Arduino Boards im Vergleich

Kleine Übersicht über die bisher von mir mit der Arduino IDE verwendeten Mikrocontroller Boards mit Erklärungen über ihre Vor- und Nachteile. Alle aufgeführten Boards habe ich ausprobiert und zum Teil eigene Programme dafür entwickelt. Alle Boards lassen sich über die Arduino IDE programmieren und flashen. Man muss sie aber nicht über die Arduino IDE programmieren. Es gibt auch andere Möglichkeiten!

Arduino Uno

Der Uno ist der Einstiegs-Arduino. Viele Beschreibungen für Einsteiger beziehen sich auf ihn. Sein Vorteil sind die integrierten Steckleisten und deren fest definierte Positionen. Letzteres macht es möglich, sogenannte ‘ Shields’ auf den Uno zu stecken. Das sind elektronische Einheiten, die den Uno um zahllose Funktionen erweitern können. Es gibt Motor-, Relais- und Breadboard-Shields. Und noch viele andere. Ich habe zum Beispiel ein Ethernet-Shield 5100 ausprobiert, mit dem man den Uno ins Internet bringen kann. Bei Banggood gibt es für knapp 14 Euro eine Uno-Kopie incl. Display-Shield, auf denen ich Conway’s Game of Life programmiert habe.

Man kann den Uno auch einfach mit den Steckverbindern mit einem Breadboard verbinden und dort mit Schaltungen experimentieren. Dazu gibt es sehr schöne Kits vom Uno R3 samt Breadboard, Steckverbindern und zusätzlichen Bauteilen wie LEDs, Tastern, Licht- und Temperatursensoren und in den besseren sind sogar Servos und Motoren enthalten.

Den Original-Uno R3 gibt es zum Beispiel bei der EXP GmbH.

Für weniger als die Hälfte gibt es bei Banggood einen Uno-Clone samt Breadboard und Zubehör:

Banggood Supergünstiges Uno R3 Kit

Banggood Uno R3 mit Display-Shield

Adafruit Trinket

Adafruit Trinket

Ich denke mein erster ‚Arduino‘ war der Adafruit Trinket. Ich probierte ihn zusammen mit einem 12er-Neopixel Ring aus und nachdem das geklappt hatte, kaufte ich mir noch einen ca. 5 m langen Neopixel-Streifen mit 240 LEDs und programmierte mehrere ‚Weihnachts‘-Animationen damit.

Wenn man nicht sehr viele Eingabe- oder Ausgabe-Ports benötigt und auch sonst gerne möchte, dass die zu entwickelnde Anwendung möglichst klein ist, ist der Trinket eine gute Wahl. Etwas nervig ist, dass man beim Upload eines Programmes auf den Trinket immer die Reset-Taste des Trinkets drücken muss. Das Zeitfenster dafür ist ziemlich knapp und anfangs liegt man vermutlich öfter einmal daneben. Man gewöhnt sich aber dran und es ist kein wirkliches Problem.

Irgendwann merkt man aber auch die Grenzen des kleinen Trinkets. Als Geschenk wollte ich ein Amulett bauen, welches in Abhängigkeit von der Bewegung des tragenden Menschen bunte Leuchtanimationen erzeugt. Um die Bewegungen zu detektieren, setzte ich einen Beschleunigungssensor Adafruit MMA8451 ein. Für die einfache Programmierung des MMA8451 bietet Adafruit eine Programmbibliothek an, die leider so viel Platz im eng begrenzten Flash-Speicher weg nimmt, dass für das eigentliche Programm fast nichts mehr übrig bleibt.

Bei der Realisierung des Amuletts tat sich auch noch ein zweites Problem auf. Wie löst man eine vernünftige, und vor allem mobile, Stromversorgung? Die Amulett-Trägerin soll ja nicht wegen einer schlechten Handhabung vom Tragen abgehalten werden. Solange man mit den Boards direkt am Computer experimentiert, ist die Stromversorgung ja kein Problem, aber sobald man damit mobil werden möchte, fangen die Probleme an. Man kann einfach eine Powerbank anschließen, aber bei vielen mobilen Anwendungen ist die einfach zu groß. Ganz bestimmt jedenfalls bei einem um den Hals zu tragenden Amulett.

Wo liegt das Problem?

Die beiden Trinkets haben außer dem USB-Anschluss keine weiteren Anschlussmöglichkeiten. Natürlich kann man an die, an den Rand zu Lötpads heraus geführten, Anschlüsse etwas anlöten, aber die Frage ist was? Schon die für 5 Volt mindestens erforderlichen 3 AAA oder AA Akkus sind zusammen mit einem passenden Gehäuse um ein Vielfaches größer als das Trinket selbst! In Frage kommt darum im Grunde nur ein kleiner Lithium Ionen/Lithium Polymer Akku. Dann benötigt man aber die 3.3 Volt Version des Trinkets. Die Trinkets gibt es jeweils in einer 5 Volt und einer 3.3 Volt Version. Leider lässt sich so ein angelöteter Akku nicht über den USB-Anschluss aufladen. Darum muss man eine passende Buchse anlöten und kann dann in diese den Akku stecken. So ein kleiner Akku wird aber auch schneller leer als ein Großer und darum muss er häufig aufgeladen werden. Außerdem benötigt man zusätzlich ein Ladegerät, wie zum Beispiel den Adafruit Micro Lipo – USB LiIon/LiPoly charger. Leider lässt sich der Akku-Stecker aus den JST-Buchsen schlecht heraus ziehen.

