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Sensoren im Einsatz mit Arduino

Book Description

  • 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

Table of Contents

  1. Impressum
  2. Einleitung
  3. Kapitel 1: Arduino-Plattform
    1. 1.1 Das Arduino-Board
      1. 1.1.1 Praxisbeispiel: Arduino-Minimalschaltung
    2. 1.2 Entwicklungsumgebung (IDE)
    3. 1.3 Bibliotheken
    4. 1.4 Shields
      1. 1.4.1 Praxisbeispiel: Arduino mit Proto-Shield und Display-Shield
    5. 1.5 Steckbrett (Breadboard)
  4. Kapitel 2: Warm & kalt
    1. 2.1 Temperatursensor NTC (Thermistor)
      1. 2.1.1 Praxisbeispiel: Temperaturmessung mit NTC
    2. 2.2 Analoger Temperatursensor LM35
      1. 2.2.1 Praxisbeispiel: Raumtemperaturmessung mit LM35
    3. 2.3 Serieller Temperatursensor DS1820
      1. 2.3.1 Praxisbeispiel: Temperaturmessung über seriellen Bus mit DS1820
    4. 2.4 Auswahl eines Temperatursensors
  5. Kapitel 3: Licht & Farbe & Bild
    1. 3.1 Lichtabhängiger Widerstand (LDR)
      1. 3.1.1 Praxisbeispiel: Lichtmesser mit LDR
      2. 3.1.2 Praxisbeispiel: Nachtlampe mit LDR
    2. 3.2 Infrarotanwendungen mit IR-Sensor
      1. 3.2.1 Praxisbeispiel: Infrarot-Fernbedienung
      2. 3.2.2 Praxisbeispiel: LED einschalten mit IR-Fernbedienung
    3. 3.3 Farben erkennen mit Farb-Sensor
      1. 3.3.1 Praxisbeispiel: Sensor erkennt Farben
    4. 3.4 UV-Strahlung messen mit UV-Sensor
      1. 3.4.1 Praxisbeispiel: UV-Index-Monitor
    5. 3.5 Bilderfassung mit Kamera
      1. 3.5.1 Praxisbeispiel: Überwachungskamera
  6. Kapitel 4: Distanz & Bewegung
    1. 4.1 Ultraschall-Sensor
      1. 4.1.1 Praxisbeispiel: Abstandsmesser mit Ultraschall-Sensor
      2. 4.1.2 Praxisbeispiel: Abstandsmesser für die Garage
    2. 4.2 Bewegungsmelder PIR-Sensor
      1. 4.2.1 Praxisbeispiel: Raum-Bewegungsmelder
    3. 4.3 Neigung erfassen mit Tilt-Sensor
      1. 4.3.1 Tilt-Sensor AT407
      2. 4.3.2 Praxisbeispiel: Garagentor-Wächter
      3. 4.3.3 Tilt-Sensor RPI-1031
      4. 4.3.4 Praxisbeispiel: Neigungsmesser mit Neigungsrichtungserkennung
    4. 4.4 Tongeber Piezo-Sensor
      1. 4.4.1 Praxisbeispiel: Piezo als Klopf-Sensor
  7. Kapitel 5: Kräfte
    1. 5.1 Biegung messen mit Flex-Sensor
      1. 5.1.1 Praxisbeispiel: Flex-Sensor-Testschaltung
      2. 5.1.2 Praxisbeispiel: Candy-Schrank-Wächter
    2. 5.2 Druckempfindlicher Sensor – Force-Sensor (FSR)
      1. 5.2.1 Praxisbeispiel: Druck messen mit FSR-Sensor
    3. 5.3 Berührungslose Eingabe
      1. 5.3.1 Praxisbeispiel: Touch-Keyboards
      2. 5.3.2 Praxisbeispiel: Q-Touch-Sensor
      3. 5.3.3 Praxisbeispiel: Mini-Keyboard
  8. Kapitel 6: Ort
