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V-Hub by Vodafone BusinessIoTServiceArduino-Projekte: 10 Ideen für Ihr Gewerbe
Drei verschieden große Arduino-Boards auf einem Schaltplan und einem Breadboard
IoT

Arduino-Projekte: 10 Ideen für Ihr Gewerbe

Portrait von Dr. Lorenz SteinkeLorenz Steinke
14.06.2024
18 Min.

    Von der Drohnen-Steuerung über den 3D-Drucker bis hin zum intelligenten Klimawächter für Ihre Gebäudeautomation: Mit dem Mikrocontroller Arduino bauen Sie elektronische Schaltungen für Ihr Business einfach selber. Die hier vorgestellten Beispiele zeigen Ihnen nur einen kleinen Ausschnitt aus dem vielfältigen Leistungsspektrum des Arduinos.

    Er gilt als Schweizer Taschenmesser unter den Mikrocontrollern: Der Arduino ist günstig, vielseitig und kommt mit einer reichhaltigen Zubehör-Palette, mit der Sie auch schwierige Aufgaben sehr einfach automatisieren. Besonders beliebt ist er in Schule und Ausbildung. Er ist das ideale Werkzeug, um Auszubildenden in technischen Berufen die Grundlagen elektronischer Schaltungen zu vermitteln.

    Täglich stellen die rund 40 Millionen Mitglieder des Arduino-Forums neue Ideen für den beliebten Mikrocontroller vor und veröffentlichen Bauanleitungen und Programmcode für andere Nutzer:innen zum Nachbau. Auch in Fachzeitschriften und auf Videoplattformen finden Sie regelmäßig interessante Baupläne.

    Inhaltsverzeichnis

    Arduino-Projektideen: Was Sie mit dem Mikrocontroller alles machen könnenKleine Arduino-Projekte zum Nachbauen für Anfänger:innenSinnvolle Arduino-Projekte zum Selberbauen für FortgeschritteneDie besten Arduino-Projekte zum Selberbauen für Expert:innen

