Die Arduino-Community stellt Makern eine ausgezeichnete Grundlage für eigene Projekte zur Verfügung. Die offene Mikrocontroller-Architektur und eine komfortable Entwicklungsumgebung machen den Arduino zum idealen Ausgangspunkt für die eigenen Bastelprojekte. Dass Sie mit dem Arduino aber noch viel mehr machen können als nur LEDs leuchten zu lassen, beweist dieses umfassende Handbuch: Von der Temperaturmessung bis zum maschinellen Lernen und der anspruchsvollen Auswertung von Daten finden Sie hier Beispiele und Erklärungen zu allen Fragen, die Elektronikbegeisterte interessieren. Aus dem Inhalt: Modellübersicht: Mikrocontroller für Maker Breadboards, Löten, Stromversorgung Entwicklungsumgebung und Programmierung Schaltungsdesign mit Fritzing und Eagle Sensoren: Temperatur, Feuchtigkeit, Bewegung, Ultraschall, Luftqualität u.v.m. Displays: LED, LCD, OLED, Touchscreens Relais, Motoren, Schaltaktoren Speicher: EEPROM, FRAM WLAN, Bluetooth, BLE, GSM, LoRa, LoRaWAN, LTE-M, NB-IoT UART, SPI, I²C, 1-Wire IoT-Anwendungen in der Cloud: WQTT, Thingspeak, Pushover, Dweet.io Projektideen für Maker: Von der Messung des Raumklimas und Radioaktivität bis zum Einsatz von Kameras Die Fachpresse zur Vorauflage: MagPi: »Besticht nicht nur durch Fachkompetenz und enormen Umfang, sondern auch durch die Ausstattung.«

Autorentext
Dr. Claus Kühnel studierte Informationstechnik an der Technischen Universität Dresden und hat über viele Jahre Embedded Systems für die Labordiagnostik u.a. entwickelt. In diesem interdisziplinären Spannungsfeld kam er mit der Maker-Szene in Berührung. Er hat zahlreiche Artikel und Bücher zu Hard- und Software von Mikrocontrollern im In- und Ausland veröffentlicht. Von der Zeitschrift Elektronik erhielt sein Beitrag Arduino & Co die Auszeichnung Artikel des Jahres 2011. Mit Leidenschaft gibt er sein umfangreiches und fundiertes Wissen an interessierte Leser weiter.

Inhalt

Materialien zum Buch ... 16
Geleitwort ... 17
1. Arduino - was ist das? ... 19

1.1 ... Arduino - etwas Hintergrund ... 19
1.2 ... Open Source: Die Lizenzen des Arduino-Projekts ... 20
1.3 ... Maker und die Arduino-Community ... 23
1.4 ... Arduino Uno Rev3 - der Standard ... 25
1.5 ... Details zum Mikrocontroller ... 30

2. Arduino-Hardware ... 59

2.1 ... Die Produktfamilie Arduino ... 59
2.2 ... Arduino-kompatible Boards ... 96
2.3 ... Arduino-Shields ... 137
2.4 ... Expansionsboards ... 146

3. Das Experimentierumfeld ... 151

3.1 ... Elektronische Bauteile ... 151
3.2 ... Grundlagen zur Schaltungstechnik ... 169
3.3 ... Breadboards und Zubehör ... 175
3.4 ... Qwiic, Grove und mikroBUS Connection ... 180
3.5 ... Spannungsversorgung ... 183
3.6 ... Messtechnik ... 198
3.7 ... CAD-Software ... 208

4. Arduino-Software ... 215

4.1 ... Schritte bei der Programmerstellung ... 215
4.2 ... Die Arduino-Entwicklungsumgebung ... 216
4.3 ... Die Arduino-Create-Plattform ... 227
4.4 ... Arduino Create vs. Arduino IDE ... 231
4.5 ... Programmieren in C++ ... 232
4.6 ... Den Arduino programmieren ... 261
4.7 ... Arduino-Boards in Betrieb nehmen ... 288
4.8 ... Arduino-Debugging ... 321