    1. 6.1 Zeig mir Norden – Kompass
      1. 6.1.1 Praxisbeispiel: Kompass mit HMC5883
      2. 6.1.2 Praxisbeispiel: Digitaler Kompass mit LED-Anzeige
    2. 6.2 Position ermitteln mit GPS-Modul
      1. 6.2.1 Praxisbeispiel: GPS-Daten abfragen
      2. 6.2.2 Praxisbeispiel: Anzeige GPS-Position
  9. Kapitel 7: Gase
    1. 7.1 Elektronische Nasen – Gas-Sensoren
    2. 7.2 MQ2 – Gas und Rauch
      1. 7.2.1 Praxisbeispiel: Gase messen
    3. 7.3 MQ3 – Alkohol-Sensor
      1. 7.3.1 Praxisbeispiel: Alkohol-Messgerät
  10. Kapitel 8: Elektrische Phänomene
    1. 8.1 Elektrischen Strom messen
      1. 8.1.1 Praxisbeispiel: Strommessung mit Shunt
      2. 8.1.2 Praxisbeispiel: Strommessung mit High-Side-Messmodul
    2. 8.2 Messung einer elektrischen Spannung
      1. 8.2.1 Praxisbeispiel: Spannungen von 0 bis 5 Volt messen
      2. 8.2.2 Praxisbeispiel: Spannungen von 5 bis 30 Volt messen
    3. 8.3 Hall-Sensor
      1. 8.3.1 Praxisbeispiel: Überwachungskontakt mit Hall-Sensor
  11. Kapitel 9: Haus & Garten
    1. 9.1 Temperatur & Luftfeuchtigkeit
      1. 9.1.1 Umweltsensor DHT11/22
      2. 9.1.2 Praxisbeispiel: Wetterstation mit DHT-Sensor
      3. 9.1.3 Umweltsensor SHT31
      4. 9.1.4 Praxisbeispiel: Ansteuerung des SHT31
    2. 9.2 Sensoren für Bodenfeuchte-Messung
      1. 9.2.1 Praxisbeispiel: Chirp-Feuchtesensor
    3. 9.3 Laut und leise – Geräusche erfassen
      1. 9.3.1 Praxisbeispiel: Lärmmesser mit optischer Anzeige
    4. 9.4 Stromverbrauch messen (Gleichstrom)
      1. 9.4.1 Praxisbeispiel: Einfache Strommessung mit ACS712-Sensor
    5. 9.5 Stromverbrauch messen (Wechselstrom)
      1. 9.5.1 Praxisbeispiel: Kontaktlose Messung von Strom und Leistung mit SCT-013-Sensor
      2. 9.5.2 Praxisbeispiel: Energy-Monitor-Board
    6. 9.6 Fensterkontakt-Sensor
      1. 9.6.1 Praxisbeispiel: Fenster mit Fensterkontakt überwachen
  12. Kapitel 10: Mensch
    1. 10.1 Herzschlag messen
      1. 10.1.1 Praxisbeispiel: Herzschlag messen mit Infrarot-Sensor
    2. 10.2 Hautwiderstand messen
      1. 10.2.1 Praxisbeispiel: Richtig oder falsch mit Lügendetektor
      2. 10.2.2 Praxisbeispiel: Messwerte darstellen mit seriellem Plotter
  13. Kapitel 11: Datenübertragung
    1. 11.1 Serielle Übertragung
      1. 11.1.1 Praxisbeispiel: Serieller Monitor
    2. 11.2 Drahtlos mit RF-Modul (433 MHz)
      1. 11.2.1 Praxisbeispiel: Daten drahtlos senden mit 433-MHz-RF-Kit
      2. 11.2.2 Praxisbeispiel: 433-MHz-Sender
      3. 11.2.3 Praxisbeispiel: 433-MHz-Empfänger
      4. 11.2.4 Praxisbeispiel: Drahtloser Temperatursensor LM35
    3. 11.3 Bluetooth
      1. 11.3.1 Praxisbeispiel: Bluetooth-Anwendungen mit 1Sheeld
