortlich. Der Verlag und der Autor haben keinen Einfluss auf Gestaltung und Inhalte fremder Internetseiten. Verlag und Autor distanzieren sich daher von allen fremden Inhalten. Zum Zeitpunkt der Verwendung waren keinerlei illegalen Inhalte auf den Webseiten vorhanden. Die in diesem Buch zitierten Marken und Gebrauchsnamen bleiben im alleinigen Besitz des jeweiligen Urhebers bzw. Rechteinhabers.

Achtung: Elektrischer Strom kann lebensgefährlich sein!

Vorwort

Herzlichen Dank, dass du dich für dieses Buch entschieden hast!

Achtung: Dieses Buch ist die Fortsetzung zum Buch „Arduino Projekte mit Tinkercad“, sowie zum Einsteiger-Buch „Arduino | Schritt für Schritt“. Dieses Buch richtet sich an fortgeschrittene Arduino Benutzer und setzt daher etwas Grundwissen voraus. Am besten arbeitest du zuerst die beiden oben genannten Bücher durch, bevor du mit diesem Buch beginnst.

In diesem Buch werden wir gemeinsam und Schritt für Schritt ein paar komplexe und tolle Projekte mit dem Mikrocontroller Arduino Uno erstellen. Wir nutzen zur Simulation und Programmierung der Projekte – wie auch bereits im Vorgängerbuch – die kinderleichte und kostenlose Online-Software Tinkercad von Autodesk. In Tinkercad werden wir für jedes Projekt – gemeinsam und Schritt für Schritt – den Schaltplan erstellen, die Programmierung mithilfe der Block-basierten Programmierweise erstellen sowie die Funktionsweise simulieren. In jedem der Projekte werden wir Sensoren, z. B. einen Kraftsensor, einen Kippsensor, einen Bodenfeuchtesensor oder einen Umgebungslichtsensor und andere Bauteile, verwenden. Zudem integrieren wir Aktoren (Servomotor, Piezo …), die eine bestimmte programmierte Aktion ausführen werden.

Ich bin Ingenieur (M.Eng.) und möchte dir die Themen Elektronik, Arduino und die Block-basierte Programmierung mit Tinkercad, anwendungsorientiert, spielerisch und einfach erklärt anhand von DIY-Projekten näherbringen. Dafür wirst du in diesem Buch in den ersten beiden Kapiteln eine sehr kurze Auffrischung zum Arduino und zum Programm Tinkercad finden (ca. 5 Seiten). Falls du eine detaillierte Einführung benötigst, solltest du einen Blick in die Vorgängerbücher dieser Serie werfen. Danach folgen fünf komplexere Projekte, die wir gemeinsam und Schritt für Schritt umsetzen (Bauteile, Schaltplan, Verdrahtung, Programmierung). Los geht’s!

1 Lernumfang

Was dich in diesem Buch erwartet und was du lernen wirst

In diesem Ratgeber findest du fünf spannende und tolle Projekte, die wir gemeinsam und Schritt für Schritt umsetzen werden. Diese Projekte sind etwas komplexer gestaltet, da dieses Buch für Fortgeschrittene gedacht ist. Für die Elektronikprojekte nutzen wir den Mikrocontroller Arduino, sowie die Software Tinkercad von Autodesk. In den ersten beiden Kapiteln wirst du eine sehr kurze Auffrischung zum Arduino und zum Programm Tinkercad finden (ca. 5 Seiten). Falls du eine detaillierte Einführung benötigst, solltest du einen Blick in die Vorgängerbücher dieser Serie werfen, deren Titel im Vorwort erwähnt werden.

Du wirst in diesem Buch auch stellenweise aufgefordert werden, einzelne Schritte, oder sogar ein ganzes Projekt erst einmal eigenständig durchzuführen. Die Lösung folgt dann natürlich auf den weiteren Seiten. Versuche, diese Aufforderungen umzusetzen, dann lernst du am besten!

