Tag Archiv für Klimaschreiber

Wir basteln uns einen Datenlogger – Arduino, das Shield und die Verkabelung

Bitte entschuldigen Sie die Verzögerung im Fortführen dieser Serie. Tatsächlich hatte die Verzögerung unter anderem damit zu tun, dass ein Kollege und ich zusammen ein Hands-On zum Thema Übersetzung/Gangschaltung beim Fahrrad entwickelt haben, das auf dem Arduino basiert…

Also, die Basis des Loggers ist ein Arduino, den wir Ihnen neulich als „Dings, das Dinge tun kann“ vorgestellt haben. Für dieses Projekt verwenden wir einen Arduino Uno:
Photo by Clic17 via Wikipedia, CC-BY-SA 4.0Photo by Clic17 via Wikipedia, CC-BY-SA 4.0

Nun, ein Arduino Uno kann viel mehr als nur Sensordaten auslesen, wie wir das tun möchten, aber mit ihm ist es eben sehr einfach, Projekte in die Realität umzusetzen, ohne immer gleich löten zu müssen, er wird mit einer einfach zu lerneneden Programmiersprache programmiert und es gibt eine breite Gemeinschaft auf der ganzen Welt, die mit ihm experimentiert, so dass man meistens Antworten zu auftauchenden Fragen im offiziellen Arduino-Forum https://forum.arduino.cc/ oder irgendwo sonst im Internet findet.

Um mit dem Arduino zu arbeiten werden wir den Sensor und andere Bauteile mit den Ports des Arduino verbinden. Zur Verfügung stehen uns digitale Aus- und Eingänge (0 to 13), analoge Aus- und Eingänge (A0 to A5) und einige Anschlüsse für die Stromversorgung (bezeichnet mit 3,3 V, 5 V und GND). Wir werden später sehen, was wir wie verbinden.

Zunächst brauchen wir aber ein anderes nützliches Ding, ein Datenlogger-Shield. Also, was ist denn ein Shield, fragen Sie? Nun, so wie der Arduino aus der Verpackung kommt ist er ein Generalist. Er kann alles machen, ob es nun darum geht, die Geschwindigkeit eines Fahrrads zu messen oder Klimadaten zu speichern. Man verbindet einfach alles, was man für ein Projekt braucht mit dem Arduino. Je nach Projekt können das ziemlich viele Kabel, Widerstände, Kondensatoren, Schalter… sein. Deshalb haben einige nette Leute bereits fertige Platinen entwickelt, die schon sehr viel von den Dingen an Bord haben, die man für ein spezifisches Projekt braucht und die man ganz einfach mit dem Arduino verbinden kann, indem man sie ihm auf den Rücken „klickt“. Jetzt sitzt dieses Shield wie ein Rucksack auf dem Arduino und ist bereit, seine Aufgabe wahrzunehmen und es stehen immer noch eine ganze Reihe von Ports zur Verfüngung, obwohl einige jetzt natürlich für die Zusammenarbeit zwischen Arduino und Shield belegt sind.

Und was ist nun ein Datenlogger-Shield? Sehen Sie hier:

Taken from Adafruit website https://www.adafruit.com/product/1141

Von der Adafruit-Website https://www.adafruit.com/product/1141


Ein Datenlogger-Shield hat zwei sehr nützliche Einrichtungen: Ein SD-Card-Lesegerät, um die Klimadaten mit zu schreiben und eine Echtzeituhr. Wir brauchen eine Echtzeituhr weil ein Arduino im Grunde genommen ziemlich dämlich ist. Wenn wir ihm sagen, wie spät es ist, erinnert er sich daran nur so lange, wie er Strom hat. Wenn wir ihn von der Stromquelle abklemmen, glaubt er sofort, es ist 0 Uhr. Die Echtzeituhr hat eine kleine Batterie dabei, die sicher stellt, dass der Arduino sein Zeitgedächtnis behält, auch wenn er abgestöpselt ist.

