Arduino UNO in Tinker CAD

Die Modellierung des Elektronik- und Softwaredesigns erfolgt durch den Einstieg in den Abschnitt „Schaltungen“ (Abb. 38) in Tinker CAD (der Abschnitt „3D-Design“ könnte zuvor für die Modellierung von Teilen der Finger verwendet worden sein). Man findet eine umfassende Bibliothek von Tinker CAD-Beispielen und Designs zum Lernen.

Die grafische Entwicklungsumgebung von Tinker CAD besteht aus zwei Teilen: einer virtuellen Elektronik auf der linken Seite und einer Sammlung elektronischer Elemente oder einem Programmiereditor auf der rechten Seite (wie in Abb. 39 zu sehen). Letzterer kann in zwei alternativen Modi verwendet werden:

  • C-Programmeditor, wie im SKETCH – man kann eine C-Programmdatei exportieren, die auf ein echtes UNO geladen werden kann;
  • Grafische Programmierumgebung „CodeBlocks“, die extrem ähnlich zu SCRATCH2 ist. Das CodeBlocks-Programm wird automatisch in ein C-Programm konvertiert (dies gilt jedoch nicht in umgekehrter Richtung, man sollte vorsichtig sein, um die eigene Arbeit nicht zu verlieren).

Im virtuellen Experiment werden 5 Servomotoren verwendet, um die Finger der bionischen Hand zu bewegen, schematisch dargestellt in Abbildung 39 und Abbildung 40. Die Motoren werden vom UNO gesteuert und angetrieben, und 10 Tasten (5 Finger x 2 Richtungen = 2 Reihen von Tasten) werden verwendet, um die Bewegung zu initiieren.

Abbildung 40. Das virtuelle Experiment – 5 Servomotoren (Finger) werden vom UNO bewegt. Es werden zusätzliche Multimeter verwendet, um den Strom durch die Tasten und einen Servomotor zu überprüfen, um eine mögliche Überlastung zu vermeiden

Der Servomotor ist ein digitales Gerät, das eine Spindel auf eine bestimmte Position dreht (meist von 0 bis 180 Grad). Die Motoren (Steuerpins) sollten mit PWM (Pulsweitenmodulation – die Methode zur Angabe der Drehposition) gekennzeichneten digitalen Ausgängen des UNO verbunden werden. Insgesamt gibt es 6 solcher (PWM) digitalen Ausgänge in einem UNO.

Eine Reihe von Tasten (z. B. „Up“) wird mit den analogen Eingängen eines UNO verbunden, eine andere Reihe (z. B. „Down“) von Tasten mit den digitalen Eingängen eines UNO. Es sollte erwähnt werden, dass das Verbinden einer Taste mit einem analogen Eingang und das Auslesen des Wertes etwas mehr Aufwand erfordert als bei einem digitalen Eingang.

2 Grafische Programmierumgebung, entwickelt von MIT.EDU und weit verbreitet zum Programmierenlernen in Schulen https://scratch.mit.edu/