    Arduino-Projektideen: Was Sie mit dem Mikrocontroller alles machen können

    Das Herzstück jeder Arduino-Platine ist ein sogenannter Mikrocontroller. Hierbei handelt es sich um einen Chip, der speziell für die Steuerung von technischen Geräten entwickelt wurde. Er ist ein enger Verwandter des Mikroprozessors, verfügt aber zusätzlich über einige Ein- und Ausgabeanschlüsse. Diese sind als Löt- oder Steckkontakte an den Platinenrand ausgeführt. Über diese Kontakte können Sie mit dem Arduino andere Bauteile von der LED bis zum Servomotor ansteuern oder beispielsweise technische Geräte ohne eigene Steuerung überwachen.
    Der Arduino ist kein kompletter Minicomputer, wie etwa der bekannte Raspberry PI mit seinem eigenen Grafikprozessor, dem vergleichsweise großen Arbeitsspeicher und den vielen Peripherie-Anschlüssen. Dadurch ist der Arduino aber auch deutlich günstiger, sodass Sie viele Elektronik-Schaltungen bereits mit Materialkosten von unter zehn Euro realisieren können.
    Über seine Ein- und Ausgänge kann der Arduino beispielsweise Feuchtigkeits- oder Bewegungssensoren auswerten und in Abhängigkeit von deren Messwerten andere Geräte starten, einpegeln oder wieder ausschalten.
    Misst etwa ein angeschlossener Temperaturfühler „0 Grad Celsius“ im Raum, schickt der Arduino – bei entsprechender Programmierung – ein Startsignal an eine angeschlossene Infrarot-Heizung. Bemerkt der Ultraschall-Sensor des autonomen Transportroboters ein Hindernis in Laufrichtung, gibt der Arduino einen Ausweichbefehl an die Roboter-Beine.
    Über Schaltrelais und sogenannte Schütze kann der Arduino grundsätzlich sogar Netzanschlüsse auf 230- oder 400-Volt-Ebene schalten – anschließen sollte eine solche Schaltung aber natürlich nur eine Elektrofachkraft.
    Selbst Mehrfach- und bedingte Abfragen sind per Arduino-Logik machbar, etwa für die Gebäudesteuerung. Diese öffnet beispielsweise nur dann ein Oberlicht, wenn die gemessene Raumtemperatur und Luftfeuchtigkeit zu hoch sind, aber der Regensensor zeitgleich keinen Regen meldet.
    Ein weiteres Beispiel ist die illuminierte Schaufensterdekoration, die ihre Helligkeit ans Umgebungslicht anpasst; aber nur dann ihr Licht aktiviert, wenn auch Personen vor dem Schaufenster stehen. Auch Anwendungen für das Internet of Things (IoT) sind dank entsprechender Arduino-Kommunikationsmodule für GSM und WiFi (WLAN) möglich.
    Praktisch: Die Schaltanschlüsse des Arduino-Boards können Sie per Lötkontakt oder über standardisierte Verbinder (sogenannte Dupont-Stecker) mit anderen Geräten verbinden. Sie können damit sehr schnell Prototyp-Schaltungen aufbauen und ebenso schnell auch wieder umstecken. Dafür gibt es sogar spezielle Prototyp-Steckbretter (sogenannte Breadboards). So können Sie Ihre Schaltungen ausgiebig testen, bevor Sie diese in die Fertigung geben oder sich Platinen dafür ätzen lassen.
    Sie programmieren Ihre Arduino-Projekte mit der kostenlos bereitgestellten Programmierumgebung „Arduino IDE“ für Windows, MacOS oder Linux: Damit übertragen Sie einfach Ihre selbst geschriebenen oder aus dem Internet heruntergeladenen Arduino-Programme mittels USB-Anschluss auf den Arduino – schon nimmt die Schaltung ihre Arbeit auf.
    Den Arduino individuell zu programmieren, gelingt mit einer funktionsreduzierten Variante von C++, die einige wesentliche Elemente aus C aufgreift. Die kostenlose Arduino-Programmieroberfläche ist bewusst einfach gestaltet und damit auch für Einsteiger:innen leicht zu bedienen. Seit 2022 ist die Arduino IDE auch für 64-Bit-Betriebssysteme freigegeben. Die 64-Bit-Variante enthält zahlreiche Detailverbesserungen und einen neuen Compiler, der Ihre Programme (Sketches) schneller in Maschinensprache umwandelt sowie eine überarbeitete Suchfunktion.

    Business-Projekte mit Arduino

    Einige besonders praktische Businessprojekte haben wir hier für Sie zusammengestellt, von einfach bis anspruchsvoll:
    • Digitale Uhr (Einsteiger:innen)
    • Türschloss mit Fingerabdrucksensor (Einsteiger:innen)
    • Abstandswarner für Förderfahrzeuge und Regale (Einsteiger:innen)
    • Grünanlagen bewässern per Arduino (Fortgeschrittene)
    • Betriebsgebäude automatisieren per KNX (Fortgeschrittene)
    • Maschinen und Vorräte in Ihrer Werkstatt per Kamera fernüberwachen (Fortgeschrittene)
    • LiDAR für Schaufensterbeleuchtung oder Präsentationen (Fortgeschrittene)
    • CNC-Fräse mit Arduino-Steuerung (Expert:innen)
    • Sonnenausrichtung für Photovoltaik-Anlage (Expert:innen)
    • 3D-Drucker selber bauen (Expert:innen)
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    Der Arduino als speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) für Industriemaschinen

    Speziell für den industriellen Einsatz finden Sie im Handel die Steuerungsmodule der Controllino-Baureihe. Diese basieren auf denselben Mikrocontroller-Komponenten wie die Arduino-Bords, werden aber in geschlossenen Gehäusen speziell für die Hutschienenmontage im Schaltschrank ausgeliefert. Alle nach außen geführten Pins sind kurzschlusssicher ausgeführt und laut Herstellerangaben bis 8.000 Volt ESD-abgesichert. Die verschiedenen Controllino-Boards verfügen intern über eigene Spannungsteiler und können daher direkt 12- oder 24-Volt-Systeme ansteuern.