Nachdem wir das Shield auf den Arduino gesteckt haben, können wir damit beginnen, unseren Logger zu verkabeln. Das können wir tun, indem wir die Kabel direkt auf das Shield löten, das praktischerweise auch noch eine kleine Lochrasterplatine für diesen Zweck an Bord hat. Oder aber wir benutzen ein kleines Breadboard und stellen die Verbindung mit Breadboard-Kabeln her, wie wir das im Beispiel gemacht haben. Für den Langzeit-Einsatz würde ich immer das Löten bevorzugen, da diese Verbindung weniger anfällig für Wackelkontakte ist. Die Verkabelung sollte so aussehen:

Der Daten-Pin des Sensors ist mit dem digitalen Port 9 verbunden, die grüne LED über einen 100 Ohm Widerstand mit dem digitalen Port 8, die rote LED über einen 200 Ohm Widerstand mit dem digitalen Port 7. Die „angewinkelten (kürzeren) Beinchen“ der LEDs, die deren Minuspol sind, und der Ground-Pin des DHT22 werden mit dem GND (Ground) Port des Arduino verbunden. Der Power Pin und der Daten-Pin des DHT22 über einen 10 Kiloohm-Widerstand werden mit dem 5V-Port des Arduino verbunden.

Bei unserem Logger haben wir das Breadboard mit dem Sensor und den zwei LEDs außerhalb des Gehäuses angebracht, während Arduino und Shield innerhalb des Gehäuses sitzen. Man kann sehen, wie die Breadboardkabel innen und außen verbinden:

DatLog_2

Schließlich benötigen wir noch etwas, um den Reset-Button zu bedienen, falls wir das Programm neu starten müssen. Dafür haben wir ein Wattestäbchen mit einem breiten Plastikdübel am Ende verwendet.

Als nächstes sehen wir uns dann die Programmierung an.

Angela Kipp

Mehr zum Thema:
Ein Dings, das Dinge tun kann – Ein Blick auf den Arduino aus Sicht eines Sammlungsmenschen
Wir basteln und einen Datenlogger – Schnellstart
Wir basteln uns einen Datenlogger – Der Sensor, Herz des Loggers

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Ein Dings, das Dinge tun kann – Ein Blick auf den Arduino aus Sicht eines Sammlungsmenschen

An Arduino with a LAN shield - a thing that can do MANY things

Ein Arduino mit einer LAN-Erweiterung – ein Dings das VIELE Dinge tun kann

Depotleiterin in einem Technikmuseum zu sein hat eine ganze Reihe von Nachteilen. Zum Beispiel, dass man große Industriehallen nie so dicht bekommt, dass Staub und Ungeziefer kein Problem sind, dass Leute denken, man sei übergeschnappt, weil man auf Alarmanlagen und archivgerechte Verpackungen für „alten Schrott“ besteht oder dass eine der Dienstaufgaben darin besteht, zu erklären, dass, so leid es uns tut, wir keine Ersatzteile für Oldtimer und alte Radios verkaufen. Aber manchmal hat es auch seine Vorteile. Zum Beispiel ist man ziemlich nah dran an all den neuen, technischen, „nerdigen“ Dingen, die „da draußen“ passieren (denn, ja, es GIBT eine Welt außerhalb des Museums, ich kenne ein paar Menschen, die das bestätigen können).

Eines Tages zeigte mir ein Kollege ein kleines, blaues, blinkendes Ding.

„Was ist das?“ fragte ich.
„Ein Arduino.“ sagte er.
„Was ist denn ein Arduino?“
„Es ist ein phantastisches kleines Ding! Es ist ein Dings, das Dinge tun kann. Es kann ALLES machen!“

Tatsächlich konnte es in dem Moment, als er mir es zeigte, nur eine kleine rote LED blinken lassen. Aber als ich mich näher damit befasste, entdeckte ich, dass man tatsächlich alles mögliche damit anstellen konnte, vom Auslesen von Sensoren bis zum Ansteuern eine Elektromotors und alles, was man sich dazwischen vorstellen kann. Als ich sah, dass jemand damit das Computerspiel Tetris in einem Kürbis umgesetzt hatte (https://www.youtube.com/watch?v=8PCp5xk-9Qo), hatten sie mich. Ich musste so ein Ding haben!

