Die Vakuumröhren- (oder Ventil-, je nachdem, auf welcher Seite des Teichs Sie leben) brachte Anfang des 20. Jahrhunderts das Zeitalter der Elektronik hervor. Bis zum Aufkommen der Festkörperelektronik Mitte des Jahrhunderts waren Hohlkörpergeräte die einzige Wahl. Aber nach der Erfindung des Transistors (nachdem der Prozess auf ein vernünftiges Niveau zurückgegangen war) wurde innerhalb weniger Jahrzehnte weithin der Tod der Vakuumröhren angekündigt. Doch nun sind wir etwa fünf Jahrzehnte später und Hollow-State-Geräte erleben ein Comeback, insbesondere in der Musik- und High-End-Audioindustrie.
Es gibt viele Probleme im Zusammenhang mit Hollow-State-Audio:
Erzeugt es – wie manche behaupten – einen besseren Klang? Wenn ja, gibt es wissenschaftliche Erkenntnisse, die diese Behauptungen untermauern?
Wie funktionieren Hohlzustandsschaltungen?
Wie entwirft man Hohlkörper-Audioschaltungen?
Wie gehen Sie bei einem Ausfall von Hollow-State-Geräten bei der Fehlerbehebung und Reparatur vor?
Können wir einige der klassischen Hohlkörper-Audiogeräte für moderne Hörräume und Aufnahmestudios nachbauen?
Wie können wir Hohlkörperverstärker intelligent nach unserem Geschmack modifizieren?
Diese und andere Themen werden in The State of Hollow State Audio behandelt.
Einführung in die SPS-Programmierung mit dem Open-Source-Projekt auf dem Raspberry Pi und Modbus-Beispiele mit dem Arduino Uno und ESP8266
Die SPS-Programmierung ist heute in der Industrie und in der Hausautomation sehr weit verbreitet. In diesem Buch beschreibt der Autor, wie der Raspberry Pi 4 als SPS eingesetzt werden kann. Angefangen mit der Softwareinstallation auf dem Raspberry Pi und dem SPS-Editor auf dem PC geht es nach einer Beschreibung der Hardware an das Programmieren.
Es folgen interessante Beispiele nach IEC 61131-3 in den verschiedenen Programmiersprachen. Ausführlich wird auch erklärt, wie der SPS-Editor benutzt wird und wie die Programme auf den Raspberry Pi geladen und ausgeführt werden. Angefangen mit der Programmierung mit KOP (Kontaktplan) über ST (Structured Control Language) bis zu AS (Special Function Chart) werden alle IEC-Sprachen mit Beispielen behandelt. Diese können auf der Website des Autors heruntergeladen werden.
Auch die Vernetzung kommt nicht zu kurz. Der Arduino Uno und der ESP8266 werden als ModbusRTU- bzw. ModbusTCP-Module programmiert, um Zugriff auf externe Peripherie zu erhalten. Damit ist es möglich, Sensoren einzulesen und Verbraucher zu schalten. Interessant dürften auch E/A-Schaltungen sein, die dem 24V-Industriestandard entsprechen.
Befehlsübersichten für ST und KOP runden das Buch ab.
Nach dem Durcharbeiten des Buches ist der Leser in der Lage, eigene SPS-Steuerungen mit dem Raspberry Pi zu verwirklichen.
59 Experimente mit Arduino IDE und Python
Das Hauptziel dieses Buches besteht darin, die Programmiersprachen Arduino IDE und MicroPython in ESP32-basierten Projekten zu lehren, wobei das sehr beliebte ESP32 DevKitC-Entwicklungsboard zum Einsatz kommt. Das Buch enthält viele einfache, grundlegende und mittelschwere Projekte, die die Arduino IDE mit ESP32 DevKitC verwenden. Alle Projekte wurden getestet und funktionieren. Blockdiagramme, Schaltpläne und vollständige Programmlisten aller Projekte werden mit Erklärungen bereitgestellt. Darüber hinaus werden mehrere Projekte zur Programmierung des ESP32 DevKitC mit MicroPython bereitgestellt. Die in diesem Buch enthaltenen Projekte sollen die folgenden Funktionen des ESP32-Prozessors lehren:
GPIOs
Berührungssensoren
Externe Interrupts
Timer-Unterbrechungen
I²C und I²S
SPI
PWM
ADC
DAC
UART Hallsensor
Temperatursensor
Infrarot-Controller
Lesen und Schreiben auf SD-Karte
Lesen und Schreiben in den Flash-Speicher
RTC-Timer
Chip-ID
Sicherheit und Verschlüsselung
WLAN und Netzwerkprogrammierung
Bluetooth BLE-Programmierung
Kommunikation mit mobilen Geräten
Niedrigenergiedesign
ESP-IDF-Programmierung
Die Projekte sind nach steigendem Schwierigkeitsgrad organisiert. Die Leser werden ermutigt, die Projekte in der angegebenen Reihenfolge anzugehen. Ein speziell vorbereiteter Hardwarebausatz ist bei Elektor erhältlich. Mithilfe dieser Hardware sollte es einfach und unterhaltsam sein, die Projekte in diesem Buch zu bauen.
