Der Arduino Uno ist ein Open-Source-Mikrocontroller-Entwicklungssystem, das Hardware, eine integrierte Entwicklungsumgebung (IDE) und eine Vielzahl von Bibliotheken umfasst. Es wird von einer riesigen Gemeinschaft von Programmierern, Elektronikern, Enthusiasten und Akademikern unterstützt. Insbesondere die Bibliotheken erleichtern die Programmierarbeit und reduzieren die Entwicklungszeiten, da sie das Erstellen von Programmen erheblich erleichtern.
Der Raspberry Pi 4 kann in vielen Projekten wie Audio- und Videoanwendungen, aber auch in Industriesteuerungen, Robotik, Spielen usw. eingesetzt werden. Dazu bietet er auch WiFi- und Bluetooth-Fähigkeiten, wodurch er sich zudem hervorragend für internetbasierte Steuerungs- und Überwachungsanwendungen eignet.
In diesem Buch werden sowohl der Raspberry Pi 4 als auch der Arduino Uno in PID-basierten automatischen Steuerungsanwendungen eingesetzt. Nach einer grundlegenden Theorie der Regelsysteme werden funktionierende und getestete Projekte zur Steuerung realer Systeme mit PID-Reglern vorgestellt. Die Open-Loop-Eigenschaften, die Abstimmung der PID-Parameter und das Closed-Loop-Zeitverhalten der Systeme werden zusammen mit Blockdiagrammen, Schaltplänen und PID-Regelalgorithmen ausführlich diskutiert.
Vollständige Programme für den Raspberry Pi und den Arduino Uno runden die im Buch vorgestellten Projekte ab. Die Regelsysteme können problemlos auch auf andere Projekte angewendet werden und die für den Raspberry Pi 4 angegebenen Programme sollten auch mit anderen Modellen der Raspberry Pi-Familie reibungslos funktionieren.
Das Buch behandelt folgende Themen:
Steuer- und Regelsysteme
Analoge und digitale Sensoren
Übertragungsfunktionen und zeitkontinuierliche Systeme
Systemantwortfunktionen erster und zweiter Ordnung
Zeitdiskrete digitale Systeme
Zeitkontinuierliche PID-Regler
Zeitdiskrete PID-Regler
Zweipunkt-Temperaturregelung mit Raspberry Pi und Arduino Uno
PID-basierte Temperaturregelung mit Raspberry Pi und Arduino Uno
Motorsteuerung mit Raspberry Pi und Arduino Uno
Wasserstandsregelung mit Raspberry Pi und Arduino Uno
PID-basierte LED-Helligkeitsregelung mit Raspberry Pi und Arduino Uno
Der Arduino Uno ist ein Open-Source-Mikrocontroller-Entwicklungssystem, das Hardware, eine integrierte Entwicklungsumgebung (IDE) und eine Vielzahl von Bibliotheken umfasst. Es wird von einer riesigen Gemeinschaft von Programmierern, Elektronikern, Enthusiasten und Akademikern unterstützt. Insbesondere die Bibliotheken erleichtern die Programmierarbeit und reduzieren die Entwicklungszeiten, da sie das Erstellen von Programmen erheblich erleichtern.
Der Raspberry Pi 4 kann in vielen Projekten wie Audio- und Videoanwendungen, aber auch in Industriesteuerungen, Robotik, Spielen usw. eingesetzt werden. Dazu bietet er auch WiFi- und Bluetooth-Fähigkeiten, wodurch er sich zudem hervorragend für internetbasierte Steuerungs- und Überwachungsanwendungen eignet.
In diesem Buch werden sowohl der Raspberry Pi 4 als auch der Arduino Uno in PID-basierten automatischen Steuerungsanwendungen eingesetzt. Nach einer grundlegenden Theorie der Regelsysteme werden funktionierende und getestete Projekte zur Steuerung realer Systeme mit PID-Reglern vorgestellt. Die Open-Loop-Eigenschaften, die Abstimmung der PID-Parameter und das Closed-Loop-Zeitverhalten der Systeme werden zusammen mit Blockdiagrammen, Schaltplänen und PID-Regelalgorithmen ausführlich diskutiert.
Vollständige Programme für den Raspberry Pi und den Arduino Uno runden die im Buch vorgestellten Projekte ab. Die Regelsysteme können problemlos auch auf andere Projekte angewendet werden und die für den Raspberry Pi 4 angegebenen Programme sollten auch mit anderen Modellen der Raspberry Pi-Familie reibungslos funktionieren.
