Physical Computing - mit einem Arduinoboard
Physical Computing bedeutet im weitesten Sinne, interaktive, physische Systeme durch die Verwendung von Hardware und Software zu erstellen. Diese Systeme reagieren auf Ereignisse in der realen, analogen Welt und/oder wirken auf sie ein.
Physical Computing – Wikipedia
Physical Computing – Wikipedia
Genau das kann mit der Arduinoplattform mit relativ tiefen Einstiegshürden geschafft werden. Ebenso bietet sich an Hand einfachen Projekten einen sehr praxisnahen und vor allem begreifbaren Zugang in die Informatik.
In der Lehrmittelreihe Technik und Design des hep-Verlags wird im Band Freizeit, Mode, Wohnen im Kapitel Making ein Spiel mit dem Arduino programmiert. Dazu findet sich unter Kontexte eine Lernhilfe Informatik mit einem Glossar Arduino auf den Seiten 116-118.
Der Arduino - eine Physical Computing Plattform
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Der Minicomputer Arduino ist eine Platine, auf dem sich ein Mikrocontroller und viele kleine elektrische Bauteile und Anschlüsse (Pin's) befinden.
An den Anschlüssen können elektronische Bauelemente angeschlossen werden, sogenannte Sensoren und Aktoren, welche der Microcontroller mit einem Programm ansteuern kann. |
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Ein Mikrocontroller ist ein kleiner Computer, der fast alles beinhaltet, was einen richtigen Computer ausmacht: Recheneinheit, Speicher, Ein- und Ausgabeschnittstellen, Uhr und vieles mehr, einfach ohne Gehäuse, Bildschirm, Tastatur und Maus. Auf dem Mikrocontroller werden Programme und Daten gespeichert, die dieser wie ein App auf einem Handy ausführen kann. Die Programme werden zuvor an einem Computer geschrieben und anschliessend auf den Microcontroller geladen.
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Die Software zum Programmieren
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Die Software steuert die Hardware. Mit Programmen, dem Sketch wird der Hardware „gesagt“, was sie tun soll, dies erfolgt mit der Programmierung. Dazu nutzt man eine Programmiersprache.
Beim Arduino gibt es verschiedene Möglichkeiten der Programmierung. Auf einem Computer oder Notebook in einer integrierten Entwicklungsumgebung, der sogenannten IDE (Integrated Development Environment) mit der Programmiersprache C++. |
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Oder mit einer visuellen/blockbasierten Programmiersprache wie zum Beispiel Ardublock.
Seit einiger Zeit bietet auch Tinkercad.com eine Programmierumgebung für Arduino an. Die Programmblöcke werden in C++ angezeigt und können via Arduino IDE auf den Arduino aufgespielt werden. |
Hardware & Bauelemente
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Als Hardware wird der Teil genannt, der berührt werden kann, also den eigentlichen Arduino. Diesen gibt es in vielen verschiedenen Ausführungen, sogenannten Boards. Die Projekte auf dieser Seite wurde vorwiegend mit dem Arduino UNO gearbeitet.
Weiter empfehlen wir die Boards Arduiono Nano oder LilyPad für textile Projekte. |
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Als elektronische Bauelemente werden Teile bezeichnet, die mit Strom betrieben werden können. Dabei unterscheidet man zwischen Aktoren und Sensoren. Aktoren geben etwas (Licht, Bewegung, Ton) aus. Sensoren nehmen etwas (Helligkeit, Bewegung, Temperatur) auf. Aber auch Kabel, Widerstände oder Steckplatine zählen dazu.
Sensoren sind zum Beispiel: Fotowiderstand, Ultraschall-Distanzsensor, Temperatursensor. Aktoren sind zum Beispiel: LED, Lautsprecher, Servo. |
Schaltungen & Schaltpläne
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Zum Testen eines Sketchs werden die Bauelemente als Schaltung zuerst nur auf einer Steckplatine aufgesteckt, da die Teile nicht verlötet werden müssen, sondern mit Kabel elektrisch verbunden werden. Eine Steckplatine, engl. Breadboard, ist ein Kunststoffbrett durch welches Strom in bestifliessen kann.
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Wie eine Schaltung aufgebaut werden muss, ist im Schaltplan ersichtlich. Schaltpläne in der Steckplatinen Ansicht, sogenannte fotografischen Schaltpläne, sind wohl am einfachsten zu verstehen.
(fritzing.org bietet eine Software zum Erstellen von Schaltplänen.) |
Der Einstieg
Einen grundlegenden Einstieg ins Programmieren mit C++ könnte dir mit der OxoCard glücken. Durch mehrere Aufgaben wirst du an die Grundkonzepte der Informatik geführt und es ist dir möglich wahlweise mit text- oder blockbasierter Programmiersprache zu arbeiten.
Wenn du ein Arduino Starter-Kids gekauft hast, hilft dir das Begleitmaterial ganz bestimmt beim Einstieg. Folgende Seiten bieten einen Onlinkurse - auch für Kinder. Vor allem sind alle Vorarbeiten, die am Computer durchzuführen sind sehr ausführlich beschrieben und dokumentiert...
Eine weitere Möglichkeit zum Einstieg ist mit einem Lehrgang. Ein einfacher, in der Schule geprüfter, Lehrgang kann hier heruntergeladen werden:
| lehrgang_arduino_easy_makinginderschule.pdf |
Weiter wertvolle Links im Web:
Wichtiger Hinweis - wenn du Arduinos von China importierst wird meist noch ein passender Treiber benötigt.
Dieser hier sollte für die meisten Boards funktionieren.
Lade den passenden CH34x-Treiber für dein Betriebssystem herunter und installiere ihn.
Lade den passenden CH34x-Treiber für dein Betriebssystem herunter und installiere ihn.
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Damit der Treiber erkannt wird, musst du eventuell deinen Computer Neustarten.
+ etwas Elektrotechnik und Grundlagewissen kann wohl auch nicht schaden ;)
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