Sensoren im Einsatz mit Arduino (eBook)

Thomas Brühlmann (Autor)

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2017 | 1. Auflage
352 Seiten
MITP Verlags GmbH & Co. KG
978-3-95845-151-3 (ISBN)

Infos

Praktische Beschreibung zahlreicher Sensoren: von Temperatur- über Infrarot-, Farb- und Ultraschallsensoren bis hin zum Einsatz von Kompass, GPS-Modul und Kamera Beispielprojekte aus den Bereichen Hausautomation, Mensch und Umwelt: Infrarot-Fernbedienung, Überwachungskamera, Bewegungsalarm, Strommesser uvm. Daten übertragen, in Datenbanken speichern und mit LEDs und LCDs anzeigen Dieses Buch bietet einen praktischen Einstieg in die faszinierende Welt der Sensoren, die zusammen mit dem Arduino eingesetzt werden können. So kann der Arduino auf seine Umgebung reagieren und zahlreiche Werte erfassen, die vom Arduino-Board weiterverarbeitet und dargestellt werden können. Die vielen Beispielprojekte richten sich an Einsteiger, die bereits etwas Erfahrung mit dem Arduino-Board gesammelt haben und nun neue Anwendungen realisieren wollen. Mit den im Handel erhältlichen Sensoren, ein paar Erweiterungsplatinen und etwas Fantasie können Sie sich ein eigenes Netzwerk an Sensoren zur Erfassung Ihrer Umwelt aufbauen. Thomas Brühlmann zeigt Ihnen zahlreiche Sensoren und Beispielanwendungen zum Messen, Erfassen und Verarbeiten von Daten - immer detailliert mit Stückliste, Steckbrettaufbau und Beispielcode - zu den Themen Mensch & Umwelt sowie Haus & Hof, wie z.B.: Temperatur, Licht, Farbe und Bild: Temperatur-, Infrarot-, Farb- und UV-Sensoren, lichtabhängiger Widerstand (LDR) sowie Einsatz einer Kamera Distanz und Bewegung: Ultraschall-, PIR-, Piezo- und Tilt-Sensoren Kräfte messen mit Flex- und druckempfindlichen Force-Sensoren Ort erfassen mit Kompass und GPS-Modul Einsatz von Gas- und Alkohol-Sensoren Elektrische Phänomene wie Strom und elektrische Spannung messen und Einsatz eines Hall-Sensors Haus und Garten: Temperatur und Luftfeuchtigkeit mit Umweltsensoren sowie Bodenfeuchte, Geräusche und Stromverbrauch messen Mensch: Herzschlag und Hautwiderstand messen Datenübertragung: seriell, drahtlos mit RF-Modul und über Bluetooth Daten anzeigen mit LEDs und LCDs Daten speichern: SD-Karte, EEPROM und lokale IoT-Datenbank mit MySQL-Datenbank Einsatz eines Sensor-Shields und Sensor-Boards Mit dem Wissen aus diesem Praxis-Handbuch können Sie Ihre eigenen Ideen kreativ umsetzen. Projekte aus dem Buch: Nachtlampe mit LDR Infrarot-Fernbedienung UV-Index-Monitor Überwachungskamera Abstandsmesser für Garage und Garagentor-Wächter Süßigkeitenschrank-Wächter Touch-Keyboards Digitaler Kompass mit LED-Anzeige Alkohol-Messgerät Überwachungskontakt mit Hall-Sensor Fensterkontakt überwachen Lügendetektor Fernsteuerung Umweltdaten sammeln, an Webserver senden und Daten erfassen mit PHP Sensordaten als Liniengrafik darstellen

Thomas Brühlmann ist Maker und Buchautor mit 20-jähriger Erfahrung in der Hard- und Software-entwicklung. Er ist bekannt als Autor des Titels Arduino Praxiseinstieg, hält Vorträge und Workshops zum Thema Arduino und realisiert hauptsächlich drahtlose Arduino-Projekte mit Sensoren.

