Erstes Arduino Projekt Schritt für Schritt: 4 Schritte am Handy

Wenn du dein erstes Arduino Projekt Schritt für Schritt bauen willst, ohne vorher etwas zu wissen, kann dich dein Handy dabei führen: Öffne in BlueGrays eine Projektseite und tippe auf Schritt für Schritt bauen. Der geführte Modus mit dem Titel Lass es uns zusammen bauen teilt das Projekt in vier Schritte: Bauteile bereitlegen, Schaltung aufbauen, Code hochladen und Starten und testen. In jedem Schritt siehst du nur, was du gerade brauchst, der Bildschirm bleibt beim Verkabeln an, und wenn du mittendrin aufhörst, zeigt der Button auf der Projektseite den Schritt, bei dem du stehen geblieben bist. Du brauchst nur einen Arduino Uno, ein paar günstige Bauteile und einen Computer, der den Code auf das Board lädt.

In diesem Beitrag beschreiben wir den Modus nicht nur, wir nutzen ihn an einem echten Projekt von Anfang bis Ende: Wir bauen das kostenlose Projekt Ampel aus der App in vier Schritten. Du findest hier die Teiletabelle, welches Kabel an welchen Pin gehört, die Wahl von Board und Port in der Arduino IDE, das erwartete Ergebnis, wo du nachschaust, wenn es hakt, einen Zeitplan von 45–60 Minuten und drei kleine Experimente für danach. Was die einzelnen Bereiche einer Projektseite bedeuten, steht im Leitfaden zur Projektseite; hier geht es nur um den Ablauf des geführten Modus.

Was ist der geführte Modus und wo findest du ihn?

Wenn du ein Projekt öffnest, steht unter Titel, Bewertung und Kurzbeschreibung der Haupt-Button der Seite, Schritt für Schritt bauen; die kleine Zeile darunter fasst die vier Stationen zusammen: Teile · Schaltung · Code · Test. Tippst du darauf, öffnet sich statt der Projektseite ein schlichter Bildschirm mit jeweils einem Schritt. Oben stehen Bildschirm bleibt an und der Zähler Schritt 1 / 4, unten die Buttons Zurück und Nächster Schritt. Dein aktueller Schritt und die abgehakten Teile werden gespeichert; schließt du die App und kommst am nächsten Tag zurück, steht auf dem Button zum Beispiel Weiter · Schritt 2 / 4 und du machst dort weiter. Bei kostenlosen Projekten ist jeder Schritt offen; bei Premium-Projekten öffnet sich die Anleitung wie das Projekt selbst mit Premium.

Beispielprojekt: warum die Ampel?

Die Ampel ist eines der kostenlosen Projekte der Stufe Anfänger in BlueGrays: Die rote LED leuchtet zwei Sekunden, Gelb blitzt kurz auf, Grün leuchtet zwei Sekunden, dann geht es über Gelb zurück zu Rot, und die Schleife hört nie auf. Als erstes Projekt eignet sie sich gut, weil sie einen Schritt über das Blinken einer einzelnen LED hinausgeht, aber kein neues Konzept verlangt: Du wiederholst dieselben drei Befehle (pinMode, digitalWrite, delay) für drei Pins. Jeder kennt eine Ampel, also merkst du sofort, ob es funktioniert, und die Teile liegen jedem Starterset bei. Willst du noch einfacher anfangen, zeigt das Projekt LED Blinken dieselben vier Schritte mit einer LED und zwei Kabeln. Versionen mit Fußgängertaster, Kreuzung und millis() findest du im Beitrag zur Arduino Ampel; dort werden andere Pins verwendet, halte dich hier also an die Verbindungen aus dem Projekt in der App.

Schritt 1: Bauteile bereitlegen

Der erste Bildschirm zeigt 1. Bauteile bereitlegen und den Hinweis "Hake ab, was du hast. So merkst du jetzt, was fehlt." Darunter stehen die Bauteile des Projekts mit Stückzahl; suche jedes Teil auf dem Tisch, tippe es in der Liste an, und der Balken oben füllt sich, etwa auf "3 / 5 Bauteile bereit". Nutzt du Premium und hast deine Teile in deiner Werkstatt gespeichert, sind Teile in ausreichender Menge schon abgehakt und tragen den Hinweis In deiner Werkstatt. Überspring diesen Schritt nicht: Mitten im Aufbau festzustellen, dass der dritte Widerstand fehlt, ist viel ärgerlicher, als es vorher zu merken.