Über das Buch Die ESP8266- und ESP32-Mikrocontroller von Espressif haben die DIY-Heimautomatisierung für die breite Masse zugänglich gemacht. Allerdings ist nicht jeder in der Lage, diese Mikrocontroller mit dem C/C++-SDK von Espressif, dem Arduino-Tool oder MicroPython zu programmieren. Hier kommt ESPHome ins Spiel: Bei diesem Projekt programmieren Sie Ihren Mikrocontroller nicht, sondern konfigurieren ihn. In diesem Buch erfahren Sie, wie Sie Ihre eigenen Hausautomationsgeräte mit ESPHome auf einem ESP32-Mikrocontroller-Board erstellen können. Sie lernen, wie Sie alle Arten von elektronischen Komponenten kombinieren und komplexe Verhaltensweisen automatisieren. Ihre Geräte können völlig autonom arbeiten und sich über Wi-Fi mit Ihren Hausautomations-Gateways, wie Home Assistant oder MQTT-Broker verbinden. Am Ende dieses Buches werden Sie in der Lage sein, Ihre benutzerdefinierten Hausautomationsgeräte nach Ihren eigenen Wünschen zu erstellen. Dank ESPHome und dem ESP32 ist dies nun für jeden erlernbar. Einrichtung von ESPHome-Entwicklungsumgebung und Erstellung von wartbarer Konfiguration Verwendung von Tasten und LEDs Ansteuerung eines Buzzers und Abspielen von Melodien Auslesen von Messwerten verschiedener Sensortypen Kommunikation über kurze Distanzen mit NFC, Infrarotlicht und Bluetooth Low Energy Anzeige von Informationen auf verschiedenen Displays Über das Board Chipsatz Espressif-ESP32 240 MHz Xtensa single-/dual-core 32-bit LX6 Mikroprozessor Flash Speicher QSPI flash 16 MB SRAM 520 kB SRAM Taster Reset USB to TTL CP2104 Modulare Schnittstellen UART, SPI, SDIO, I²C, LED PWM, TV PWM, I²S, IRGPIO, ADC, kapazitiver touch sensor, DACLNA-Vorverstärker Display IPS ST7789V 1.14 Inch Betriebsspannung 2.7-4.2 V Arbeitsstrom ca. 67 MA Ruhestrom ca. 350 uA Arbeitstemperaturbereich -40℃ ~ +85℃ Größe & Gewicht 51.52 x 25.04 x 8.54 mm (7.81 g) Stromversorgung USB 5 V/1 A Ladestrom 500 mA Batterie 3.7 V Lithium-Akku JST-Steckverbinder 2-Pin 1.25 mm USB-Anschluss USB-C
Diese Ausgabe steht allen GOLD- und GREEN-Mitgliedern auf der ElektorMagazine-Website zum Download bereit!
Sind Sie noch kein Mitglied? Hier klicken!
Über 50 Schaltungen und Projekte
Sirene im US-Stil
Zwei Drehgeber an einem Analogeingang
Wie man mit dem Arduino einen 230-V-AC-Dimmer baut
Zehnfache LED-Stromquelle
Vier Schalter an einem Pin erkennen
Ein/Aus-Schalter mit Akku-Füllstandskontrolle
Handdesinfektionsmittel-Spender selbstgebaut
Eine einfache elektronische Orgel
Ultra-einfacher Stereo-Verstärker
Sound Activated Switch für Verstärker
Balanced/Unbalanced-Wandler
Externer Netzfilter
Tastenfreie Torsteuerung
DI-Box für ein Smartphone
Spaß mit Lauflichtern
Ein-Knopf-Thyristor-Steuerung
Quasi-analoger Belichtungstimer für die Dunkelkammer
Schaltungen von der Hackster.io-Community
Analoger Bräunungstimer
Noch eine Ein-Draht-LCD-Schnittstelle
Einfacher PWM-Generator mit ATtiny13
Zweites Leben für Batterien
Touch-Schalter für LED-Leuchten
Tester für LEDs und DIP-Schalter
Funktionstester für IR-Fernbedienungen
Leistungshalbleiter-Tester
SPI für WS2812(B)-LEDs
Messen von Leistungsinduktivitäten
Ein DIY-Doppelnetzteil
DIY-Testvorrichtung für das LCR-Meter
Arduino-Amperemeter
Zwei-Finger-Orgel
Rauscharmer ADC-Kalibrator
DC/DC-Aufwärtswandler
Zwei Potentiometer an einem digitalen Eingang
Akustischer Näherungssensor
Batterieloser Heizkörper-Sensor
Wanzen und drahtlose Kameras aufgespürt
Timer für die Innenbeleuchtung im Auto
Kerzensimulator
Digitaler Küchentimer
Milliohmmeter
Verzögerungstimer für Heißwasserbereiter
Einfaches Ladegerät für zwei Zellen des Typs 18650
Winzige Frequenzreferenz
Sparsamer IR-Schalter
Recyceln Sie Ihren Auto-Handylad!
Mikrofon-Vorverstärker für Arduino
EMI-Filter im Selbstbau
Elektronischer Würfel – ganz ohne MCU
Finger-Kondensator
Der selbstladende LED-Blitzer
Außerdem in dieser Ausgabe
KiCad 6 – Fünf interessante neue Funktionen
Flashback – Der Elektor-Computer SC/MP
Interview – Mit Elektrizität Kunst machen
Meine erste Platine – Crash-Einstieg in KiCad
Mit intelligenter Software-Hardware minimieren
Infografik – Fakten und Zahlen
Neue ICs von Analog Devices
Flashback – DER Elektor-Metalldetektor
Hexadoku – Sudoku für Elektroniker
Praktische Einführung in 3D-Modellierung vom Gehäuse bis zu Frontplatten
Ein historisches Bauteil einbetten, eine professionell anmutende Heimstätte für eine Leiterplatte schaffen oder ein komplexes Gerät mit Chassis konstruieren – diese und viele andere Herausforderungen werden mit FreeCAD zu einem anregenden Vergnügen. Hat man die grundlegenden Prozesse erst einmal verinnerlicht, sind der Fantasie praktisch keine Grenzen mehr gesetzt.
Der Einstieg in ein neues Programm ist immer schwierig – besonders wenn es sich um ein so vielfältiges Werkzeug wie FreeCAD handelt. Überschaubare, aber zugleich gut verwendbare Einzelteile liefern in diesem Buch den Anfangspunkt. Das Zusammensetzen dieser Komponenten führt anschließend zu Baugruppen.
In der Vielfalt der Möglichkeiten von FreeCAD wird ein gangbarer Weg gezeigt. Das beschriebene Vorgehen ist exemplarisch – die Beispiele lassen sich daher leicht auf eigene Aufgaben anwenden. Die Geräte wurden vom Autor angefertigt und mit Fotos illustriert.
Eine 3D-Konstruktion erfordert etwas Aufwand, der sich aber lohnt: Neben einer beeindruckenden Darstellung von Projekten wird zugleich die Möglichkeit geliefert, z. B. Blechteile zur Fertigung abzuwickeln und für die Werkstatt aussagekräftige Zeichnungen zu exportieren.
Schon bald werden Sie auf FreeCAD nicht mehr verzichten wollen!
