TECHNIK ERKLÄRT
Modellbahn und Arduino - Teil 2 MACHT NICHTS – MACHT WAS AUS
Bei genauerer Betrachtung macht der Ar- duino-Prozessor bei einer blinkenden LED fast nichts: Er wartet nur ab. Baut man das Programm etwas intelligenter auf, so kann der Prozessor in der Zwischenzeit beliebig viele andere LEDs ansteuern und diese auch blinken lassen. Heiko Herholz zeigt an einem Beispiel, wie es geht.
Mit der Software „fritzing“ lassen sich Arduino- Aufbauten auf Steckbrettern visualisieren. Bei Bedarf können auch Schaltpläne und Platinen- Layouts erstellt werden. Alle Abbildungen: Heiko Herholz
I m ersten Teil der Einsteiger-Serie haben wir uns mit grundlegenden Dingen der Arduino-Programmierung beschäftigt und gelernt, wie man die direkt auf dem Ardui- no UNO eingebaute Leuchtdiode (LED) zum Blinken bringen kann und den Blink- Rhythmus variiert. Das Thema der Serie lautet Modellbahn und Arduino. So weit haben wir es im ersten Teil noch nicht ge- schafft, denn so eine Arduino-Platine mit einer eingebauten LED ergibt auf einer Modellbahn nur wenig Sinn. Etwas anders sieht es aus, wenn man die LED von der Platine loslöst. Genau für die- sen Fall sind ein großer Teil der auf dem UNO vorhandenen Steckbuchsen gedacht. Diese liefern eine Spannung von 5 Volt und können im Fall des auf dem Arduino ver- bauten ATmega328-Prozessors bis zu 20 mA je Kontakt bereitstellen. Das ist mehr als ge- nug für eine LED. Es ist sogar das Gegenteil der Fall: Der Strom muss begrenzt werden, damit die LED keinen Schaden nimmt. Zur Berechnung muss man wissen, wie viel Strom die LED maximal verbrauchen darf und wie hoch die sogenannte Durch- lassspannung ist. Diese wird von der Be- triebsspannung abgezogen und dann wird der Widerstandswert mit dem ohmschen Gesetz nach der Formel R = U / I berechnet. Dabei muss man darauf achten, dass man mit den richtigen Einheiten agiert. Der Wi- derstand R wird in Ohm angegeben. Die
Spannung U wird immer in Volt eingege- ben und der Strom muss in Ampere in die Formel einfließen. Rote und grüne LEDs haben üblicher- weise eine Durchlassspannung von 1,8 Volt bis 2,2 Volt. Normale LEDs sind für 20 mA konzipiert. Rechnet man das aus, dann kommt man im ungünstigsten Fall auf ei- nen Wert von 160 Ohm. Bei diesem Wert leuchtet die LED sehr hell. Daher kann man diesen Wert als Grenze sehen und die Hel- ligkeit der LED durch einen höheren Wi- derstandswert individuell anpassen. Hier bei diesem Beispiel verwende ich Wider- stände mit 330 Ω. BAUTEILBESCHAFFUNG Leuchtdioden und Widerstände kann man im Elektronik-Fachhandel beschaffen, so- fern man einen solchen Händler noch findet. Besucht man eine Modellbahnmesse, kann man diese nur wenige Cent teuren Bauteile ganz gut bei Firmen wie Tams, Schönwitz oder Donau-Elektronik beschaffen. Alterna- tiv ist natürlich auch die Bestellung bei Inter- net-Versendern möglich. Möchte man etwas mehr mit dem Arduino experimentieren, lohnt die Anschaffung eines Arduino-Start- sets. Ich habe mir für diese Artikelserie das „Elegoo Einsteiger Kit für UNO“ beschafft. Es beinhaltet neben einem Arduino UNO zahlreiche elektronische Bauteile und Dinge
wie Steckbretter und Drähte, sodass sich vie- le Schaltungen schnell aufbauen lassen. Si- cherlich werden wir im Rahmen dieser Serie nicht alle Teile des Sets ausprobieren, aber dennoch ist es praktisch, alle Bauteile im di- rekten Zugriff zu haben. MECHANISCHER AUFBAU Leuchtdioden haben genauso wie alle ande- ren Dioden eine Durchlassrichtung. Das heißt, dass die LED nur leuchtet, wenn die Polung der Gleichspannung korrekt ist. Das längere Bein der LED nennt man Anode. Hier muss die positive Spannung anliegen. Das kurze Bein wird mit Minus bzw. Masse verbunden, die beim Arduino immer als „GND“ beschriftet ist. Entweder vor oder hinter der LED muss der Widerstand in den Stromkreis eingesetzt werden. Das Arduino-Board stellt die Digitalkon- takte D0 bis D13 auf Buchsenleisten bereit. Diese können wahlweise als Eingang oder Ausgang genutzt werden. Bei Nutzung als Ausgang für die Ansteuerung der LEDs hat man die Wahl, ob die Kontakte die positive
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