Ratgeber
Arduino ist eine einstiegsfreundliche Physical-Computing-Plattform, die es Nutzerinnen und Nutzern ermöglicht, einen praktischen Zugang zu den Themen Programmierung und Robotik zu finden und eigene elektronische Projekte zu verwirklichen.
Die Plattform besteht aus einem physischen Mikrocontroller und einer integrierten Entwicklungsumgebung (IDE), die dazu dient, Hardware und Software zu kombinieren und unterschiedlich anspruchsvolle Anwendungen zu realisieren – angefangen bei einfachen Lichtsteuerungen bis hin zu komplexen IoT-Projekten.
Einer der kompaktesten und vielseitigsten Mikrocontroller, die die Arduino-Plattform hervorgebracht hat, ist der Arduino Nano. Mit einer Größe von nur etwa 18 x 45 mm nimmt er wenig Platz in Anspruch und eignet sich hervorragend für Projekte mit begrenztem Raumangebot.
Trotz seiner geringen Abmessungen bietet der Arduino Nano eine gute Prozessorleistung und zahlreiche Ein- und Ausgänge, über die verschiedene Sensoren, Motoren und andere Komponenten angebunden werden können.
In unserem Ratgeber verraten wir Ihnen mehr über die Spezifikationen und Anwendungsgebiete des Arduino Nano, beleuchten die Unterschiede zu anderen Arduino Boards und erklären, worauf es bei der Auswahl zu achten gilt.
Der Arduino Nano ist eine kompakte, leistungsfähige Mikrocontroller-Platine aus der Arduino-Familie. Mit einer Größe von etwa 18 x 45 mm zählt er zu den kleinsten Arduino-Platinen und eignet sich ideal für Anwendungen, bei denen der Platz begrenzt ist, wie es beispielsweise bei mobilen Geräten oder Embedded Systems der Fall ist.
Technisch basiert der klassische Arduino Nano auf dem ATmega328 Mikrocontroller, der auch im bekannteren Arduino Uno verwendet wird. Dadurch bietet der Nano die gleiche Rechen- und Speicherleistung wie der Uno und die gleiche Anzahl an digitalen und analogen Ein- und Ausgängen (insgesamt 22).
Der Nano ist speziell für die Arbeit mit Steckboards (Breadboards) entwickelt. Die Pins sind über Stiftleisten nach unten herausgeführt und passen größentechnisch auf fast alle gängigen Stecksysteme. Die Platine wird samt Schaltung über Mini-USB mit Strom versorgt und programmiert. Da der Nano mit den meisten Arduino-Sensoren und -Modulen kompatibel ist, können Sie damit vielfältige Projekte realisieren.
Im Folgenden geben wir Ihnen einen Überblick über die technischen Spezifikationen des Arduino Nano.
Eigenschaft | Spezifikation | Anmerkung |
|---|---|---|
| Mikrocontroller | ATmega328 | |
| Architektur | AVR | |
| Taktfrequenz | 16 MHz | |
| Betriebsspannung | 5 V | |
| Eingangsspannung (empfohlen) | 7-12 V | |
| Eingangsspannung (Grenzwerte) | 6-20 V | |
| Flash-Speicher | 32 KB | zum Speichern von Code, 2 KB für Bootloader reserviert |
| SRAM | 2 KB | |
| EEPROM | 1 KB | |
| Digitale I/O-Pins | 14 (6 davon PWM) | PWM-Pins: D3, D5, D6, Do, D10, D11 |
| Analoge Pins | 8 (A0-A7) | mit jeweils 10 Bit Auflösung |
| DC-Strom pro I/O-Pin | max. 40 mA | |
| I2C- und SPI | Ja | |
| UART (seriell) | Ja | |
| USB-Anschluss | Mini-B-USB | |
| Stromverbrauch | 19 mA | |
| Abmessungen | 18 x 45 mm | |
| Gewicht | 7 g |
Gut zu wissen: Es gibt eine Variante des Arduino Nano, die den ATmega168 als Mikrocontroller nutzt. Die technischen Spezifikationen bleiben weitgehend identisch, die Speicherkapazität halbiert sich allerdings. So bietet der ATmega168 nur 16 KB Flash-Speicher, 1 KB SRAM und 512 EEPROM.
