Brühlmann Sensoren im Einsatz mit Arduino

1., 2017
ISBN: 978-3-95845-151-3
Verlag: mitp Verlags GmbH & Co.KG
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark

E-Book, Deutsch, 352 Seiten

Reihe: mitp Professional

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.

Zielgruppe

Maker und Bastler, Einsteiger und Fortgeschrittene

Autoren/Hrsg.

Brühlmann, Thomas

Inhaltsverzeichnis

1;Cover;1
2;Titel;3
3;Impressum;4
4;Inhaltsverzeichnis;5
5;Einleitung;11
6;Kapitel 1: Arduino-Plattform;15
6.1;1.1 Das Arduino-Board;15
6.1.1;1.1.1 Praxisbeispiel: Arduino-Minimalschaltung;19
6.2;1.2 Entwicklungsumgebung (IDE);20
6.3;1.3 Bibliotheken;23
6.4;1.4 Shields;26
6.4.1;1.4.1 Praxisbeispiel: Arduino mit Proto-Shield und Display-Shield;26
6.5;1.5 Steckbrett (Breadboard);28
7;Kapitel 2: Warm & kalt;31
7.1;2.1 Temperatursensor NTC (Thermistor);31
7.1.1;2.1.1 Praxisbeispiel: Temperaturmessung mit NTC;32
7.2;2.2 Analoger Temperatursensor LM35;35
7.2.1;2.2.1 Praxisbeispiel: Raumtemperaturmessung mit LM35;36
7.3;2.3 Serieller Temperatursensor DS1820;38
7.3.1;2.3.1 Praxisbeispiel: Temperaturmessung über seriellen Bus mit DS1820;39
7.4;2.4 Auswahl eines Temperatursensors;43
8;Kapitel 3: Licht & Farbe & Bild;45
8.1;3.1 Lichtabhängiger Widerstand (LDR);45
8.1.1;3.1.1 Praxisbeispiel: Lichtmesser mit LDR;46
8.1.2;3.1.2 Praxisbeispiel: Nachtlampe mit LDR;47
8.2;3.2 Infrarotanwendungen mit IR-Sensor;50
8.2.1;3.2.1 Praxisbeispiel: Infrarot-Fernbedienung;52
8.2.2;3.2.2 Praxisbeispiel: LED einschalten mit IR-Fernbedienung;54
8.3;3.3 Farben erkennen mit Farb-Sensor;58
8.3.1;3.3.1 Praxisbeispiel: Sensor erkennt Farben;58
8.4;3.4 UV-Strahlung messen mit UV-Sensor;60
8.4.1;3.4.1 Praxisbeispiel: UV-Index-Monitor;63
8.5;3.5 Bilderfassung mit Kamera;68
8.5.1;3.5.1 Praxisbeispiel: Überwachungskamera;69
9;Kapitel 4: Distanz & Bewegung;81
9.1;4.1 Ultraschall-Sensor;81
9.1.1;4.1.1 Praxisbeispiel: Abstandsmesser mit Ultraschall-Sensor;82
9.1.2;4.1.2 Praxisbeispiel: Abstandsmesser für die Garage;86
9.2;4.2 Bewegungsmelder PIR-Sensor;89
9.2.1;4.2.1 Praxisbeispiel: Raum-Bewegungsmelder;91
9.3;4.3 Neigung erfassen mit Tilt-Sensor;93
9.3.1;4.3.1 Tilt-Sensor AT407;94
9.3.2;4.3.2 Praxisbeispiel: Garagentor-Wächter;94
9.3.3;4.3.3 Tilt-Sensor RPI-1031;97
9.3.4;4.3.4 Praxisbeispiel: Neigungsmesser mit Neigungsrichtungserkennung;99
9.4;4.4 Tongeber Piezo-Sensor;102
9.4.1;4.4.1 Praxisbeispiel: Piezo als Klopf-Sensor;102
10;Kapitel 5: Kräfte;107
10.1;5.1 Biegung messen mit Flex-Sensor;107
10.1.1;5.1.1 Praxisbeispiel: Flex-Sensor-Testschaltung;108
10.1.2;5.1.2 Praxisbeispiel: Candy-Schrank-Wächter;110
10.2;5.2 Druckempfindlicher Sensor – Force-Sensor (FSR);114
10.2.1;5.2.1 Praxisbeispiel: Druck messen mit FSR-Sensor;115
10.3;5.3 Berührungslose Eingabe;117
10.3.1;5.3.1 Praxisbeispiel: Touch-Keyboards;119