Fehlt ein Teil, musst du meist nicht aufgeben. Statt 330 Ω kannst du 220 Ω nehmen; die LED leuchtet etwas heller, beide Werte sind sicher. Kennst du den Wert eines Widerstands nicht, gib die Farbringe in den Widerstand-Farbcode-Rechner ein: 330 Ω ist orange-orange-braun, 220 Ω rot-rot-braun, ein vierter goldener Ring ist die Toleranz. Für eine andere LED findest du den passenden Widerstand mit dem LED-Vorwiderstandsrechner. Sind deine LEDs andersfarbig (zum Beispiel dreimal rot), funktioniert das Projekt trotzdem, nur sieht es nicht mehr wie eine Ampel aus. Hast du noch kein Board, probiere die Schaltung zuerst in einer Tinkercad-Simulation aus und lies vor dem Einkauf den Ratgeber zum Arduino Starterset.

Schritt 2: Schaltung aufbauen

Wenn du noch nie ein Steckbrett benutzt hast, reicht eine Regel: Die fünf Löcher einer nummerierten Spalte (A–E oder F–J) sind innen verbunden, die Rille in der Mitte trennt die beiden Hälften. Die langen Reihen am Rand sind die Versorgungsschienen; die mit der roten Linie ist für Plus, die mit der blauen Linie für Minus (GND), und sie laufen über die ganze Länge, bei manchen langen Steckbrettern sind sie aber in der Mitte unterbrochen. Im Ampel-Schaltplan stecken die beiden Beine jeder LED in zwei benachbarten Spalten, ein Widerstand springt über die Rille und führt ein LED-Bein in die untere Hälfte, und das Kabel zum Arduino-Pin steckt in der Spalte mit dem unteren Ende des Widerstands. Die anderen LED-Beine gehen jeweils mit einem Kabel an die blaue Schiene, die blaue Schiene mit einem einzigen Kabel an den GND-Pin des Arduino. Mehr dazu im Beitrag Was ist ein Breadboard.

Eine LED funktioniert nur in einer Richtung und bleibt dunkel, wenn sie verkehrt herum steckt. Das lange Bein ist die Anode (+), das kurze die Kathode (-), und auf der Seite des kurzen Beins ist das Gehäuse leicht abgeflacht. In diesem Projekt geht das lange Bein über den Widerstand zum Arduino-Pin und das kurze zu GND. Der Widerstand begrenzt den Strom: Der Pin liefert 5 V, an einer roten LED fallen etwa 2 V ab, und die restlichen 3 V an 330 Ω ergeben etwa 9 mA (3 / 330). Mit 220 Ω steigt das auf etwa 14 mA; beide Werte sind für LED und Arduino-Pin unkritisch. Eine LED ohne Widerstand kann schnell kaputtgehen und belastet den Pin. Wenn du tiefer einsteigen willst, helfen die Beiträge Was ist eine LED und Was ist ein Widerstand.

1. Bei abgezogenem USB-Kabel beginnst du mit GND: Stecke ein Kabel vom GND-Pin des Arduino auf die Schiene mit der blauen Linie.
2. Setze die drei LEDs von links nach rechts in der Reihenfolge Grün, Gelb, Rot in die obere Hälfte des Steckbretts; die zwei Beine jeder LED in getrennte Spalten, alle langen Beine auf derselben Seite.
3. Stecke von der Spalte jedes langen LED-Beins aus einen 330-Ω-Widerstand, der über die Rille in die untere Hälfte reicht.
4. Führe von der Spalte jedes kurzen LED-Beins ein Kabel zur blauen GND-Schiene.
5. Führe von den Spalten mit den unteren Widerstandsenden Kabel zum Arduino: der Widerstand der roten LED an Pin 2, der gelben an Pin 3, der grünen an Pin 4.
6. Fahre danach jeden Weg mit dem Finger nach: Pin, Kabel, Widerstand, langes Bein, LED, kurzes Bein, GND. Es darf keine Lücke geben und keine zwei Enden in derselben Spalte.
7. Tippe in der Anleitung auf den Schaltplan, vergrößere ihn und vergleiche ihn mit deiner Schaltung; stimmt alles, steck das USB-Kabel ein und tippe auf Nächster Schritt.

Schritt 3: Code hochladen

In diesem Schritt siehst du den Quellcode des Projekts, bei Projekten mit Blöcken den Schalter Als Blöcke zeigen und den Bereich Code verstehen, der den Code Schritt für Schritt erklärt. Den Code lädt der Computer auf das Board, nicht das Handy, deshalb installierst du zuerst die Arduino IDE. Kurz gesagt: Lade die passende Version der Arduino IDE 2 von der offiziellen Arduino-Website herunter, installiere sie und bestätige die Treiberabfragen während der Installation; das dauert meist etwa 10 Minuten. Die ausführliche Anleitung steht im Beitrag zur Installation der Arduino IDE. Den Code bekommst du auf zwei Wegen auf den Computer: mit Kopieren und einer Nachricht an dich selbst oder mit Link kopieren, der den Code auf dem Computer öffnet.

