Wie du am besten dein Arduino schrottest

Im Umgang mit Elektronik wird es sich nicht vermeiden lassen, dass manchmal Komponenten im wahrsten Sinne in Rauch aufgehen. Das gehört zum Lernprozess dazu. Mit der Zeit verringert sich die Anzahl der zerstörten Elektronik und trotzdem passiert es hin und wieder auch einem erfahrenen Bastler.

Oft steigt der Erfahrungslevel proportional zur geschrotteten Anzahl des Equipments. Aber mache dir keine zu großen Sorgen. Ich bin immer wieder über die Widerstandsfähigkeit des Arduinos (vor allem ein originales Board) verwundert. Mit seiner robusten Konstitution kann er einiges einstecken. Trotzdem werden wir uns an dieser Stelle einige Vorsichtsmaßnahmen anschauen, um die Lebensdauer deines Arduinos zu verlängern. Folgende Punkte können, müssen aber nicht dein Arduino sofort beschädigen. Falls du z. B. falsch verkabelst und es schnell bemerkst, muss es nicht zwangsweise zu einer Zerstörung durch Überhitzung empfindlicher Komponenten kommen. Der zeitliche Aspekt spielt hier eine große Rolle. Arduinos wurden für Anfänger konzipiert, dementsprechend gehen sie mit einer gewissen Robustheit ins Spiel. Eine gesunde Portion Vorsicht ist ganz hilfreich. Deshalb hier folgende Tipps:

Achte auf den Untergrund!

Das Arduino ist eine gelötete Platine. Auf der Rückseite liegen die Lötstellen blank, sind also ungeschützt. Während das Arduino mit Strom versorgt wird, sollten diese Lötstellen auf keinen Fall durch metallische Objekte verbunden (kurzgeschlossen) werden. Lege dein Arduino nicht auf stromleitende Gegenstände wie blanke Drähte, Schrauben oder Metallunterlagen. Der so entstehende Kurzschluss könnte eventuell weitere angeschlossene Module, Batterien und sogar Teile deines Computers zerstören oder überlasten.

Mir ist es schon ein paar mal passiert, dass mein Computer plötzlich abgestürzt ist! Ich hatte jedoch großes Glück, dass jedes Mal die USB-Sicherung meines Computers eingesprungen ist. In solch einem Fall wird der USB-Port ausgeschaltet und erst beim nächsten Hochfahren wieder eingeschaltet. Es passiert auch, dass der Computer komplett einfriert und ein Neustart erforderlich ist.

Mehr als 5V in den 5V-Pin anlegen!

Das Einspeisen von mehr als 5 Volt in den 5V-Pin, ist ein doppeltes Übel: Zum einen können Komponenten auf dem Arduino zerstört werden. Obwohl es mehrere Sicherheitsbarrieren gibt, könnte auch der USB-Port deines Computers Schaden nehmen.

Also keine Stromquelle wie die 9V-Batterie in den 5V Pin anschließen!

Warum sollte man überhaupt eine Stromquelle in den 5V-Pin anschließen wollen? Manchmal versteckt man sich eben mit den Kabeln. Statt die Batterie in VIN (Stromversorgung der Platine) einzustecken, kann sie in den 5V-Pin landen, wenn man nicht aufpasst.

Das Arduino Board besitzt zwar einen 5V Regulator, der höhere Spannungen senkt, jedoch wird dieser übergangen, wenn der 5V-Pin benutzt wird. So werden Spannungen aus dem USB oder der Power-Buchse durch den LM7805 Bauteil reguliert. Der 5V-Pin hat jedoch keinen Schutzmechanismus, der eingreifen könnte. Die Spannung geht direkt zum ATmega Mikrochip und kann ihn dadurch zerstören.

Mehr als 3,3V in den 3,3V-Pin!

Wie oben beschrieben haben wir das gleiche Problem mit dem 3,3V-Pin. Auch hier wirkt eine überhöhte Spannung zerstörend. Spannungen über 3,6V können den 3,3V Regulator auf dem Board durchbrennen lassen. Auch hier kann der USB-Port des Computers Schaden nehmen.

Vermeide einen Kurzschluss zwischen VIN und GND!

Vermeide einen Kurzschluss zwischen VIN und GND! Das direkte Verbinden von VIN mit GND kann zu Schäden führen, je nachdem wie das Arduino mit Strom versorgt wird.

