Praktische Anwendungen und Projekte mit Arduino, ESP32 und RP2040
Tauchen Sie ein in die faszinierende Welt der Regelungstechnik mit Arduino und ESP32! Dieses Buch bietet Ihnen einen praxisnahen Einstieg in die klassischen und modernen Methoden der Regelung, darunter PID-Regler, Fuzzy-Logik und Sliding-Mode-Regler.
Im ersten Teil lernen Sie die Grundlagen der beliebten Arduino-Controller, wie den Arduino Uno und den ESP32, sowie die Integration von Sensoren für Temperatur- und pH-Messung (NTC, PT100, PT1000, pH-Sensor). Sie erfahren, wie diese Sensoren in verschiedenen Projekten eingesetzt werden und wie Sie Daten auf einem Nextion TFT-Display visualisieren.
Weiter geht es mit der Einführung in Stellglieder wie MOSFET-Schalter, H-Brücken und Solid-State-Relais, die zur Steuerung von Motoren und Aktoren verwendet werden. Sie lernen, Regelstrecken zu analysieren und zu modellieren, einschließlich PT1- und PT2-Regelungen.
Der Schwerpunkt des Buches liegt auf der Implementierung von Fuzzy- und PID-Reglern zur Regelung von Temperatur und DC-Motoren. Dabei werden sowohl der Arduino Uno als auch der ESP32 eingesetzt. Zudem wird der Sliding-Mode-Regler vorgestellt.
Im vorletzten Kapitel erkunden Sie die Grundlagen neuronaler Netze und lernen, wie maschinelles Lernen auf einem Arduino eingesetzt werden kann. Im letzten Kapitel gibt es noch ein praktisches Beispiel für einen Fuzzy-Regler zur Stromeinspeisung ins Hausnetz.
Dieses Buch ist die perfekte Wahl für Ingenieure, Studierende und Elektroniker, die ihre Projekte mit innovativen Regelungstechniken erweitern möchten.
Aus dem Inhalt
Neues von den Röhrenherstellern
Dem Klang auf der Spur
Wirkung und Anwendung von Gettermaterialien für Vakuum-Röhren
Klanghersteller und Klang beeinflussende Elemente im NF-Verstärker
Eintakt-A-Endstufe mit EL 156 in Trioden- und Pentodenschaltung
Kopfhörerverstärker mit Ausgangübertrager
Mehr Sound
My first Super
Netzfilter
Messfilter
Messergebnisse relativ, absolut und interpretiert
Welche Röhre klingt besser?
Moderne HiFi-Technik und DIN 45 500
Röhrenverstärker, Energieverbrauch und Recycling
Röhrendaten mit Sockelschaltungen
Build your textbook weather station or conduct environmental research together with the whole world. With many practical projects for Arduino, Raspberry Pi, NodeMCU, ESP32, and other development boards.
Weather stations have enjoyed great popularity for decades. Every current and even every long discontinued electronics magazine has regularly featured articles on building your own weather station. Over the years, they have become increasingly sophisticated and can now be fully integrated into an automated home — although this often requires loyalty to an (expensive) brand manufacturer across all components.
With your own weather and environmental data, you can keep up and measure things that no commercial station can. It’s also fun: expand your knowledge of electronics, current microcontroller development boards and programming languages in a fun and meaningful way. For less than 10 euros you can get started and record your first environmental data — with time and growing interest, you will continue to expand your system.
In this Edition
Which Microcontroller Fits My Project?
The Right Development Environment
Tracking Wind and Weather
Weather Display with OpenWeatherMap and Vacuum Fluorescent Display
Volatile Organic Compounds in the Air We Breathe
Working with MQ Sensors: Measuring Carbon Monoxide — Odorless but Toxic
CO2 Traffic Light with ThingSpeak IoT Connection
An Automatic Plant Watering System
Good Indoor Climate: Temperature and Humidity are Important criteria
Classy Thermometer with Vintage Tube Technology
Nostalgic Weather House for the Whole Family
Measuring Air Pressure and Temperature Accurately
Sunburn Warning Device
DIY Sensor for Sunshine Duration
Simple Smartphone Says: Fog or Clear View?
