Begriffserklärungen

Begriff

Erklärung

Aktor

Ein Aktor kann ein elektrisches Signal in eine Aktion umwandeln. Bekannte Beispiele dafür sind LEDs oder Motoren.

Analog

Gegenteil von „digital“. Analog heisst, dass der Mikrocontroller eine Spannung differenziert wahrnehmen kann. Er kennt die genaue Spannung. 

analog.Read (Pin)

Der Mikrocontroller kann bei den Pins A0 - A5 eine Spannung von bis zu 5V einlesen. Dabei zerteilt er die Spannung von 0V - 5V in 1024 (2^10) Abschnitte. (Bsp.: 0 = 0V, 512 = 2.5V, 1023 = 5V)

analog.Write (Pin, Spannung)

Vergleiche „digital.Write“. Der Mikrocontroller kann bei den digitalen Pins, welche mit „~“ markiert sind, ein analoges Signal ausgeben. Das heisst, er zerteilt die Spannung von 0V bis 5V in 256 Schritte (2^8). Man gibt die Spannung also als einen Wert zwischen 0 und 255 an. (Bsp.: 0 = 0V, 128 = 2.5V, 255 = 5V)

Genau genommen kann der Mikrocontroller nur 5V oder 0V ausgeben. Bei den Pins mit „~“ ist er jedoch fähig eine PWM (engl.: „Puls-With-Modulation“) zu machen. Das heisst, er gibt z.B. für 2.5V eine halbe Mikrosekunde 5V und für eine halbe Mikrosekunde 0V. Nimmt man dann den Durchschnitt einer Mikrosekunde, entspricht dies 2.5V. Für 1.25V müsst man dementsprechend eine viertel Mikrosekunde 5V und für drei viertel Mikrosekunden 0V ausgeben. 

Arduino

Arduino ist eine Programmieroberfläche, welche sowohl aus Hard- wie auch Software besteht. 

Die Software (auch „IDE“ genannt) kann man auf www.arduino.cc gratis herunterladen. Damit lässt sich das Arduino-Board programmieren.  

Die Hardware (das Arduino-Board oder kurz: „der Arduino“) besteht aus einem Board, dessen Herzstück der IC (Mikrocontroller) ist. Dieses Board hat verschiedene Pins (Buchsen), in welche man Kabel einstecken kann, um das Board mit dem Breadboard, den Sensoren und den Aktoren zu verbinden.

Der Mikrocontroller lässt sich mit der Programmiersprache „C“ programmieren. Die Software von Arduino vereinfacht jedoch diese relativ komplizierte Programmiersprache sehr stark. 

Board

Wenn man vom „Board“ spricht, meint man im Normalfall das Arduino-Board. Also der Mikrocontroller. Manchmal spricht man auch einfach nur von „der Arduino“.

Breadboard

Mit dem Breadboard (dt. „Brotbrett) kann man auf sehr einfache Art zwei Kabel miteinander Verbinden, ohne diese zu verlöten. Man steckt sie einfach beide in die richtigen Löcher. Wie die Verbindungen im Breadboard ausschauen, lässt sich ganz einfach googeln. 

Buchse

Eine Buchse ist das Gegenstück eines Steckers. Dort wird der Stecker hineingesteckt. 

Chassis

In meinem Lehrgang arbeiten wir mit einem Chassis, welches sich „DD1-1“ nennt. Unter einem Chassis versteht man im Allgemeinen ein Fahrgestell. Das DD1-1 ist das Fahrgestell unseres Arduino-Roboters. Die Motoren, die Raupen, die Steuerung und eine Geschwindigkeitskontrolle sind fix verbaut. 

DD1-1

Siehe „Chassis“

delay (Millisekunden)

Dies ist ein Arduino-Befehl. Es bedeutet nichts anderes, als dass der Mikrocontroller während dieser Zeit nichts anderes tut, als er gerade dran ist. Die Zeit in den Klammern wird mit Millisekunden angegeben (1000 = 1s). 

Digital

Gegenteil von „analog“. Digital bedeutet in der Arduino-Sprache, dass es nur zwei Zustände gibt: 0 oder 1 („HIGH“ oder „LOW“). 0 bedeutet keine Spannung (0 V) und 1 bedeutet maximale Spannung (5 V).

digital.Read (Pin)

Am definierten Pin wird eine Spannung eingelesen. Dabei wird unterschieden zwischen keine Spannung („LOW“ oder 0) oder hoher Spannung („HIGH“ oder 1). Dabei wird jede Spannung höher als 3V als HIGH angesehen.

digital.Write (Pin, Spannung)

Am definierten Pin wird entweder eine Spannung von 5V („HIGH“) oder keine Spannung („LOW“) ausgegeben. 