Inhalt

Cover 1
Titel 3
Impressum 4
Inhaltsverzeichnis 5
Einleitung 11
Kapitel 1: Arduino-Plattform 15
1.1 Das Arduino-Board 15
1.1.1 Praxisbeispiel: Arduino-Minimalschaltung 19
1.2 Entwicklungsumgebung (IDE) 20
1.3 Bibliotheken 23
1.4 Shields 26
1.4.1 Praxisbeispiel: Arduino mit Proto-Shield und Display-Shield 26
1.5 Steckbrett (Breadboard) 28
Kapitel 2: Warm & kalt
2.1 Temperatursensor NTC (Thermistor) 31
2.1.1 Praxisbeispiel: Temperaturmessung mit NTC 32
2.2 Analoger Temperatursensor LM35 35
2.2.1 Praxisbeispiel: Raumtemperaturmessung mit LM35 36
2.3 Serieller Temperatursensor DS1820 38
2.3.1 Praxisbeispiel: Temperaturmessung über seriellen Bus mit DS1820 39
2.4 Auswahl eines Temperatursensors 43
Kapitel 3: Licht & Farbe &
3.1 Lichtabhängiger Widerstand (LDR) 45
3.1.1 Praxisbeispiel: Lichtmesser mit LDR 46
3.1.2 Praxisbeispiel: Nachtlampe mit LDR 47
3.2 Infrarotanwendungen mit IR-Sensor 50
3.2.1 Praxisbeispiel: Infrarot-Fernbedienung 52
3.2.2 Praxisbeispiel: LED einschalten mit IR-Fernbedienung 54
3.3 Farben erkennen mit Farb-Sensor 58
3.3.1 Praxisbeispiel: Sensor erkennt Farben 58
3.4 UV-Strahlung messen mit UV-Sensor 60
3.4.1 Praxisbeispiel: UV-Index-Monitor 63
3.5 Bilderfassung mit Kamera 68
3.5.1 Praxisbeispiel: Überwachungskamera 69
Kapitel 4: Distanz & Bewegung
4.1 Ultraschall-Sensor 81
4.1.1 Praxisbeispiel: Abstandsmesser mit Ultraschall-Sensor 82
4.1.2 Praxisbeispiel: Abstandsmesser für die Garage 86
4.2 Bewegungsmelder PIR-Sensor 89
4.2.1 Praxisbeispiel: Raum-Bewegungsmelder 91
4.3 Neigung erfassen mit Tilt-Sensor 93
4.3.1 Tilt-Sensor AT407 94
4.3.2 Praxisbeispiel: Garagentor-Wächter 94
4.3.3 Tilt-Sensor RPI-1031 97
4.3.4 Praxisbeispiel: Neigungsmesser mit Neigungsrichtungserkennung 99
4.4 Tongeber Piezo-Sensor 102
4.4.1 Praxisbeispiel: Piezo als Klopf-Sensor 102
Kapitel 5: Kräfte 107
5.1 Biegung messen mit Flex-Sensor 107
5.1.1 Praxisbeispiel: Flex-Sensor-Testschaltung 108
5.1.2 Praxisbeispiel: Candy-Schrank-Wächter 110
5.2 Druckempfindlicher Sensor – Force-Sensor (FSR) 114
5.2.1 Praxisbeispiel: Druck messen mit FSR-Sensor 115
5.3 Berührungslose Eingabe 117
5.3.1 Praxisbeispiel: Touch-Keyboards 119
5.3.2 Praxisbeispiel: Q-Touch-Sensor 120
5.3.3 Praxisbeispiel: Mini-Keyboard 123
Kapitel 6: Ort 127
6.1 Zeig mir Norden – Kompass 127
6.1.1 Praxisbeispiel: Kompass mit HMC5883 129
6.1.2 Praxisbeispiel: Digitaler Kompass mit LED-Anzeige 130
6.2 Position ermitteln mit GPS-Modul 136
6.2.1 Praxisbeispiel: GPS-Daten abfragen 136