    Der Arduino als praktisches Ausbildungswerkzeug

    Der Arduino ist nicht nur ideal für das Prototyping, oder um sehr einfach und schnell Steuerungen und Regler für Ihr Business zu bauen. Er ist auch ein wertvolles Hilfsmittel für die Aus- und Fortbildung.
    Sie möchten beispielsweise Ihren Auszubildenden oder Trainees die Grundlagen der Regelungstechnik aufzeigen, ihnen das Programmieren von Schaltungen praktisch vermitteln oder bei sich selbst und Ihren Mitarbeiter:innen Wissenslücken schließen?
    Mit einem der vielen Arduino-Starterpakete aus dem Fachhandel bekommen Sie alles, was Sie für den praktischen Unterricht benötigen. Tipp: Wenn Sie oder Ihre Auszubildenden häufiger mit dem Arduino arbeiten, sollten Sie einen Lötkolben für die feste Verdrahtung und ein einfaches Multimeter zum Durchtesten der Schaltungen erwerben.
    Viele fertige Sketches für den Arduino finden Sie im Internet-Forum des Herstellers unter forum.arduino.cc oder auf Plattformen wie Github.com.
    Tipp: Wenn Ihre Auszubildenden noch nie programmiert haben, können Sie Ihnen den Einstieg mit der Programmier-Oberfläche Ardublock erleichtern. Diese installieren Sie einfach über Ihre Arduino-IDE. Ardublock stellt Prozeduren, Schleifen und bedingte Anweisungen als grafische Objekte dar, die Sie mit der Maus zusammenklicken. Das funktioniert ähnlich wie bei den an Schulen beliebten Programmiersprachen Snap! und Scratch.
    Mit wokwi.com gibt es außerdem einen Online-Simulator, mit dem Sie fast jede mögliche Arduino-Schaltung erst einmal auf der Website nachbauen und austesten können, bevor Sie sich an die Realisierung machen.
    Die nachfolgenden Kapitel mit Arduino-Projekten sind nach Schwierigkeitsgrad geordnet. Mit den ersten drei Schaltungen sammeln Sie oder Ihre Auszubildenden grundlegende Praxiserfahrungen, falls Sie bisher noch gar nicht mit dem Arduino gearbeitet haben.
    Das Bild zeigt einen Mann mit einem Notebook

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    Kleine Arduino-Projekte zum Nachbauen für Anfänger:innen

    Digitale Uhr (Einsteiger:innen)

    Ein Arduino als Digitaluhr ist ein beliebtes Einstiegsprojekt für Ihre Auszubildenden. Damit lernen sie die Grundlagen der Arduino-Welt kennen. Hierfür benötigen Sie neben dem eigentlichen Arduino noch ein „Real-Time-Clock-Modul“ mit einem hochgenauen Quarz zum Takten Ihrer Uhr sowie eine Siebensegment-Anzeige oder ein I2C-Display, um die Uhrzeit dann auch anzuzeigen.
    Außerdem ist ein kleines USB-Netzteil praktisch, damit Ihre Schaltung auch dann weiterläuft, wenn Sie sie nach dem Programmieren von der USB-Stromversorgung Ihres Computers trennen. Tipp: Über die bei vielen Arduinos verbaute Buchse für 5,5mm/2,1mm-Hohlstecker können Sie auch viele andere Netzteile mit zwischen 7 Volt und 12 Volt Gleichspannung anschließen.
    Wie für jedes Arduino-Projekt brauchen Sie natürlich noch ein paar Kabel mit Dupont-Steckern sowie ein Breadboard, auf dem Sie Ihre Schaltung aufbauen. Entsprechende Schaltpläne finden Sie in einschlägigen Foren oder mithilfe der Google-Suche.
    Unser Tipp hierzu: Viele Komponenten für den Arduino gibt es bereits als fertige Steck-Module oder als sogenannte Shields, die pinkompatibel zum Arduino Uno sind. Das bedeutet: Sie stecken solche Shields einfach oben auf Ihren Arduino auf und schon sind alle Pins von Arduino und Shield verbunden. So müssen Sie diese Erweiterungskomponenten nicht verkabeln.
    Im Handel finden Sie beispielsweise für Ihre Uhr einen passenden Display-Shield unter dem Namen „Display LCD-Kit“. Dieser hat sogar zusätzliche Taster an Bord, die Sie zum Programmieren und Stellen der Uhr nutzen können.
    Dann müssen Sie in Ihrer IDE nur noch die entsprechenden Libraries (Funktionsbibliotheken) für die Ansteuerung der Arduino-Komponenten installieren. In diesem Fall sind dies „RTClib“ für den Quarz-Baustein und eine Display-Library für das von Ihnen gewählte Anzeigemodul. Für eine TM1637-Siebensegment-Anzeige brauchen Sie beispielsweise die gleichnamige Library „TM1637“. Sie finden beide Libraries über die Bibliotheksverwaltung der IDE, die Sie über das Sketch-Menü aufrufen.
    Auch fertige Arduino-Sketeches für eine Digital-Uhr finden Sie im Internet. Diese öffnen Sie einfach in Ihrer IDE und übertragen sie dann per USB-Kabel auf Ihren Arduino. Der Mikrocontroller startet sofort jedes an den Arduino übertragene Programm und führt es solange in Dauerschleife aus, wie sie den Arduino mit Strom versorgen.
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    Türschloss mit Fingerabdrucksensor (Einsteiger:innen)