Wie unterscheidet sich der Arduino Nano von anderen Arduino Boards?
Der Arduino Nano unterscheidet sich von anderen Arduino Boards wie dem Arduino Uno oder Arduino Mega in erster Linie durch seine kompakte Bauform. Er ist wesentlich kleiner, so dass Sie ihn gut für platzkritische Projekte nutzen und auf Steckboards verwenden können, was sich fürs Prototyping als vorteilhaft erweist.
Des Weiteren gibt es Unterschiede im Hinblick auf die Anschlüsse. Während der Uno und Mega einen USB-B-Anschluss zur Stromversorgung und für das Bespielen mit Programmen aufweisen, ist der Nano mit einem USB-Mini-B-Anschluss ausgestattet.
Was die Anzahl an Pins sowie die Speicher- und Prozessorleistung betrifft, liegen Nano und Uno gleichauf, da sie mit dem ATmega328 den gleichen Mikroprozessor nutzen. Der Mega verfügt dagegen über einen ATmega2560, der mehr Speicher und Pins bietet. Das liegt darin begründet, dass der Mega speziell für komplexere Projekte wie IoT- und Robotikanwendungen entwickelt worden ist, die mehr Rechenleistung erfordern.
Der Arduino Nano ist für seine geringe Größe sehr gut ausgestattet und dementsprechend vielseitig einsetzbar. Wir geben einen Überblick über die häufigsten Anwendungsbereiche und Beispiele für mögliche Projekte.
Prototyping und Hobbyprojekte
Der Arduino Nano ist prädestiniert für Projekte, bei denen der zur Verfügung stehende Platz begrenzt ist, seien es Mobilanwendungen oder eingebettete Systeme. Da er sich leicht auf Steckbrettern unterbringen lässt, eignet er sich sehr gut fürs Experimentieren und Prototyping.
Beispielprojekte:
- miniaturisierte LED-Matrix-Displays
- Temperaturüberwachung
- Lichtsteuerungen
- einfache Game-Controller-Prototypen
Robotik
Der Arduino Nano ist zwar nicht so leistungsstark wie ein Arduino Mega, kann aber durchaus Bestandteil von Robotikanwendungen sein, etwa wenn es um den Bau kleiner und mobiler Roboter geht. Er eignet sich vor allem für die Ansteuerung von Motoren für Antriebe, Servos oder Aktoren.
Beispielprojekte:
- Line-following Roboter (Roboter, der einer Linie folgen kann)
- Drohnensteuerungen
- Sensor- und Motorsteuerung in Roboterarmen
Wearables und interaktive Kleidung
Für die Entwicklung von Wearables ist der Arduino Nano wegen seines niedrigen Stromverbrauchs sehr gut geeignet. In Verbindung mit Sensoren oder Anzeigegeräten lassen sich kompakte elektronische Systeme zusammenstellen, die wenig physischen Raum einnehmen.
Beispielprojekte:
- Smart Watches
- Armbänder mit Herzfrequenz- und Schrittzähler
- High-Tech-Schmuck
Heimautomatisierung
Auch in kleinen Smart-Home-Projekten kann der Arduino Nano eingesetzt werden, etwa um Haushaltsgeräte intelligent zu steuern und Prozesse zu automatisieren. Zu diesem Zweck lässt er sich platzsparend beispielsweise in Steckdosenleisten oder Schaltergehäusen installieren.
Beispielprojekte:
- intelligente Lichtschalter
- einfache Alarmanlagen
- Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren zur Kontrolle des Raumklimas
Sensornetzwerke
Der Nano kann mit verschiedenen Sensoren gekoppelt werden, um Daten zu erfassen, zu sammeln und weiterzuleiten. Dementsprechend eignet er sich sehr gut für den Aufbau von Sensornetzwerken, die wiederum Bestandteil von Überwachungssystemen sein können.
Beispielpojekte:
- Umwelt- und Klimaüberwachung (Messung von Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Niederschlagsmenge etc.)
