There are many so-called 'Arduino compatible' platforms on the market. The ESP8266 – in the form of the WeMos D1 Mini Pro – is one that really stands out. This device includes WiFi Internet access and the option of a flash file system using up to 16 MB of external flash memory. Furthermore, there are ample in/output pins (though only one analogue input), PWM, I²C, and one-wire. Needless to say, you are easily able to construct many small IoT devices!
This book contains the following builds:
A colourful smart home accessory
refrigerator controller
230 V power monitor
door lock monitor
and some further spin-off devices.
All builds are documented together with relevant background information for further study. For your convenience, there is a small PCB for most of the designs; you can also use a perf board. You don’t need to be an expert but the minimum recommended essentials include basic experience with a PC, software, and hardware, including the ability to surf the Internet and assemble PCBs.
And of course: A handle was kept on development costs. All custom software for the IoT devices and PCB layouts are available for free download from at Elektor.com.
Affordable solutions with the ESP8266 and 3D printing
If you are looking for a small yet powerful IoT device, you are likely to come across the ESP8266 and compatible products on the market today. One of these, the Wemos/Lolin D1 Mini Pro board strikes a remarkable balance between cost and performance. A small and very affordable prototype board, the D1 Mini Pro stands out with its WiFi functionality and a 16-Mbytes flash memory for easy creation of a flash file system. In addition, there are sufficient input and output pins (only one analog input though) to support PWM, I²C, and One-Wire systems to mention but a few. The book describes the operation, modding, construction, and programming of home appliances including a colorful smart home accessory, a refrigerator/greenhouse controller, an AC powerline monitor, a door lock monitor, and an IKEA Trådfri controller.
As a benefit, all firmware developed for these DIY, "IoT-ized" devices can be updated over-the-air (OTA).
For most of the designs in the book, a small printed circuit board (PCB) and an enclosure are presented so readers can have a finished and attractive-looking product. Readers having – or with access to! – a 3D printer can "print" the suggested enclosures at home or in a shop.
Some of the constructions benefit from a Raspberry Pi configured as a gateway or cms server. This is also described in detail with all the necessary configuring.
You don’t need to be an expert but the prerequisites to successful replication of the projects include basic skills with PC software including the ability to surf the Internet. In terms of hardware, you should be comfortable with soldering and generally assembling the PCBs presented in the book.
All custom software written for the IoT devices, the PCB layouts, and 3D print files described in the book are available for free downloading.
Recently, the development of a tiny chip called the ESP8266 has made it possible to interface any type of microcontroller to a Wi-Fi AP. The ESP8266 is a low-cost tiny Wi-Fi chip having fully built-in TCP/IP stack and a 32-bit microcontroller unit. This chip, produced by Shanghai based Chinese manufacturer Espressif System, is IEEE 802.11 b/g/n Wi-Fi compatible with on-chip program and data memory, and general purpose input-output ports. Several manufacturers have incorporated the ESP8266 chip in their hardware products (e.g. ESP-xx, NodeMCU etc) and offer these products as a means of connecting a microcontroller system such as the Android, PIC microcontroller or others to a Wi-Fi. The ESP8266 is a low-power chip and costs only a few Dollars.
ESP8266 and MicroPython – Coding Cool Stuff is an introduction to the ESP8266 chip and describes the features of this chip and shows how various firmware and programming languages such as the MicroPython can be uploaded to the chip. The main aim of the book is to teach the readers how to use the MicroPython programming language on ESP8266 based hardware, especially on the NodeMCU.
Several interesting and useful projects are given in the book to show how to use the MicroPython in NodeMCU type ESP8266 hardware:
Project “What shall I wear today?”: You will be developing a weather information system using a NodeMCU development board together with a Text-to-Speech processor module.
Project “The Temperature and Humidity on the Cloud”: You will be developing a system that will get the ambient temperature and humidity using a sensor and then store this data on the cloud so that it can be accessed from anywhere.
Project “Remote Web Based Control”: You will be developing a system that will remotely control two LEDs connected to a NodeMCU development board using an HTTP Web Server application.
Smart-Home-Systeme selber bauen
Smart Home- und IoT-Technik für den Arduino bietet eine Fülle von Praxisprojekten, die mit einem einzigen Kit aufgebaut werden können. Das „SunFounder Smart Home Internet of Things Kit V2.0 für Arduino“ enthält über 30 Komponenten, Bauelemente und Module aus allen Bereichen der modernen Elektronik.
Damit lassen sich eine Fülle von Projekten realisieren. Für den Einsteiger werden zunächst einige einfachere Einsteigerexperimente vorgestellt. Der fortgeschrittenere Anwender kann sich dagegen gleich an die komplexeren Themen heranwagen.