Diese Probleme gibt es nicht nur bei den Trinkets, auch andere Boards leiden darunter. Wer weiß, dass er sein Board irgendwann einmal mobil einsetzen will, sollte darum schon beim Kauf darauf achten!

Adafruit Trinket Pro

Adafruit Trinket Pro

Das Trinket Pro löst zumindest das Speicherplatz Problem. Es setzt den gleichen Mikrocontroller wie der Uno ein und hat dadurch gegenüber dem normalen Trinket von allem etwas mehr. Leider auch etwas mehr Umfang. Dennoch ist er noch immer wesentlich kleiner als zum Beispiel der Uno, bei fast gleichem Leistungsumfang zu diesem.

Der Pro bietet in Verbindung mit dem Adafruit LiIon/LiPoly Backpack Add-On auch noch eine interessante Lösung für die Stromversorgung an. Allerdings am besten in der 3.3 Volt Version. Das Backpack Add-On kann auf den Trinket Pro gelötet werden und bietet dann eine JST-Buchse zum Einstecken eines Lithium Ion/Lithium Polymer 3.7/4.2v Akkus an. Noch viel besser ist aber die mit dem Backpack einhergehende Möglichkeit, den eingesteckten Akku direkt über den USB-Anchluss aufzuladen!

NodeMcu Lua WIFI Internet Things Development Board Based ESP8266 CP2102 Wireless Module

Banggood NodeMCU

Irgendwann entstand die Frage, ob man den Arduino nicht irgendwie über ein Netzwerk, bzw. noch besser, über das Internet ansteuern kann. Daraufhin machte ich einige Versuche mit dem Ethernet-Shield 5100 und dem Arduino Yún. Mit dem Shield kann man den Arduino über ein LAN-Kabel mit dem Internet verbinden und der Yún kann das auch über Wifi.

Dann entdeckte ich die NodeMCU und den ESP8266. Davon war ich völlig geflasht! Viel kleiner als ein Arduino Uno mit aufgesetztem Ethernet-Shield und auch noch viel kleiner als ein Yún! Wesentlich leistungsfähiger als der Uno und für knapp 3 Euro zu haben! Es gibt Shields mit dem ESP8266 für den Uno, aber wofür? Der ESP8266 hat seinen eigenen Mikrocontroller eingebaut und mehr Flash und mehr RAM!

Hier wurde mir persönlich zum ersten Mal so richtig klar, was IoT wirklich bedeutet: Wenn wir für weniger als 3 Euro ein winziges Board bekommen, welches jederzeit und überall ins Internet gehen kann, dann wird das die Welt radikal verändern! Ich war begeistert und gleichzeitig bekam ich es mit der Angst zu tun. Wird nun demnächst wirklich jedes kleine Gerät im Haus ins Internet können? Und was macht es da? Bei den kleinen Boards habe ich vermutlich noch alles selbst im Griff, aber bei den in den nächsten Jahren zu kaufenden Geräten ist das nicht der Fall. Und Fernseher, die per Stimme gesteuert werden und die Sprache auf dem Hersteller-Server analysieren lassen, gibt es ja schon! Die können mich und meine Familie hören und alles in einem anderen Land speichern und auswerten…

Das NodeMCU wird mit einem Lua-Interpreter geliefert, kann aber problemlos mit der Arduino IDE programmiert werden. Will man dann allerdings wieder mit Lua arbeiten, muss die Firmware neu geflasht werden.

Adafruit Feather Huzzah

Adafruit Feather Huzzah

Wer die Luxus-Version der NodeMCU haben möchte, greift am besten zur Adafruit Feather Huzzah. Die wesentlichen Vorteile sind einmal mehr die besseren Möglichkeiten zur Stromversorgung. Bei der Feather ist direkt eine JST-Buchse für Lithium-Ionen Akkus verlötet und diese können direkt über die USB-Buchse geladen werden. Das macht sie für kompakte, mobile Internet-Anwendungen perfekt.

Adafruit Circuit Playground

Adafruit Circuit Playground

Für alle, die sich mit dem ganzen Arduino-Kram noch nicht so auskennen und einfach einmal erste Erfahrungen machen wollen, ist vermutlich das Adafruit Circuit Playground die beste Wahl. Im Gegensatz zu den meisten hier aufgeführten Boards ist das Circuit Playground mit einer Fülle von Sensoren und Aktoren ausgestattet!

