Arduino. Buchsen und Anschlüsse.

Hier ist die Seite über Buchsen und Anschlüsse des Arduino. Die vier Bilder oben sind anklickbar, dann erscheinen größere Bilder. Die vier Bilder oben zeigen im Einzelnen: Das Bild ganz rechts zeigt den Arduino in der Vogelsicht. Dazu habe ich zusätzlich noch ein Riesenbild eingestellt: hier klicken. Damit man das Riesenbild überblicken kann, muß man erstens die Längs- und Querschieber am Weltnetzbetrachter benutzen, damit man nach und nach die Einzelheiten sieht. Und man muß dann jedesmal aufstehen und vier Schritte vom Rechner weggehen, dann ist die Sicht am besten. Das Bild ganz links zeigt den Arduino auf einem grünen DINA4-Blatt. Das grüne Blatt ist 21,0 cm breit und 29,7cm lang, das soll zum Größenvergleich dienen Bild 1 und Bild 2 von links gesehen zeigen beide die Lage der Anschlüsse des Arduino: ---- An der linken Seite eine große silberfarbige Buchse. Hier wird ein zweiter Rechner angeschlossen. Dieser hat Bildschirm und Tastatur und und von hier aus wird der Arduino programmiert. Nach dem Programmieren wird das Kabel wieder weggenommen, der Arduino kann auch alleine arbeiten Es gibt auch Einsatzzwecke, bei denen das Kabel dranbleibt. Beispielsweise, wenn der Arduino den Bildschirm des anderen Rechners mitnutzen soll, etwa um dort seine Ergebnisse anzuzeigen. Das Kabel in der silberfarbigen Buchse, solange es in beide Rechner eingesteckt ist, übernimmt auch die Spannungsversorgung des Arduino. ---- Auch an der linken Seite eine ebenfalls große schwarze Buchse. Hier wird die Spannungsversorgung für den Arduino angeschlossen, etwa ein Netzteil oder eine Batterie. Der Arduino merkt es von alleine, wenn von der silberfabigen Buchse keine Spannung kommt, und dann schaltet er von allein auf die schwarze Buchse um. ---- An den Längsseiten vier Buchsenleisten. An einer Längsseite zwei Sechs-Buchsen-Leisten, an der gegenüberliegenden Seite zwei Acht-Buchsen-Leisten. In diese Buchsen, es sind insgesamt 28 Stück, können Drähte eingesteckt werden. An den eingesteckten Enden dieser Drähte ist die isolierende Draht-Ummantelung entfernt, und die Buchse hat innen eine metallische federnde Klemme, die das eingesteckte Drahtende fest umschließt. So wird zwischen Draht und Buchse eine elektrisch leitende Verbindung hergestellt. Bilder des Arduino mit eingesteckten (grün ummantelten und gelb ummantelten) Drähten sieht man hier und hier. Näheres zu den Buchsen-Leisten im nächsten Kasten. ---- Es gibt noch einen Taster. Wenn der Taster gedrückt wird, dann unterbricht der Arduino seiine Arbeit. Wenn danach der Arduino wieder losgelassen wird, dann beginnt der Arduino seine Arbeit wieder, und zwar fängt er ganz vorn im Programm an. Dieser Taster wird als Neustart-Taster bezeichnet. Im Englischen heißt das "reset". (eingefügt am 1Februar2011)

Zum dritten Bild von links gesehen. Man kann oben das Bild anklicken oder auch hier klicken.

