Arduino-Projekte: Die besten Ideen und Bau­an­lei­tun­gen für den Mi­kro­con­trol­ler

Pas­sio­nier­ten Hobby-Bastlern ist Arduino seit über zehn Jahren ein Begriff: Der pro­gram­mier­ba­re Mi­kro­con­trol­ler auf einer kompakten Platine wurde in un­zäh­li­gen Projekten ein­ge­setzt, hat Leucht­di­oden zum Blinken und Roboter zum Fahren gebracht, Wet­ter­da­ten aus­ge­le­sen und Ent­fer­nun­gen gemessen, Bilder gemalt und Musik kom­po­niert.

Das erste Arduino-Board wurde 2005 in Italien in kleiner Stückzahl her­ge­stellt, um De­sign­stu­den­ten den Umgang mit und die Mög­lich­kei­ten von Mi­kro­con­trol­ler-Pro­gram­mie­rung nä­her­zu­brin­gen. Die auf­kom­men­de Maker-Bewegung – Heim­wer­ker mit starker Tech­nik­af­fi­ni­tät – nahm die neue Plattform be­geis­tert auf, da sie mit weniger als 30 Euro preiswert, einfach zu bedienen und trotzdem äußerst viel­sei­tig ein­setz­bar war und nach wie vor ist. Heute gibt es die Platinen al­ler­dings in ver­schie­dens­ten Aus­füh­run­gen. Der Klassiker, Arduino Uno, ist von den Maßen her mit einer Zi­ga­ret­ten­schach­tel ver­gleich­bar, wo­hin­ge­gen der Arduino Nano kaum größer als eine Zwei-Euro-Münze ist. Auch deutlich kleinere und größere Versionen sind er­hält­lich und bieten damit für nahezu jeden An­wen­dungs­be­reich die passende Hardware. Allen gemeinsam ist, dass sie über einen Mi­kro­con­trol­ler und mehrere analoge und digitale Ein- und Ausgänge verfügen. Über einen USB-Anschluss lässt sich die Platine mit dem Computer verbinden und Pro­gramm­code auf­spie­len. Dieser wird mit der quell­of­fe­nen Ent­wick­lungs­um­ge­bung Arduino IDE ge­schrie­ben und ist prin­zi­pi­ell eine ver­ein­fach­te Variante von C be­zie­hungs­wei­se C++. Mehrere Stift­leis­ten, die auf der Platine an­ge­bracht sind, er­mög­li­chen den Anschluss von LEDs, Bild­schir­men, Mess­in­stru­men­ten, Motoren und un­zäh­li­gen anderen Geräten, die dann durch den Con­trol­ler gesteuert werden können. Oftmals wird Arduino mit dem Raspberry Pi ver­gli­chen, da es sich bei beiden Geräten um eine platz­spa­ren­de Platine handelt, die das Herzstück un­zäh­li­ger elek­tro­ni­scher Projekte dar­stel­len kann. Während Arduino jedoch ein Mi­kro­con­trol­ler ist, handelt es sich bei seinem un­glei­chen Zwilling um einen Ein­pla­ti­nen­com­pu­ter. Erfahren Sie mehr über den Vergleich zwischen Arduino und Raspberry Pi.

Die erste Version des Arduino war Uno. Unzählige Ideen wurden bereits mit dem mit­tel­gro­ßen Mi­kro­con­trol­ler umgesetzt, da er noch heute eine ideale Balance zwischen kompakter Größe und großem Funk­ti­ons­um­fang bietet. Einige be­ein­dru­cken­de Arduino-Beispiele für Ein­stei­ger, Fort­ge­schrit­te­ne und Profis stehen hier stell­ver­tre­tend für die un­über­schau­bar große Zahl an Arduino-Pro­jekt­ideen, die man auf den ver­schie­de­nen DIY-Platt­for­men findet.

