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Arduino war schon immer dafür bekannt, einfache und zugängliche elektronische Lösungen zu entwickeln. für Studenten, Hobbyisten, Künstler, Pädagogen (wie mich) oder Profis. Ihre Platinen, die Shields (Erweiterungen) sind vielen von uns vertraut. Von nun an ist es möglich, Ihr eigenes interaktives Projekt mit elektronischen Modulen unter dem Arduino-Zeichen zu erstellen, ohne sich in die Geheimnisse der Elektronik vertiefen zu müssen.
Es wird also einfacher, schneller als bisherund viel effektiver mit der Möglichkeit, die Systeme per Telefon oder Internet zu steuern. Lernen Sie das Arduino Plug and Make Kit mit Modulino® Modulen kennen.
Was ist das Arduino Plug and Make Kit?
Das Arduino Plug and Make Kit ist ein Bausatz, mit dem Benutzerohne die Notwendigkeit, die Grundlagen der Elektronik zu kennen auf einfache und unterhaltsame Weise ihr Abenteuer mit der Programmierung fortzusetzen und mit der Erstellung elektronischer Projekte zu beginnen. Vorkenntnisse in diesen Bereichen führten oft zu einem höheren Mindestalter der Nutzer oder zwangen zu einer Konzentration auf Elektronik und Programmierung.
Dank des mitgelieferten Arduino UNO R4 WiFi-Boards, der sieben einzigartigen Erweiterungsmodule namens Modulino® (Sensoren und Aktoren), die von Arduino von Grund auf neu entwickelt wurden, und des Online-Kurses, habe ich in wenigen Augenblicken einen Game-Controller und eine intelligente Lampe erstellt.
Bei dieser Gelegenheit konnte ich zum ersten Mal die lautstark beworbene Arduino Cloud Umgebung mit dem Cloud-Code-Editor und einem programmierbaren Cockpit für die Erstellung webgesteuerter Anwendungen testen. Diese Tests können als fruchtbar und erfolgreich angesehen werden.
Inhalt des Arduino Plug and Make Kits
Ich mache kein Geheimnis daraus, dass ich schon lange ein Fan von Stil und Form der Arduino-Produkte bin. Diesmal hat sich Arduino für eine recht ansehnliche Box entschieden, die wie immer sehr schön und farbenfroh bedruckt ist. Das Innere der Box wurde so gestaltet, dass es in zwei übersichtliche Bereiche unterteilt ist: links die Elektronik, rechts die Baugruppen. Mir fehlten in dem Set spezielle Einsätze (Extrusionen, Boxen), um die im Projekt nicht verwendeten Module zu verstauen – aber Sie können sie in einem speziellen Karton unterbringen.
Das Kit enthält ein Arduino UNO R4 WiFi Board – eine interessante Kombination aus RA4M1 Mikrocontroller und ESP32-S3 (unterstützt 2,4 GHz Wi-Fi®). Komplettiert wird das Set durch die bereits erwähnten neuen Modulino® Module.
Es ist wichtig, an dieser Stelle zu erwähnen, dass dies der erste und bisher einzige Arduino-Bausatz mit eigenständigen Modulen ist, mit dem neuen Standard der verwendeten Anschlüssedie genau richtig für den Arduino® UNO R4 WiFi sind. Unter den Modulen finden wir:
- Modulino® Knob: ein einfacher Drehknopf für die präzise Einstellung von Werten.
- Modulino® Pixels: acht programmierbare RGB-LEDs, die hell leuchten, gedimmt werden oder die Farbe wechseln können.
- Modulino® Distance: Präzisions-Infrarot-Distanzsensor (misst von 1 mm bis 120 cm).
- Modulino® Movement: für die genaue Aufzeichnung von Bewegungen wie Neigen, Drehen oder Rollen (realisiert durch einen digitalen 3-Achsen-Beschleunigungsmesser und ein digitales 3-Achsen-Gyroskop).
- Modulino® Buzzer: zur Erzeugung von Alarmen oder einfachen Melodien.
- Modulino® Thermo: Feuchtigkeits- und Temperatursensor (-10 °C bis +80 °C mit einer Genauigkeit von ±0,2 °C).
- Modulino® Buttons: drei Tasten für die schnelle Navigation in Projekten mit integrierten drei gelben LEDs.
Ebenfalls enthalten sind QWIIC-Standardkabel zum Anschluss der Modulino®-Module, ein USB-C-Kabel zum Anschluss des Arduino an den Computer, Schrauben, Montageabstandshalter und eine Montageplatte.
Die Montageplatte ist etwas, das ich bei dieser Art von Bausätzen immer vermisst habe. In wenigen Augenblicken werden die im Projekt ausgewählten Modulino®-Module und das Arduino-Board ihren Platz finden, genau wie auf einer Computer-Hauptplatine. Der entstehende Bausatz wird ein vollwertiger Prototyp werden, und zwar ein sehr schöner. Das Board ist robust, farbenfroh, recht groß und mit Befestigungslöchern versehen.