Das Buch behandelt folgende Themen:
Steuer- und Regelsysteme
Analoge und digitale Sensoren
Übertragungsfunktionen und zeitkontinuierliche Systeme
Systemantwortfunktionen erster und zweiter Ordnung
Zeitdiskrete digitale Systeme
Zeitkontinuierliche PID-Regler
Zeitdiskrete PID-Regler
Zweipunkt-Temperaturregelung mit Raspberry Pi und Arduino Uno
PID-basierte Temperaturregelung mit Raspberry Pi und Arduino Uno
Motorsteuerung mit Raspberry Pi und Arduino Uno
Wasserstandsregelung mit Raspberry Pi und Arduino Uno
PID-basierte LED-Helligkeitsregelung mit Raspberry Pi und Arduino Uno
This book is about DC electric motors and their use in Arduino and Raspberry Pi Zero W based projects. The book includes many tested and working projects where each project has the following sub-headings:
Title of the project
Description of the project
Block diagram
Circuit diagram
Project assembly
Complete program listing of the project
Full description of the program
The projects in the book cover the standard DC motors, stepper motors, servo motors, and mobile robots. The book is aimed at students, hobbyists, and anyone else interested in developing microcontroller based projects using the Arduino Uno or the Raspberry Pi Zero W.
One of the nice features of this book is that it gives complete projects for remote control of a mobile robot from a mobile phone, using the Arduino Uno as well as the Raspberry Pi Zero W development boards. These projects are developed using Wi-Fi as well as the Bluetooth connectivity with the mobile phone. Readers should be able to move a robot forward, reverse, turn left, or turn right by sending simple commands from a mobile phone. Full program listings of all the projects as well as the detailed program descriptions are given in the book. Users should be able to use the projects as they are presented, or modify them to suit to their own needs.
Arduino Uno ist ein Open-Source-Mikrocontroller-Board basierend auf einem ATmega328P. Es hat 14 digitale Ein-/Ausgangs-Pins (von denen 6 als PWM-Ausgänge verwendet werden können), 6 analoge Eingänge, einen 16-MHz-Keramik-Resonator (CSTCE16M0V53-R0), einen USB-Anschluss, eine Stromversorgungsbuchse, einen ICSP-Header und einen Reset-Taster. Es enthält alles, was für den Betrieb des Mikrocontrollers benötigt wird; schließen Sie es einfach mit einem USB-Kabel an einen Computer an oder versorgen Sie es mit einem AC-zu-DC-Adapter oder einer Batterie, um loszulegen. Sie können mit Ihrem Uno basteln, ohne sich allzu große Sorgen machen zu müssen, etwas falsch zu machen. Im schlimmsten Fall können Sie den Chip für ein paar Dollar austauschen und noch einmal von vorne anfangen.
"Uno" bedeutet auf Italienisch "eins" und wurde gewählt, um die Veröffentlichung der Arduino-Software (IDE) 1.0 zu markieren. Das Uno-Board und die Version 1.0 der Arduino Software (IDE) waren die Referenzversionen von Arduino, die nun zu neueren Versionen weiterentwickelt wurden. Das Uno-Board ist das erste in einer Reihe von USB-Arduino-Boards und das Referenzmodell für die Arduino-Plattform; eine umfangreiche Liste aktueller, vergangener oder veralteter Boards finden Sie im Arduino-Index der Boards.
Technische Daten
Mikrocontroller
ATmega328P
Betriebsspannung
5 V
Eingangsspannung (empfohlen)
7-12 V
Eingangsspannung (maximal)
6-20 V
Digitale I/O-Pins
14 (davon 6 mit PWM-Ausgang)
Digitale I/O-Pins mit PWM
6
Analoge Eingänge
6
DC-Strom pro I/O-Pin
20 mA
DC-Strom für 3,3 V Pin
50 mA
Flashspeicher
32 KB (ATmega328P), davon 0,5 KB vom Bootloader belegt
SRAM
2 KB (ATmega328P)
EEPROM
1 KB (ATmega328P)
Taktgeschwindigkeit
16 MHz
LED_BUILTIN
13
Abmessungen
68,6 x 53,4 mm
Gewicht
25 g
Dieses Buch beschäftigt sich mit DC-Elektromotoren und deren Einsatz in Arduino und Raspberry Pi Zero W-Projekten. Das Buch enthält zahlreiche Motorsteuerungsprojekte, wobei jedes Projekt denselben Aufbau besitzt:
Projekttitel
Beschreibung des Projekts
Blockschaltbild
Schaltplan
Zusammenbau
Vollständiges Programmlisting
Umfassende Erläuterung des Programms
Die Projekte im Buch umfassen die Standard-DC-Motoren, Schrittmotoren, Servomotoren und mobile Roboter. Das Buch richtet sich an Elektronik-Bastler, die Projekte mit dem Arduino Uno oder dem Raspberry Pi Zero W entwickeln und dabei Motoren einsetzen möchten.