Einschub. Ein wichtiges Werkzeug zum Lernen. Man kann sich auch das Bild ausdrucken lassen und legt es neben den Bildschirm. Dann kann man nach und nach am Bildschirm den Text lesen und nebenher auf das Papierblatt mit dem gedruckten Bild gucken. Dann lernt man ganz einfach und ganz schnell. Vor allem, wenn man diejenigen Teile des Bildes, die man verstanden hat, mit einem Bleistift dick anstreicht. Dann sieht man, daß man immer mehr verstanden hat und daß immer weniger noch zu Lernendes übrigbleibt. Solche Hilfsmittel, wie Bilder ausdrucken, diese in die Hand nehmen, darauf herumschreiben, das bringt alles den Vorgang des Lernens herüber vom rein Geistigen in die Ebene des Anfassens und Fühlens, sie macht es dadurch anschaulich und einfach. Auch die Aufteilung in "bereits verstanden" und "noch zu lernen" hilft weiter, denn der eine Teil wird immer größer, der andere Teil wird immer kleiner. Der Fortschritt, die andauernden Erfolgserlebnisse, die sieht man mit jedem Bilck auf den selbst bekritzelten Zettel, und ständig werden es mehr. Das macht das Lernen leicht, wegen der ständig sichtbaren Erfolgserlebnisse schwebt man wie auf Wolken. Diese Selbstbelohnung durch einfach erzielbare Erfolgeserlebnisse und die Übertragung von geistiger Arbeit in die Ebene des Fühlens und Anfassens ist ein Werkzeug, das jeder erfolgreiche Lerner ständig benutzt. Die Kunst des Lernens und des Vortragens besteht ja gerade nicht darin, mittelmäßig schwere Dinge künstlich aufzublasen und mit Fremdworten und gespreizter Darstellung auf einen Nichtfachmann Eindruck machen zu wollen. Die Kunst besteht gerade darin, schwierige Dinge anschaulich und verständlich vorzutragen. Ich verwende farbiges sehr dickes Papier mit 160 Gramm je Quadratmeter Flächengewicht. Das ist doppelt so dick wie normales Schreibpapier, fast schon wie ein leichter Karton. Auf dieses Papier mache ich meine Zeichnungen. Beim Zeichnen erkennt man die räumliche Zuordnung der Teile zueinander, er erkennt die Anzahl der Teile, man erkennt die Gestalt der Teile. Und durch das nach und nach zeichnen gehen die Dinge auch nach und nach in das Gehirn hinein. Und zwar ist die Geschwindigkeit, mit der man (in Ruhe) zeichnet, genau so groß wie die Geschwindigkeit, mit der das Gehirn die Dinge aufnimmt. Wenn es einmal nicht paßt, dann zeichnet man halt etwas langsamer, oder man malt Flächen aus, zieht Linien dicker oder dergleichen. Auch auf diese Art werden die Tätigkeit der Hand und die Tätigkeit des Geistes miteinander verknüpft. Bei meinen Weltnetzseiten geht es um folgende Dinge: 1. Ich übermittle Inhalte, sei in der Politik, Landwirtschaft, Energiewirtschaft, in Latein oder in den Sprachen allgemein. 2. Diese Inhalte sind oft in sich schwierig und in sich vielgestaltig ausgeprägt und sie stehen in vielfältiger Wirkung mit der Vergangenheit und mit unserer Umwelt. 3. Ich liefere deshalb eine Gebrauchsanweisung gleich mit, dahingehend, wie die inhaltlichen Aussagen zu verstehen sind, wie sie in das Vorwissen des Leser einzupassen sind, wie man sich das Lesen und Verstehen erleichtert. Hier auf dieser Seite habe ich diese allgemeinen Bemerkungen über Lernen, Denken, Verstehen mit einem farbigen Balken gekennzeichnet. Diese Ausführungen sind aber versteckt überall in meinen Aussagen enthalten.