Pfiffige Projekte zum Messen, Steuern und Regeln
Der Raspberry Pi dominiert seit vielen Jahren die Maker-Szene. Frei verfügbare I/O-Pins erfordern ihn aller Zeiten zu einem der beliebtesten Prozessorboards. Allerdings verfügt der klassische Raspberry Pi über keinerlei Analogeingänge. Eine direkte Messung analoger Werte ist damit nicht möglich. So können weder Photodioden noch NTCs oder Hallsensoren etc. unmittelbar ausgelesen werden. Zudem sind die Pins direkt, also ohne Treiber oder Schutzschaltung, mit den freiliegenden Kontakten verbunden. Dadurch kann der zentrale Controller und damit der gesamte Raspberry Pi schnell zerstört werden.
Mit dem Pico können diese Probleme elegant gelöst werden. Er kann als sogenanntes „Frontend“ problemlos verschiedene Messaufgaben übernehmen. Zudem ist der Pico deutlich preisgünstiger als ein klassischer Raspberry Pi 4. Falls eine Fehlbeschaltung zur Zerstörung des Pico führt, ist dies vor allem für nicht-professionelle Anwender relativ leicht zu verkraften. Der klassische Raspberry Pi und der Pico werden so zum idealen Duo.
Das Buch führt entsprechend in das weite und hochaktuelle Gebiet der modernen Controllertechnik anhand der beiden Boards „Raspberry Pi 4“ und „Raspberry Pi Pico“ ein. Neben einer tiefergehenden Einführung in die Arbeits- und Funktionsweise des Controllerboards selbst wird insbesondere auch auf die Messwerterfassung und -verarbeitung mit digitalen Prozessoren eingegangen. Insbesondere die Kombination beider Systeme bietet vielfältige und hochinteressante Möglichkeiten.
Praktische Projekte aus dem Inhalt:
USB-Verbindung zwischen Raspberry Pi 4 und Pico
I²C-Kommunikation und Pico als I²C-Device
Voltmeter und Computerthermometer
Pico W als Web-Server und WLAN-Scanner
Frequenzmesser und -generatoren
OLED-Displays an Pico und Raspberry Pi 4
Energiesparmonitor
Welche Astronauten sind im Orbit?
Mini-Monitor für den aktuellen Bitcoin-Kurs
Diese Infrarotkamera ermöglicht die Messung der Oberflächentemperatur und die Erstellung von Wärmebildern in Echtzeit. Das traditionelle Thermometer muss jede Komponente einzeln messen, während dies für eine Infrarotbildkamera nicht erforderlich ist, wodurch Zeit gespart wird. Die potentiellen Probleme können deutlich auf einem Farbbildschirm angezeigt werden. Darüber hinaus wird der zentrale Messcursor verwendet, um die Temperatur des Zielobjekts schnell und genau zu lokalisieren. Für eine bessere Erkennung ist der HT-03 mit einer Kamera für sichtbares Licht ausgestattet. Die Wärmebilder und sichtbaren Bilder werden im Gerät gespeichert und können über USB gelesen werden. Der HT-03 einfach zu bedienen und ist die ideale Wahl für elektrische Energie, Elektronikfertigung, industrielle Inspektion und andere Bereiche. Die folgenden Hauptfunktionen erhöhen die Genauigkeit und Benutzerfreundlichkeit des Produkts: Der Strahlungskoeffizient kann angepasst werden, um die Messgenauigkeit von Objekten mit halbreflektierenden Oberflächen zu erhöhen. Der Cursor für höchste und niedrigste Temperatur kann helfen, die Bereichen mit der höchsten und niedrigsten Temperatur der Wärmebilder zu lokalisieren. Wählbare Farbpalette. Technische Daten Displaygröße 2,8' (240 x 320) Farb-TFT Infrarotauflösung 120 x 90 Feldwinkel 26° x 19° Zellengröße 12 μm NETD ≤50 mK @25°C, @F/1.1 Wärmebild-Bildrate ≤25 Hz Brennweite des Objektivs 3,2 mm Emissionsgradeinstellung Einstellbar von 0,01 bis 1,00 IFOV 3,75 mrad Auflösung der Temperaturmessung 0,1°C Infrarot-Reaktionsband 8 bis 14 μm Fokusmodus Freier Fokus Temperaturmessbereich -20°C bis 550°C Messgenauigkeit ±2°C oder ±2% Temperaturmessmodus Mittelpunkt-/Hot- und Cold-Spot-Tracking Farbpalette Regenbogen, Eisen, kalte Farbe, weiß heiß, schwarz heiß Bildanzeigemodus Infrarot/sichtbares Licht/Zweilichtfusion Beleuchtungssystem LED-Fülllicht Gerätespeicher Eingebautes eMMC mit 4 GB (vom Benutzer verfügbarer Speicherplatz beträgt etwa 3 GB) Speicherbild-/Videoformat JPG/MP4 Bild-/Video-Exportmethode USB-Verbindung zum Computerexport Menüsprache Englisch, Deutsch, Italienisch, Chinesisch Stromversorgung Wiederaufladbarer und austauschbarer Lithium-Akku (18650) Batteriekapazität 2000 mAh Arbeitszeit 2 bis 3 Stunden Leistungsschnittstelle Micro-USB Energiekonfiguration 5 Minuten / 20 Minuten / kein automatisches Herunterfahren Betriebstemperatur -10°C bis +45°C Lagertemperatur -20°C bis +60°C Relative Luftfeuchtigkeit 10% bis 85% relative Luftfeuchtigkeit (nicht kondensierend) Abmessungen 22,6 x 9,6 x 7,2 cm Gewicht 375 g Lieferumfang HT-03 Wärmebildkamera mit Trageschlaufe Handbuch Micro-USB Kabel 5 W USB-Ladegerät (EU)
Die Programmiersprache „Python“ hat in den letzten Jahren einen enormen Aufschwung erlebt. Nicht zuletzt haben verschiedene Einplatinensysteme wie der Raspberry Pi zu deren Bekanntheitsgrad beigetragen. Aber auch in anderen Gebieten, wie der Künstlichen Intelligenz oder dem Machine Learning, hat Python weite Verbreitung gefunden. Es ist daher naheliegend, Python bzw. die Variante „MicroPython“ auch für den Einsatz in SoCs (Systems on Chip) zu verwenden. Leistungsfähige Controller wie der ESP32 der Firma Espressif Systems bieten eine hervorragende Performance sowie Wi-Fi- und Bluetooth-Funktionalität zu einem günstigen Preis. Mit diesen Eigenschaften wurde die Maker-Szene im Sturm erobert. Im Vergleich zu anderen Controllern weist der ESP32 einen deutlich größeren Flash und SRAM-Speicher, sowie eine wesentlich höhere CPU-Geschwindigkeit auf. Aufgrund dieser Leistungsmerkmale eignet sich der Chip nicht nur für klassische C-Anwendungen, sondern insbesondere auch für die Programmierung mit MicroPython. Das vorliegende Buch führt in die Anwendung der modernen Ein-Chip-Systeme ein. Neben den technischen Hintergründen steht vor allem MicroPython selbst im Vordergrund. Nach der Einführung in die Sprache werden die erlernten Programmierkenntnisse umgehend in die Praxis umgesetzt. Die einzelnen Projekte sind sowohl für den Einsatz im Labor als auch für Alltagsanwendungen geeignet. Neben dem eigentlichen Lerneffekt steht also auch die Freude am Aufbau kompletter und nützlicher Geräte im Vordergrund. Durch die Verwendung von Laborsteckboards können Schaltungen aller Art mit geringem Aufwand realisiert werden, sodass das Austesten der selbstgebauten Geräte zum lehrreichen Vergnügen wird. Durch die verschiedenen Anwendungen wie Wetterstationen, Digitalvoltmeter, Ultraschall-Entfernungsmesser, RFID-Kartenleser oder Funktionsgeneratoren sind die vorgestellten Projekte auch für Praktika oder Fach- und Studienarbeiten in den Naturwissenschaften bzw. im Natur- und Technikunterricht bestens geeignet.
