Sensoren im Einsatz mit Arduino

Autor	Thomas Brühlmann
Verlag	mitp Verlags GmbH & Co. KG
Erscheinungsjahr	2017
Seitenanzahl	352 Seiten
ISBN	9783958451513
Format	PDF
Kopierschutz	kein Kopierschutz
Geräte	PC/MAC/eReader/Tablet
Preis	10,00 EUR

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.

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Blick ins Buch

Inhaltsverzeichnis

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	31
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 & Bild	45
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	81
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	165
9.1 Temperatur & Luftfeuchtigkeit	165
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	249
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