Echtes Plug and Play
Plug-and-play (PnP) bedeutet in der Regel “die Möglichkeit, ein Peripheriegerät an einen Computer anzuschließen und es automatisch ohne Eingreifen des Benutzers zu konfigurieren”. Bisher musste der Benutzer beim Arduino trotz der Existenz verschiedener Shields, die die Arbeit mit Sensoren erleichtern, wissen, welcher Pin und wie ein bestimmter Sensor anzuschließen ist.
Mit dem Plug-and-Make-Kit muss der Benutzer nicht darüber nachdenken, wo er das Modul anschließen soll Modulino®. Er verwendet einen einzelnen QWIIC-Stecker mit I2C und verbindet die Module in beliebiger Reihenfolge. Technische Details stellen kein Problem mehr dar. Dieser Ansatz (basierend auf I2C) ist besonders hilfreich für unerfahrene Entwickler und Ausbilder die sich auf das Lernen konzentrieren wollen oder ein schnelles Prototyping-Tool benötigen. Es handelt sich um echte R&D-Elektronik, die sich hervorragend für den STEAM-Unterricht eignet.
Arduino UNO R4 WiFi
Das Herzstück des Kits ist das neue Arduino UNO R4 Modul mit dem leistungsstarken Renesas RA4M1 ARM Cortex M4 32-bit Mikrocontroller. Das Board bietet sechzehnmal mehr Speicher als der UNO R3 und einen dreimal schnelleren Prozessor, so dass komplexere Entwürfe und genauere Berechnungen möglich sind.
Für die WiFi- und Bluetooth-Kommunikation ist der ESP32-S3-Mini-Chip zuständig. Das Board verfügt außerdem über ein eingebautes 12×8 Array adressierbarer roter LEDs und einen QWIIC-Anschluss, der den Anschluss von Komponenten auf einen einfachen Klick reduziert.
Arduino Cloud Software
Eine der größten Stärken des Kits ist die Möglichkeit, die Arduino Cloud zu nutzen, eine browserbasierte Plattform, mit der wir unsere Projekte mit dem Internet zu verbinden um das Projekt aus der Ferne zu überwachen oder mit ihm zu interagieren, z.B. um das Licht über das Internet zu steuern oder die Luftfeuchtigkeit und Temperatur des Mini-Gewächshauses direkt von Ihrem Telefon aus zu überwachen.
Dies ist eine Einführung in das Internet der Dinge (IoT). Mit der Arduino-Cloud senden wir das Programm direkt an das Board, allerdings erst nach der Installation des sogenannten ArduinoCloudAgent.
Völlig neu für mich ist der Bereich ‘Dashboard’ bzw. ‘Kommandozentrale’, der es Ihnen ermöglicht, Ihr Projekt von überall aus zu überwachen und zu steuern, sei es von einem anderen Computer oder sogar von Ihrem Telefon aus mit selbst hinzugefügten und programmierbaren Schaltern, Widgets wie Diagrammen, Prozentkontrollen, Knöpfen, Kippschaltern, Karten, Nachrichten… es gibt eine Menge davon.
Sobald das Programm geschrieben ist, wie bei C-basierten Arduino üblich, werden die Widgets aktiv. Echtzeitgrafiken können z.B. Daten anzeigen, die von Sensoren über das Internet gesendet werden, und virtuelle Bedienelemente und Tasten können die Elektronik steuern. Und alles, was Sie brauchen, ist ein Internetzugang. Das Cockpit ist reaktionsschnell und ermöglicht die gleichzeitige Entwicklung einer Telefon-App.
Arduino Plug and Make Kit Kurs
Ich begann mein Abenteuer in der Programmierung des Kits mit einem vom Hersteller vorbereiteten Kurs. Ich empfehle nicht, die ersten Stufen des Kurses zu überspringen. Das habe ich getan, und es war ein großer Fehler. Der Kurs ist in drei Phasen unterteilt:
- Erste Schritte – Einführung in die Cloud-Umgebung, Modulino®-Komponenten.
- Projekte – Sieben Beispielprojekte, die das Potenzial des Kits demonstrieren.
- Komponenten – Eine detaillierte Analyse der Fähigkeiten der einzelnen Module.
Zu Beginn lernen wir die Bedienung, das Interface und die Umgebung kennen. Anschließend gehen wir zur Implementierung von Beispielprojekten über. Danach wird jedes Modul mit seiner Programmiermethode separat in der Lektion besprochen. Obwohl jede Phase ihre eigene Rolle spielt, haben mir die Projekte am besten gefallen.
Projekte zum Arduino Plug and Make Kit
In diesem Kurs haben wir die Möglichkeit, sieben Projekte zu realisieren, die von einer Wetterstation über ein Musikinstrument bis hin zu intelligenten Lampen oder einem Game-Controller reichen. Der Aufbau der Tutorials führt uns auf sympathische Weise von einem Basisprogramm zu einem voll funktionsfähigen Projekt. Die Autoren weisen auf die Stellen im Code hin, die in weiteren Schritten ergänzt werden müssen.