Neben präzisen digitalen Thermometern, Hygrometern, Belichtungsmessern und verschiedenen Alarmanlagen entstehen auch praktisch einsetzbare Geräte und Anwendungen wie etwa
eine vollautomatische Beleuchtungssteuerung
digitaler Thermostat
eine multifunktionale Klimamessstation
Zudem wird detailliert erklärt, wie Messdaten ins Internet übertragen werden. Dort sind sie grafisch darstellbar und können weltweit abgerufen werden. Auch auf die damit verbundenen Gefahren und die Problematik des Datenschutzes wird eingegangen.
Die vorgestellten Praxisprojekte bleiben dabei, aber nicht im Status eines „Laborprototyps“ stehen. Durch entsprechende Tipps und Hinweise entstehen vielmehr praxistaugliche Geräte, die in Haushalt, Hobby und Beruf eingesetzt werden können. Selbstverständlich können sämtliche Bauteile auch einzeln geschaffen werden, so dass sich die Projekte im Buch auch ohne das komplette IoT-Kit durchführen lassen.
Smart-Home-Systeme selber bauen
Smart Home- und IoT-Technik für den Arduino bietet eine Fülle von Praxisprojekten, die mit einem einzigen Kit aufgebaut werden können. Das „SunFounder Smart Home Internet of Things Kit V2.0 für Arduino“ enthält über 30 Komponenten, Bauelemente und Module aus allen Bereichen der modernen Elektronik.
Damit lassen sich eine Fülle von Projekten realisieren. Für den Einsteiger werden zunächst einige einfachere Einsteigerexperimente vorgestellt. Der fortgeschrittenere Anwender kann sich dagegen gleich an die komplexeren Themen heranwagen.
Neben präzisen digitalen Thermometern, Hygrometern, Belichtungsmessern und verschiedenen Alarmanlagen entstehen auch praktisch einsetzbare Geräte und Anwendungen wie etwa
eine vollautomatische Beleuchtungssteuerung
digitaler Thermostat
eine multifunktionale Klimamessstation
Zudem wird detailliert erklärt, wie Messdaten ins Internet übertragen werden. Dort sind sie grafisch darstellbar und können weltweit abgerufen werden. Auch auf die damit verbundenen Gefahren und die Problematik des Datenschutzes wird eingegangen.
Die vorgestellten Praxisprojekte bleiben dabei, aber nicht im Status eines „Laborprototyps“ stehen. Durch entsprechende Tipps und Hinweise entstehen vielmehr praxistaugliche Geräte, die in Haushalt, Hobby und Beruf eingesetzt werden können. Selbstverständlich können sämtliche Bauteile auch einzeln geschaffen werden, so dass sich die Projekte im Buch auch ohne das komplette IoT-Kit durchführen lassen.
Das unPhone ist eine Open-Source-IoT-Entwicklungsplattform, die auf dem ESP32S3-Mikrocontroller basiert. Es verfügt über integrierte LoRa-, Wi-Fi- und Bluetooth-Konnektivität, einen Touchscreen und einen LiPo-Akku und bietet eine robuste und vielseitige Lösung für die IoT-Entwicklung. Seine Kompatibilität mit dem FeatherWing-Standard von Adafruit ermöglicht eine einfache Erweiterung und macht ihn zu einer idealen Wahl für Pädagogen, Maker und Entwickler, die eine flexible und benutzerfreundliche Plattform suchen.
Features
ESP32S3 microcontroller (with 8 MB flash and 8 MB PSRAM)
LoRaWAN licence-free radio communication (plus the ESP32's excellent wifi and bluetooth support)
3.5" (320 x 480) LCD capacitive touchscreen for easy debugging and UI creation
IR LEDs for surreptitiously switching the cafe TV off
1200 mAh LiPo battery with USB-C charging
Vibration motor for notifications
Compass/Accelorometer
A robust case
SD card slot
Power and reset buttons
Programmable in C++ or CircuitPython
Expander board that supports two Featherwing sockets and a prototyping area
Open source firmware compatible with the Arduino IDE, PlatformIO and Espressif's IDF development framework
Lieferumfang
unPhone (zusammengebaut)