Dieses Schaltungs-Sonderheft enthält mehr als 90 kleine Schaltungen, Tipps und Tricks. Der Inhalt wurde aus veröffentlichten Elektor-Büchern und -Zeitschriften der letzten 10 Jahre ausgewählt. Bei der Auswahl der Artikel wurde darauf geachtet, dass die Schaltungen mit Standardkomponenten nachbaubar sind.
Komponenten mit Bezeichnungen wie LM358, BC547, 2N3055, NE555 und die beliebten Plattformen Arduino und Raspberry Pi sind das A und O der Hobby-Elektronik, von denen man viel lernen kann.
Aus dem Inhalt:
Drehgeber und Motordrehzahlanzeige mit Raspberry Pi Zero W
Eisenloser Kopfhörerverstärker mit 4x EL504
10-Volt-Referenzspannungsquelle
Fotodiode misst Gammastrahlung
Rechteckgenerator 125 Hz bis 4 MHz
GPS-Außenantenne
Diebstahlschutz über OBD
4-A-Solarlader
Joule Robbin' Hood
Motorregelung mit MCP3002 ADC und Raspberry Pi
Entwickeln Sie Ihre eigenen benutzerdefinierten Heimautomatisierungsgeräte
Die Mikrocontroller ESP8266 und ESP32 von Espressif haben die Heimautomatisierung für die breite Masse zugänglich gemacht. Allerdings beherrscht nicht jeder die Programmierung dieser Mikrocontroller mit dem C/C++ SDK von Espressif, dem Arduino-Kern oder MicroPython. Hier kommt ESPHome ins Spiel: Bei diesem Projekt programmieren Sie Ihren Mikrocontroller nicht, sondern konfigurieren ihn. Dieses Buch zeigt, wie Sie mit ESPHome auf einer ESP32-Mikrocontrollerplatine Ihre eigenen Heimautomatisierungsgeräte erstellen. Sie lernen, wie Sie alle Arten elektronischer Komponenten kombinieren und komplexe Verhaltensweisen automatisieren. Ihre Geräte können völlig autonom arbeiten und über WLAN eine Verbindung zu Ihren Heimautomatisierungs-Gateways wie Home Assistant oder MQTT-Broker herstellen.
Am Ende dieses Buches können Sie Ihre eigenen Heimautomatisierungsgeräte nach Ihren Wünschen erstellen. Dank ESPHome und ESP32 ist dies für jeden machbar.
Richten Sie eine ESPHome-Entwicklungsumgebung ein und erstellen Sie wartbare Konfigurationen
Verwenden Sie Tasten und LEDs
Einen Summer ertönen lassen und Melodien spielen
Lesen Sie Messungen von verschiedenen Sensortypen
Kommunizieren Sie über kurze Distanzen mit NFC, Infrarotlicht und Bluetooth Low Energy
Informationen auf verschiedenen Displaytypen anzeigen
Laden Sie die Software herunter und sehen Sie sich die Errata für das Buch auf GitHub an.
https://github.com/koenvervloesem/Getting-Started-with-ESPHome
Ein umfassender Kurs, der Ihnen beibringt, wie Sie eine moderne IoT-Anwendung erstellen
Dieses Buch nimmt Sie mit auf eine rasante Tour durch die Full-Stack-Webanwendungsentwicklung mit Raspberry Pi. Sie lernen, wie Sie eine Anwendung von Grund auf erstellen.
Sie erwerben Erfahrungen und Know-how in den folgenden Technologien:
Das Linux-Betriebssystem und die Befehlszeile.
Die Programmiersprache Python.
Die Allzweck-Ein-/Ausgabe-Pins (GPIOs) des Raspberry Pi.
Der Nginx-Webserver.
Flask Python-Mikroframework für Webanwendungen.
JQuery und CSS zum Erstellen von Benutzeroberflächen.
Umgang mit Zeitzonen.
Erstellen von Diagrammen mit Plotly und Google Charts.
Datenerfassung mit Google Sheet.
Entwickeln von Applets mit IFTTT.
Sichern Sie Ihre Anwendung mit SSL. Empfangen Sie mit Twilio SMS-Benachrichtigungen auf Ihrem Telefon.
In diesem Buch erfahren Sie außerdem, wie Sie einen drahtlosen Remote-Arduino-Sensorknoten einrichten und Daten von ihm sammeln. Ihre Raspberry Pi-Webanwendung kann Arduino-Knotendaten auf die gleiche Weise verarbeiten, wie sie Daten von ihrem integrierten Sensor verarbeitet.