    Mit einem Arduino, einem Fingerabdrucksensor und einem Automatikschloss können Sie sehr einfach Werkstatt- und Lagerräume, Hallentore oder Schlüsselschränke per Elektronik sichern.
    Passende Fingerabdrucksensoren für den Arduino finden Sie im Zubehörhandel. Suchen Sie nach Begriffen wie „Optical Fingerprint Reader Sensor Module“ oder „Capacitive Fingerprint Sensor“. Servomotoren zum Bewegen von Riegeln sowie Magnetschlösser mit 5 Volt Versorgungsspannung gibt es dort ebenfalls.
    Kleine Verbraucher wie Magnetschlösser und Servos können Sie direkt über den Arduino mit Strom versorgen und schalten. Für größere Schlösser oder motorische Türschließer brauchen Sie hingegen ein Schaltrelais oder ein Schütz. Der Arduino schaltet dann über einen seiner Digitalausgänge das zugehörige Relais. Auch hier gilt: Arbeiten auf Netzspannungsebene sollte nur eine Elektrofachkraft ausführen.
    Praktisch: Auch Ihre Hallentore können Sie per Arduino ansteuern. In der Regel verfügen Torsteuerungen mit Endlagenerkennung über mindestens einen potenzialfreien Schaltausgang, den Sie per Relais schließen und öffnen können, um das Tor auf- oder abwärts fahren zu lassen. Die benötigten Schaltzeiten entnehmen Sie der jeweiligen Bedienungsanleitung. Tipp: Falls das Tor beim Schalten anhält, die Richtung wechselt oder gar nicht reagiert, müssen Sie wahrscheinlich die Dauer des Schaltsignals anpassen.
    Übrigens: Für den Arduino gibt es auch RFID-Funkschlüsselanhänger als Alternative zum Fingerabdrucksensor. Oder Sie schalten das Schloss per Funk mittels „Near Field Communication” (NFC). Dann können Sie Ihr Smartphone mit aktivierter NFC-Funktion als Schlüssel verwenden.
    Entsprechende Bauanleitungen gibt es für dieses Projekt im Internet. Eine beliebte Arduino-Library für Funkschlüsselempfänger heißt „MFRC522“. Für verschiedene Typen von Fingerabdrucksensoren empfiehlt sich die „Adafruit Fingerprint Sensor Library“. Die NFC-Bibliothek finden Sie mit dem Stichwort „PN532“. Falls Sie einen Servomotor anstelle eines Magnetschlosses oder Schließkontaktes verwenden, benötigen Sie außerdem noch eine „Servo“-Bibliothek.

    Abstandswarner für Förderfahrzeuge und Regale (Einsteiger:innen)