Drehregler

Der Drehregler, auch „Potentiometer“ genannt, ist ein Widerstand, den man durch Drehen verändern kann.

else {}

Dt.: „sonst“. Darf nur nach einem „IF“ geschrieben werden. Der Else-Befehl wird zwischen die geschweiften Klammern „{ }“ geschrieben. Der Else-Befehl wird dann ausgeführt, wenn kein If-Befehl ausgeführt wird. 

Fotowiderstand

Siehe „Lichtsensor“

GND

GND ist die Abkürzung von „Ground“. Beim Ground ist die Spannung gleich 0V. Es kann mit dem Minus  ( - ) der Batterie verglichen werden. 

HIGH

High steht für „1“ und bedeutet kurz zusammengefasst: „eingeschaltet“. Wenn z.B. eine Lampe leuchtet, dann ist die Spannung „1“, wenn sie aus ist, dann ist die Spannung „0“ oder „LOW“. 

if () {}

Dt.: „wenn“. Wenn etwas der Fall ist, so soll etwas geschehen. Die Überprüfung geschieht in den runden Klammern „( )“ und der Befehl folgt zwischen den geschweiften Klammern „{ }“. 

Jumper

Unter einem Jumper, auch Steckkabel genannt, versteht man ein Kabel mit zwei Enden. Die Enden können entweder je eine Buchse oder ein Stecker sein. Jumper werden hauptsächlich benötigt, um das Arduino-Board mit einem Sensor, Aktor oder dem Breadboard zu verbinden.

LED

LED bedeutet ausgeschrieben „light emitting diode“, was frei übersetzt so viel wie „leuchtende Diode“ heisst. Eine Diode ist ein elektronisches Bauteil, welches den Stromfluss nur in die eine Richtung zulässt. Schliesst man eine Diode falsch an, so sperrt sie den Stromfluss. Bei einer LED hat dies zur Folge, dass sie nicht leuchtet (dies ist der Fehler Nummer 1 bei Anfängern). 

Eine LED ist sehr empfindlich und verträgt nur bis zu einer gewissen Spannung. Deshalb muss man einer LED, wenn man sie mit 5V betreibt, immer einen Vorwiderstand geben, welcher die Spannung reduziert. (Ein 200 Ohm-Widerstand funktioniert für alle gängigen LEDs.)

Lichtsensor

Der Lichtsensor, auch Fotowiderstand genannt, ist ein Widerstand, der sich je nach Lichteinstrahlung verändert. Je mehr Licht auf das Bauteil fällt, desto kleiner wird der Widerstand. 

LOW

Low steht für „0“ und bedeutet so viel wie „ausgeschaltet“. 

(Vergleiche „HIGH“)

Mikrocontroller

Der Mikrocontroller ist das Herz-Stück des Arduino-Boards. Er ist es eigentlich, der alle Befehle ausführt. Der Mikrocontroller würde auch ohne Arduino-Board funktionieren, aber nicht umgekehrt. 

Motor

Der Motor ist ein elektrotechnisches Bauteil, welches elektrische Energie in Bewegungsenergie und Wärme umwandelt. Er ist somit ein perfekter Antrieb für Fahrzeuge. 

Piezo

Der Piezo ist ein kleiner Lautsprecher, welcher einen Ton von sich gibt, wenn Strom hindurchfliesst. Anders als bei normalen Lautsprechern muss man beim Piezo darauf schauen, dass man ihn richtig anschliesst (Plus und Minus)

Pin

Ein Pin ist eine Buchse oder ein Stecker, welcher fest verbaut auf einem Board oder einem sonstigen Bauteil ist. Normalerweise versteht man darunter die beschrifteten Buchsen auf dem Arduino-Board. 

pinMode (pin, INPUT oder OUTPUT)

Im Setup werden müssen die benötigten digitalen Pins definiert werden. Denn sie können nur entweder einen Eingang („INPUT“) oder einen Ausgang („OUTPUT“) sein. Und dies braucht der Mikrocontroller zu wissen. 