5. Sensoren ... 337

5.1 ... Der Thermistor als Temperatursensor ... 337
5.2 ... Der Temperatursensor TMP36 ... 340
5.3 ... Der Temperatur- und Feuchtigkeitssensor DHTxx/AM23xx ... 344
5.4 ... Der Temperatur- und Feuchtigkeitssensor Si7021 ... 350
5.5 ... Der Temperatursensor DS18B20 ... 353
5.6 ... Die barometrischen Drucksensoren BMP180, BMP280 und BME280 ... 357
5.7 ... Der Luftqualitätssensor MQ135 ... 362
5.8 ... Der Grove-Feinstaubsensor PPD42NS ... 368
5.9 ... Der Lichtstärkesensor GY-30 (BH1750FVI) ... 371
5.10 ... Der Farbsensor GY-TCS3200D ... 375
5.11 ... Ultraschall-Entfernungsmessung ... 381
5.12 ... ToF-Entfernungsmessung ... 386
5.13 ... Bewegungsdetektion mit PIR-Sensoren ... 389
5.14 ... Wetterdaten ... 392

6. Eingabeelemente ... 399

6.1 ... Taster und Schalter ... 399
6.2 ... Keypads ... 401
6.3 ... Joysticks ... 408
6.4 ... Drehgeber ... 411
6.5 ... Touch-Sensoren ... 415
6.6 ... Touch-Panels ... 416
6.7 ... RFID ... 419
6.8 ... NFC ... 429

7. Anzeigeelemente ... 441

7.1 ... LEDs und RGB-LEDs ... 441
7.2 ... Sieben-Segment-Anzeige ... 447
7.3 ... LED-Dot-Matrix-Anzeige ... 450
7.4 ... Seriell gesteuerte RGB-LEDs ... 454
7.5 ... LCDs ... 465
7.6 ... OLED-Display ... 486
7.7 ... Touchscreen ... 496

8. Aktoren ... 537

8.1 ... Relais ... 537
8.2 ... Motoren ... 542

9. Externe Speicher ... 575

9.1 ... Internes EEPROM ... 575
9.2 ... Externes EEPROM ... 578
9.3 ... FRAM ... 581

10. Kommunikation ... 585

10.1 ... Serielles Interface UART, der interne Monitor ... 585
10.2 ... SPI ... 591
10.3 ... I2C-Bus ... 597
10.4 ... 1-Wire-Bus ... 600
10.5 ... CAN ... 606
10.6 ... Bluetooth und BLE ... 614
10.7 ... Der Arduino im Netzwerk ... 628
10.8 ... LoRa bzw. LoRaWAN ... 647
10.9 ... GSM ... 673
10.10 ... 3GPP LPWAN ... 681
10.11 ... Netzwerkverbindungen mit nRF24L01 ... 709

11. Datenformate und Kommunikationsprotokolle ... 733

11.1 ... JSON ... 733
11.2 ... MQTT ... 736

12. Arduino-Benchmarks ... 745
13. Projektideen für den Arduino ... 749

13.1 ... Tragbare Elektronik (Wearables) ... 749
13.2 ... Überwachung des Raumklimas ... 752
13.3 ... Open Data aus dem Internet ... 771
13.4 ... Pushover-Statusmeldungen ... 781
13.5 ... Überwachung von Pflanzen ... 789
13.6 ... Messung von radioaktiver Strahlung ... 794
13.7 ... Arduino Yún ... 802
13.8 ... M5StickC ... 812
13.9 ... Kameraanwendungen ... 817
13.10 ... Maschinelles Lernen ... 827

14. Gehäuse für den Arduino ... 831

14.1 ... ArduiBox Open - Hutschienengehäuse für den Arduino ... 831
14.2 ... RasPiBox Pico für Raspberry Pi Pico ... 833
14.3 ... AZ-Touch MKR/ESP/Feather ... 834
14.4 ... ESPGateway - ESP32 WiFi/ BLE Gateway ... 835

15. Der Arduino in industriellen Anwendungen ... 839

15.1 ... Prototyping mit dem Arduino ... 839
15.2 ... Industrieanwendungen ... 840

Anhang ... 845

A.1 ... Arduino-Distributoren ... 845
A.2 ... Technische Daten im Vergleich ... 845
A.3 ... Spezifikation von Widerständen ... 850

Index ... 855