    Beim Rangieren mit dem Stapler oder anderen Förderfahrzeugen im Lager kommt es an engen und schlecht einzusehenden Stellen öfter zu Unfällen oder Schäden am Fahrzeug?
    Mit einem Arduino können Sie sich ganz einfach einen mobilen Abstandswarner bauen, den Sie überall befestigen können, wo Sie möchten, beispielsweise am Stapler selbst oder an den Engstellen, etwa an Regalvorsprüngen. Das alles funktioniert mit nur wenigen Bauteilen.
    Für Ihren Ultraschall-Abstandswarner besorgen Sie sich ein passendes, robustes Gehäuse, außerdem den „HC-SR04 Ultrasonic Sensor“, einen passiven 5V-Summer und eine mobile Stromversorgung in Form einer Batteriebox für drei AAA-Batterien. Mit den Batterien erhalten Sie 4,5 V Versorgungsspannung. Das reicht beim Arduino für die meisten Anwendungen aus.
    Nun müssen Sie nur noch die Schaltung aufbauen und einen entsprechenden Sketch programmieren, der die vom Ultraschallsensor gemessenen Entfernungen in entsprechend langsame oder schnelle Tonsignale des Summers umwandelt. Ganz so, wie Sie es vom Einparksensor aus dem Auto kennen.
    Für laute Arbeitsumgebungen, können Sie den Summer auch durch farbige LED ersetzen: „Grün“ bedeutet dann ausreichend Rangierabstand. „Gelb“ steht für Vorsicht, langsam rangieren. und Rot heißt: Nicht mehr weiterfahren. Auch zum Ultraschallsensor finden Sie viele Beispielprogramme im Internet.

    Sinnvolle Arduino-Projekte zum Selberbauen für Fortgeschrittene

    Grünanlagen bewässern per Arduino (Fortgeschrittene)

    Sie möchten die Grünanlagen vor Ihrem Firmengebäude regelmäßig automatisch bewässern? Auf Webseiten wie arduino-garten.de finden Sie nützliche Arduino-Projekte für diesen Zweck. Per Automatik-Steuerung können Sie aber auch Ihre Pflanzen im Büro mittels Elektronik mit Licht und Wasser versorgen – beispielsweise, wenn Sie mal auf Dienstreise oder im Urlaub sind.
    Sensoren messen dabei sowohl den Wassergehalt im Substrat als auch die vorhandene Lichtstärke. Ist beides zu niedrig, schaltet Ihr Arduino-Projekt bedarfsgerecht die Bewässerung oder das Licht an. So eine Schaltung lässt sich sowohl für eine einzelne Pflanze als auch für mehrere Töpfe gleichzeitig umsetzen.

    Betriebsgebäude automatisieren per KNX (Fortgeschrittene)

    Im sogenannten Smart Building, dem intelligenten Gebäude, funktionieren mittlerweile viele Sensoren und Aktoren über den einheitlichen Datenstandard KNX. Plattformen wie das KNiXuino-Forum im Internet liefern Ihnen Tipps und Tutorials, wie Sie die KNX-Welt mit Ihrem Arduino verknüpfen und welche Hardware, Libraries und Programme Sie dafür benötigen.
    Haben Sie Ihr Arduino-Projekt erst einmal umgesetzt, können Sie viele Ihrer Gebäudefunktionen automatisieren – von der Überwachung mit Kameras bis zur LED-, Heizungs- und Lüftungssteuerung.
    Sogar digitale Stromzähler, sogenannte Smartmeter, können Sie mit einem Arduino und einem Infrarot-Lesekopf automatisiert auslesen. Das ist praktisch, um beispielsweise Ihren aktuellen Stromverbrauch abzufragen oder größere Verbraucher dann zu aktivieren, wenn Ihre PV-Anlage gerade viel Energie einspeist.
    Alternativ können Sie Geräte mit dem Arduino auch über eine 433 MHz-Funkverbindung schalten. Für den Mikrokontroller gibt es nämlich verschiedene Sendemodule, mit denen Sie beispielsweise aus der Distanz zeitgesteuert Funksteckdosen abschalten können, damit am Wochenende in Ihrem Lager oder Büro nicht unnötig Drucker, Etikettiermaschinen oder andere Elektronik laufen.

    Maschinen und Vorräte in Ihrer Werkstatt per Kamera fernüberwachen (Fortgeschrittene)

