Brühlmann Sensoren mit Arduino

Mit zahlreichen Praxisbeispielen
1., 2024
ISBN: 978-3-7475-0828-2
Verlag: mitp Verlags GmbH & Co.KG
Format: EPUB
Kopierschutz: 6 - ePub Watermark

E-Book, Deutsch, 256 Seiten

Reihe: mitp Schnelleinstieg

• Praktische Beschreibung zahlreicher Sensoren
• Beispielprojekte aus den Bereichen Hausautomation, Mensch und Umwelt
• Daten übertragen mit LoRa und MQTT, auf SD-Karte speichern und mit LEDs und OLEDs anzeigen

Dieses Buch bietet einen praktischen Einstieg in die faszinierende Welt der Sensoren, die zusammen mit dem Arduino UNO R4 eingesetzt werden können: Temperatur-, Umweltsensoren, Infrarot- und Ultraschall-Sensoren, LEDs, OLEDs u.v.m. 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.

Thomas Brühlmann zeigt Ihnen zahlreiche Sensoren und Beispielanwendungen zum Messen, Erfassen und Verarbeiten von Daten – detailliert mit Stückliste, Steckbrettaufbau und Beispielcode – zu den Themen Mensch & Umwelt sowie Haus & Hof. Beispiele sind Infrarot-Fernbedienung, Fensterkontakt, Bewegungsalarm sowie ein universelles Sensor-Board als LoRa-Sender und -Empfänger. Mit dem Arduino UNO R4 WIFI können Webanwendungen wie Webclient und Webserver realisiert werden.

Mit dem Wissen aus diesem Praxis-Handbuch können Sie Ihre eigenen Ideen kreativ umsetzen.

Projekte aus dem Buch:

• Nachtlampe mit LDR
• Lux-Meter
• UV-Index-Monitor
• Abstandsmesser für Garage
• Garagentor-Wächter
• Süßigkeitenschrank-Wächter
• Waage für die Werkstatt
• Digitaler Kompass mit LED-Anzeige
• Alkohol-Messgerät
• Fensterkontakt überwachen
• LoRa-Sender und -Empfänger mit RFM95-Transceiver
• Datenlogger
• Bargraph-Display mit OLED

Zielgruppe

Maker und Bastler, Einsteiger und Fortgeschrittene

Autoren/Hrsg.

Brühlmann, Thomas

Leseproben

Kapitel 2

Warm & kalt

Das Erfassen von warm und kalt mittels Temperaturmessungen gehört zu den alltäglichen Aufgaben von Geräten, die wir im Haushalt oder Büro verwenden. Die Funk-Wetterstation zeigt die Außentemperatur an. Der Backofen zeigt die Backtemperatur und unsere Smartphones liefern Wetterinformationen, die von Wetterstationen gemessen wurden.

Sensoren für die Temperaturmessung sind recht günstige Bauteile und eignen sich ideal für die Erfassung der Umwelt mittels Arduino-Board.

2.1Temperatursensor NTC (Thermistor)

Thermistoren sind einfache Temperatursensoren, die ihren Widerstandswert abhängig von der Temperatur verändern. Der Begriff NTC bedeutet Negative Temperature Coefficient, was darauf hindeutet, dass dieser Sensor einen negativen Temperaturkoeffizienten besitzt. In der Praxis heißt das, dass bei Kälte der Widerstandswert hoch ist und bei Wärme niedrig. Die Widerstandsänderung ist also genau umgekehrt zur Temperaturänderung.

Diese Widerstandstemperaturen werden darum oft einfach als NTC-Sensor oder Heißleiter bezeichnet. Neben dem NTC gibt es auch einen PTC-Thermistor. Bei PTC ist der Temperaturkoeffizient positiv. Der Widerstandswert vergrößert sich bei Wärme.

NTC-Thermistoren sind günstige Temperatursensoren und werden mit verschiedenen Widerstandswerten und in unterschiedlichen Bauformen geliefert. Der im Datenblatt angegebene Widerstandswert ist immer der Wert bei 25 Grad Celsius. Die NTC-Sensoren eignen sich für Temperaturmessungen im Bereich von -50 bis 200 Grad Celsius.

In Abbildung 2.1 sind verschiedene Bauformen von NTC-Sensoren zu sehen.

Abb. 2.1: NTC-Thermistoren (Bild: guilcor.de)

2.1.1Praxisbeispiel: Temperaturmessung mit NTC

Für die Temperaturmessung mit einem NTC wird nur noch ein zusätzlicher Widerstand benötigt. In Abbildung 2.2 ist der Schaltungsaufbau auf dem Steckbrett dargestellt.

Abb. 2.2: Temperaturmessung mit NTC – Steckbrettaufbau

Der NTC wird zusammen mit dem Widerstand in einer Spannungsteiler-Schaltung eingesetzt. Die am Widerstand gemessene, analoge Spannung wird über die orange Signalleitung auf den analogen Eingang A0 des Arduino UNO geführt.

Stückliste (NTC-Thermistor)

• 1 Arduino UNO
• 1 Steckbrett
• 1 NTC 10 kOhm
• 1 Widerstand 10 kOhm
• Jumper-Wire

Aus dem Analogwert an A0 kann mittels einer komplexen Berechnungsformel die aktuelle Temperatur ermittelt werden. Die Berechnung wird als sogenannte Steinhart-Hart-Gleichung bezeichnet.

Für die Berechnung wird die Mathematik-Bibliothek math.h benötigt und ins Programm (arduino-sensoren-2_kap2-ntc.ino) eingebunden.

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Über Autor(innen)

Thomas Brühlmann arbeitet als Consultant. Nebenbei realisiert er Elektronik-Projekte, hält Vorträge und führt Workshops durch. In seinem Blog unter 555circuitslab.com publiziert er Projekte, Tipps und Tricks.