Arduino Nano Begleiter-Set – Essentielle Bauteile & Werkzeuge für DIY-Elektronik

Komponenten und Zubehör

Bauteil	Menge	Hinweise
Arduino Nano R3 (z. B. CH340G-Klon)	1
USB-A auf Mini-USB Kabel	1	Wichtig: Mini-USB, nicht Micro-USB!
Widerstände: 4× 10 kΩ, 2× 220 Ω, je 1× 1 kΩ, 4,7 kΩ, 47 kΩ, 100 kΩ	1 Set	Für Ohmmeter (automatischer Messbereich)
Einstellpotentiometer 10 kΩ (einmalig drehbar)	1	Für LCD-Kontrasteinstellung
Taster 12 mm (SparkFun oder gleichwertig)	2	Reset- & Modus-Taste
Schiebeschalter (Slide Switch)	3	Für Backlight, Pin 0/1 Umschaltung
Female Header 8-polig (1 Reihe, 2,54 mm)	4	Für Arduino & LCD
Male Header 36-polig (1 Reihe, 2,54 mm)	2	Für Steckverbindungen
RGB-Backlight LCD 16×2 (Adafruit oder kompatibel)	1
4×AA-Batteriehalter (flach)	1	Alternativ 4×AAA
DS3231 oder DS1307 RTC-Modul	1	Keine billigen Fakes – originale Chips nutzen!
4× AA-Batterien (oder AAA)	1 Set
Einzeldraht (22 AWG, breadboard-tauglich)	ca. 1 m
Flachbandkabel / verdrillte Leitungen	ca. 50 cm
2× kleine Schraube & Mutter (ca. 1,3 cm)	1 Set	Für Gehäuseverriegelung
Schwarze Acrylfarbe & Pinsel	1 Set
Einige Kondensatoren, Dioden, LEDs zum Testen	nach Bedarf

Benötigte Werkzeuge

• Lötkolben + Lötzinn + Entlötlitze
• Heißklebepistole
• Abisolierzange & Seitenschneider
• Scharfes Cuttermesser & Schere
• Malerkrepp, transparentes Klebeband
• Lineal / Metallwinkel
• Schleifpapier

Projektbeschreibung

Der „Companion IC“ ist ein kompaktes, IC-förmiges Multifunktionswerkzeug für die Werkbank: Uhr, Ohmmeter (auto-ranging), Kapazitätsmesser, Dioden/LED-Tester – alles in einem Gehäuse, das wie ein großer DIP-Chip aussieht. Betrieben per 4×AA-Batterien oder USB.

Die Idee entstand aus dem Bedarf, Kondensatoren ohne teures LCR-Meter zu prüfen. Da der Arduino noch freie Pins hatte, kamen auto-ranging Ohmmeter, Diodentester und Echtzeituhr (RTC) hinzu. Das Design verzichtet bewusst auf Messspitzen – Bauteile werden direkt in die Frontseitigen Testbuchsen gesteckt.

Das Projekt ist anfängerfreundlich: Wer 2–3 Wochen Arduino-Erfahrung hat, kann es nachbauen. Der Code ist modular, stark kommentiert und in einzelne Tabs (Funktionen) aufgeteilt. Alle Schritte sind reichlich bebildert.

Update (07.01.2016): Optionaler Durchgangsprüfer (Continuity Test) wurde hinzugefügt – siehe Kommentare.

Schritt 1: Werkzeuge & Komponenten

Siehe Tabellen oben. Wichtig: RTC-Modul (DS3231/DS1307) von vertrauenswürdiger Quelle beziehen – billige eBay-Module enthalten oft gefälschte Chips mit hoher Gangabweichung.

Schritt 2: Ohmmeter – Konzept

Das Prinzip basiert auf einem Spannungsteiler. Fünf bekannte Widerstände (1 kΩ … 100 kΩ) werden nacheinander per GPIO gegen den unbekannten Widerstand geschaltet. Der Arduino misst die Teiler-Spannung am ADC-Eingang (A7) und berechnet Rx. Durch Umschalten der Referenzwiderstände deckt der Messbereich ca. 1 Ω … 1 MΩ ab (auto-ranging in 5 Stufen).

Schritt 3: Kapazitätsmesser – Konzept

Messung der Ladezeit eines Kondensators über einen bekannten Widerstand (10 kΩ) bis zur Schwelle von 63,2 % der Versorgungsspannung (1 Zeitkonstante τ = R·C). Der Arduino lädt den C über D7, misst die Zeit bis ADC-Schwelle (648 von 1023) an A0 und entlädt ihn anschließend über D12. Ausgabe in µF oder nF.

Schritt 4: Diodentest

Der Analog-Eingang (A6) wird über 10 kΩ auf 5 V hochgezogen (Ruhewert 1023). D12 wird auf OUTPUT/LOW geschaltet. Wird eine Diode in Durchlassrichtung zwischen A6 (Anode) und D12 (Kathode) gesteckt, sinkt die Spannung (ADC < 700). In Sperrrichtung bleibt sie hoch. So lässt sich die Polung von LEDs/Dioden sekundenschnell prüfen.