Identifying Earthquakes
Liquid Level Measurement for Vessels and Reservoirs
Water pH Value Measurement
Detecting Radioactive Radiation
GPS: Sensor Location Service Across the Globe
Saving and Timestamping Log Files on SD Cards
LoRaWAN, The Things Network, and ThingSpeak
Operating a LoRaWAN Gateway for TTN
Defying "Wind and Weather"
Mega Display with Weather Forecasz
Aus dem Inhalt
Neues von den Röhrenherstellern
Übertragereigenschaften
Röhrenverstärker im Kopfhörerbetrieb
Line-Vorverstärker mit Trioden
Eintakt-A-Endstufe mit KT 120
Leistungsstarke Gegentakt-AB-Endstufe mit KT 120
Elektronischer Laustärkesteller
Aktivantenne mit der Röhre EF 183
Wobbelgenerator zum Abgleich von Rundfunkempfängern
Die Sorgen mit dem bleifreien Lötzinn
Röhrengrenzdaten
Die 300B – ein Vergleich
Technik zum Anfassen
Röhrendaten mit Sockelschaltungen
Hinweis
Einige Platinenlayouts sind im Heft unscharf abgebildet worden. Die entsprechenden Zeichnungen stehen als PDF zum Download.
Diese Ausgabe steht allen GOLD- und GREEN-Mitgliedern auf der ElektorMagazine-Website zum Download bereit!
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Stromquelle zum Testen von (Z-)DiodenPrüfen von Z-Dioden von 1 bis 54 V bei 1 bis 50 mA
ESD-Armband-TesterEin Tool zur Funktionsprüfung von Erdungsarmbändern
Transientenmesser für LabornetzteileEin reproduzierbarer Lastsprung-Generator für Labornetzteile
3D-Viewer für HTML-SeitenEinfach und fast ohne Code
LED-Blinkleuchte für Tore und mehr mit akustischem Alarm
Benötigen Sie Leiterplatten? Der Elektor-Leiterplattenservice ist für Sie da.
Zahnbürsten-TimerMit einem kleinen PIC
Ein berührungsloses magnetisches Kombinationsschlossmit dem AS5600-Drehpositionssensor
Rauscharmer, batteriebetriebener Vorverstärkerfür dynamische Mikrofone
Das Arduino Nano TestLabMessen, Steuern, Regeln
Rhythmische BassleuchteBetonen Sie den Rhythmus Ihrer Musik
Low-cut-FilterKein Risiko von Audio-Rückkopplungen in Ihrem System
Präziser 1-Hz-Rechteckwellengenerator für SteckbrettEine zuverlässige CMOS-basierte Taktquelle
555 auf den Kopf gestelltTastverhältnisse bis hinunter auf Null
Vom „Halfgeleidergids“ zu Circuit Specials65 Jahre Elektronik-Innovation
Galvanische TrennungCAN-Schnittstelle mit Digitalisolator und Powermodul
SpongillatorEin schwammbasierter Oszillator
Echter Zufallszahlengeneratormit integriertem Chi-Quadrat-Test
Euklidischer Sequencer ohne MikrocontrollerTrigger-Pattern und CV-Sequenzen mit einfacher CMOS-Logik
Programmieren mit TLScriptEine Skriptsprache zum Messen, Testen und Steuern
Schaltungsdesign: Tipps von Experten
RückkopplungWas ist das und warum ist sie wichtig?
Ein Board, endlose Ideen: Arduino UNO QVon Retro-Gaming zur Echtzeit-Umweltüberwachung
So bringen Sie eine Donut-Antenne in Ordnung
Standby-KillerEin echter Ein-/Ausschalter für den Fernseher
Akkus im TestAkkus vermessen mit dem Arduino Nano
Stromversorgung für Audio-EndstufenEin gutes Netzteil ohne Netzbrummen
Lochrasterplatinen für HFSchnelle Aufbauten mit DIY-Prototyping-Boards
T3-ÜberspannungsschutzEin Typ-3-Schutzmodul für empfindliche Geräte
IoT-Raumthermostat-Platinemit dem Xiao-MCU-Modul auf Basis des ESP32-C3/S3
Von starr zu smartFlexible und gedruckte Elektronik – zwischen Vision und industrieller Realität
Im vorliegenden Buch wird das weltweit verbreitete 0G-Netzwerk Sigfox zunächst detailliert vorgestellt. Danach wird auf der Basis eines leistungsfähigen Arduino-Sigfox-Boards eine universelle Sigfox-Test-, Mess- und Simulations-Plattform hardwaremäßig entwickelt und softwaremäßig betrieben. Diese Sigfox-Feldstation stellt dem Anwender eine Vielzahl von Möglichkeiten zur Verfügung: Sensoren, Aktoren und Displays inkl. GPS-Modul und Solargenerator.