Ein besonders reizvolles Projekt dieses Buches ist die Fernsteuerung eines mobilen Roboters von einem Mobiltelefon aus mit dem Arduino Uno sowie dem Raspberry Pi Zero W. Dieses Projekt wird sowohl über Wi-Fi als auch über Bluetooth mit dem Handy gesteuert. Die Leser sollten in der Lage sein, einen Roboter vorwärts, rückwärts, links oder rechts zu bewegen, indem sie einfache Befehle vom Mobiltelefon aus senden.
Die vollständigen Programmlistings aller Projekte sowie die detaillierten Programmbeschreibungen finden Sie im Buch. Der Leser kann die Projekte Schritt für Schritt nachbauen oder sie an die eigenen Bedürfnisse anpassen.
ArdiPi ist die ultimative Arduino Uno-Alternative voller leistungsstarker Spezifikationen und aufregender Funktionen im Arduino Uno-Formfaktor. Sie profitieren von einer kostengünstigen Lösung mit Zugang zu den größten Support-Communitys für Raspberry Pi.
Die ArdiPi-Variante wird von Raspberry Pi Pico W angetrieben. Die integrierte Wi-Fi- und Bluetooth-Konnektivität des Boards ist ideal für IoT-Projekte oder Projekte, die drahtlose Kommunikation erfordern.
Features
Arduino Uno-Formfaktor, so dass Sie 3,3 V-kompatible Arduino-Shields anschließen können
SD-Kartensteckplatz für Speicherung und Datenübertragung
Drag-and-Drop-Programmierung mit Massenspeicher über USB
Multifunktions-GPIO-Breakout mit Unterstützung für allgemeine E/A, UART, I²C, SPI, ADC und mehr. PWM-Funktionen.
Multi-Tune-Summer, um dem Projekt einen Audioalarm hinzuzufügen
SWD-Pins-Breakout für serielles Debugging
Unterstützung mehrerer Plattformen wie Arduino IDE, MicroPython und CircuitPython.
Verfügt über HID-Unterstützung, sodass das Gerät eine Maus oder Tastatur simulieren kann
Technische Daten
Angetrieben von einem RP2040-Mikrocontroller, einem Dual-Core-Arm-Cortex-M0+-Prozessor, 2 MB integriertem Flash-Speicher und 264 KB RAM.
Integrierte drahtlose Single-Band-2,4-GHz-Schnittstellen (802.11n) für WLAN und Bluetooth 5 (LE)
WPA3 & Soft Access Point, der bis zu vier Clients unterstützt
Betriebsspannung der Pins 3,3 V und Platinenversorgung 5 V
25 Mehrzweck-GPIOs-Breakout im Arduino-Stil für einfache Peripherieschnittstellen
Unterstützung für I²C-, SPI- und UART-Kommunikationsprotokolle
2 MB integrierter Flash-Speicher
Plattformübergreifende Entwicklung und Unterstützung mehrerer Programmiersprachen
Programming and Projects for the Minima and WiFi
Based on the low-cost 8-bit ATmega328P processor, the Arduino Uno R3 board is likely to score as the most popular Arduino family member so far, and this workhorse has been with us for many years. Recently, the new Arduino Uno R4 was released, based on a 48-MHz, 32-bit Cortex-M4 processor with a huge amount of SRAM and flash memory. Additionally, a higher-precision ADC and a new DAC are added to the design. The new board also supports the CAN Bus with an interface.
Two versions of the board are available: Uno R4 Minima, and Uno R4 WiFi. This book is about using these new boards to develop many different and interesting projects with just a handful of parts and external modules, which are available as a kit from Elektor. All projects described in the book have been fully tested on the Uno R4 Minima or the Uno R4 WiFi board, as appropriate.
The project topics include the reading, control, and driving of many components and modules in the kit as well as on the relevant Uno R4 board, including
LEDs
7-segment displays (using timer interrupts)
LCDs
Sensors
RFID Reader
4×4 Keypad
Real-time clock (RTC)
Joystick
8×8 LED matrix
Motors
DAC (Digital-to-analog converter)
LED matrix
WiFi connectivity
Serial UART
CAN bus
Infrared controller and receiver
Simulators
… all in creative and educational ways with the project operation and associated software explained in great detail.