    Inzwischen gibt es sehr kompakte Kamera-Module wie die beliebte OV7670 sowie kleine, günstige Farbdisplays für den Arduino darunter die verbreiteten 0,96- und 2,48-Zoll-OLED-Bildschirme diverser Hersteller.
    Damit können Sie beispielsweise aus der Ferne das Nachfüllmagazin einer Fertigungsmaschine im Blick behalten, aber auch eine analoge Messuhr oder beispielsweise den Füllstandsanzeiger eines IBC-Containers.
    Auch hier sind Ihren Ideen wieder kaum Grenzen gesetzt. Über ein WLAN- oder Mobilfunkmodul sendet der Arduino Ihnen die Bilder beispielsweise in regelmäßigen Abständen auf Ihren Webserver oder schickt Sie ihnen per E-Mail - ganz so wie Sie es wünschen und programmieren. Entsprechende Sketches finden Sie wieder in den einschlägigen Foren. Über den USB-Port können Sie sich das Kamerabild vom Arduino natürlich ebenso auf einen PC streamen und dort die Kamera in einem Fenster überwachen.
    Praktisch für Arbeitsumgebungen mit sehr hoher Staub- und Schmutzbelastung und ein echter Vorteil gegenüber vielen herkömmlichen Kamerasystemen aus dem Handel: Sie können den kompakten Arduino ganz einfach mit einer staubdichten Verteilerdose vor Umwelteinflüssen schützen oder optional in Epoxidharzvergussmasse (Elektrovergussmasse) eingießen.
    Im zweitgenannten Fall sollten Sie auf den Mikrocontroller allerdings vorher einen Kühlkörper aufkleben, um die Wärmeableitung zu gewährleisten. Die Linse des OV7670-Kameramoduls müssen Sie dann natürlich weiterhin regelmäßig säubern. Aber auch dessen Platine können Sie problemlos vergießen.
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    LiDAR für Schaufensterbeleuchtung oder Präsentationen (Fortgeschrittene)

    In vielen modernen Autos sind sie bereits verbaut: LiDAR-Sensoren, die ähnlich einem Radar oder einem Sonar permanent den Abstand zu allen Objekten in der Umgebung ausmessen. Die Abkürzung LiDAR steht für „Light Detection and Ranging“ und beschreibt eine rotierende Laserlichtquelle, deren Reflexionen von einem Empfänger gemessen und in Entfernungen umgerechnet werden. Ein solcher LiDAR-Laser hat die Schutzklasse 1 und kann daher unter üblichen Bedingungen ohne Schutzbrille betrieben werden.
    Auch für den Arduino gibt es inzwischen kompakte LiDAR-Sensoren wie etwa den RPLIDAR A1 von Slamtec. Mit einem solchen Sensor können Sie einen praktischen Annäherungssensor für Ihre Schaufenster oder für Präsentationssysteme auf Messen bauen und programmieren. Der Arduino erkennt dann später, wenn sich Personen nähern und schaltet beispielsweise das LED-Licht ein oder startet eine Präsentation.
    Auf Videoplattformen wie YouTube finden Sie zahlreiche Videoanleitungen, wie Sie selber einen LiDAR-Sensor mit Ihrem Arduino kombinieren. Über Ihr IoT können Sie den Arduino mit anderen Systemen intelligent verbinden und sogar digitale Telegramme an andere Geräte senden, wenn Personen in der Nähe sind. Das funktioniert beispielsweise per WLAN, Bluetooth oder Mobilfunk. Für all diese Kommunikationsstandards finden Sie passende Arduino-Shields im Handel.
    Ein Mann sitzt mit Tablet im Gewächshaus

    Narrowband-IoT und­ LTE-M:­ Konnektivität im IoT-Umfeld

    Ganz gleich, wo Sie sich aufhalten: Mit Narrowband-IoT und LTE-M gelingt Maschinenkommunikation auch unter schwierigen Bedingungen. Und das bei besonders geringem Stromverbrauch und somit langen Akkulaufzeiten.

    • Narrowband-IoT sorgt für beste M2M-Netzabdeckung
    • Über LTE-M lassen sich auch Sprachdaten übertragen
    • Auch in Kellern oder entlegenen Gebieten einsetzbar
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    Die besten Arduino-Projekte zum Selberbauen für Expert:innen

    Sie suchen besonders anspruchsvolle Arduino-Projekte, die schon deutlich mehr Erfahrung voraussetzen? Oder Sie möchten die Auszubildenden mit einer komplexen Aufgabe fordern? Auch dafür gibt es die passenden Ideen in der Arduino-Welt.