1. Öffne die Arduino IDE, lege über das Menü Datei einen neuen Sketch an, lösche alles darin und füge den Code des Projekts ein.
2. Verbinde den Arduino Uno per USB-Kabel mit dem Computer; die ON-LED des Boards sollte leuchten.
3. Wähle unter Werkzeuge > Board den Eintrag Arduino Uno bei Arduino AVR Boards.
4. Wähle unter Werkzeuge > Port den Port, an dem das Board hängt: unter Windows etwa COM3, unter macOS ein Name mit /dev/cu.usbmodem oder /dev/cu.usbserial am Anfang, unter Linux etwa /dev/ttyACM0.
5. Kompiliere zuerst mit dem Häkchen links (Überprüfen); gibt es keine Fehler, klicke auf den Pfeil daneben (Hochladen).
6. Beim Hochladen flackern die kleinen TX- und RX-LEDs auf dem Board; sobald die Ausgabe unten meldet, dass der Upload fertig ist, tippe in der Anleitung auf Nächster Schritt.

1// Trafik Lambası / Traffic Light
2void setup() {
3  pinMode(2, OUTPUT);   // Kırmızı LED / Red LED
4  pinMode(3, OUTPUT);   // Sarı LED / Yellow LED
5  pinMode(4, OUTPUT);   // Yeşil LED / Green LED
6}
7
8void loop() {
9  // Kırmızı yanar, 2 sn / Red on, 2 s
10  digitalWrite(2, HIGH);
11  digitalWrite(3, LOW);
12  digitalWrite(4, LOW);
13  delay(2000);
14  // Sarı yanar, 0,3 sn / Yellow on, 0.3 s
15  digitalWrite(2, LOW);
16  digitalWrite(3, HIGH);
17  digitalWrite(4, LOW);
18  delay(300);
19  // Yeşil yanar, 2 sn / Green on, 2 s
20  digitalWrite(2, LOW);
21  digitalWrite(3, LOW);
22  digitalWrite(4, HIGH);
23  delay(2000);
24  // Sarı yanar, sonra başa döner / Yellow on, then back to red
25  digitalWrite(2, LOW);
26  digitalWrite(3, HIGH);
27  digitalWrite(4, LOW);
28  delay(300);
29}
30

Schritt 4: Starten und testen

Im letzten Schritt zeigt die Anleitung mit "So sollte es funktionieren:" das Projektvideo. Deine Schaltung startet, sobald der Code hochgeladen ist: Rot leuchtet 2 Sekunden, Gelb blitzt 0,3 Sekunden kurz auf, Grün leuchtet 2 Sekunden, dann folgt wieder ein kurzes Gelb und erneut Rot. Ein ganzer Durchlauf dauert etwa 4,6 Sekunden, und es leuchten nie zwei LEDs gleichzeitig. Das sehr kurze Gelb ist kein Fehler, es kommt von der Zeile delay(300); übersiehst du es, beobachte die gelbe LED ein paar Durchläufe lang. Vergleiche deine Schaltung mit dem Video anhand von drei Fragen: Stimmt die Reihenfolge der Farben, liegen die Zeiten nahe am Video, leuchtet jede LED hell genug? Lautet die Antwort dreimal ja, funktioniert das Projekt.

Dann tippe auf Es funktioniert!. Das Projekt wird als abgeschlossen markiert, und nach einer kurzen Feier öffnet sich der Bildschirm Es funktioniert, Glückwunsch!. Dort kannst du das Projekt mit 1 bis 5 Sternen bewerten (Projekt bewerten), über die Karte UNSER NÄCHSTER TIPP weitermachen oder mit Zurück zum Projekt zur Seite zurückkehren. Nutzt du Premium und sind die Teile des Projekts nicht in deiner Werkstatt gespeichert, fragt die App zuerst Bauteile zur Werkstatt hinzufügen?; mit Hinzufügen und abschließen werden die fehlenden Teile ergänzt und das Projekt abgeschlossen, damit deine Werkstatt beim nächsten Mal richtig anzeigt, welche Projekte du bauen kannst.