Erweiterungsplatine
FPC-Kabel (zur Verbindung der Erweiterungsplatine mit unPhone)
Selbstklebende Halterungen für die Erweiterungsplatine
Code-Beispiele
C++ library
Kick the tyres on everything in the box
The main LVGL demo
CircuitPython
Support forum
Textbook (especially chapter 11)
Der ESP8266 ist ein programmierbares WLAN-Funkmodul mit zahlreichen Schnittstellen wie UART, I²C und SPI. Das Board ist sehr preiswert und bereits für unter 3 Euro verfügbar. Die UART-Schnittstelle sorgt dabei für eine einfache Integration in Mikrocontrollerprojekte. Das ESP8266-Modul kann hervorragend mit dem Arduino zusammenarbeiten und ermöglicht ihm über die serielle Schnittstelle den Zugang zum Netzwerk und Internet. Es existiert eine Implementierung des ESP8266-Moduls in die Arduino-Entwicklungsumgebung. Aber auch als Standalone-Modul kann das ESP8266 eigenständig Programme abarbeiten und mit dem Internet kommunizieren, da es über einen eigenen Mikroprozessor und Speicher auf dem Board verfügt.Mittlerweile existiert auch das Entwickler-Board NodeMCU, auf dem der ESP8266-Chip mit einem USB/Seriell-Adapter versehen wurde. Mit den integrierten Sockelleisten ist ein direkter Einsatz auf üblichen Breadboards möglich. Über den USB-Anschluss wird das Board mit Strom versorgt und kann über eine Software direkt angesprochen werden. Auch das NodeMCU-Board ist sehr preiswert und bereits für unter 5 Euro zu haben.Der Bestseller-Autor Erik Bartmann hat sich ausführlich mit dem ESP8266 und dem NodeMCU beschäftigt. Heraus gekommen ist dabei Das ESP8266-Praxisbuch, in dem er die Leser Schritt für Schritt in die Arbeit mit diesen neuen, preiswerten Bauteilen einführt, mögliche technische Stolpersteine ausführlich behandelt und in zahlreichen Projekten die Praxistauglichkeit – angefangen bei einem selbst gebauten Webserver bis hin zu klugen Relay-Ansteuerung – belegt.
Der SparkFun DataLogger IoT (9DoF) ist ein Datenlogger, der vorprogrammiert ist, um automatisch IMU, GPS und verschiedene Druck-, Feuchtigkeits- und Entfernungssensoren aufzuzeichnen. Alles ohne eine einzige Zeile Code zu schreiben! Der DataLogger erkennt, konfiguriert und protokolliert Qwiic-Sensoren automatisch. Er wurde speziell für Benutzer entwickelt, die einfach nur viele Daten in einer CSV- oder JSON-Datei erfassen und sich dann wieder ihrem größeren Projekt widmen möchten. Speichern Sie die Daten auf einer microSD-Karte oder senden Sie sie drahtlos an Ihren bevorzugten Internet of Things (IoT)-Dienst!
Jeder DataLogger IoT verfügt über eine IMU für die integrierte Aufzeichnung eines dreiachsigen Beschleunigungsmessers, Kreisels und Magnetometers. Während der ursprüngliche 9DOF Razor die alte MPU-9250 verwendete, nutzt der DataLogger IoT die ISM330DHCX von STMicroelectronics und MMC5983MA von MEMSIC. Schalten Sie den DataLogger IoT einfach ein, konfigurieren Sie das Board für die Aufzeichnung von Messwerten aus unterstützten Geräten und beginnen Sie mit der Aufzeichnung! Die Daten können mit einem Zeitstempel versehen werden, wenn die Zeit mit NTP, GNSS oder RTC synchronisiert wird.
Der DataLogger IoT ist über eine einfach zu bedienende serielle Schnittstelle in hohem Maße konfigurierbar. Schließen Sie einfach ein USB-C-Kabel an und öffnen Sie ein serielles Terminal mit 115200 Baud. Die Logging-Ausgabe wird automatisch sowohl auf das Terminal als auch auf die microSD-Karte gestreamt. Durch Drücken einer beliebigen Taste im Terminalfenster wird das Konfigurationsmenü geöffnet.
Der DataLogger IoT (9DoF) scannt, erkennt, konfiguriert und protokolliert automatisch verschiedene Qwiic-Sensoren, die an das Board angeschlossen sind (kein Löten, keine Programmierung!).