Das dritte Bild zeigt vor allem die Anordnung und die Bezeichungen der insgesamt 28 kleinen Buchsen, die sich auf den vier Buchsenleisten befinden. Die eine Gruppe von Buchsen befaßt sich mit der Spannungsversorgung. Zum einen mit der Spannungsversorgung für den Arduino selbst. Der Arduino braucht etwa 9 Volt Gleichspannung, damit er arbeiten kann. Diese Spannung erhält der Arduino entweder über die silberfarbige Buchse, und zwar solange, wie er an einen anderen Rechner angeschlossen ist und von diesem versorgt wird. Oder aber über die schwarze große Buchse, hier kann der Arduino an ein Netzteil oder eine Batterie angeschlossen werden. Aber der Arduino kann auch an den kleinen Buchsen mit 9 Volt Betriebsspannung versorgt werden. Dazu schließt man Plus 9 Volt an die kleine schwarze Buchse "U in" = "Spannungseingang" an. Diese Buchse sitzt am Rand einer Sechs-Buchsen-Leiste. Siehe auch das Bild an. Den Minuspol der Batterie oder des Netzteils schließt man an Masse an (Masse, GND, Ground). Es gibt insgesamt drei Massebuchsen auf den Vielbuchsenleisten. Siehe auch das Bild an. Nachdem der Arduino selbst mit seiner Betriebsspannung versorgt ist, kann er seinerseits Spannung nach außen abgeben, beispielsweise für kleine Geräte. Dazu dient die Buchse "3V3", hier werden 3,3 Volt nach außen abgegeben. Auch die Buchse "5V", hier werden 5,0 Volt nach außen abgegeben. Auch die Buchse "A Ref", hier wird eine einstellbare Spannung nach außen abgegeben. Dabei ist einiges zu beachten. Näheres hierzu unter http://arduino.cc/en/Reference/AnalogReference?from=Reference.AREF Diese Buchse ist mit Vorsicht zu gebrauchen, hier kann man bei Fehlbenutzung einiges zerstören. Diese Buchse bitte am Anfang nicht benutzen. Wenn man Plus-Spannung herausgibt, muß man an einer zweiten Stelle auch Minus-Spannung wieder aufnehmen, sonst ist der Stromkreis nicht geschlossen. Die Verbraucher sind mit einem Kabel an die oben besprochenen Buchsen (3V3, 5V, Aref) angeschlossen, mit einem zweiten Kabel werden sie an Masse (Ground, GND) angeschlossen. Diese Art der Spannungsversorgung nach außen ist ein Angebot, das der Arduino macht. Es gibt auch eine "Neustart-Buchse" Wenn man dort ein Kabel einsteckt und dieses mit Masse (Ground, GND) verbindet, dann stoppt der Arduino seine Tätigkeit. Wenn man das Kabel wieder entfernt, dann beginnt der Arduino wieder mit seiner Arbeit, und zwar fängt er ganz vorn im Programmablauf an. Das englische Wort für "Neustart" ist "reset". Die Neustart-Buchse macht dieselbe Arbeit wie der Neustart-Taster, der weiter oben besprochen wurde. Ich empfehle, dieses dritte Bild mit der Zeichnung auszudrucken (noch besser ist es, sie abzuzeichnen) und die bisher behandelten 2 großen Buchsen, den Taster und die bisher besprochenen 8 kleinen Buchsen farblich hervorzuheben, beispielsweise mit Bleistift zu schattieren. Man sieht dann sofort, wo die Teile liegen, wie sie räumlich zueinander angeordnet sind, welche Teile man schon kennt und welche Teile im nächsten Absatz noch besprochen werden. Dieses einfachen Tätigkeiten helfen sehr. (eingefügt am 1Februar2011)

Die zwanzig Signaltore des Arduino. Von den insgesamt 28 kleinen Buchsen des Arduino sind oben bereits 8 Stück besprochen worden. Es bleiben 20 Stück übrig. Wenn man sich das Bild mit der Zeichnung noch einmal genau betrachtet, dann sieht man eine Gruppe von sechs Buchsen, die mit den Zahlen von null bis 5 gekennzeichnet sind. Alle sechs Buchsen sind Eingangsbuchsen für Signale. Diese Buchsen erwarten einen Signaleingang in Form eines elektrischen Zeichens von null bis 5 Volt. Sie messen immer nur kurzzeitig, und zwar dann, wenn sie im Programmablauf den Befehl bekommen: "Messe jetzt". Der Meßvorgang selbst dauert meiner Schätzung nach den Millionstel Teil einer Sekunde oder weniger. Der gemessene Wert wird dann im Arduino gespeichert, und zwar in einem Speicher, der dieser Buchse zugeordnet ist. Diese Eingänge teilen den Spannungsraum von null Volt bis 5 Volt in 1024 Schritte und speichern diese ab. Der Wert Null Volt hat den Speicherwert Null, der Wert 5 Volt hat den Speicherwert 1023, die Spannungszwischenwerte haben entsprechende Werte im Speicher. Die Wiederholungenauigheit beträgt etwa zwei Speicherwerte. Einen solchen Eingang kann man als feinstufig oder als hochauflösend oder als 1024-Stufen-Eingang bezeichnen. Mit einem Fremdwort wird ein solcher Eingang als Analogeingang bezeichnet. Beispielsweise können Temperaturwerte mit einem Meßfühler in Spannungswerte umgewandelt werden und diese Spannungswerte können dann am Eingang des Arduino gemessen werden, einer der 1024 Stufen zugeordnet werden und in Form der entsprechenden Stufennummer abgespeichert werden. Im späteren Programmablauf greift dann der Arduino auf denjenigen Speicher zu, der mit diesem Eingang verbunden ist, und bezieht den im Speicher vorgefundenen Wert in seine weiteren Tätigkeiten und Berechnungen mit ein. Der Meßfühler wird einerseits an den Eingang angeschlossen, mit einem zweiten Kabel wird er an eine Massebuchse angeschlossen (Masse, Ground, GND).