Schritt 5: Echtzeituhr (RTC)

DS3231/DS1307 über I²C (SDA = A4, SCL = A5). Bibliothek RTClib (Adafruit) verwenden. Einmalig Zeit setzen via rtc.adjust(DateTime(F(__DATE__), F(__TIME__))) oder festem Datum. Danach Pufferbatterie (CR2032) auf Modul lassen – die Uhr läuft weiter.

Schritt 6: Finaler Aufbau (Breadboard-Test)

Alle Teilschaltungen zusammenführen. Der Hauptcode ruft je nach Modus-Taste die Funktionen Clock(), findResistance(), findCapacitance(), diodeTest() auf. Buzzer (falls vorhanden) kann für Durchgangsprüfer genutzt werden.

Schritte 7–33: Gehäusebau (Karton/IC-Design)

Das Gehäuse wird aus 2 mm starkem Karton (Verpackungskarton) gefertigt. PDF-Layouts (A3 / ANSI B) werden 1:1 ausgedruckt, auf Karton geklebt, ausgeschnitten, gefalzt, geklebt. Details:

• Schalter & Tasten vorab an Flachbandkabel löten, in Seitenteile einkleben.
• LCD-Ausschnitt im Deckel fräsen/schneiden, LCD mit Heißklebe fixieren.
• Testbuchsen = 6-polige Female-Header-Leisten, seitlich eingelassen, mit Flachbandkabel auf PCB geführt.
• Modus-Taster in Pin-1-Ecke des IC-Gehäuses, auf kleiner Platine mit Pull-down (10 kΩ) & Serienwiderstand (220 Ω).
• Stromversorgung: Batteriehalter in Deckel, Schalter (Rasttaster) per Epoxid (M-Seal) in Gehäuse eingeklebt, an Vin & GND.
• USB-Zugang: Mini-USB-Buchse des Nano durch Gehäuseaussparung geführt.
• Beine & Optik: Karton-Beinen mit Alufolie beklebt, transparent tape-versiegelt, schwarz lackiert.

Tipp: Alle Lötstellen vor dem endgültigen Einkleben prüfen (Durchgangsprüfer). LEDs auf Nano & RTC-Modul entfernen (Stromsparen im Batteriebetrieb).

Schritt 34: Problemlösung

• Jede Lötstelle auf Kurzschlüsse prüfen (Multimeter).
• Abgeschnittene Drahtenden nicht unter PCB fallen lassen.
• LCD-Kontrast einstellen, Pin 0/1 Schalter ON, alle Leitungen prüfen.
• Test: „Hello World“-Sketch für LCD isoliert hochladen.
• Funktioniert ein Modus nicht? → Verkabelung mit Code abgleichen.

Schritt 35: Lessons Learned

• Gehäuse-Layout am CAD-Rechner zeichnen (nicht von Hand).
• SMD-LEDs auf Nano nur mit Geduld & wenig Kraft entlöten – Pads reißen leicht ab.
• PCB vor Batterie-Anschluss einkleben – sonst doppelte Arbeit.
• RTC-Pufferbatterie kollidierte mit AA-Zellen → Batteriehalter ablöten, verlängern, seitlich versetzen.

Downloads: Layout-PDFs, CAD-Dateien, kompletter Arduino-Code (Main_code.rar mit definations.h & Funktions-Tabs) – siehe Google-Drive-Link im Originalprojekt.

Code-Schnipsel (Auszüge)

Ohmmeter (auto-ranging)

// Analog-Pin für Widerstandsmessung
const int Apin = A7;
const float rVal[5] = {1000, 4700, 10000, 47000, 100000};
const int rPin[5] = {2, 3, 4, 5, 6};
// ... Auto-Ranging Logik: nacheinander Referenzwiderstände zuschalten,
// Spannung messen, Rx berechnen, passenden Bereich wählen, String mit Einheit formatieren

Kapazitätsmesser

// Ladezeit-Messung bis 63,2 % (1 τ)
const int analogPin = A0;
const int chargePin = 7;
const int dischargePin = 12;
const float resistorValue = 10000.0; // 10 kΩ
// ... millis() vor/nach Laden, C = (t / R) * 1000 -> µF, bei <1 µF *1000 -> nF

Diodentest

const int checkPin1 = 12; // Kathode-Seite (OUTPUT LOW)
const int checkPin2 = A6; // Anode-Seite (INPUT_PULLUP via 10k)
// ADC < 700 -> Durchlass, else Sperrrichtung

RTC (DS1307/DS3231)

#include 
#include 
RTC_DS1307 rtc;
void setup() { Serial.begin(9600); rtc.begin(); /* rtc.adjust(...) */ }
void loop() { DateTime now = rtc.now(); /* Serial-Ausgabe */ delay(1000); }

Schaltplan

Fritzing-Datei: Main_Schematic.fzz (enthält kompletten Schaltplan & PCB-Layout).