Technische Daten
ESP32-WROOM-32E Modul
Integrierter 802.11b/g/n WLAN 2,4 GHz-Transceiver
Konfigurierbar über CH340C
Betriebsspannungsbereich
3,3 V bis 6,0 V (über VIN)
5 V mit USB (über 5 V oder USB-C)
3,6 V bis 4,2 V mit LiPo-Akku (über BATT oder 2-Pin JST)
Eingebautes Einzelzellen-LiPo-Ladegerät MCP73831
Mindestens 500 mA Ladestrom
3,3 V (über 3V3)
MAX17048 LiPo-Ladeanzeige
Anschlüsse
1x USB-C
1x JST-Stecker für LiPo-Akku
2x Qwiic-fähiges I²C
1x microSD-Sockel
Unterstützung für 4-Bit-SDIO- und microSD-Karten, die mit FAT32 formatiert sind
9-Achsen-IMU
Beschleunigungsmesser & Gyro (ISM330DHCX)
Magnetometer (MMC5983MA)
LEDs
Ladung (CHG)
Status (STAT)
WS2812-2020 adressierbare RGB
Jumper
IMU-Unterbrechung
Magnetometer-Unterbrechung
RGB-LED
Status-LED
Lade-LED
I²C-Pull-up-Widerstände
USB-Shield
Tasten
Reset
Boot
Abmessungen: 4,2 x 5,1 cm
Gewicht: 10,7 g
Downloads
Schematic
Eagle Files
Board Dimensions
Hookup Guide
CH340 Drivers
Firmware
GitHub Hardware Repo
Hinweis: NodeMCU ist sowohl der Name einer Firmware als auch einer Platine NodeMCU ist eine Open-Source-IoT-Plattform, deren Firmware auf Espressifs SoC Wi-Fi ESP8266 läuft, basierend auf dem ESP8266 nonOS SDK . Die Hardware basiert auf dem ESP-12-Modul. Die Skriptsprache ist Lua , die die Verwendung vieler Open-Source-Projekte wie lua-cjson und spiffs ermöglicht. Merkmale
Wi-Fi-Modul – ESP-12E-Modul ähnlich dem ESP-12-Modul, aber mit 6 zusätzlichen GPIOs.
USB – Micro-USB-Anschluss für Stromversorgung, Programmierung und Debugging
Header – 2x 2,54 mm 15-poliger Header mit Zugriff auf GPIOs, SPI, UART, ADC und Strompins
Reset- und Flash-Tasten
Stromversorgung: 5 V über Micro-USB-Anschluss
Abmessungen: 49 x 24,5 x 13 mm
Das ESP8266 ist ein beeindruckendes, kostengünstiges WiFi-Modul, das sich zum Hinzufügen von WiFi-Funktionalität zu einem bestehenden Mikrocontrollerprojekt über eine serielle UART-Verbindung eignet. Das Modul kann sogar so umprogrammiert werden, dass es als eigenständiges, WiFi-verbundenes Gerät fungiert – einfach mit Strom versorgen!
802.11 b/g/n-Protokoll
Wi-Fi Direct (P2P), Soft-AP
Integrierter TCP/IP-Protokollstapel
Dieses Modul ist ein in sich geschlossenes SOC (System On a Chip), das nicht unbedingt einen Mikrocontroller benötigt, um Ein- und Ausgänge zu manipulieren, wie Sie es normalerweise beispielsweise mit einem Arduino tun würden, da der ESP-01 als kleiner Computer fungiert. So können Sie einem Mikrocontroller Internetzugriff geben, wie es das Wi-Fi-Shield mit dem Arduino tut, oder Sie können den ESP8266 einfach so programmieren, dass er nicht nur Zugriff auf ein Wi-Fi-Netzwerk hat, sondern auch als Mikrocontroller fungiert, was den ESP8266 sehr vielseitig macht.
Fertige und selbst aufgebaute Arduino-Knoten im TTN
LoRaWAN hat sich als Kommunikationslösung im IoT hervorragend entwickelt. The Things Network (TTN) hat hierzu seinen Beitrag geleistet. Aktuell wird The Things Network auf The Things Stack Community Edition (TTS (CE)) aktualisiert. Der Cluster von TTN V2 wird gegen Ende 2021 geschlossen.
Der Autor zeigt Ihnen die notwendigen Schritte, damit Sie in gewohnter Weise LoRaWAN-Knoten mit Hilfe von TTS (CE) betreiben und vielleicht auch das Netz der Gateways durch ein eigenes Gateway erweitern. Mittlerweile gibt es sogar für den mobilen Einsatz geeignete LoRaWAN-Gateways, mit denen Sie über Ihr Mobiltelefon eine Verbindung zum TTN-Server aufbauen können.
In diesem Buch werden eine Reihe kommerzieller und Arduino-basierter LoRaWAN-Knoten sowie neue, kostengünstige und für den Batteriebetrieb geeignete Hardware zum Aufbau autonomer LoRaWAN-Knoten vorgestellt.
Die Registrierung von LoRaWAN-Knoten und Gateways im TTS (CE) sowie die Bereitstellung der erhobenen Daten über MQTT und die Visualisierung über Node-RED, Cayenne, Thingspeak und Datacake ermöglichen komplexe IoT-Projekte und völlig neue Anwendungen zu sehr geringen Kosten.
Das vorliegende Buch versetzt Sie in die Lage, mit batteriebetriebenen Sensoren (LoRaWAN-Knoten) erfasste Daten drahtlos im Internet bereitzustellen und zu visualisieren.
Sie lernen die Grundlagen für Smart-City- und IoT-Anwendungen, die beispielsweise die Messung von Luftqualität, Wasserständen, Schneehöhen, das Ermitteln von freien Parkfeldern (Smart Parking) und die intelligente Steuerung der Straßenbeleuchtung (Smart Lighting) ermöglichen.