Los geht’s direkt mit einem Arduino-Projekt auf Deutsch: Wollen Sie mit Freunden oder Ihrer Familie einen ge­müt­li­chen Brett­spiel­abend machen, aber Sie finden keinen Würfel? Ein Arduino mit fünf an­ge­schlos­se­nen LEDs könnte Ihnen den Abend retten. Per Knopf­druck starten Sie einen Zu­falls­ge­nera­tor, der Ihnen anhand der er­leuch­te­ten Lämpchen die Augenzahl eines digitalen Wür­fel­wurfs zwischen eins und sechs ausgibt. Das Tutorial für den elek­tro­ni­schen Würfel erklärt alle Schritte gut, und für den Bau benötigen Sie nur wenige Teile.

Eine von der Co­ro­na­pan­de­mie in­spi­rier­te Arduino Pro­jekt­idee ist der Social-Di­stancing-Sensor, der sich auch für Arduino-Neulinge eignet. Ein an den Mi­kro­con­trol­ler an­ge­schlos­se­ner Ul­tra­schall­sen­sor sorgt dafür, dass eine LED immer dann leuchtet, wenn eine Person sich auf 50cm nähert. Ver­grö­ßert sich der Abstand wieder, geht die LED aus. Um das Arduino Uno Projekt pro­gram­mier­tech­nisch um­zu­set­zen, benötigen Sie nur wenige Zeilen Code. Für absolute Pro­gram­mier­an­fän­ger ist er aber auch online verfügbar, sodass sich das Arduino Projekt her­vor­ra­gend für den Nachbau Zuhause eignet.

Welche be­ein­dru­cken­den Arduino-Uno-Projekte schon mit wenig Zeit­auf­wand und einer Hand voll Kom­po­nen­ten rea­li­siert werden können, zeigt sich am voll­au­to­ma­ti­schen Licht­ver­fol­ger. Zwei licht­sen­si­ti­ve Wi­der­stän­de sind so auf einem Ser­vo­mo­tor montiert, dass eine vertikal zwischen den Sensoren ver­lau­fen­de Platte für getrennte Blick­fel­der sorgt. Beide Wi­der­stän­de messen in re­gel­mä­ßi­gen Abständen das jeweils ein­fal­len­de Licht. Der Servo er­mög­licht es, dass sich der Aufbau mit den Wi­der­stän­den ho­ri­zon­tal drehen kann. Auf dem Arduino ist ein Code auf­ge­spielt, der die Aufgabe hat, bei einem stärkeren Licht­ein­fall auf einen der Wi­der­stän­de den Servo so weit zu drehen, bis wieder gleich hohe oder zumindest ähnliche Licht­mes­sun­gen an beiden Sensoren erfolgen. Dadurch folgt die Kon­struk­ti­on wie durch Zau­ber­hand bei­spiels­wei­se einer Ta­schen­lam­pe, die man auf den Aufbau richtet und bewegt. Auch die Anleitung zu diesem Arduino-Projekt ist auf Deutsch verfügbar.

Ein Sensor, der einer Ta­schen­lam­pe als Licht­quel­le folgt, ist Ihnen nicht aufregend genug? Dann wird Ihnen eine Kühltruhe, die per Bluetooth Ihre Position lo­ka­li­siert und Ihnen ziel­stre­big nachfährt, viel­leicht besser gefallen. Bei dieser Arduino-Idee wird eine Kühlbox auf Rädern montiert und mit Ihrem Handy verbunden. Dadurch haben Sie bei­spiels­wei­se im Sommer immer ein kühles Er­fri­schungs­ge­tränk zum Greifen nah. Der Bau eines autonom folgenden Kühl­schranks ist zeit- und ma­te­ri­al­auf­wen­di­ger als die ersten beiden Projekte und dürfte etwas für Bastler sein, die schon etwas Erfahrung mit Arduino-Projekten haben.