Alle Schaltungsteile (inkl. den 3D-Plott-Vorlagen für ein passendes Stationsgehäuse) und sämtlichen Softwaremodule werden offen gelegt, so dass der Leser damit weitere Sigfox-Feldstationen nach seinen eigenen Vorstellungen und Bedürfnissen entwickeln und problemlos einsetzen kann.
Die Visualisierung, Auswertung und Speicherung der erfassten Felddaten wird anhand eines Freeware Dashboard Programms, mit Schnittstelle zu Google Maps, ausführlich beschrieben.
Themenauswahl:
Industrie 4.0, Internet of Things, 0G-Netzwerke
Das Sigfox-Netzwerk: Übertragungstechnik, Uplink/Downlink, das Monarch-Konzept, Geolokalisierung, Sigfox-Atlas-Konzept
Das Sigfox-Backend, die Callbacks und die REST-API
Aufbau der universellen Sigfox-Test-, Mess- und Simulations-Plattform auf der Basis des Arduino-Sigfox-Moduls MKR FOX1200
Die grundlegende Betriebssoftware für alle Komponenten
Die Arduino-Sigfox-Bibliothek und der Sigfox-Betrieb – Anmeldung bei der Sigfox-Cloud, Aussendung von Mess- und Zustandswerten
Die Sigfox-Callbacks – Der Datentransfer von der Sigfox-Cloud zum Anwender: E-Mails, Mess- und Zustandswerte, GeoLoc-Daten
Die individuelle Gestaltung von Anwender-Dashboards
Hardwareerweiterungen: HMI-Display, Thermoelementverstärker, Multichannel-Gassensor, Feinstaubsensor, GPS-Modul und vieles mehr
Kommerzielle Sigfox-Stationen
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Der Raspberry Pi 5Gegenüber seinem Vorgänger enorm verbessert
KI im ElektroniklaborSchaltungsdesign, Bauteil-Suche, Software
Funktionsgenerator mit dem Arduino NanoNano + Code = Funktionsgenerator
Solarbetriebene WeihnachtsgirlandeEine umweltfreundliche Lösung für die Dekoration Ihres Balkons
USB-Killer-DetektorBesser sicher als traurig
Ein einfaches CNC-GehäuseSchritt für Schritt mit Autodesk Fusion 360
Platinenproduktion in kleinen StückzahlenMit und ohne Bestückung
IoT-Simulation vereinfacht mit WokwiEntwickler Uri Shaked über Entwicklung, Software und mehr
Eine Anleitung zur Bare-Metal-ProgrammierungTeil 3: CMSIS-Header, automatische Tests und ein Webserver
LoRa, ein Schweizer TaschenmesserTeil 2: Hard- und Software
MEMS-MikrofoneEntwurf und Konstruktion eines Messmikrofons
Werkzeuge zum Ausprobieren, bevor Sie lötenSimulations- und 3D-Modellierungstools, die kostenlos genutzt werden können
Neue Tools von Microchip!Version 5 von PICkit und ICD jetzt erhältlich
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Die komplexe Lösung oder die Lösung von Anybus?Embedded Industrial Ethernet als Kurzstrecke statt als Marathon
Ihre essentielle DFM-ChecklisteWie Sie mit dem Entwurf für die Fertigung beginnen
Filamente für den 3D-DruckArten, Eigenschaften und Verwendung im Prototyping
Spezialisten für eine effektive Signalauswertung von ELF bis EHF-BandAaronias neueste Echtzeit-Spektrumanalyzer der SPECTRAN® V6-Serie
Herausforderungen der DFM-Analyse für Flex- und Rigid-Flex-Design
Einrichten einer SMT-Fertigungsstrecke
Die richtige Kombination für die zuverlässige Baugruppe
Revolution in der IndustrieDer Aufstieg der Autonomen Mobilen Roboter (AMR)
Für höchste Anforderungen weiterentwickeltR&S MXO 5 mit acht Kanälen ergänzt Oszilloskope der nächsten Generation
Aller Anfang...... muss nicht schwer sein: Verstärkung von Unterschieden
Mini-Reflow-PlatteFür die Bestückung und die Reparatur kleiner SMD-Schaltungen
Starte nicht mit einem Prototyp – starte mit einem Pretotyp!Prüfe erst, ob es einen Markt für dein Produkt gibt, bevor du deinen Lötkolben vorwärmst
2023: Odyssee in die KIHilfe beim Entwerfen eines physikalischen Projekts erhalten
Innovationen aus BrüsselUnterstützung für die Spitzentechnologie
