Aufbau eines Arduino UNO

In der folgenden Abbildung sind die wichtigsten Komponenten eines Arduino UNO mit kurzen Beschreibungen aufgelistet.

fig-arduino-uno mit-beschreibung

Das Entwicklerboard Arduino UNO im Detail.

Über die Pin-Leisten auf beiden Seiten des Arduinos kann dieser mittels Jumper-Kabeln mit externen Elektronik-Komponenten beziehungsweise einer Steckplatine verbunden werden:

  • Die analogen Pins A0 bis A5 sind als Sensor-Eingänge zum Messen von Spannungswerten zwischen \unit[0]{V} und \unit[5]{V} geeignet; durch einen eingebauten Analog-Digital-Wandler werden die gemessenen Spannungswerte auf einem Zahlenbereich von 0 (keine Spannung) bis 1023 (maximale Spannung, also \unit[5]{V}) abgebildet.

  • Die digitalen Pins 0 bis 13 können ebenfalls als Sensor-Eingänge festgelegt werden: Eine anliegende Spannung von \unit[>2,5]{V} wird als HIGH (Zahlenwert 1), eine niedrigere Spannung als LOW (Zahlenwert 0) interpretiert.

  • Die digitalen Pins 0 bis 13 können zudem als digitale Spannungs-Ausgänge festgelegt werden: Sie geben im Modus HIGH eine Spannung von etwa \unit[5]{V}, im Modus LOW eine Spannung von \unit[0]{V} aus. Die Stromstärke ist dabei allerdings auf \unit[40]{mA} begrenzt; gegebenenfalls wird die Spannung der Pins automatisch herab geregelt, um diese Begrenzung zu erreichen.

    Eine Besonderheit stellt der Digital-Pin 13 dar: Dort ist der Ausgabe-Strom auf nur \unit[20]{mA} begrenzt, so dass dort eine LED direkt (ohne Vorwiderstand) angeschlossen werden kann (direkt neben Pin 13 ist ein GND-Pin, so dass dafür nicht einmal eine Steckplatine nötig ist). Bei neueren Versionen des Arduino UNO ist zwischen Pin 13 und GND sogar eine SMD-LED fest eingebaut.

  • Die mit dem Tilde-Zeichen ~ versehenen Pins (3, 5, 6, 9, 10, 11) können, wenn sie als Ausgabe-Pins festgelegt werden, zudem mittels einer so genannter Pulsweiten-Modulation (PWM) sehr schnell zwischen \unit[0]{V} und \unit[5]{V} hin und her wechseln. Man kann dabei Werte zwischen 0 und 255 angeben, wobei 0 für “immer aus” und 255 für “immer an” steht.[1]

Die übrigen Anschlüsse des Boards (AREF- und ICSP-Header) sind für eine normale Benutzung nicht von Bedeutung.


Anmerkungen:

[1]

Beispielsweise kann man mittels PWM einen Motor oder eine Glühbirne bei einem Wert von 128 mit nur “halber Leistung” ansteuern, da er nur die Hälfte der Zeit mit Spannung versorgt wird und sich die andere Hälfte der Zeit im Leerlauf befindet.

Eine LED lässt sich so ebenfalls “dimmen”: Die LED ist zwar schnell genug, um in der gleichen Frequenz mitzublinken, unser Auge jedoch nicht. Da wir nur 25 Einzelbilder je Sekunde wahrnehmen können, erscheint uns eine LED, die nur die Hälfte der Zeit an ist, gegenüber einer permanent hellen LED als dunkler.