Sensoren im Einsatz mit Arduino (eBook)

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.

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
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 &
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
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
9.1 Temperatur & Luftfeuchtigkeit
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
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