Dieses Buch beinhaltet die folgenden Projekte:

- DIY-Projekt 1: Auto Klappscheinwerfer mit automatischem Abblendlicht

- DIY-Projekt 2: Komplexes Alarmsystem mit verschiedenen Sensoren

- DIY-Projekt 3: Pflanzen-Überwachung und Versorgung

- DIY-Projekt 4: Einparkhilfe und Garagenluft-Überwachung

- DIY-Projekt 5: Mini-Piano

2 Was ist ein Arduino? | Altes Wissen auffrischen

Ein Arduino ist einfach ausgedrückt nichts anderes als ein kleiner und sehr einfacher Mini-PC oder auch Mikrocontroller, der in der Lage ist Eingangssignale aufzunehmen, diese intern zu verarbeiten und dann in entsprechende Ausgangssignale umzuwandeln. Ein Eingangssignal könnte dabei z. B. Sonnenlicht sein, welches auf einen Sensor fällt. Das entsprechende Ausgangssignal dazu könnte z. B. einen (Jalousie)-Motor steuern. Es gibt verschiedene Modelle des Arduino. Für unsere Projekte benötigen wir in diesem Buch ausschließlich den Arduino UNO (https://www.arduino.cc/en/main/products).

Wie funktioniert ein Arduino? Das Grundprinzip hinter jedem PC ist das binäre System, das auf den beiden Zahlen „0“ (OFF) und „1“ (ON) basiert. Die Kommunikation findet in einem PC mit Kombinationen aus diesen beiden Zahlen statt. Genau dieses Prinzip findet auch beim Arduino Anwendung. Die beiden binären Zahlen werden hier durch die Spannungen 5V („1“ bzw. „HIGH“-Wert) und 0V („0“ bzw. „LOW“-Wert) dargestellt. Jeder Pin eines Arduino-Boards ist mit einer Nummer oder einer Bezeichnung versehen. Es gibt verschiedene digitale und analoge Pins, die Signale empfangen und senden können. An diese Pins kann man Sensoren oder andere Bauteile, z. B. einen Motor, anschließen. Das Board funktioniert mit 5V Gleichstrom. Der Arduino hat auch einen Prozessor, der sich programmieren lässt, sodass dieser gewünschte Befehle ausführt.

3 Was ist Tinkercad? | Altes Wissen auffrischen

Tinkercad ist eine Onlineplattform der Firma Autodesk, auf der man Projekte technischer Art verwirklichen kann. Der Begriff „Tinker“ ist Englisch und bedeutet so viel, wie basteln oder tüfteln. „CAD“ steht für „Computer-Aided Design“, also das computergestützte Entwerfen. Mit Tinkercad kann man an Elektronikprojekten arbeiten, programmieren und auch 3D-Objekte erstellen. Das Erstellen von 3D-Objekten ist nicht Bestandteil dieses Buches.

Da Tinkercad eine Online-Software ist, kann und muss man die Software nicht downloaden, sondern man kann einfach im bevorzugten Browser arbeiten. Zudem ist Tinkercad kostenlos nutzbar. Als Zielgruppe von Tinkercad lassen sich anhand der Erscheinungsform vorwiegend Kinder und Jugendliche ausmachen. Meines Erachtens ist das Programm aber auch für Erwachsene ausgezeichnet geeignet, vor allem wenn man ein Anfänger ist. Gerade diese Einfachheit bietet viele Vorteile und schnelle Erfolge im Umgang mit der Erstellung von 3D-Objekten oder elektronischen Schaltungen.

Alle Projekte werden in der Cloud gespeichert und so hat man von überall mit einem Computer, Handy oder Tablet über das Internet Zugriff darauf.

Einen Account erstellen und loslegen

Bevor wir mit dem Erstellen unserer Projekte loslegen können, müssen wir zuerst einen Account auf der Website www.tinkercad.com