  • 10 RGB LEDs

  • 1 Beschleunigungssensor

  • 1 Temperatursensor

  • 1 Lichtsensor

  • 1 Geräuschsensor/Mikrofon

  • 1 Mini Lautsprecher

  • 2 Taster

  • 1 Schalter

  • 7 kapazitive Kontaktflächen

  • 1 rote LED

Da das alles schon auf dem Board drauf ist, benötigt man kein Steckbrett, keine Verbindungskabel und auch keinen Lötkolben. Mit dem Board kann man jede Menge wirklich cooler Dinge machen. Seht zum Beispiel meinen Artikel ‘Mit Wackeln programmieren lernen‘ bei Golem. Noch viel mehr Anregungen könnt Ihr Euch auf der Produktseite von Adafruit holen.

Wemos® Lolin ESP32 OLED OLED ESP32 Modul für Arduino WiFi + Bluetooth Doppel ESP32 ESP 32S Esp8266 OLED Modul

Banggood ESP32 mit OLED

Kaum hatte ich die kabellosen Kommunikationsmöglichkeiten des ESP8622 einigermaßen verdaut, erschien der ESP32 auf der Bildfläche! Ein Dual-Core Mikroprozessor mit bis zu 240 MHz! WiFi und Bluetooth eingebaut, Wemos verbaute dazu noch ein OLED-Display. Hammer! Ich bestellte mir eins und programmierte eine Pflanzenüberwachung, die mit Hilfe eines Feuchtigkeitssensors die aktuelle Feuchtigkeit als Email versendet. Dafür hätte ich zwar das Display nicht gebraucht, aber ich konnte daran seine Anbindung lernen. Generell ist so ein eingebautes Display sehr gut für die Fehlersuche von mobilen Applikationen geeignet. Denn damit ist es sehr leicht möglich, Sensor-Werte oder Status-Meldungen direkt vor Ort anzuzeigen!

Für mich ist es faszinierend zu sehen, wie schnell sich der Bereich der kleinen Experimentier-Boards weiter entwickelt hat. Gerade das integrierte Display ist eine mehr als willkommene Erweiterung. Vergleicht dieses Board mit dem Uno: Mehr Speicherplatz, mehr RAM, wesentlich schnellerer Mikroprozessor, Dual-Core, WiFi, Bluetooth und ein OLED-Display. Und das alles für knapp 8 Euro!

TTGO T-Kamera ESP32 WROVER mit PSRAM-Kamera-Modul OV2640 Kamera 0.96 Zoll OLED – Normal

Banggood ESP32 mit OLED und Kamera und einem Umgebungssensor von Bosch

Geht es noch besser? Ja, vor ein paar Tagen habe ich ein Board bekommen, dass zusätzlich noch eine Kamera, einen Annäherungssensor und einen Umgebungssensor von Bosch besitzt! Es kostet zwar fast das Doppelte, aber mit der Kamera steigen die Möglichkeiten noch einmal exponentiell an. Mit der richtigen Software kann das Board jetzt sogar eine Gesichtserkennung durchführen und damit irgendetwas schalten, wenn die richtige Person vor ihm steht! Das habe ich aber noch nicht ausprobiert. Beim Kauf kann man sich sogar aussuchen, ob man das Board mit einem Normal- oder einem Fisheye-Objektiv haben möchte. Hier findet Ihr eine kurze Vorstellung des Boards von mir.

Wemos® TTGO BTC Ticker ESP32 Modul für Arduino Quelle Bitcoin Preis Ticker Programm 4 MB SPI Flash 4 MB Psram

Banggood ESP32 mit Farb-Display

Wer kein OLED-Display mag oder einfach mehr Pixel und Farbe benötigt, kann sich dieses Board kaufen. Es besitzt zusätzlich auch noch 3 Tasten und einen microSD-Slot.

Wemos® TTGO WiFi + Bluetooth Batterie ESP32 0,96 Zoll OLED Development Werkzeuge

Banggood ESP32 mit OLED und Akku-Halterung

Wer den Artikel komplett gelesen hat, der weiß, wie wichtig unter Umständen eine gute Stromversorgung für eine mobile Anwendung ist. Bei diesem Board ist diese gegeben. Mit einer Halterung für einen, mittlerweile recht gebräuchlichen 18650er Lithium-Ionen Akku, kann der ESP32, je nach Strombedarf, einige Zeit lang betrieben werden. Klar, wenn man das WiFi aktiviert hat (ca. 140 mAh), wird der Akku wohl nur knapp einen Tag halten. Aber meist benötigt man gar keine ständige WLAN-Verbindung und kann den ESP32 längere Zeit in den Tiefschlaf versetzen. Dann sollte so ein Akku mehrere Tage, vielleicht sogar einen Monat lang halten!

Aber es wird noch besser: Auch hier kann der Akku, wie beim Adafruit Feather Huzzah, über den USB-Anschluss geladen werden! Das macht es möglich ein 5 Volt Solarpanel anzuschließen und das Board dauerhaft autark sein zu lassen.



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