10.3.2;5.3.2 Praxisbeispiel: Q-Touch-Sensor;120
10.3.3;5.3.3 Praxisbeispiel: Mini-Keyboard;123
11;Kapitel 6: Ort;127
11.1;6.1 Zeig mir Norden – Kompass;127
11.1.1;6.1.1 Praxisbeispiel: Kompass mit HMC5883;129
11.1.2;6.1.2 Praxisbeispiel: Digitaler Kompass mit LED-Anzeige;130
11.2;6.2 Position ermitteln mit GPS-Modul;136
11.2.1;6.2.1 Praxisbeispiel: GPS-Daten abfragen;136
11.2.2;6.2.2 Praxisbeispiel: Anzeige GPS-Position;139
12;Kapitel 7: Gase;143
12.1;7.1 Elektronische Nasen – Gas-Sensoren;143
12.2;7.2 MQ2 – Gas und Rauch;144
12.2.1;7.2.1 Praxisbeispiel: Gase messen;145
12.3;7.3 MQ3 – Alkohol-Sensor;146
12.3.1;7.3.1 Praxisbeispiel: Alkohol-Messgerät;147
13;Kapitel 8: Elektrische Phänomene;149
13.1;8.1 Elektrischen Strom messen;149
13.1.1;8.1.1 Praxisbeispiel: Strommessung mit Shunt;149
13.1.2;8.1.2 Praxisbeispiel: Strommessung mit High-Side-Messmodul;151
13.2;8.2 Messung einer elektrischen Spannung;154
13.2.1;8.2.1 Praxisbeispiel: Spannungen von 0 bis 5 Volt messen;154
13.2.2;8.2.2 Praxisbeispiel: Spannungen von 5 bis 30 Volt messen;156
13.3;8.3 Hall-Sensor;160
13.3.1;8.3.1 Praxisbeispiel: Überwachungskontakt mit Hall-Sensor;161
14;Kapitel 9: Haus & Garten;165
14.1;9.1 Temperatur & Luftfeuchtigkeit;165
14.1.1;9.1.1 Umweltsensor DHT11/22;165
14.1.2;9.1.2 Praxisbeispiel: Wetterstation mit DHT-Sensor;166
14.1.3;9.1.3 Umweltsensor SHT31;171
14.1.4;9.1.4 Praxisbeispiel: Ansteuerung des SHT31;173
14.2;9.2 Sensoren für Bodenfeuchte-Messung;177
14.2.1;9.2.1 Praxisbeispiel: Chirp-Feuchtesensor;178
14.3;9.3 Laut und leise – Geräusche erfassen;184
14.3.1;9.3.1 Praxisbeispiel: Lärmmesser mit optischer Anzeige;184
14.4;9.4 Stromverbrauch messen (Gleichstrom);189
14.4.1;9.4.1 Praxisbeispiel: Einfache Strommessung mit ACS712-Sensor;190
14.5;9.5 Stromverbrauch messen (Wechselstrom);194
14.5.1;9.5.1 Praxisbeispiel: Kontaktlose Messung von Strom und Leistung mit SCT-013-Sensor;197
14.5.2;9.5.2 Praxisbeispiel: Energy-Monitor-Board;201
14.6;9.6 Fensterkontakt-Sensor;202
14.6.1;9.6.1 Praxisbeispiel: Fenster mit Fensterkontakt überwachen;202
15;Kapitel 10: Mensch;209
15.1;10.1 Herzschlag messen;209
15.1.1;10.1.1 Praxisbeispiel: Herzschlag messen mit Infrarot-Sensor;210
15.2;10.2 Hautwiderstand messen;213
15.2.1;10.2.1 Praxisbeispiel: Richtig oder falsch mit Lügendetektor;214
15.2.2;10.2.2 Praxisbeispiel: Messwerte darstellen mit seriellem Plotter;216
16;Kapitel 11: Datenübertragung;219
16.1;11.1 Serielle Übertragung;219
16.1.1;11.1.1 Praxisbeispiel: Serieller Monitor;220
16.2;11.2 Drahtlos mit RF-Modul (433 MHz);221
16.2.1;11.2.1 Praxisbeispiel: Daten drahtlos senden mit 433-MHz-RF-Kit;221
16.2.2;11.2.2 Praxisbeispiel: 433-MHz-Sender;223
16.2.3;11.2.3 Praxisbeispiel: 433-MHz-Empfänger;226
16.2.4;11.2.4 Praxisbeispiel: Drahtloser Temperatursensor LM35;230
16.3;11.3 Bluetooth;237
16.3.1;11.3.1 Praxisbeispiel: Bluetooth-Anwendungen mit 1Sheeld;237