- Agrar- und Gartenprojekte (Messung von Bodenfeuchtigkeit, Temperatur und Lichtintensität)
- Luftqualitätsüberwachung (Messung von Feinstaub, CO2, Ozon usw.)
Bildungsbereich
Aufgrund seiner einfachen Handhabung ist der Nano ein beliebtes Board für Bildungseinrichtungen, um Heranwachsenden und Interessierten das Programmieren beizubringen und mit technischen Themen vertraut zu machen.
Beispiele:
- Einführung in die Elektronik und Mikrocontroller-Programmierung
- einfache LED- und Sensorschaltungen
- kleine Projekte zur Datenaufzeichnung und -auswertung in Laboren
Der Arduino Nano wird mithilfe der Arduino-Entwicklungsumgebung (Arduino IDE) programmiert. Sie enthält zahlreiche Bibliotheken, die den Einstieg in die Programmierung und die Integration von Sensoren und Modulen erleichtern.
So gehen Sie beim Programmieren des Arduino Nano vor:
- Installation der Arduino IDE: Im ersten Schritt laden Sie die Arduino IDE herunter und installieren sie auf Ihrem PC. Die Software ist kostenlos auf der Arduino-Website erhältlich und wird für Windows, macOS und Linux angeboten.
- Anschließen des Arduino Nano: Verbinden Sie den Arduino Nano über ein USB-Kabel (USB Typ Mini-B auf USB Typ A) mit dem Computer. Sobald der Nano angeschlossen ist, sollte der Computer das Board erkennen und ihm einen COM-Port (Windows) bzw. seriellen Port (macOS/Linux) zuweisen.
- Auswahl des Boards und des Ports: Öffnen Sie die Arduino IDE und gehen Sie zu Werkzeuge > Board. Wählen Sie den Arduino Nano aus der Liste der verfügbaren Boards. Danach gehen Sie zu Werkzeuge > Port und wählen den COM-Port aus, an den der Nano angeschlossen ist.
- Auswahl des Mikrocontrollers: Beim klassischen Arduino Nano wird der ATmega328P Mikrocontroller verwendet. Es gibt jedoch Versionen, bei denen der ATmega328P (Old Bootloader) ausgewählt werden muss. Das können Sie unter Werkzeuge > Prozessor tun.
- Erstellen oder Anpassen eines Sketches: Der Code für den Arduino Nano wird als "Sketch" bezeichnet. Die IDE bietet eine einfache Struktur, bei der der Code aus zwei Hauptteilen besteht:
- setup(): Hier werden einmalig alle Einstellungen und Konfigurationen vorgenommen (z. B. Pin-Modi).
- loop(): Dieser Abschnitt wird fortlaufend wiederholt, um die Hauptlogik des Programms auszuführen.
- Hochladen des Sketches auf den Arduino Nano: Ihren fertigen Sketch können Sie auf den Arduino Nano übertragen, indem Sie auf den Pfeil-Button „Hochladen“ (Upload) in der Arduino IDE klicken. Die IDE übersetzt bzw. kompiliert den Code und lädt ihn auf den Mikrocontroller.
- Überprüfen des Hochladeprozesses: Während des Hochladens wird der Status im unteren Bereich der IDE angezeigt. Bei erfolgreichem Upload erscheint die Meldung „Hochladen abgeschlossen“. Sollte es zu einem Fehler kommen, etwa weil Sie den falschen Bootloader ausgewählt haben, können Sie die Fehlermeldung überprüfen und den richtigen Prozessor einstellen.
- Testen und Anpassen des Programms: Nach erfolgreichem Hochladen kann das Programm direkt auf dem Nano ausgeführt werden. Änderungen am Code können Sie jederzeit vornehmen und erneut hochladen.
Beim Kauf eines Arduino Nano gilt es sicherzustellen, dass das Board zu den Anforderungen Ihres Projekts passt. In dem Zusammenhang sind mehrere Faktoren zu berücksichtigen:
Prozessor und Bootloader
Der klassische Arduino arbeitet mit dem ATmega328 Mikrocontroller. Neuere Boards verwenden den „New Bootloader“, der schnellere Upload-Zeiten ermöglicht. Es gibt aber noch ältere Modelle mit dem „Old Bootloader“. Diese funktionieren ebenso gut, allerdings müssen Sie den „Old Bootloader" in der Arduino IDE erst auswählen, um den Nano programmieren zu können. Sehr günstige Nano-Varianten nutzen mitunter den ATmega168, der jedoch nur für Projekte mit geringem Speicherbedarf geeignet ist.