Der Arduino Uno unterscheidet sich von allen vorangegangenen Boards dadurch, dass er nicht den FTDI USB-zu-Seriell-Treiberchip verwendet.
Zusätzliche Funktionen der R3-Version sind:
Atmega16U2 statt 8U2 als USB-zu-Seriell-Wandler.
1.0 Pinout: SDA- und SCL-Pins für TWI-Kommunikation in der Nähe des AREF-Pins und zwei weitere neue Pins in der Nähe des RESET-Pins, der IOREF, der es den Shields ermöglicht, sich an die vom Board gelieferte Spannung anzupassen und der zweite ist ein nicht angeschlossener Pin, der für zukünftige Zwecke reserviert ist.
stärkere RESET-Schaltung.
Mikrocontroller
ATmega328P
Betriebsspannung
5 V
Eingangsspannung
7 V - 12 V
Digitale E/A-Pins
14
PWM Pins
6
Analoge Eingangsstifte
8
DC Strom pro I/O Pin
20 mA
DC Strom für 3,3 V Pin
50 mA
Flash-Speicher
32 KB (ATmega328P) davon 0,5 KB vom Bootloader genutzt
SRAM
2 KB
EEPROM
1 KB
Clock Speed
16 MHz
LED_Builtin
13
Länge
68,6 mm
Breite
53,4 mm
Gewicht
25 g
Lerne die Grundlagen der Elektronik, indem du manuell deinen Arduino Uno zusammenbaust, gewinne Erfahrung im Löten, indem du jedes einzelne Bauteil montierst, und entfalte dann deine Kreativität mit dem einzigen Kit, das sich zu einem Synthesizer verwandelt!
Das Arduino Make-Your-Uno-Kit ist wirklich der beste Weg, um zu lernen, wie man lötet. Und wenn du fertig bist, ermöglicht dir die Verpackung, einen Synthesizer zu bauen und deine eigene Musik zu machen.
Ein Kit mit allen Komponenten, um deinen eigenen Arduino Uno und einen Audio-Synthesizer-Schild zu bauen.
Das Make-Your-Uno-Kit wird mit einem kompletten Satz von Anweisungen in einer dedizierten Inhaltsplattform geliefert. Dazu gehören Videomaterial, ein 3D- interaktiver Viewer zur detaillierten Anleitung und wie man das Board programmiert, sobald es fertig ist.
Dieses Kit enthält:
Arduino Make-Your-Uno
1x Make-Your-Uno-PCB
1x USB-C-Serieller Adapter
7x Widerstände 1 kOhm
2x Widerstände 10 kOhm
2x Widerstände 1 MOhm
1x Diode (1N4007)
1x 16 MHz Quartz
4x gelbe LEDs
1x grüne LED 1x Drucktaster
1x MOSFET
1x LDO (3,3 V)
1x LDO (5 V)
3x Keramikkondensatoren (22pF)
3x Elektrolytkondensatoren (47uF)
7x Polyesterkondensatoren (100nF)
1x Sockel für ATMega 328p
2x I/O-Steckverbinder
1x Steckerleiste 6-polig
1x Buchsenstecker
1x ATmega 328p-Mikrocontroller
Arduino Audio Synth
1x Audio Synth PCB
1x Widerstand 100kOhm
1x Widerstand 10 Ohm
1x Audio-Verstärker (LM386)
1x Keramikkondensator (47nF)
1x Elektrolytkondensator (47uF)
1x Elektrolytkondensator (220uF)
1x Polyesterkondensator (100nF)
4x Anschluss-Pin-Header
6x Potentiometer 10kOhm mit Kunststoffknöpfen
Ersatzteile
2x Elektrolytkondensatoren (47uF)
2x Polyesterkondensatoren (100nF)
2x Keramikkondensatoren (22pF)
1x Drucktaster
1x gelbe LED
1x grüne LED
Mechanische Teile
5x Abstandshalter 12 mm
11x Abstandshalter 6 mm
5x Schraubmuttern
2x Schrauben 12 mm
Das Ardi RFID Shield wurde im Hinblick auf Komfort und Sicherheit entwickelt und basiert auf dem EM-18-Modul, das mit einer Frequenz von 125 kHz arbeitet. Mit diesem Shield können Sie die RFID-Technologie (Radio Frequency Identification) problemlos in Ihre Projekte integrieren und so nahtlose Identifikations- und Zugangskontrollsysteme ermöglichen.
Ausgestattet mit einem leistungsstarken optoisolierten 1-Kanal-Relais bietet das Ardi RFID Shield eine zuverlässige Schaltlösung mit einer maximalen DC-Nennspannung von 30 V und 10 A sowie einer AC-Nennspannung von 250 V und 7 A. Unabhängig davon, ob Sie Lichter, Motoren oder andere Hochleistungsgeräte steuern müssen, bietet dieses Shield die erforderliche Funktionalität.