Potentiometer

Siehe „Drehregler“

Roboter

Der Begriff „Roboter“ ist ein sehr weiter Begriff. Ein Roboter ist grob zusammengefasst eine technische Apparatur, welche eine Menschliche Arbeit übernehmen soll. Die Roboter, mit denen wir Arbeiten werden, werden diesem Anspruch jedoch nicht gerecht werden, da sie Übungsobjekte sind. Mit dem erlernten Wissen des Lehrmittels lässt sich jedoch durchaus ein nützlicher Roboter bauen. 

Roboter-Chassis (DD1-1)

Siehe „Chassis“

Sensor

Ein Sensor ist ein elektronisches Bauteil, welches eine spezifische Fähigkeit hat, eine oder mehrere Eigenschaft/en aus der Umwelt wahrzunehmen und die Daten zur Weiterverarbeitung übertragen kann.

Ein einfaches Beispiel ist der Taster oder der Temperaturmesser.

Serial.print ()

Der Mikrocontroller kann über den seriellen Monitor bestimmte Werte, Befehle oder einen Text ausgeben oder einlesen. „Print“ bedeutet, dass hier der Mikrocontroller ein Signal an den Computer schickt. Der Wert oder der Text, welcher gesendet wird, steht zwischen den Klammern „( )“. 

Serial.println ()

Siehe „Serial.print ()“. Das „ln“, welches am Schluss angefügt wird, bedeutet, dass auf dem seriellen Monitor der Cursor auf eine neue Zeile springt (ähnlich wie die Enter-Taste im Word). 

Serieller Monitor

Der serielle Monitor ist eine Schnittstelle vom Arduino-Board und dem Computer, wo man sowohl Werte, Befehle oder einen Text auslesen oder eingeben kann. Es ist somit das Kommunikationsfenster zwischen dem Mikrocontroller und dem Computer. Der serielle Monitor lässt sich unter „Werkzeuge“ in der Software öffnen. 

Sketch

Der Sketch ist das geschriebene Programm, das man auf das Arduino-Board lädt. 

Stecker

Gegenstück einer Buchse. Der Stecker wird in die Buchse gesteckt.

Steckkabel

Siehe „Jumper“

Taster

Der Taster ist ein Bauelement, welches einen Stromkreis trennen oder schliessen kann. Es ist mit einem Schalter zu vergleichen. Nur dass der Taster wieder in seine Ursprungsposition zurückspringt, sobald man ihn wieder loslässt. 

Ultraschallsensor

Wird zur Entfernungsmessung gebraucht. Der Ultraschallsensor ist ein komplexes elektronisches Bauteil. Es hat einen „Trigger“ und einen „Receiver“. Der Trigger sendet ein Ultraschallsignal und der Sensor misst die Zeit, die verstreicht, bis das Signal irgendwo reflektiert wird und vom Receiver empfangen (gehört) wird. Diese Zeitdauer wird dann an den Mikrocontroller weitergeleitet. 

USB

Über USB empfängt der Mikrocontroller die Signale vom Computer. Es ist die Kommunikationsschnittstelle zwischen Computer und Arduino-Board. Verbunden werden die beiden mit einem USB-Kabel. 

void loop () {}

Jeder Arduino-Sketch ist ist seinem Aufbau gleich. Es beginnt mit dem „void Setup“ und anschliessend kommt der „void loop“. 

„Void“ heisst auf Deutsch „Lücke“ und „Loop“ wird mit „Schleife“ übersetzt. 

Die Befehle, die zwischen den geschweiften Klammern „{ }“ stehen werden ständig wiederholt, sobald alle Befehle durchlaufen sind. 

(Vergleiche mit „void setup“)

void setup () {}

Jeder Arduino-Sketch ist ist seinem Aufbau gleich. Es beginnt mit dem „void Setup“ und anschliessend kommt der „void loop“.

„Void heisst auf Deutsch „Lücke“ und „Setup“ wird mit „Aufbau“ übersetzt. 

Das Setup wird nur einmal durchlaufen. Es kommt vor dem Loop. Im Setup kommen normalerweise Befehle wie z.B. die Pin-Zuordnung usw. 

(Vergleiche mit „void loop“)

Widerstand

Der Widerstand ist ein elektronisches Bauteil, welches elektrische Energie in Wärme verwandelt. Das heisst, dass bei diesem Teil Energie verloren geht. Je grösser der Widerstand, desto weniger Strom kann fliessen und umgekehrt.