From basics to flows for sensors, automation, motors, MQTT, and cloud services
This book is a learning guide and a reference. Use it to learn Node-RED, Raspberry Pi Pico W, and MicroPython, and add these state-of-the-art tools to your technology toolkit. It will introduce you to virtual machines, Docker, and MySQL in support of IoT projects based on Node-RED and the Raspberry Pi Pico W.
This book combines several elements into a platform that powers the development of modern Internet of Things applications. These elements are a flow-based server, a WiFi-enabled microcontroller, a high-level programming language, and a deployment technology. Combining these elements gives you the tools you need to create automation systems at any scale. From home automation to industrial automation, this book will help you get started.
Node-RED is an open-source flow-based development tool that makes it easy to wire together devices, APIs, and online services. Drag and drop nodes to create a flowchart that turns on your lights at sunset or sends you an email when a sensor detects movement. Raspberry Pi Pico W is a version of the Raspberry Pi Pico with added 802.11n Wi-Fi capability. It is an ideal device for physical computing tasks and an excellent match to the Node-RED.
Quick book facts
Project-based learning approach.
Assumes no prior knowledge of flow-based programming tools.
Learn to use essential infrastructure tools in your projects, such as virtual machines, Docker, MySQL and useful web APIs such as Google Sheets and OpenWeatherMap.
Dozens of mini-projects supported by photographs, wiring schematics, and source code. Get these from the book GitHub repository.
Step-by-step instructions on everything.
All experiments are based on the Raspberry Pi Pico W. A Wi-Fi network is required for all projects.
Hardware (including the Raspberry Pi Pico W) is available as a kit.
Downloads
GitHub
STmicroelectronics’ wireless IoT & wearable sensor development kit
‘SensorTile.box’ is a portable multi-sensor circuit board housed in a plastic box and developed by STMicroelectronics. It is equipped with a high-performance 32-bit ARM Cortex-M4 processor with DSP and FPU, and various sensor modules, such as accelerometer, gyroscope, temperature sensor, humidity sensor, atmospheric pressure sensor, microphone, and so on. SensorTile.box is ready to use with wireless IoT and Bluetooth connectivity that can easily be used with an iOS or Android compatible smartphone, regardless of the level of expertise of the users. SensorTile.box is shipped with a long-life battery and all the user has to do is connect the battery to the circuit to start using the box.
The SensorTile.box can be operated in three modes: Basic mode, Expert mode, and Pro mode. Basic mode is the easiest way of using the box since it is pre-loaded with demo apps and all the user has to do is choose the required apps and display or plot the measured data on a smartphone using an app called STE BLE Sensor. In Expert mode users can develop simple apps using a graphical wizard provided with the STE BLE Sensor. Pro mode is the most complex mode allowing users to develop programs and upload them to the SensorTile.box.
This book is an introduction to the SensorTile.box and includes the following:
Brief specifications of the SensorTile.box; description of how to install the STE BLE Sensor app on an iOS or Android compatible smartphone required to communicate with the box.
Operation of the SensorTile.box in Basic mode is described in detail by going through all of the pre-loaded demo apps, explaining how to run these apps through a smartphone.
