Programmieren und Elektrotechnik

Die Meisten denken heute beim Programmieren ausschließlich an Software. Um jedoch ein tieferes Verständnis von der Materie zu erlangen ist es sinnvoll, sich mit den Grundzügen der Elektrotechnik zu befassen, beispielsweise verstehen, wie elektrische Schaltungen funktionieren. Um einen einfachen Einstieg in das Thema zu ermöglichen, lohnt sich beispielsweise der Bau und das Programmieren eines Roboters.

Raspberry Pi und Co. als Basis

Ein günstiger Mini Computer wie der Raspberry Pi stellt die Basis eines Roboters dar. Um den Roboter zu bauen, werden je nach Ausführung zusätzliche Komponenten benötigt. Es besteht die Möglichkeit fertige Bausätze zu kaufen oder aber anhand einer Bauanleitung selber für die benötigten Komponenten sorgen. Entsprechende Materialien gibt es in jedem gut sortierten Elektrofachhandel. Ein einfacher Roboter lässt sich dabei schon mit folgenden Komponenten bauen:

  • Mini Computer
  • Powerbank für Strom
  • Räder
  • Servomotor
  • verschiedene Sensoren (Licht / Ultraschall, Schall)
  • Platinen
  • Widerstände
  • Jumperkabel

Zusätzlich sollte ein Lötkolben sowie eine Heißklebepistole vorhanden sein. Elektrische Schaltungen sind sehr empfindlich, es ist darauf zu achten, beim Löten nur Temperaturen bis 450 °C zu verwenden. Je mehr Funktionen der Roboter neben der Fahrfunktion haben soll, desto mehr Komponenten müssen verbaut werden. Im Internet gibt es zahllose Anleitungen und Videos, an denen man sich orientieren kann, wenn man nicht gleich einen Bausatz verwendet.

Worauf ist zu achten?

Steckverbinder sind die Grundvoraussetzung für elektronische Verbindungen und kommen in nahezu allen Bereichen der Elektrotechnik zum Einsatz. Je nach dem Einsatzzweck kommen dabei unterschiedliche Steckverbinder zum Einsatz. Bei besonders anspruchsvollen Projekten bietet sich die Verwendung von sogenannten Mil Steckern an, beispielsweise mil-c-5015. Diese Steckverbinder zeichnen sich durch eine besonders hohe Belastbarkeit aus. Mit den Steckverbindungen werden auf der Platine diverse Komponenten mit Sensoren verbunden. Wer zum ersten Mal einen Lötkolben benutzt, sollte ein wenig üben, bevor er sich an das eigentliche Projekt setzt. Wenn alle Komponenten verbaut und mit dem Mini Computer verbunden sind, kann man mit dem Programmieren anfangen.

Zahllose Möglichkeiten

Je nachdem, welche Funktionen man dem Roboter schenken wird, lassen sich diverse Programme programmieren. Mit Infrarotsensoren ist es beispielsweise möglich, dass der Roboter einer auf dem Boden gezeichneten Linie folgt. Mit einem IR Empfänger am Roboter und einem Sender (beispielsweise ein X-Box-Controller) lässt sich der Roboter auch manuell steuern. Programme wie Lirc ermöglichen ein sehr unkompliziertes Programmieren. Ultraschallsensoren hingegen lassen sich so benutzen, dass der Roboter automatisch und eigenständig Hindernissen ausweichen kann, die ihm den Weg versperren. Eine zusätzliche Kamera lässt den Roboter gar als Spionagegefährt in Erscheinung treten und mit Stimm-Detektoren lässt er sich wie ein Hund herbeirufen.

Wie man sieht, sind die Möglichkeiten eines auf dem Mini Computer basierenden Roboters nahezu unbegrenzt. Ein solcher Roboter kann jederzeit um zusätzliche Module und Funktionen erweitert werden. Beim Zusammenzubauen und Programmieren des Roboters kann man die Zusammenhänge zwischen Elektrotechnik und Programmieren besser verstehen. Als Grundwissen ist dies Gold wert, falls man beabsichtigt, tatsächlich in der einen oder der anderen Branche eine berufliche Laufbahn einzuschlagen.