16.3.2;11.3.2 Praxisbeispiel: 1Sheeld – Erste Anwendung;242
16.3.3;11.3.3 Praxisbeispiel: Fernsteuerung;243
17;Kapitel 12: Daten anzeigen & speichern;249
17.1;12.1 Elektronische Lampe – Leuchtdiode (LED);249
17.1.1;12.1.1 Praxisbeispiel: Ansteuerung der Leuchtdiode;250
17.1.2;12.1.2 Praxisbeispiel: Mini-Lichtelement mit LED;251
17.2;12.2 Viele Farben mit RGB-LED;252
17.2.1;12.2.1 Praxisbeispiel: Ansteuerung einer RGB-Leuchtdiode;254
17.3;12.3 LED-Streifen mit Neopixel;256
17.3.1;12.3.1 Praxisbeispiel: Farbmuster mit LED-Streifen;258
17.4;12.4 Balkenanzeige mit LED;262
17.4.1;12.4.1 Praxisbeispiel: 10-Segment-Balkenanzeige;264
17.5;12.5 Daten und Messwerte anzeigen mit Display;267
17.5.1;12.5.1 Praxisbeispiel: Parallele LCD-Ansteuerung;269
17.6;12.6 Daten speichern auf SD-Karte;272
17.6.1;12.6.1 Praxisbeispiel: Datenlogger mit SD-Karte;273
17.6.2;12.6.2 Praxisbeispiel: Uhrzeit mit DS1307;277
17.6.3;12.6.3 Praxisbeispiel: Datenlogger mit Zeitstempel;281
17.7;12.7 Datenspeicher EEPROM;285
17.7.1;12.7.1 Praxisbeispiel: Daten ins EEPROM schreiben;285
17.7.2;12.7.2 Praxisbeispiel: Daten aus dem EEPROM lesen;286
17.7.3;12.7.3 Praxisbeispiel: Daten aus dem EEPROM löschen;288
17.8;12.8 Internet-Plattformen – Internet of Things (IoT);289
17.9;12.9 Sensordaten bei ThingSpeak;290
17.9.1;12.9.1 Praxisbeispiel: Lichtmesswerte an ThingSpeak senden;293
17.10;12.10 Lokale IoT-Datenbank mit MySQL-Datenbank;297
17.10.1;12.10.1 Praxisbeispiel: Webserver installieren;297
17.10.2;12.10.2 Praxisbeispiel: MySQL-Datenbank verwalten;299
17.10.3;12.10.3 Praxisbeispiel: Sensordaten-Erfassung;299
17.10.4;12.10.4 Praxisbeispiel: Daten erfassen mit PHP;303
17.10.5;12.10.5 Praxisbeispiel: Sensordaten in Webbrowser darstellen;305
17.10.6;12.10.6 Praxisbeispiel: Sensordaten als Liniengrafik darstellen;307
17.10.7;12.10.7 Praxisbeispiel: Umweltdaten sammeln und an Webserver senden;311
18;Kapitel 13: Sensor-Shield;317
18.1;13.1 Das Sensor-Shield;317
18.2;13.2 Shield-Schaltung;318
18.3;13.3 Anschlussmöglichkeiten;320
18.4;13.4 Anschlussbelegung;323
18.5;13.5 Anwendungsmöglichkeiten;324
18.5.1;13.5.1 Praxisbeispiel: Ansteuerung RGB-LED;324
18.5.2;13.5.2 Praxisbeispiel: Analogwert-Monitor mit RGB;326
18.6;13.6 Bezugsquellen;332
19;Kapitel 14: Sensor-Board;333
19.1;14.1 Sensor-Board;333
19.1.1;14.1.1 Praxisbeispiel: Grundaufbau Sensor-Board;336
19.1.2;14.1.2 Praxisbeispiel: Programmierung des Sensor-Boards;337
19.2;14.2 Low-Power-Betrieb;341
19.2.1;14.2.1 Praxisbeispiel: Stromverbrauch reduzieren auf dem Arduino-Board;341
19.2.2;14.2.2 Praxisbeispiel: Sensor-Board im Low-Power-Betrieb mit Low-Power-Bibliothek;343
19.2.3;14.2.3 Praxisbeispiel: Sensor-Board im Low-Power-Betrieb mit JeeLib-Bibliothek;344
20;Stichwortverzeichnis;347

Über Autor(innen)

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.