    CNC-Fräse mit Arduino-Steuerung (Expert:innen)

    Moderne CNC-Fräsen mit 3D- oder 4D-Ansteuerung kommen in immer mehr Betrieben zum Einsatz. Hierfür bietet der Fachhandel fertige Steuerungssätze, beispielsweise Sinumerik von Siemens oder Systeme von Okuma und Famic. Auch der Arduino-Hersteller selbst hat mit Portenta Machine Control mittlerweile eine Maschinensteuerung nach Industriestandard im Programm.
    Daneben gibt es auch viele CNC-Selbstbauprojekte mit Arduino-Boards als Steuerzentrale. Eine solche Bauanleitung finden Sie beispielsweise im CNC-Blog unter precifast.de.
    Sehr beliebt für den Selbstbau ist die Software GRBL. Sie ist aus einem Open Source Projekt hervorgegangen, kann G-Code verarbeiten und diesen direkt in Steuerbefehle für die CNC-Endstufen übersetzen. Sie finden GRBL im Programmierforum Github.com.
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    Sonnenausrichtung für Photovoltaik-Anlage (Experten:innen)

    Viele Unternehmen nutzen die Kraft der Sonne, sparen dadurch Energiekosten und wirtschaften zugleich nachhaltiger. Bei Photovoltaik-Anlagen für Flachdächer, wie sie beispielsweise auf vielen Gewerbehallen vorkommen, können Sie die Energieausbeute mit einer motorischen Nachführung der Solarpaneele noch einmal erheblich steigern. Denn damit haben Ihre Module immer den perfekten Neigungsgrad zur Sonne.
    Dabei haben Sie zwei Möglichkeiten, wie Sie die Paneele im Tagesverlauf auf die Sonne ausrichten. Sie können beispielsweise in Ihrem Arduino eine Tabelle abspeichern, die für jeden Tag und jede Stunde des Jahres die relative Position der Sonne an Ihrem Standort kennt.
    Oder Sie schließen an den Arduino ein kleines bewegliches Minisolarpanel an, das Sie so lange rotieren lassen, bis es die aktuell beste Lichtausbeute gefunden hat. Diese ideale Stellung zur Sonne übermitteln Sie dann an die Stellmotoren Ihrer großen Solarpaneele.
    Größere Stellmotoren können Sie beispielsweise über einen Frequenzumrichter in Bewegung setzen, den Sie wiederum mit Ihrem Arduino ansteuern.

    3D-Drucker selber bauen (Experten:innen)

    3D-Druck in der Industrie ist auf dem Vormarsch. Auch kleine und mittelständische Unternehmen (KMU) profitieren zunehmend von den Möglichkeiten der neuen Technologie: so zum Beispiel von der einfachen Herstellung von Prototypen; und von der Möglichkeit, auch Formen mit Hinterschneidungen zu konstruieren, die per Spritzguss nicht machbar sind.
    Viele Hersteller verbauen in ihren 3D-Druckern Arduinos als Gerätesteuerung. Auch für Selbstbauprojekte für KMU ist der kleine Platinen-Mikrocontroller die ideale Basis.
    Im Internet gibt es viele Anleitungen zum Selbstbau von eigenen 3D-Druckern. Mit einem solchen selbstkonstruierten 3D-Drucker können Sie dann Ihre individuellen 3D-Druck-Projekte realisieren.
    Sie wollen beispielsweise einen 3D-Drucker für Überformate haben, den Sie im Handel nicht finden? Oder Sie benötigen für den mobilen Einsatz auf der Baustelle oder bei Ihren Kund:innen vor Ort einen 3D-Drucker, der Ihnen eine SMS sendet, sobald er mit seinem jeweiligen Druckauftrag fertig ist? Mit einem Arduino mit GSM-Modul ist das kein Problem.
    Ein Fertigungsroboter in Aktion

    Whitepaper: Smart Factory: Wettbewerbsfähiger dank vernetzter Produktion

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    Arduino Uno & Micro – welches Board passt zu Ihrem Projekt?

    Den Arduino gibt es in unterschiedlichen Größen und Ausstattungen. Die laut Hersteller meistverkaufte und beliebteste Standardausführung ist der Arduino Uno. Damit können Sie die meisten Arduino-Projekte problemlos realisieren.
    Brauchen Sie hingegen mehr Programmspeicher oder mehr Aus- und Eingänge zum Ansteuern, sind Sie mit dem größeren Bruder des Uno gut bedient, dem Arduino Mega. Die Platine ist um die Hälfte größer und hat 54 digitale Ein-/Ausgabepins. Für besonders kompakte Steuerungen ist der Arduino Nano die passende Wahl: Er ist nur 45 mal 18 Millimeter groß und passt damit auch in kleinste Bauräume.