Kurzschluss VIN und GND über USB mit PC verbunden

Falls das Arduino mit einem USB an einem Computer verbunden ist, fließt der Strom durch den Kurzschluss wieder zurück zum PC. In den meisten Fällen erkennt der USB-Port deines PCs, dass zu viel Strom ankommt und schließt den Port, sodass Schäden vermieden werden.

Kurzschluss VIN und GND über USB mit externem Aufladegerät

In diesem Fall fällt die Spannung am Ladegerät fast auf null und die Stromstärke springt auf das Maximum. Die Stromlast wird seine Spuren am Ladegerät hinterlassen: Durch den erhöhten Strom entsteht in der Wickelspule des Aufladegerätes höhere Temperaturen, die den Isolierschutz zwischen den Drähten mit der Zeit zerstört.

Arduino mit einer externen Batterie betrieben

Kleine Batterien sind weniger kritisch. Durch den Kurzschluss wird der Spannungsregler sowie die Batterie (z. B. eine 9V-Block-Batterie) überhitzt oder zu mindestens warm.

Dramatisch sieht es bei stärkeren Batterien aus. Lithium-Akkumulatoren können durch ihre hohe Energiedichte gefährlich werden. Durch den Kurzschluss entstehen beim Spannungsregler auf dem Arduino Board in kurzer Zeit sehr hohe Ströme, wodurch dieser heiß wird und durchbrennen kann. Und was ist mit dem Arduino-Board? Durch einen Kurzschluss zwischen VIN und GND muss das Board nicht unbedingt funktionsuntauglich werden. Wenn der Spannungsregler nicht durch frittiert, kann er seinen Dienst weiter ausführen – wird aber wahrscheinlich eine kleine Macke bekommen. Häufen sich Kurzschlüsse, wird er instabil.

Schaltung umstecken, während das Board am Computer hängt

Es wird oft passieren, dass du deine Schaltung umstecken musst. Gewöhne dir an, das Arduino-Board von deinem Computer zu trennen. Check deine Steckverbindungen, bevor du das Board wieder mit Strom versorgst.

Statische Aufladung

Elektrostatische Aufladung entstehen meist durch Reibung. Der menschliche Körper ist oft Träger von statischer Energie. Geht man über einen Teppich, entsteht eine Reibungselektrizität. Diese Energie wird entladen, wenn man z.B. einen Türknopf berührt: Dabei kann es sogar passieren, dass kleine Lichtblitze entstehen. Wenn man bedenkt, dass bei niedriger Luftfeuchtigkeit ein Mensch mit bis zu 35.000Volt aufgeladen werden kann, überrascht die Entstehung eines Miniblitzes nicht.

Starke elektrostatische Entladungen können nicht nur für uns schmerzhaft sein. Sensible Elektronik wie Integrierte Schaltungen können bei Berührung zerstört werden. Es ist ratsam, sich elektrostatisch zu entladen, bevor man mit Elektronik in Berührung kommt. Eine sehr einfache Art der Entladung: Berühre ein großes Metallgebilde, wie ein Metalltisch oder eine Heizung. Auch ein Wasserrohr ist dafür bestens dafür geeignet, vorausgesetzt die Wasserleitungen sind aus Metall und geerdet.

In der Industrie benutzen Arbeiter im Umgang mit Elektronik ein statisches Armband. Dieser sorgt dafür, dass du stetig elektrostatisch entladen wirst. Das eine Ende wird durch eine Schlaufe am Handgelenk (Hautkontakt) befestigt und das andere an eine Erdung – also in die Steckdose. Die Steckdose hat drei Leitungen: Positiv, Negativ und die Erdung. Die Erdung ist ein Schutzleiter, der bei beschädigten Geräten den elektrischen Strom ableitet und für die Sicherheit sorgt.

Ich persönlich rate von statischen Armbändern ab. Ist die Erdung in der Steckdose falsch verdrahtet oder hat er sich in der Steckdose gelöst, kann er in Kombination mit dem Band zur tödlichen Gefahr werden. Vielleicht ist das übertriebene Vorsicht, aber sicher ist sicher.

Dies waren die größten Arduino-Killer. Vermeide sie und es kann nicht viel schiefgehen.