Actually, if you look sharp at the picture on the post for our second Registrar Trek Birthday 2015 you get the idea when I first made contact with this thing...

Wenn Sie bei unserem Beitrag zum 2. Geburtstag von Registrar Trek 2015 ganz genau hinschauen, bekommen Sie eine Ahnung, seit wann ich mich mit dem Dings beschäftige…

Zugegeben, die Momente, zu denen man als Sammlungsmitarbeiter ganz dringend ein Tetris im Kürbis braucht, sind eher rar gesäht. Es gibt aber eine ganze Reihe von Anwendungen, die denkbar, nützlich und – im Gegensatz zu einem Computerspiel in einem Kürbis – auch nicht allzuschwer zu realisieren sind.

Wie wäre es zum Beispiel mit einem Alarmton, der ertönt, wenn es viel zu hell im Ausstellungsraum ist und jemand die Vorhänge zuziehen sollte? Oder einem Klimaschreiber, der Temperatur und Feuchte in einem Depot überwacht und auf eine SD-Karte sichert? Hat man noch ein Netzwerk oder gar W-LAN verfügbar, wird es erst richtig interessant. Denn dann kann man sich die Klimadaten sogar direkt im Internet ansehen und sich Warnungen über Twitter oder Email schicken lassen, wenn jemand das Licht einschaltet oder ein Klimawert eine kritische Marke überschreitet.

Der Vorteil des Arduino ist, dass man solche Projekte selbst realisieren kann, und das zu einem günstigen Preis. Es erfordert natürlich, dass man sich mit der Materie auseinandersetzt, aber man muss, im Vergleich zu früher, kein Elektronik-Experte sein. Die wenigen notwendigen Komponenten bekommt man im Internet und dank einen großen, weltweiten Gemeinschaft, die sich dem Open-Source-Gedanken verschrieben hat findet man zu fast jedem Problem irgenwo eine Anleitung oder gar ein fertiges Programm, das sich mit ein wenig Nachdenken und Herumprobieren auf die eigene Situation anpassen lässt.

The first thing that can do things that actually DOES things for the TECHNOSEUM: A data logger that records the climate in a certain area of our museum.

Das erste Dings, das Dinge tun kann und das tatsächlich etwas für das TECHNOSEUM tut: ein Klimaschreiber, der das Klima in einem bestimmten Bereich des Museums aufzeichnet.

Da ich in letzter Zeit viel privat mit diesem „Ding, das Dinge tun kann“ herumprobiert habe, werde ich das Blog nutzen, um ab und an eines dieser Projekte, die etwas mit der Museumsarbeit zu tun haben, zum Anschauen und Nachbauen zu präsentieren. Unsere nicht so sehr an Technik interessierten Leser werden mir das hoffentlich verzeihen. Vielleicht bekommt die eine oder der andere ja sogar Lust, sich doch ein wenig näher mit der Welt der Mikrocontroller zu beschäftigen…

Für den Anfang finde ich die Komplettpakete ganz hilfreich, die neben einem Arduino gleich eine ganze Reihe von nützlichem Zubehör wie Widerstände, Sensoren und LEDs enthalten, so dass man direkt mit dem Experimentieren loslegen kann. Kaum etwas ist so frustrierend wie das Fehlen einer Kleinigkeit gleich zu Beginn des Lernens, und wer hat schon eine perfekt eingerichtete Elektronik-Bastelwerkstatt zu Hause? Meistens sind in diesen Paketen auch die ersten einfachen Experimente beschrieben, die nachzubauen sich empfiehlt. Neben einem generellen Verständnis für die Materie bekommt man so auch eine Vorstellung davon, was alles machbar ist, sei es ein Tetris im Kürbis oder eben ein Datenlogger.

Und eines kann ich Ihnen versprechen: Wenn Sie es zum ersten Mal geschafft haben, dass eine kleine, rote LED genau nach Ihren Vorgaben blinkt, haben Sie ein Gefühl, als hätten Sie soeben neues Land entdeckt…

Angela Kipp

Dieser Beitrag ist auch auf russisch erhältlich, übersetzt von Helena Tomashevskaya.

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