      2. 11.3.2 Praxisbeispiel: 1Sheeld – Erste Anwendung
      3. 11.3.3 Praxisbeispiel: Fernsteuerung
  14. Kapitel 12: Daten anzeigen & speichern
    1. 12.1 Elektronische Lampe – Leuchtdiode (LED)
      1. 12.1.1 Praxisbeispiel: Ansteuerung der Leuchtdiode
      2. 12.1.2 Praxisbeispiel: Mini-Lichtelement mit LED
    2. 12.2 Viele Farben mit RGB-LED
      1. 12.2.1 Praxisbeispiel: Ansteuerung einer RGB-Leuchtdiode
    3. 12.3 LED-Streifen mit Neopixel
      1. 12.3.1 Praxisbeispiel: Farbmuster mit LED-Streifen
    4. 12.4 Balkenanzeige mit LED
      1. 12.4.1 Praxisbeispiel: 10-Segment-Balkenanzeige
    5. 12.5 Daten und Messwerte anzeigen mit Display
      1. 12.5.1 Praxisbeispiel: Parallele LCD-Ansteuerung
    6. 12.6 Daten speichern auf SD-Karte
      1. 12.6.1 Praxisbeispiel: Datenlogger mit SD-Karte
      2. 12.6.2 Praxisbeispiel: Uhrzeit mit DS1307
      3. 12.6.3 Praxisbeispiel: Datenlogger mit Zeitstempel
    7. 12.7 Datenspeicher EEPROM
      1. 12.7.1 Praxisbeispiel: Daten ins EEPROM schreiben
      2. 12.7.2 Praxisbeispiel: Daten aus dem EEPROM lesen
      3. 12.7.3 Praxisbeispiel: Daten aus dem EEPROM löschen
    8. 12.8 Internet-Plattformen – Internet of Things (IoT)
    9. 12.9 Sensordaten bei ThingSpeak
      1. 12.9.1 Praxisbeispiel: Lichtmesswerte an ThingSpeak senden
    10. 12.10 Lokale IoT-Datenbank mit MySQL-Datenbank
      1. 12.10.1 Praxisbeispiel: Webserver installieren
      2. 12.10.2 Praxisbeispiel: MySQL-Datenbank verwalten
      3. 12.10.3 Praxisbeispiel: Sensordaten-Erfassung
      4. 12.10.4 Praxisbeispiel: Daten erfassen mit PHP
      5. 12.10.5 Praxisbeispiel: Sensordaten in Webbrowser darstellen
      6. 12.10.6 Praxisbeispiel: Sensordaten als Liniengrafik darstellen
      7. 12.10.7 Praxisbeispiel: Umweltdaten sammeln und an Webserver senden
  15. Kapitel 13: Sensor-Shield
    1. 13.1 Das Sensor-Shield
    2. 13.2 Shield-Schaltung
    3. 13.3 Anschlussmöglichkeiten
    4. 13.4 Anschlussbelegung
    5. 13.5 Anwendungsmöglichkeiten
      1. 13.5.1 Praxisbeispiel: Ansteuerung RGB-LED
      2. 13.5.2 Praxisbeispiel: Analogwert-Monitor mit RGB
    6. 13.6 Bezugsquellen
  16. Kapitel 14: Sensor-Board
    1. 14.1 Sensor-Board
      1. 14.1.1 Praxisbeispiel: Grundaufbau Sensor-Board
      2. 14.1.2 Praxisbeispiel: Programmierung des Sensor-Boards
    2. 14.2 Low-Power-Betrieb
      1. 14.2.1 Praxisbeispiel: Stromverbrauch reduzieren auf dem Arduino-Board
      2. 14.2.2 Praxisbeispiel: Sensor-Board im Low-Power-Betrieb mit Low-Power-Bibliothek
      3. 14.2.3 Praxisbeispiel: Sensor-Board im Low-Power-Betrieb mit JeeLib-Bibliothek