Eine stylische Arduino Pro­jekt­idee für Zuhause ist das Erstellen einer digitalen LED-Sanduhr. Mit einer ein­ge­bau­ten LED-Matrix werden die fallenden Sand­kör­ner­si­mu­liert. Der Code, der nötig ist, um die LED-Sanduhr zum Laufen zu bringen, ist schon etwas kom­pli­zier­ter, kann aber gut nach­voll­zo­gen und im Be­darfs­fall auch einfach ge­down­loa­det werden. Ein einfaches Gehäuse aus Karton versteckt die Arduino-Schaltung und sorgt dafür, dass die LED-Uhr zum Hingucker wird.

Eine weitere Arduino Idee, die sich an bereits fort­ge­schrit­te­ne Bastler richtet, ist das Bauen eines eigenen fern­ge­steu­er­ten Autos. Um das Gadget zu bedienen, ist es er­for­der­lich, eine passende Smart­phone App zu nutzen. Diese ist vom Ent­wick­ler des Bluetooth-Autos im Google PlayStore ge­pu­blished worden. Falls Sie ein Smart­phone von Apple nutzen, ist es für die Nutzung der App er­for­der­lich, mit einem Jailbreak den er­wei­ter­ten Nut­zer­zu­griff auf Ihrem iPhone zu ak­ti­vie­ren. Das Arduino Uno Projekt sorgt nicht nur beim Bauen für Un­ter­hal­tung. Spaß ist auch bei den Rennen mit Ihrem eigenen Arduino-Auto ga­ran­tiert.

Welche be­ein­dru­cken­den Arduino-Pro­jekt­ideen erfahrene Tech­nik­be­geis­ter­te mit dem kompakten Mi­kro­con­trol­ler umsetzen, zeigt sich an einem Zei­chen­ro­bo­ter, der Vek­tor­gra­fi­ken und Ras­ter­zeich­nun­gen zu Papier bringt, die auf dem Computer ge­spei­chert sind. Für die Umsetzung sind nicht nur Pro­fi­kennt­nis­se mit Arduino-Projekten und hand­werk­li­ches Geschick, sondern auch zahl­rei­che Bauteile und jede Menge Zeit er­for­der­lich – das Ergebnis kann sich aber sehen lassen:

Dieses preis­ge­krön­te Arduino-Uno-Projekt ist eine aus Dreiecken auf­ge­bau­te Holz­kup­pel, die über insgesamt 120 in­ter­ak­ti­ve Licht­flä­chen verfügt. Diese ändern die Farbe und spielen Töne ab, wenn man sich ihnen mit der Hand nähert. Wie viel Planung und Arbeit in dieses Arduino-Projekt geflossen ist, wird in dem Tutorial zum LED-Dome an­schau­lich dar­ge­stellt. Das Far­ben­spiel und die Ge­räusch­ku­lis­se können Sie in diesem Video bestaunen:

Die kleinere Version des Arduino Uno, der Arduino Nano, wird gerne für Projekte verwendet, bei denen der Platz für die Platine stark begrenzt ist. Er basiert wie sein größeres Pendant auf dem leis­tungs­star­ken Mi­kro­con­trol­ler ATmega328 der ame­ri­ka­ni­schen Firma Atmel und erlaubt dadurch ebenso komplexe An­wen­dungs­fäl­le, von denen Sie im Folgenden einen kleinen Auszug erhalten.

Bereits mit wenigen Bauteilen lässt sich jedes Zimmer in eine kleine Disco ver­wan­deln. Ein Mikrofon misst die In­ten­si­tät der Musik und gibt diese In­for­ma­tio­nen an den Arduino Nano weiter. Dieser ma­ni­pu­liert einen leuch­ten­den LED-Streifen, sodass dieser passend zur Musik farblich pulsiert. Diese Arduino-Pro­jekt­idee setzen Ein­stei­ger auch mit sehr wenigen Bauteilen schnell um.