Mit Raspberry Pi Full Stack erlernen Sie viele grundlegende Fähigkeiten zum Erstellen von Web- und Internet of Things-Anwendungen.
Die Anwendung, die Sie in diesem Projekt erstellen, ist eine Plattform, die Sie erweitern können. Dies ist nur der Anfang dessen, was Sie mit einem Raspberry Pi und den Software- und Hardwarekomponenten, die Sie kennenlernen werden, tun können.
Dieses Buch wird vom Autor über einen speziellen Diskussionsraum unterstützt.
Mehr als 50 Grundlagenprojekte mit MicroPython und dem RP2040-Mikrocontroller
Der Raspberry Pi Pico ist eine leistungsstarke Mikrocontroller-Platine, die speziell für das Physical Computing – also hardwarenahe Anwendungen – entwickelt wurde. Der Raspberry Pi Pico kann so programmiert werden, dass er eine einzelne Aufgabe sehr effizient ausführt und so schnelle Steuerungs- und Überwachungsanwendungen in Echtzeit ermöglicht. Der „Pico“, wie wir ihn nennen, basiert auf dem schnellen, effizienten und kostengünstigen Dual-Core ARM Cortex-M0+ RP2040 Mikrocontroller-Chip, der mit bis zu 133 MHz läuft und über 264 KB SRAM und 2 MB Flash-Speicher verfügt. Neben dem großen Speicher hat der Pico noch weitere attraktive Eigenschaften, darunter eine große Anzahl von GPIO-Pins sowie gängige Schnittstellen wie ADC, SPI, I²C, UART und PWM. Als Krönung bietet der Chip schnelle und genaue Timer, eine Hardware-Debug-Schnittstelle und einen internen Temperatursensor.
Zur Programmierung lassen sich problemlos die gängigen Hochsprachen wie MicroPython oder C/C++ verwenden. Dieses Buch ist eine Einführung in die Verwendung des Pico mit der Programmiersprache MicroPython. In allen Projekten wird die Thonny-Entwicklungsumgebung (IDE) eingesetzt. Über 50 Projekte decken folgende Themen ab:
Installation von MicroPython auf dem Raspberry Pi Pico
Timer-Interrupts und externe Interrupts
Projekte mit Analog-Digital-Wandler (ADC)
Verwendung des internen sowie externen Temperatursensoren
Datenlogger
Projekte zur PWM, UART, I²C-Bus und SPI-Bus
Wi-Fi und Bluetooth für die Kommunikation mit Smartphones
Projekte mit dem Digital-Analog-Wandler (DAC)
Alle in diesem Buch vorgestellten Projekte wurden gründlich getestet und sind funktionsfähig. Es werden keine Programmier- oder Elektronikkenntnisse vorausgesetzt, um sie nachzuvollziehen. Für alle beschriebenen Projekte gibt es kurze Beschreibungen, Blockdiagramme, detaillierte Schaltpläne und vollständige MicroPython-Programmlisten. Die Listings sind auch auf der zum Buch gehörenden Elektor-Webseite zu finden.
Lernen Sie, Python in realen Szenarien bei der Arbeit und im Alltag produktiv einzusetzen
Wenn Sie die Grundlagen von Python beherrschen und die Sprache tiefer erkunden möchten, ist dieses Buch genau das Richtige für Sie. Anhand konkreter Beispiele aus verschiedenen Anwendungen veranschaulicht das Buch viele Aspekte der Programmierung (z. B. Algorithmen, Rekursion, Datenstrukturen) und hilft bei Problemlösungsstrategien. Einschließlich allgemeiner Ideen und Lösungen werden die Besonderheiten von Python und deren praktische Anwendung besprochen.
Python 3 für wissenschaftliche und technische Anwendungen umfasst:
praktisches und zielorientiertes Lernen
grundlegende Python-Techniken
modernes Python 3.6+ einschließlich Verständnis, Dekoratoren und Generatoren
Vollständiger Code online verfügbar
mehr als 40 Übungen, Lösungen online dokumentiert
Keine zusätzlichen Pakete oder Installation erforderlich, 100 % rein
Python-Themen umfassen:
Identifizieren großer Primzahlen und Berechnen von Pi
Schreiben und Verstehen rekursiver Funktionen durch Auswendiglernen
paralleles Rechnen und Nutzung aller Systemkerne
Verarbeitung von Textdaten und Verschlüsselung von Nachrichten
Backtracking verstehen und Sudokus lösen
Analyse und Simulation von Glücksspielen zur Entwicklung optimaler Gewinnstrategien
Umgang mit genetischem Code und Generierung extrem langer Palindrome
Laden Sie die Software auf GitHub herunter.
Diese farbcodierte Stiftleiste ist ideal für den Einsatz mit Raspberry Pi. Alle Pins sind farblich mit den entsprechenden Funktionen kodiert, was das Prototyping und Hacking erleichtert.
Technische Daten
Passend für alle Raspberry Pi Modelle mit GPIO
2 Pin-Reihen mit je 20 Pins
2,54 mm Pinabstand (Pitch)
Pin-Höhe: 3 / 6 mm
Gesamthöhe: ca. 11 mm
Farben/Funktionen
Orange = 3.3 V
Rot = 5 V
Pink = I²C
Violett = UART
Blau = SPI
Gelb = DNC
Grün = GPIO
Schwarz = GND (Ground)
Moderne Elektronik-Kits enthalten kaum einzelne Komponenten, sondern fertige Module. Damit kann man mit wenigen Handgriffen sehr praxistaugliche Projekte umsetzen. Dank umfangreicher Bibliotheken können die zugehörigen Sketche schnell und einfach programmiert werden.
Auf diese Art und Weise haben die Experimentierkästen-Klassiker aus den Anfangsjahren der Elektronik würdige Nachfolger gefunden. Sowohl jungen Nachwuchstüftlern und angehenden Ingenieuren als auch den alten Hasen der Elektronik-Zunft stehen damit alle Möglichkeiten der modernen Elektronik offen.