An introduction to the Expert mode with many example apps developed and explained in detail enabling users to develop their own apps in this mode. Again, the STE BLE Sensor app is used on the smartphone to communicate with the SensorTile.box and to run the developed apps.
The book then describes in detail how to upload the sensor data to the cloud. This is an important topic since it allows the sensor measurements to be accessed from anywhere with an Internet connection, at any time.
Finally, Pro mode is described in detail where more experienced people can use the SensorTile.box to develop, debug, and test their own apps using the STM32 open development environment (STM32 ODE). The Chapter explains how to upload the developed firmware to the SensorTile.box using several methods. Additionally, the installation and use of the Unicleo-GUI package is described with reference to the SensorTile.box. This PC software package enables all of the SensorTile.box sensor measurements to be displayed or plotted in real time on the PC.
Open-Source-Code mit Arduino IDE und PlatformIO
Autonomes Fahren: GPS, Accelerometer, Gyroskop
PS3-Controller
Mikrocontroller wie der Arduino und Einplatinenrechner wie der Raspberry Pi haben sich zu beliebten Komponenten entwickelt. Dritter im Bunde ist der ESP32 der Firma Espressif. Mikrocontroller dieser Baureihe zeichnen sich durch eine Vielzahl implementierter Funktionen aus, die bei einem Arduino konventioneller Prägung mit einem Atmel-AVR-Mikrocontroller erst mit weiterer Hardware möglich sind. Prominentes Beispiel sind hier die WiFi- und Bluetooth-Funktionalitäten. Gegenüber einem Raspberry Pi zeichnen sie sich durch einen deutlich geringeren Preis aus.
Allgemeine Informationen für die Realisierung eines Roboterauto-Projekts mit dem ESP32 sind leicht zu finden. Dabei handelt es sich aber oft nur um Ausführungen zu einem Teilaspekt, ohne inhaltliche oder funktionale Abstimmung. So ist nicht nur die Beschaffung der benötigten Informationen mühselig und zeitaufwändig, sie kann auch außerordentlich fehlerträchtig sein.
Ansatzpunkt dieses Buches ist, diese Lücke zu schließen. Es geht auf verschiedene Möglichkeiten eines Chassis ein, vermittelt nötige Kenntnisse und führt schrittweise von einer einfachen Motorsteuerung zu einem komplexen sensor- und sprachgesteuerten Roboterauto. Hacks rund um GPS und eine PlayStation 3 runden die Sache ab.
Inhalt
Bei der Reihenfolge der Kapitel wurde versucht – beginnend bei der Darstellung von grundlegenden Informationen – über die Lösung einfacher Aufgaben zu etwas anspruchsvolleren Techniken zu führen.
Der Mikrocontroller ESP32
Die Software erstellen
Die Stromversorgung
Rund um die Hardware
Das Chassis
Der Gleichstrommotor
Kabellose Steuerung über WiFi
Mit Sensoren Hindernisse erkennen
Eine eigene Roboterauto-App
Servo und Lichtsensor
GPS
Accelerometer / Gyroskop
PS3-Controller
Roboterauto-App
Hinweis zur Software
Die Dateien haben das Suffix (.cpp). Grund ist die Entwicklung mit PlatformIO. Mit Copy & Paste sollten sie auch in der Arduino-IDE verwendet werden können.
The SDRplay RSP1B is an enhanced version of the popular RSP1A – a powerful, wideband, full-featured 14-bit SDR that covers the RF spectrum from 1 kHz to 2 GHz. The RSP1B comes in a rugged, black-painted steel case and offers significantly improved noise performance.
All it needs is a computer and an antenna to deliver excellent communications-receiver functionality. It includes a choice of SDRuno for Windows and the multi-platform SDRconnect software for Windows, macOS, and Linux (supplied free of charge by SDRplay). You can monitor up to 10 MHz of spectrum at a time.
A documented API allows developers to create new demodulators or applications for the platform.