Wenn es hakt: Ich komme nicht weiter, Code verstehen und Forum

• Ich komme nicht weiter: Der Button steht in Schritt 4 neben Es funktioniert! und öffnet die vorbereiteten Prüfschritte des Projekts auf demselben Bildschirm. Bei der Ampel sind es 10 Prüfungen zu Stromversorgung, Port, Pinnummern, Steckbrett, GND, LED-Richtung und Widerstandswert. Bei Projekten ohne vorbereitete Tipps erfährst du, dass du uns unter Profil › Support schreiben kannst.
• Code verstehen: unter dem Code in Schritt 3. Es beginnt mit der Zusammenfassung "Was macht dieser Code?", erklärt den Code Schritt für Schritt und endet mit einer kleinen Aufgabe Probier es selbst. Funktioniert der Code, aber du weißt nicht warum, mach hier weiter; wie das geht, steht im Leitfaden zu Code verstehen.
• Forum: Starte unter Lernen › Forum ein neues Thema in der Kategorie Frage, teile ein scharfes Foto deiner Schaltung (bis zu 5 Bilder) und den hochgeladenen Code über Code hinzufügen. Schreibst du in drei Sätzen, welches Projekt du gebaut hast, was du erwartet hast und was passiert ist, kommen Antworten leichter. Auch Ohmi, das Maskottchen von BlueGrays, beantwortet Fragen im Forum.
• Bevor du um Hilfe bittest: USB-Kabel abziehen, Schaltung ein letztes Mal mit dem Plan vergleichen, Code erneut hochladen. Die meisten Probleme in ersten Projekten kommen von einer verkehrt herum gesteckten LED oder einem einzigen Kabel in der falschen Spalte.

Zeitplan für dein erstes Arduino Projekt

Für absolute Einsteiger dauert die Ampel einschließlich der Einrichtung am Computer 45–60 Minuten. Du musst dich nicht beeilen; am längsten dauert es, die Schaltung aufzubauen und zu prüfen. Beim zweiten Projekt sind Arduino IDE, Board und Port schon eingerichtet, dann schrumpft derselbe Ablauf auf 25–30 Minuten.

Eine Reihenfolge für deine ersten 5 Projekte

Nach der Ampel pro Projekt nur ein neues Konzept dazuzunehmen ist der entspannteste Weg zu lernen. Alle fünf Projekte unten sind in BlueGrays kostenlos, mit offenem Schaltplan, Teileliste, Code, Blöcken und Code verstehen. Du baust jedes mit dem geführten Modus in denselben vier Schritten, und jedes bringt höchstens ein oder zwei neue Bauteile mit.

Willst du von diesem Weg abweichen, schlägt dir der Projektfinder der App passende Projekte und ein kostenloses Aufwärmprojekt mit denselben Teilen vor, wenn du bei der Frage "Wie viel Erfahrung hast du?" die Antwort Das wird mein erstes Projekt wählst. Möchtest du Tag für Tag planen, wie es nach diesen fünf weitergeht, führt dich die 30-Tage-Roadmap für Arduino in die zweite und dritte Woche.

Nach dem ersten Projekt: 3 kleine Experimente

1. Ändere die Zeiten. Mach aus delay(2000) bei Rot delay(5000), aus den beiden delay(300) bei Gelb delay(1000) und lade neu hoch. Ein Durchlauf wächst von 4,6 auf 9 Sekunden und wirkt mehr wie eine echte Ampel. Das Experiment zeigt, dass die Zahl im Code direkt das Verhalten der Schaltung ist.
2. Füge eine zweite grüne LED für Fußgänger hinzu. Nimm eine weitere LED, einen 330-Ω-Widerstand und zwei Kabel, baue dieselbe Verbindung am freien Pin 5 auf und ergänze pinMode(5, OUTPUT) in setup(). Schreibe digitalWrite(5, HIGH) in den Abschnitt, in dem Rot leuchtet, und digitalWrite(5, LOW) in die anderen drei. Fußgänger sehen Grün, während Autos bei Rot warten; zu sehen, welche Zeilen sich für eine LED ändern, festigt das Verständnis von Pins und Ausgängen.
3. Lass Gelb blinken. Ersetze den gelben Abschnitt nach Grün durch drei Wiederholungen, die Gelb 300 ms ein- und 300 ms ausschalten. Kopiere die Zeilen zuerst dreimal von Hand, dann schreibe dasselbe mit einer Schleife for (int i = 0; i < 3; i++). Das ist ein natürlicher Einstieg in die Grundidee des nächsten Projekts, LED-Polizeilicht.

Der eigentliche Gewinn deines ersten Arduino Projekts sind nicht drei leuchtende LEDs, sondern der Ablauf in vier Schritten selbst: Bauteile kennen, die Schaltung nach Plan aufbauen, den Code hochladen und das Ergebnis mit dem erwarteten Verhalten vergleichen. Dieser Ablauf ist bei der Ampel derselbe wie bei einem Sensorprojekt, das du in ein paar Monaten baust. Wenn du BlueGrays auf dem Handy öffnest und bei der Ampel auf Schritt für Schritt bauen tippst, warten alle Schritte aus diesem Beitrag auf dem Bildschirm auf dich.