Dieses Kit bietet eine sehr reichliche Sammlung von Boards etc. für so gut wie alle Arduino-Projekte. Nicht nur eine RFID-Empfängerplatine und zwei dazugehörende Transponderchips in Form einer Karte und eines Schlüsselanhängers sind vorhanden, sondern umfangreiche Elektronik zum Messen, Datenerfassen und zur Steuerung. Neben dem Arduino Uno selbst findet sich in der praktischen Kunststoffbox unter anderem:
ein Feuchtigkeitssensor
eine Multicolor-LED
eine große LED-Matrix mit 64 integrierten Leuchtpunkten
eine vierstellige 7-Segment-Anzeige
eine Infrarot-Fernbedienung sowie ein dazu passender Empfänger
ein komplettes LCD-Modul mit I²C-Anschluss
Die in Elektor erschienenen Anwendungsbeispiele stellen einen winzigen Ausschnitt aus den vielfältigen Möglichkeiten des Kits dar, mit dem sich eine nahezu unbegrenzte Anzahl von Experimenten und Anwendungen aufbauen lässt. Es handelt sich um eine universelle Klimastation mit LC-Display und einen Türschloss mit RFID-Sicherung.
Kit-Inhalt:
LCD1602 with I²C
RC522 module
White card
Key chain
Joystick module
Key board
RTC module
Water level sensor
Humidity sensor
RGB module
Motor driver module
Motor
1 Channel module
MB-102 breadboard
65 pcs jumper wire
10 PCS F-M cable
Sound sensor module
Remote
10K potentiometer
1 digital tube
4 digital tube
Matrix tube
9G servo
Buzzer
2 pcs ball switches
3 pcs photoresistance
5 pcs switches with caps
9V battery with DC
15 pcs LED
30 pcs resistance
Flame sensor
IR receive sensor
74HC595
LM35DZ
Uno R3 board
Diese Ausgabe steht allen GOLD- und GREEN-Mitgliedern auf der ElektorMagazine-Website zum Download bereit!
Sind Sie noch kein Mitglied? Hier klicken!
Arduino Portenta Machine Control und Arduino Potenta H7 Ein CAN-zu-MQTT Gateway Demo Projekt
Ausgepackt: Der Elektor-LCR-Meter-Bausatz von Elektor
MicroPython hält Einzug in die Arduino-Welt
Vernetzte Projekte, einfach eingerichtet Ihr Weg in die Arduino-Cloud
Einführung in TinyML Groß ist nicht immer besser
Arduino K-Weg
Komfortableres Schreiben von Arduino-Sketches
Lernen Sie Arduino kennen!
Erste Schritte mit Portenta X8 Sichere Softwareverwaltung mit Containern
Skalierbare, sichere Anwendungen erstellen, in Betrieb nehmen und pflegen Arduino Portenta X8 mit dem i.MX 8M Mini-Anwendungsprozessor von NXP und dem EdgeLock Secure Element SE050
Wie ich mein Haus automatisiert habe Arduino-CEO Fabio Violante entwickelt und teilt Lösungen
Altair-8800-Emulator Hardware-Simulation eines alten Computers
MS-DOS auf dem Portenta-H7-Board Alte Software auf moderner Hardware ausführen
Bauen Sie es selbst an Eine digital gesteuerte Anzuchtbox für Indoor-Farming
Kann Hausautomatisierung den Planeten retten? MQTT auf dem Arduino Nano RP2040 Connect
Professionelle Anwendungen mit Arduino Pro
Intelligente Backöfen der nächsten Generation
Tagvance sorgt mit Arduino für sicherere Baustellen
Santagostino ist da! mit einer Fernüberwachung, die KI für vorausschauende Wartung nutzt
Höchste Sicherheit mit der MKR-basierten Lösung von RIoT Secure
Eine neue Generation des Wassermanagements mit Open-Source
Senso Abholzung mit Schallanalyse aufspüren
Die Arduino-Bibliothek Mozzi für Klangsynthese Einblicke von Tim Barrass
Das neue Portenta-X8-Board (mit Linux!) und Max Carrier machen es möglich!
Wie Arduino Schülern hilft, zukünftige Fähigkeiten zu entwickeln
Must-Haves für Ihren Elektronik-Arbeitsplatz
Die Bedeutung der Robotik in der Ausbildung
Ein zuverlässiges IoT auf Basis von LoRa
Ausgepackt: die Portenta-Maschinensteuerung
8-Bit-Gaming mit Arduboy
Reduzierung des Wasserverbrauchs auf der Pferderennbahn Ein IoT zur ständigen Überwachung von Bodenfeuchtigkeit und Temperatur
Das Panettone-Projekt Ein Robotsystem zur Verwaltung von Sauerteigstartern
Unterstützung durch Arduino-Reseller
Space Invaders mit Arduino
Kunst mit Arduino Inspirierende Einblicke von Künstlern und Designern
Arduino-Produktkatalog
Die Zukunft von Arduino David und Fabio orakeln
Eine Einführung in RISC-V
RISC-V ist eine kostenlose und offene Befehlssatzarchitektur (Instruction Set Architecture, ISA). Das bedeutet, dass für die RISC-V ISA selbst keine Lizenzgebühr anfällt, obwohl dies für einzelne Implementierungen möglicherweise der Fall ist. Die RISC-V ISA wird von einer gemeinnützigen Stiftung verwaltet, die kein kommerzielles Interesse an den Produkten oder Dienstleistungen hat, die sie verwenden, und jeder kann Beiträge zu den RISC-V-Spezifikationen einreichen. Die RISC-V ISA eignet sich für Anwendungen von eingebetteten Mikrocontrollern bis hin zu Supercomputern. Dieses Buch beschreibt zunächst die 32-Bit-RISC-V-ISA, einschließlich des Basisbefehlssatzes sowie der Mehrheit der derzeit definierten Erweiterungen. Anschließend beschreibt das Buch ausführlich eine Open-Source-Implementierung der ISA, die für eingebettete Steuerungsanwendungen vorgesehen ist. Diese Implementierung umfasst den Basisbefehlssatz sowie eine Reihe von Standarderweiterungen.
Nachdem die Beschreibung des CPU-Designs abgeschlossen ist, wird das Design um Speicher und einige einfache E/A erweitert. Der resultierende Mikrocontroller wird dann zusammen mit einer einfachen Softwareanwendung in ein kostengünstiges FPGA-Entwicklungsboard (erhältlich bei Elektor) implementiert, sodass der Leser das fertige Design untersuchen kann.