Die letzten 14 Tore. Lieber Leser, streiche bitte die oben beschriebenen sechs Buchsen aus dem Bild ab. Es bleiben jetzt nur noch 14 Buchsen übrigen. Sie sitzen an einer Längsseite der Platine und sie sind von null bis 13 bezeichnet, auf die Platine aufgedruckt. Diese 14 Buchsen sind allesamt umschaltbare Tore. Sie können einzeln belegt werden. Mit einem Programmiertext teilt man dem Arduino mit, welche dieser 14 Tore als Eingangstor verwendet werden, welche als Ausgangstor verwendet werden und welche unbenutzt bleiben sollen. Wenn sie als Ausgangstor geschaltet werden, dann geben sie entweder 5 Volt ab oder null Volt, immer eines von beiden. Der gerade angezeigte Wert bleibt die ganze Zeit über bestehen, bis ein Umschaltbefehl kommt. Mit dem Arduino-Ausgangstor kann ein ganz kleines Stromnutzgerät eingeschaltet und ausgeschaltet werden. Um größere Stromnutzgeräte zu schalten, muß ein Verstärker zwischengeschaltet werden. Dieser verstärkt dann das Ein-Aus-Signal, das vom Ausgang des Arduino her kommt. Für viele Zwecke reichen ein einfacher Transistor oder eine einfache elektronische Schaltung vollkommen aus. Wenn einige Tore als Eingangstor geschaltet werden, dann erwarten sie eine eingehende Spannung von null Volt bis 5 Volt. Die Eingangstore messen immer nur ganz kurzzeitig, immer dann, wenn sie den Befehl bekommen haben: "Miß jetzt" Sie teilen den Spannungsraum auf in zwei Bereiche, zum Einen von null Volt bis 2,49Volt. Eingangswerten aus diesem Spannungsraum teilen die Tore den Speicherwert "Null" zu und sie speichern die "Null" ab. Zum Anderen von 2,5 Volt bis 5 Volt, Eingangswerten aus diesem Spannungsraum teilen sie den Wert "1" zu und sie speichern die "1" ab. In den allermeisten Fällen sorgt man durch den Anlagenaufbau dafür, daß die Eingangswerte entweder kleiner als 1 Volt oder größer als 4 Volt sind. Dann gibt es keine Zweifelsfälle, es ist immer vollkommen klar, ob der Meßwert als "Null" oder "1" abgespeichert wird. Solche Speicher, die genau zwei Werte annehmen und speichern können, bezeichnet man als "Null-Eins-Speicher" oder als "Ja-Nein-Speicher". Mit einem Fremdwort bezeichnet man sie auch als Digitaltore oder Digitalspeicher (eingefügt am 1Februar2011)

Die Besonderheit von einige umschaltbaren Toren. Einige der 14 umschaltbaren Tore können, sofern sie als Ausgang geschaltet sind, die durchschnittliche Ausgangsausgabeleistung dadurch ändern, daß sie ständig ein- und ausschalten. Das Verfahren heißt Pulsbreitenänderung. Beim Arduino geschieht das etwa 500 mal je Sekunde, dann, wenn dieses Verfahren benutzt wird. Pulsbreitenmodulation PBM auf Englisch Pulse Width Modulation PWM Und mit der englischen Abkürzung ist es auch auf die Platine des Arduino aufgedruckt. Man kann es auf dem rechten Bild oben sehen. Man kann auch hier klicken. Es sind die Tore 3,5,6,9,10,11 Näheres zur Pulsbreitenänderung beim Arduino siehe unter www.arduino.cc/en/Tutorial/PWM (eingefügt am 1Februar2011)

Damit sind alle Tore und Anschlüsse des Arduino besprochen und damit ist schon ein ganz wesentlicher Teil des gesamten Arduino erklärt und, wie ich hoffe, auch verstanden worden. (eingefügt am 1Februar2011)

Ich sehe diese Seiten hier als möglichen Anfang für einen Arduino-Club für Frankfurt, die Wetterau, den Taunus und den Vogelsberg. (eingefügt am 1Februar2011)

Verfasser. Karlfried Cost, Frankfurt, www.agriserve.de, am 1.2.2011 www.agriserve.de/Arduino.html, www.agriserve.de/Arduino-Buchsen.html Ich erlaube die Weiterverbreitung dieses Aufsatzes unter der Voraussetzung, daß auch dieser Abschnitt (Abschnitt Verfasser) wörtlich mit weitergegeben wird.

Sämtliche Angaben ohne Gewähr. Eingefügt am 1. Februar 2011

Die Anschrift dieser Seite hier ist: http://www.agriserve.de/Arduino-Buchsen.html Zu meinem Arduino-Inhaltsverzeichnis: www.agriserve.de/Arduino.html Zu meiner Hauptseite: www.agriserve.de

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