Kompatibilität mit Arduino Shields und Erweiterungen
Da der Nano kompakter und kleiner ist als Boards wie der Arduino Uno, unterstützt er keine Standard-Shields. Falls Sie spezielle Erweiterungsboards benötigen, prüfen Sie, ob diese als Nano-kompatible Module verfügbar sind oder ob Sie Adapter benötigen.
Spannungsanforderungen
Der klassische Arduino Nano arbeitet mit 5-V-Logikpegeln. Es gibt aber auch 3,3-V-Versionen, die für Low-Power-Projekte oder für Module notwendig sind, die mit 3,3 V arbeiten. Achten Sie darauf, dass die Spannung des Boards zur Spannung der übrigen Komponenten passt, damit es nicht zu Fehlfunktionen oder Schäden kommt.
Zusätzliche Funktionen (Nano Every und Nano 33-Serie)
Der Arduino Nano ist in weiteren Varianten erhältlich, die eine etwas andere Ausstattung mitbringen. Der neuere Arduino Nano Every ist eine gute Alternative, wenn Sie mehr Leistung und Speicher benötigen. Daneben gibt es den Arduino Nano 33 BLE und Arduino Nano IoT. Diese Versionen bieten eine Bluetooth- und WLAN-Konnektivität und eignen sich ideal für IoT-Projekte. Sie sind jedoch teurer und erfordern mitunter eine andere Programmierung.
Falls Sie mehrere Module verwenden, nutzen Sie I2C oder SPI für die Datenübertragung. Die Arduino Nano verfügt über dedizierte Schnittstellen für beide Protokolle. Auf diese Weise können Sie I/O-Pins sparen und für den Anschluss weiterer Komponenten aufheben, um komplexe Projekte mit Ihrem Board zu realisieren.
Welche Software für Arduino Nano?
Die offizielle Entwicklungsumgebung für Arduino ist die Arduino IDE. Sie bietet eine einstiegsfreundliche Benutzeroberfläche, die sich gut für die schnelle Prototypenherstellung eignet. Daneben gibt es den Arduino Web Editor als cloudbasierte Lösung und grafische Programmiertools wie Scratch for Arduino (S4A) oder Visuino. Sie eignen sich ebenfalls gut für Anfänger und Anfängerinnen, während die Varianten PlatformIO und Arduino CLI (Befehlszeilentool) eher Fortgeschrittene ansprechen.
Wie viel Strom braucht ein Arduino Nano?
Der Stromverbrauch des Arduino Nano hängt unter anderem von der Betriebsspannung, den angeschlossenen Komponenten und der Aktivität des Mikrocontrollers ab. Im Leerlauf benötigt der Arduino Nano etwa 19-30 mA bei einer Versorgungsspannung von 5 V. Die Betriebsspannung kann über USB (5 V) oder über den Vin-Pin (7-12V) bereitgestellt werden. Der Stromverbrauch bleibt in etwa gleich, aber bei höheren Eingangsspannungen geht mehr Energie als Wärme verloren. Im Energiesparmodus (Schlafmodus) kann der Stromverbrauch des Nano auf etwa 5–10 mA gesenkt werden.
In welcher Programmiersprache programmiert man Arduino?
Arduino wird hauptsächlich in einer Programmiersprache programmiert, die auf C und C++ basiert. Die Arduino-Umgebung bietet dafür eine angepasste, vereinfachte Syntax und Funktionen, die direkten Zugriff auf die Hardware ermöglichen. Zusätzlich stehen zahlreiche Bibliotheken zur Verfügung, die komplexe Hardwareansteuerungen durch einfache Befehle ermöglichen. Alternativ kann die Community weiterhelfen, wenn sich Unsicherheiten im Hinblick auf die Programmierung oder auch andere Fragen, etwa im HInblick auf Schaltpläne, ergeben.