Nahezu alle Menschen werden zunehmend mit den Anwendungen der „Künstlichen Intelligenz“ (KI oder AI für engl. Artificial Intelligence) konfrontiert. Musik- oder Videoempfehlungen, Navigationssysteme, Einkaufsvorschläge usw. basieren auf Verfahren, die diesem Bereich zugeordnet werden können.
Der Begriff „Künstliche Intelligenz“ wurde 1956 auf einer internationalen Konferenz, dem Dartmouth Summer Research Project geprägt. Eine grundlegende Idee war dabei, die Funktionsweise des menschlichen Gehirns zu modellieren und darauf basierend fortschrittliche Computersysteme zu konstruieren. Bald sollte klar sein, wie der menschliche Verstand funktioniert. Die Übertragung auf eine Maschine wurde nur noch als ein kleiner Schritt angesehen. Diese Vorstellung erwies sich als etwas zu optimistisch. Dennoch sind die Fortschritte der modernen KI, bzw. ihr Teilgebiet dem sogenannten „Machine Learning“, nicht mehr zu übersehen.
Um die Methoden des Machine Learnings näher zu testen, sollen in diesem Buch mehrere verschiedene Systeme zum Einsatz kommen. Neben dem PC werden sowohl der Raspberry Pi als auch der „Maixduino“ in den einzelnen Projekten ihre Fähigkeiten beweisen. Zusätzlich zu Anwendungen wie Objekt- und Gesichtserkennung entstehen dabei auch praktisch einsetzbare Systeme wie etwa Flaschendetektoren, Personenzähler oder ein „Sprechendes Auge“.
Letzteres ist in der Lage, automatisch erkannte Objekte oder Gesichter akustisch zu beschreiben. Befindet sich beispielsweise ein Fahrzeug im Sichtfeld der angeschlossenen Kamera, so wird die Information „Ich sehe ein Auto!“ über elektronisch erzeugte Sprache ausgegeben. Derartige Geräte sind hochinteressante Beispiele dafür, wie etwa auch blinde oder stark sehbehinderte Menschen von KI-Systemen profitieren können.
Ein Blick in die einschlägigen Internetforen zeigt, dass das Programmieren immer noch in der Gruppe der beliebten Hobbys rangiert. Wo dem Hobbyprogrammierer früher eine Reihe bekannter und populärer Programmiersprachen zur Verfügung standen, ist es heute relativ übersichtlich geworden: Außer C++, Java und Visual Basic gibt es wenig bekannte und beliebte Programmiersprachen. Was fehlt, ist eine Programmiersprache, die für Laien fast so einfach zu handhaben ist wie die alten BASIC-Versionen, deren Leistung und Features dennoch an die Möglichkeiten und die Power moderner Windows-Rechner angepasst sind. Diese Programmiersprache existiert und heißt Processing. Das vorliegende Buch führt den Leser in diese visuelle Programmiersprache ein. Das Buch richtet sich an Leser, die bereits allgemeine Erfahrungen im Umgang mit Programmiersprachen besitzen und wissen, worum es sich bei Strings, Arrays oder Schleifen handelt. Der Autor zeigt anhand vieler kurzer Programmbeispiele, wie einfach es ist, mit Processing auch leistungsfähige Software zu programmieren und sich dabei auf eine nur geringe Anzahl von Befehlen, Anweisungen und Funktionen zu beschränken. Die in diesem Buch vorgestellten Programme sind zum Teil Hardware-orientiert, wobei auch die Erfassung von Daten und die Steuerung von Hardware mittels des bekannten Mikrocontrollers Arduino einer Rolle spielt. Kurz und gut: Ein Buch für alle, die eine schnell und einfach zu programmierende Software mit elektronischer Hardware kombinieren und das Ganze über maßgeschneiderte Benutzeroberflächen steuern möchten.
Dieses Buch hilft Ihnen, Ihre neuen KiCad 6-Fähigkeiten zu üben, indem es Sie in einer Reihe von zwei realen Projekten herausfordert, unterstützt durch einen umfassenden Satz von Rezepten mit detaillierten Anweisungen, wie eine Vielzahl von einfachen und komplexen Aufgaben zu lösen ist.
Entwerfen Sie die Platinen für einen Arduino-gesteuerten Datenlogger und ein kundenspezifisches ESP32-Board. Verstehen Sie die Feinheiten des interaktiven Routers und wie man KiCad-Projektteams mit Git verwaltet, und vieles mehr.
KiCad 6 ist ein modernes, plattformübergreifendes Anwendungspaket, das auf Schaltplan- und Design-Editoren basiert. Dieses stabile und ausgereifte PCB-Werkzeug ist die perfekte Lösung für Elektronikingenieure und Bastler. Mit KiCad 6 können Sie Leiterplatten von beliebiger Komplexität und Größe erstellen, ohne die Einschränkungen, die mit kommerziellen Paketen verbunden sind.
Hier sind die wichtigsten Verbesserungen und Funktionen in KiCad 6, sowohl über als auch unter der Haube:
Moderne Benutzeroberfläche, die gegenüber früheren Versionen komplett neu gestaltet wurde
Verbesserte und anpassbare Prüfer für elektrische und konstruktive Regeln
Themeneditor, mit dem Sie das Aussehen von KiCad auf Ihrem Bildschirm vollständig anpassen können
Möglichkeit, Projekte aus Eagle, CADSTART und anderen Programmen zu importieren
Verbessertes Bus-Handling
Volle Kontrolle über die Darstellung von Informationen im Layout-Editor:
Einstellen der Sichtbarkeit, der Farbe und der Attribute jedes Platinenelements und Erstellen von Voreinstellungen
Filter definieren, welche Elemente eines Layouts auswählbar sind
Verbesserter interaktiver Router zum präzisen Zeichnen einzelner Leiterbahnen und differentieller Paare
Neue oder verbesserte Werkzeuge zum Zeichnen von Leiterbahnen, Messen von Abständen, Abstimmen von Leiterbahnlängen usw.