Ein raf­fi­nier­tes Spielzeug, das schnell und mit wenig Ma­te­ri­al­auf­wand gebaut ist und trotzdem jede Menge Freude bereitet, ist der Lü­gen­de­tek­tor. Natürlich misst dieses Arduino-Projekt nicht wirklich, ob jemand lügt, sondern nur die elek­tri­sche Leit­fä­hig­keit von dessen Haut. Diese Messung erlaubt jedoch einen Rück­schluss auf den Er­re­gungs­zu­stand des Probanden.

Fin­ger­ab­druck­sen­so­ren sind aus aktuellen Smart­phones kaum mehr weg­zu­den­ken. Doch auch mit einem Arduino Nano können Sie einen Fin­ger­ab­druck­sen­sor steuern. Hierzu wird ein passender Sensor einfach mit dem Mi­kro­con­trol­ler zu­sam­men­ge­schal­tet. Ein im Schalt­kreis in­te­grier­tes Display zeigt Ihnen daraufhin an, ob es sich um einen im System re­gis­trier­ten und somit Fin­ger­ab­druck handelt. Falls ja, heißt das System Sie will­kom­men. An­de­ren­falls wird der Bild­schirm nicht frei­ge­ge­ben. Das Arduino Nano Projekt lässt sich mit nur wenigen Kom­po­nen­ten umsetzen und ist daher sehr gut für Ein­stei­ger geeignet.

Wollten Sie schon immer einen Roboter bauen? Dieses Arduino-Projekt für Zuhause zeigt Ihnen, wie Kon­struk­ti­on und Pro­gram­mie­rung eines einfachen elek­tro­ni­schen Rau­pen­fahr­zeugs funk­tio­nie­ren. Der Mini-Roboter folgt einer zuvor fest­ge­leg­ten und ein­pro­gram­mier­ten Route, lässt sich aber bei­spiels­wie­se auch um eine Funk­fern­steue­rung oder einen Greifarm erweitern.

Die nächste Idee ist erneut ein Roboter – bei diesem Arduino-Nano-Projekt sind die Raupen jedoch durch ser­vobe­trie­be­ne Spin­nen­bei­ne ersetzt, die eine schnelle und in­ter­es­sant an­zu­schau­en­de Fort­be­we­gung er­mög­li­chen. Steuern Sie die Ro­bo­ter­spin­ne mit Ihrem Smart­phone – bringen Sie zum Bau jedoch einige Zeit, Erfahrung und vor allem jede Menge Lego-Steine mit.

Arduino Projekte für Zuhause können auch Ihren Alltag er­leich­tern. Wäre es nicht ganz schön praktisch, wenn Sie sich nicht mehr um das Gießen Ihrer Lieb­lings­pflan­zen kümmern müssen? Abhilfe schafft auch hier ein Arduino Nano Projekt. Mit einem Tem­pe­ra­tur­sen­sor wird ermittelt, wie viel Wasser die Pflanzen benötigen. Eine ebenfalls an­ge­schlos­se­ne Was­ser­pum­pe sorgt dann im Be­darfs­fall für die aus­rei­chen­de Be­wäs­se­rung. Das au­to­ma­ti­sier­te Pflanzen-Be­wäs­se­rungs­sys­tem eignet sich für bereits etwas fort­ge­schrit­te­ne­re Arduino-Bastler, erfordert dann aber nicht allzu viel Aufwand.

Ein tolles Beispiel für die viel­fäl­ti­gen An­wen­dungs­mög­lich­kei­ten des Arduino ist dieses Projekt für zu Hause: Durch ein paar an­ge­schlos­se­ne Sensoren und einen Bild­schirm wird der Mi­kro­con­trol­ler zur Wet­ter­sta­ti­on, die Tem­pe­ra­tur, Luft­feuch­tig­keit misst sowie die Uhrzeit ausgibt. Das Arduino-Projekt lässt sich auch so erweitern, dass man zu­sätz­li­che Daten zu Luftdruck, Wind­ver­hält­nis­sen, UV-Index und Regen sammeln kann. Für das Projekt sind mehrere Arduinos und einige weitere elek­tro­ni­sche Bauteile er­for­der­lich.