6.2.2 Praxisbeispiel: Anzeige GPS-Position 139
Kapitel 7: Gase 143
7.1 Elektronische Nasen – Gas-Sensoren 143
7.2 MQ2 – Gas und Rauch 144
7.2.1 Praxisbeispiel: Gase messen 145
7.3 MQ3 – Alkohol-Sensor 146
7.3.1 Praxisbeispiel: Alkohol-Messgerät 147
Kapitel 8: Elektrische Phänomene 149
8.1 Elektrischen Strom messen 149
8.1.1 Praxisbeispiel: Strommessung mit Shunt 149
8.1.2 Praxisbeispiel: Strommessung mit High-Side-Messmodul 151
8.2 Messung einer elektrischen Spannung 154
8.2.1 Praxisbeispiel: Spannungen von 0 bis 5 Volt messen 154
8.2.2 Praxisbeispiel: Spannungen von 5 bis 30 Volt messen 156
8.3 Hall-Sensor 160
8.3.1 Praxisbeispiel: Überwachungskontakt mit Hall-Sensor 161
Kapitel 9: Haus & Garten
9.1 Temperatur & Luftfeuchtigkeit
9.1.1 Umweltsensor DHT11/22 165
9.1.2 Praxisbeispiel: Wetterstation mit DHT-Sensor 166
9.1.3 Umweltsensor SHT31 171
9.1.4 Praxisbeispiel: Ansteuerung des SHT31 173
9.2 Sensoren für Bodenfeuchte-Messung 177
9.2.1 Praxisbeispiel: Chirp-Feuchtesensor 178
9.3 Laut und leise – Geräusche erfassen 184
9.3.1 Praxisbeispiel: Lärmmesser mit optischer Anzeige 184
9.4 Stromverbrauch messen (Gleichstrom) 189
9.4.1 Praxisbeispiel: Einfache Strommessung mit ACS712-Sensor 190
9.5 Stromverbrauch messen (Wechselstrom) 194
9.5.1 Praxisbeispiel: Kontaktlose Messung von Strom und Leistung mit SCT-013-Sensor 197
9.5.2 Praxisbeispiel: Energy-Monitor-Board 201
9.6 Fensterkontakt-Sensor 202
9.6.1 Praxisbeispiel: Fenster mit Fensterkontakt überwachen 202
Kapitel 10: Mensch 209
10.1 Herzschlag messen 209
10.1.1 Praxisbeispiel: Herzschlag messen mit Infrarot-Sensor 210
10.2 Hautwiderstand messen 213
10.2.1 Praxisbeispiel: Richtig oder falsch mit Lügendetektor 214
10.2.2 Praxisbeispiel: Messwerte darstellen mit seriellem Plotter 216
Kapitel 11: Datenübertragung 219
11.1 Serielle Übertragung 219
11.1.1 Praxisbeispiel: Serieller Monitor 220
11.2 Drahtlos mit RF-Modul (433 MHz) 221
11.2.1 Praxisbeispiel: Daten drahtlos senden mit 433-MHz-RF-Kit 221
11.2.2 Praxisbeispiel: 433-MHz-Sender 223
11.2.3 Praxisbeispiel: 433-MHz-Empfänger 226
11.2.4 Praxisbeispiel: Drahtloser Temperatursensor LM35 230
11.3 Bluetooth 237
11.3.1 Praxisbeispiel: Bluetooth-Anwendungen mit 1Sheeld 237
11.3.2 Praxisbeispiel: 1Sheeld – Erste Anwendung 242
11.3.3 Praxisbeispiel: Fernsteuerung 243
Kapitel 12: Daten anzeigen & speichern
12.1 Elektronische Lampe – Leuchtdiode (LED) 249
12.1.1 Praxisbeispiel: Ansteuerung der Leuchtdiode 250
12.1.2 Praxisbeispiel: Mini-Lichtelement mit LED 251