Features
Covers all frequencies from 1 kHz through VLF, LF, MW, HF, VHF, UHF and L-band to 2 GHz, with no gaps
Receive, monitor and record up to 10 MHz of spectrum at a time
Free use of windows-based SDRuno software which provides an ever-increasing feature-set
Strong and growing software support network
Calibrated S meter/ RF power and SNR measurement with SDRuno (including datalogging to .CSV file capability)
Documented API provided to allow demodulator or application development on multiple platforms
Excellent dynamic range for challenging reception conditions
Works with popular 3rd party SDR software (including HDSDR, SDR Console and Cubic SDR)
ExtIO based plugin available
Software upgradeable for future standards
Strong and growing software support network
API provided to allow demodulator or application development
Multiplatform driver and API support including Windows, Linux, Mac, Android and Raspberry Pi
Up to 16 individual receivers in any 10 MHz slice of spectrum using SDRuno
Calibrated S meter and power measurements with SDRuno
Stand-alone windows-based spectrum analyser software available (with sweep, sample and hold features)
Ideal for monitoring of ISM/ IoT/ Telemetry bands <2 GHz
Ideal for portable operation
Specifications
Frequency Range
1 kHz – 2 GHz
Antenna Connector
SMA
Antenna Impedance
50 Ohms
Current Consumption (Typical)
185 mA (excl. Bias-T)
USB Connector
USB Type B
Maximum Input Power
+0 dBm Continuous+10 dBm Short Duration
ADC Sample Rates
2-10.66 MSPS
ADC Number of Bits
14 bit 2-6.048 MSPS12 bit 6.048-8.064 MSPS10 bit 8.064-9.216 MSPS8 bit >9.216 MSPS
Bias-T
4.7 V100 mA guaranteed
Reference
0.5ppm 24 MHz TCXO.Frequency error trimmable to 0.01ppm in field.
Operating Temperature Range
-10˚C to +60˚C
Dimensions
98 x 88 x 34 mm
Weight
110 g
Downloads
Datasheet
Software
RSP1B vs RSPdx vs RSPduo
RSP1B
RSPdx
RSPduo
Continuous coverage from 1 kHz to 2 GHz
✓
✓
✓
Up to 10 Mhz visible bandwidth
✓
✓
✓
14-bit ADC silicon technology plus multiple high-performance input filters
✓
✓
✓
Software selectable AM/FM & DAB broadcast band notch filters
✓
✓
✓
4.7 V Bias-T for powering external remote antenna amplifier
✓
✓
✓
Powers over the USB cable with a simple type B socket
✓
✓
✓
50Ω SMA antenna input(s) for 1 kHz to 2 GHz operation (software selectable)
1
2
2
Additional software selectable Hi-Z input for up to 30 Mhz operation
✓
Additional software selectable 50Ω BNC input for up to 200 MHz operation
✓
Additional LF/VLF filter for below 500 kHz
✓
24 MHz reference clock input (+ output on RSPduo)
✓
✓
Dual tuners enabling reception on 2 totally independent 2 MHz ranges
✓
Dual tuners enabling diversity reception using SDRuno
✓
Robust and strong plastic case (with internal RF shielding layer)
✓
Rugged black painted steel case
✓
✓
Overall performance below 2 MHz for MW and LF
+
++
+
Multiple simultaneous applications
+
+
++
Performance in challenging fading conditions (*using diversity tuning)
+
+
*++
311 Schaltungen – das zwölfte Buch innerhalb der „Dreihunderter-Reihe“. 311 Schaltungen und neue Konzepte in einem Buch sind ein (fast) unerschöpflicher Fundus zu allen Bereichen der Elektronik: Audio & Video, Spiel & Hobby, Haus & Hof, Prozessor & Controller, Messen & Testen, PC & Peripherie, Stromversorgung & Ladetechnik sowie zu Themen, die sich nicht katalogisieren lassen.
311 Schaltungen – enthält viele komplette Problemlösungen, zumindest aber die Idee hierzu. Nicht zuletzt sind die 311 Schaltungen der Anstoß zu ganz neuen Überlegungen.
311 Schaltungen – sind eine Zusammenfassung der Beiträge aus den Halbleiterheften 2009 bis 2011. Die Halbleiterhefte sind die jährlichen Doppelausgaben Juli/August der Zeitschrift Elektor.
311 Schaltungen ist das Buch für alle, die kreativ mit der Elektronik umgehen; sei es im Beruf oder als Hobby.