    Arduino-UNO-Board

    Sie möchten per WLAN, Bluetooth oder Ethernet mit anderen Geräten kommunizieren? Auch dafür gibt es passende Arduino-Modelle wie den Uno WiFi und den Uno Ethernet. Außerdem finden Sie im Handel Shields zum Nachrüsten beispielsweise von Funk- oder Mobilfunk-Verbindungen für Ihren Arduino Uno.
    Das Arduino-UNO-Board gibt es in einer 8-Bit- (R3) sowie leistungsfähigeren 32-Bit-Version (R4), die seit 2023 auf dem Markt ist. Das Arduino UNO R4 basiert auf einem 32-Bit-ARM-Cortex-M4-Prozessor. Im Gegensatz dazu verfügt die R3-Variante nur über eine 8-Bit-Architektur, die auf dem 8-Bit ATmega328 von Microchip basiert. Die ARM-Architektur steht für „Advanced RISC Machines“. Dadurch gelingt es, Prozessoren sehr kompakt zu bauen. Das Arduino UNO R4-Board ist in zwei Varianten verfügbar: In der Basis als UNO R4 Minima und in der leistungsstärkeren Form als UNO R4 WiFi für Cloud- und IoT-Projekte.
    Die 32 KB RAM und 256 KB Flashspeicher sowie 8 KB bieten erheblich mehr Möglichkeiten für komplexe Projekte als das Vorgänger-Board. Das UNO R3 bot im Vergleich dazu lediglich 2 KB SRAM, 32 KB Flashspeicher und 1-KB-EEPROM-Speicher. Dabei sorgt die Floating Point Unit (FPU) des ARM-Cortex-M4-Kerns für zusätzliche Leistung bei der Datenverarbeitung. Die Software-Skalierbarkeit wird auf dem R4-Board ebenfalls unterstützt und ermöglicht Upgrades für Projekte, die mit UNO R3 erstellt wurden. Auch wenn das R4 abwärtskompatibel zum R3 ist, soll es das alte System nicht ersetzen. Der beliebte Arduino UNO R3 bleibt weiter im Angebot (Stand 2024).

    Der ESP 32 als Arduino-Alternative

    Alternativ können Sie für viele Projekte anstelle des Arduino auch den etwas leistungsfähigeren ESP32-Mikrocontroller verwenden. Der ESP32 gehört zwar nicht zur Arduino-Familie. Sie können ihn aber genauso über die Arduino-IDE programmieren und finden im Handel sogar ESP32-Platinen im bewährten Uno-Format, die WLAN, Bluetooth und Ethernet direkt an Bord haben.
    Allerdings müssen Sie für den ESP32 Ihre Arduino-Sketches etwas anpassen und auch andere Libraries speziell für ESP32-Controller einbinden. Außerdem brauchen Sie je nach Betriebssystem noch passende Treiber für den Seriellen Port, die Sie unter dem Stichwort „CH340/341 Chip“ im Internet finden.

    Das Wichtigste zu Arduino-Projekten in Kürze

    • Der Arduino ist ein preisgünstiger und vielseitiger Mikrocontroller.
    • Sein reichhaltiges Zubehör macht den Arduino auch für viele Ideen und Anwendungen in der Industrie interessant.
    • Die Pakete für Einsteiger:innen sind ideal, um beispielsweise Auszubildende und Trainees mit der Mikrocontroller-Technik vertraut zu machen und ihnen das Programmieren von Steuerungen zu vermitteln.
    • Der Controllino ist eine speicherprogrammierbare Steuerung auf Arduino-Basis für den Einsatz in Industriemaschinen.
    • Den Arduino gibt es in verschiedenen Bauformen, passend für viele gewerbliche Einsatzgebiete, beispielsweise mit integriertem Mobilfunkmodul und Bluetooth für die Gerätevernetzung oder mit schnellem 32-Bit-Mikrocontroller und anderen Komponenten.
    Portrait von Dr. Lorenz SteinkeLorenz Steinke
    14.06.2024
      # Tags:ServiceDigitalInnovationIoT-VernetzungNB-IoTTipps
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