Der Einfachheit halber werden die interaktiven Dashboards bei jeder Herausforderung automatisch auf Knopfdruck geladen. Eine Selbstkonfiguration wäre in diesem Stadium zu schwierig.
Struktur des Kurses
Das Erscheinungsbild des Kurses ist klar und ästhetisch ansprechend. Der in einer C-basierten Sprache geschriebene Code wird ausführlich erläutert. Die Autoren gehen davon aus, dass diejenigen, die die Lösung verwenden, bereits die Grundlagen der Programmiersprache kennen, daher werden die Grundlagen weggelassen. Es gibt (verständlicherweise) ziemlich viel Codes und dessen Erklärungen, die dennoch eine bestimmte Gruppe von Benutzern abschrecken oder entmutigen könnten.
Ich mache kein Geheimnis daraus, dass ich immer noch eine native Arduino-Anwendung mit visueller Codeerstellung vermisse. Die Autoren der Lösung sind sich der Einschränkungen bewusst und empfehlen die Lösung daher ehrlich gesagt für Personen ab 14 Jahren.
Dokumentation und zusätzliche Funktionen
Der Kurs wird durch eine Dokumentation ergänzt. Hier wird Schritt für Schritt jede der Optionen erklärt, einschließlich der Möglichkeit, selbst ‘Dashboards’ zu erstellen, der Fernsteuerung der mobilen App, eines Bildgenerators für die LED-Anzeige sowie eines Vorlagengenerators – vorgefertigte Projektkonfigurationen mit Dashboards, die bearbeitet und personalisiert werden können.
Arduino Plug and Make Kit - Vorteile und Nachteile
Kein Hobby- oder Lernpaket ist perfekt, es hat seine Vor- und Nachteile. Unter den Vorteilen des Arduino Plug and Make Kits möchte ich besonders hervorheben:
- Erweiterte Möglichkeiten der Basisplatine dank des Arduino UNO R4 WiFi-Boards im Kit, das die Vorteile der klassischen UNO-Platine mit höherer Leistung und erweiterten WiFi- und Bluetooth-Kommunikationsmöglichkeiten kombiniert.
- Bequeme Anzeige von Nachrichten und Symbolen dank des in den Arduino UNO R4 WiFi integrierten Displays.
- Schnelleres und einfacheres Prototyping dank der QWIIC-Anschlüsse mit I2C.
- Der Code ist immer zur Hand, dank einer „cloudbasierten“ Umgebung mit einem Editor im Browser.
- Ein einfacher Einstieg dank des Kurses, interaktiver Vorlagen, Beispiele und vorgefertigter Inhalte, obwohl er eher für diejenigen gedacht ist, die bereits die Grundlagen der Sprache C hinter sich haben.
- Eine Datenbank mit interessanten Projektendie dank der Community ständig erweitert wird.
- Vielfältige Möglichkeiten. Die Verwendung von Modulino®-Modulen schließt die Verwendung von anderen Arduino-kompatiblen Modulen nicht aus.
Es gibt auch Aspekte, die die Funktionalität des Kits einschränken können. Diese sind:
- Das Fehlen von Materialien und einer Plattform in deutscher Spracheobwohl andererseits in der Welt der Programmierung Englisch unbestreitbar der Standard ist. Vielleicht lohnt es sich auf diese Weise, sich mit der englischsprachigen Terminologie vertraut zu machen.
- Bisher nur eine kleine Anzahl von Modulino®-Modulen verfügbar. Arduino erklärt seine Absicht, dieses Ökosystem weiter auszubauen.
- Die Notwendigkeit, das Kit mit dem Netzwerk zu verbinden um das Kit in der Schule in vollem Umfang nutzen zu können, kann aufgrund einiger Sicherheitseinschränkungen problematisch sein.
- Die Montage mit Schrauben und kurzen Kabeln zwingt beim mehrmaligen Umbau des Bausatzes dazu, ständig mit einem Schraubendreher zu arbeiten.
Zusammenfassung
Das Arduino Plug and Make Kit ist ein Bausatz, der sowohl Jugendlichen als auch erwachsenen Elektronikfans neue Möglichkeiten eröffnet. Die einfache Montage, die intuitive Software und die interessante Auswahl an Modulen machen es zu einem ausgezeichneten Werkzeug für Pädagogen, die sowohl mit Anfängern (auch wenn diese bereits die Grundlagen der Sprache C kennen) als auch mit fortgeschrittenen Entwicklern arbeiten.
Seine Modularität und Unterstützung in Form von Arduino Cloud, Template-Generatoren setzen neue Maßstäbe in der Welt der Einführung in das Internet der Dinge.
Wenn Sie davon träumen, mit Ihren Schützlingen IoT-Projekte zu erstellen, und die Programmiersprache C und Englisch kein Hindernis für Sie sind, ist das Arduino Plug and Make Kit eine ausgezeichnete Wahl.