12.2 Viele Farben mit RGB-LED 252
12.2.1 Praxisbeispiel: Ansteuerung einer RGB-Leuchtdiode 254
12.3 LED-Streifen mit Neopixel 256
12.3.1 Praxisbeispiel: Farbmuster mit LED-Streifen 258
12.4 Balkenanzeige mit LED 262
12.4.1 Praxisbeispiel: 10-Segment-Balkenanzeige 264
12.5 Daten und Messwerte anzeigen mit Display 267
12.5.1 Praxisbeispiel: Parallele LCD-Ansteuerung 269
12.6 Daten speichern auf SD-Karte 272
12.6.1 Praxisbeispiel: Datenlogger mit SD-Karte 273
12.6.2 Praxisbeispiel: Uhrzeit mit DS1307 277
12.6.3 Praxisbeispiel: Datenlogger mit Zeitstempel 281
12.7 Datenspeicher EEPROM 285
12.7.1 Praxisbeispiel: Daten ins EEPROM schreiben 285
12.7.2 Praxisbeispiel: Daten aus dem EEPROM lesen 286
12.7.3 Praxisbeispiel: Daten aus dem EEPROM löschen 288
12.8 Internet-Plattformen – Internet of Things (IoT) 289
12.9 Sensordaten bei ThingSpeak 290
12.9.1 Praxisbeispiel: Lichtmesswerte an ThingSpeak senden 293
12.10 Lokale IoT-Datenbank mit MySQL-Datenbank 297
12.10.1 Praxisbeispiel: Webserver installieren 297
12.10.2 Praxisbeispiel: MySQL-Datenbank verwalten 299
12.10.3 Praxisbeispiel: Sensordaten-Erfassung 299
12.10.4 Praxisbeispiel: Daten erfassen mit PHP 303
12.10.5 Praxisbeispiel: Sensordaten in Webbrowser darstellen 305
12.10.6 Praxisbeispiel: Sensordaten als Liniengrafik darstellen 307
12.10.7 Praxisbeispiel: Umweltdaten sammeln und an Webserver senden 311
Kapitel 13: Sensor-Shield 317
13.1 Das Sensor-Shield 317
13.2 Shield-Schaltung 318
13.3 Anschlussmöglichkeiten 320
13.4 Anschlussbelegung 323
13.5 Anwendungsmöglichkeiten 324
13.5.1 Praxisbeispiel: Ansteuerung RGB-LED 324
13.5.2 Praxisbeispiel: Analogwert-Monitor mit RGB 326
13.6 Bezugsquellen 332
Kapitel 14: Sensor-Board 333
14.1 Sensor-Board 333
14.1.1 Praxisbeispiel: Grundaufbau Sensor-Board 336
14.1.2 Praxisbeispiel: Programmierung des Sensor-Boards 337
14.2 Low-Power-Betrieb 341
14.2.1 Praxisbeispiel: Stromverbrauch reduzieren auf dem Arduino-Board 341
14.2.2 Praxisbeispiel: Sensor-Board im Low-Power-Betrieb mit Low-Power-Bibliothek 343
14.2.3 Praxisbeispiel: Sensor-Board im Low-Power-Betrieb mit JeeLib-Bibliothek 344
Stichwortverzeichnis 347

Produkt-Details

• Erscheint lt. Verlag: 21.2.2017
• Reihe/Serie: mitp Professional
• Verlagsort: Frechen
• Sprache: deutsch
• Themenwelt: Informatik ► Weitere Themen ► Hardware
• Schlagworte: Bastler • Elektronik • Hardware • Maker • Mikrocontroller
• ISBN-10: 3-95845-151-9 / 3958451519
• ISBN-13: 978-3-95845-151-3 / 9783958451513