Verbessertes Werkzeug zum Erstellen gefüllter Zonen
Ein anpassbares Koordinatensystem erleichtert den Datenaustausch mit anderen CAD-Anwendungen
Realistischer Raytracing-fähiger 3D-Viewer
Riesige Gemeinschaft von Mitwirkenden, die KiCad jeden Tag besser machen
Umfangreiche Bibliotheken mit Symbolen, Grundrissen und 3D-Formen
Wollten Sie schon immer wissen, wie sich die klassische Funkempfängertechnik fortentwickelt hat? Wie funktionieren professionelle Funkempfänger heute und was können sie leisten? Wie ist es der modernen Funküberwachung und den Nachrichtendiensten möglich, gleich ganze Frequenzbänder in kürzester Zeit auszuforschen? Welche Empfangssysteme und Techniken stehen heute zur Verfügung? Möchten Sie auch ausgefallene Anwendungen von Empfängern kennenlernen und wissen, wie ein Software Defined Radio (Digitalempfänger) nun wirklich funktioniert und was der letzte Stand der entsprechenden Technik kann? Wodurch unterscheiden sich Kreuzmodulation und Intermodulation und worauf ist bei der messtechnischen Bestimmung und Datenblattvergleichen unbedingt zu achten? Warum folgen Intermodulationsprodukte nicht immer den Darstellungen von Lehrbüchern? Welche Artefakte zeigen digital nachgebildete Signalverarbeitungsketten abweichend von analogen Schaltungsstufen? Welche Auswirkungen haben derartige Kenngrößen tatsächlich auf die Empfangspraxis und warum kommt es nicht nur auf den IP3 an? Wie hängt beispielsweise die Grenzempfindlichkeit mit der Empfangsbandbreite zusammen? Was unterscheidet einen Signal/Rauschabstand nach der Beurteilung durch SINAD und (S+N)/N? Wie ist ein Empfangssystem zur Aufnahme kleinster Signalpegel zu optimieren? Fragen über Fragen – im vorliegenden Buch findet man die Antworten! Ausführlich und mit Details. Mit vielen speziell dafür erdachten Zeichnungen zur visuellen Erläuterung der Zusammenhänge. Mit durchgerechneten Fallbeispielen und dem stetigen Bezug zur Empfangspraxis. Großer Wert wurde den Darstellungen auf einheitliche Betrachtungsweise und durchgehende Systematik gelegt. Das erhöht die Übersichtlichkeit und erleichtert den Vergleich einzelner Vorgänge, Konzepte und Anlagen. Um den tatsächlichen Stand der Technik gut zu erfassen, wurden dutzende Patentschriften recherchiert und die Industrie mit eingebunden. Durch das sorgfältig aufbereitete Stichwortverzeichnis mit über 1200 Einträgen lassen sich die entsprechenden Stellen mit den Erklärungen rasch und punktgenau auffinden. Auch über die Thematik von Funkempfängern hinaus wird beim Studium der Lektüre vieles klar! Denn auch Messgeräte der Hochfrequenztechnik funktionieren vielmals nach ähnlichen Prinzipien. Wer den Inhalt durcharbeitet, kann wichtige Eigenschaften verstehen, beispielsweise von Spektrumanalysatoren und bei der Arbeit damit professionell vorgehen. Diese überarbeitete und erweiterte Neuauflage bringt erstmals sämtliche Bilder durchgehend in Vollfarbdruck, vertieft spezielle Themenschwerpunkte und bietet zusätzliche Fach- und Detailinformationen hinsichtlich den Realisierungsbeispielen gegenwärtiger Funkempfänger wie ferner durch das ergänzende Erörtern von jüngst verwendeten Messverfahren. Mit dem Erarbeiten und der Einbindung eines besonders umfangreichen, auf die Belange der heutigen Empfängertechnik zugeschnittenen Fach- und Übersetzungsglossars liegt zur Deutung entsprechender Fachbegriffe nunmehr eine Referenz vor.
Programmierung der Finite-State-Maschine mit 8-Bit-PICs in Assembly und C
Andrew Pratt bietet eine detaillierte Einführung in die Programmierung von PIC-Mikrocontrollern sowie einen umfassenden Überblick über den Finite State Machine (FSM)-Programmieransatz. Der größte Teil des Buches verwendet Assembler-Programmierung, aber lassen Sie sich nicht abschrecken. Der FSM gibt einem Programm eine Struktur und erleichtert so das Planen, Schreiben und Ändern. In den letzten beiden Kapiteln wird die Programmierung in C vorgestellt, sodass Sie einen direkten Vergleich zwischen den beiden Techniken anstellen können. Das Buch verweist auf die relevanten Teile des Microchip-Datenblatts, da die Kenntnis davon der beste Weg ist, detaillierte Informationen zu erhalten.
Dieses Buch richtet sich an Benutzer von Microsoft Windows und Linux. Um Ihre Kosten auf ein Minimum zu beschränken und die Toolchain zu vereinfachen, werden bestimmte Anwendungen als kostenloser Download bereitgestellt, damit Sie als Programmierer ein serielles FTDI-Kabel verwenden können. Als Assembler kommt der Open Source „gpasm“ zum Einsatz. Die gesamte Programmierung kann in einem Texteditor erfolgen. Es gibt detaillierte Anweisungen zur Durchführung der erforderlichen Installationen unter Windows, Linux Debian und Derivaten wie Ubuntu und Fedora. Für die Programmierung in C wird der XC8-Compiler von Microchip über die Befehlszeile verwendet. Zusätzlich zu den Programmieranwendungen können zwei serielle Lese- und serielle Schreibanwendungen für die Kommunikation mit den PICs von einem Computer aus verwendet werden.
Ein Voltmeter-Projekt inklusive praktischer Anleitung zum Aufbau einer Leiterplatte von Grund auf ist enthalten. Die gesamte Theorie wird im Voraus behandelt, einschließlich der Ausführung ganzzahliger Arithmetik in der Assemblierung.
Es werden zwei PICs abgedeckt: der PIC12F1822 und der PIC16F1823. Beide können mit einem internen Oszillator mit 32 MHz betrieben werden. Sie müssen kein werkseitig hergestelltes Entwicklungsboard und keinen Programmierer kaufen. Mit relativ kostengünstigen Teilen, darunter ein serielles Kabel, ein Mikrocontroller, einige Widerstände und LEDs, können Sie mit der Erforschung der eingebetteten Programmierung beginnen.
Links
Aktualisierter Programmierer