Darüber hinaus verfügt das Ardi RFID Shield über einen integrierten Summer, der für Audio-Feedback genutzt werden kann und so eine verbesserte Benutzerinteraktion und System-Feedback ermöglicht. Mit den integrierten 2-Anzeige-LEDs können Sie den Status der RFID-Kartenerkennung, der Stromversorgung und der Relaisaktivierung problemlos überwachen und so klare visuelle Hinweise auf den Betrieb Ihres Projekts geben.
Kompatibilität ist der Schlüssel und das Ardi RFID Shield gewährleistet eine nahtlose Integration mit der Arduino Uno-Plattform. In Kombination mit einem schreibgeschützten RFID-Modul eröffnet dieser Schutz eine Welt voller Möglichkeiten für Anwendungen wie Zugangskontrollsysteme, Anwesenheitsverfolgung, Bestandsverwaltung und mehr.
Features
Onboard 125 kHz EM18 RFID kleines, kompaktes Modul
Onboard hochwertige Relais Relais mit Schraubanschluss und NO/NC-Schnittstellen
Abschirmung kompatibel mit 3,3 V- und 5 V-MCU
3 integrierte LEDs für Stromversorgung, Relais-EIN/AUS-Status und RFID-Scan-Status
Mehrton-Summer an Bord für Audiowarnungen
Wird direkt auf ArdiPi, Ardi32 oder andere Arduino-kompatible Boards montiert
Technische Daten
RFID-Betriebsfrequenz: 125 kHz
Leseabstand: 10 cm, abhängig vom TAG
Integrierte Antenne
Maximale Schaltspannung des Relais: 250 V AC/30 V DC
Maximaler Schaltstrom des Relais: 7 A/10 A
Die MotoPi-Platine ist eine Erweiterungsplatine zur Ansteuerung und Verwendung von bis zu 16 PWM-gesteuerten 5-V-Servomotoren.
Der eigene Taktgeber auf dem MotoPi sorgt für ein sehr genaues PWM-Signal und somit auch für eine genaue Positionierung.
Die Platine verfügt über 2 Eingänge für eine Spannung von 4,8-6 V, über die zusammen bis zu 11 A eingespeist werden können, so dass eine optimale Versorgung der Motoren stets gewährleistet ist und somit auch größere Projekte mit ausreichend Strom beliefert werden können.
Die Versorgung läuft zentral über den MotoPi, der für jeden Motor separat einen Anschluss für Spannung, Masse und die Steuerleitung zur Verfügung stellt.
Durch den eingebauten Kondensator wird der Strom zusätzlich gepuffert. Hierdurch wird das Einbrechen der Spannung bei kurzzeitiger Mehrbelastung abgemildert, die sonst zum Ruckeln führen könnte. Zusätzlich hat man noch die Möglichkeit, einen weiteren Kondensator anzuschließen.
Der integrierte Analog-Digital-Wandler bietet neue Möglichkeiten wie z. B. die Steuerung über einen Joystick.
Die Ansteuerung und Programmierung der Motoren kann (wie gewohnt) weiterhin bequem über den Raspberry Pi bedient werden. Anleitung und Codebeispiele erlauben auch Einsteigern, schnell Ergebnisse zu erzielen.
Besonderheiten
16 Kanäle, eigener Taktgeber für Servomotoren (PWM), inkl. Analog-Digital-Wandler
Eingang 1
Hohlstecker 5,5 / 2,1 mm, 4,8-6 V, 5 A max.
Eingang 2
Schraubklemme, 4,8-6 V, 6 A max.
Kompatibel mit
Raspberry Pi A+, B+, 2B, 3B
Maße (BxHxT)
65 x 24 x 56 mm
Lieferumfang
Platine, Bedienungsanleitung, Befestigungsmaterial, Retail-Verpackung
Bauen Sie robuste, intelligente Maschinen, die die Rechenleistung des Raspberry Pi mit LEGO-Komponenten kombinieren.
Der Raspberry Pi Build HAT bietet vier Anschlüsse für LEGO Technic Motoren und Sensoren aus dem SPIKE Portfolio. Zu den verfügbaren Sensoren gehören ein Abstandssensor, ein Farbsensor und ein vielseitiger Kraftsensor. Die Winkelmotoren sind in verschiedenen Größen erhältlich und verfügen über integrierte Encoder, die ihre Position abfragen können.
Der Build HAT passt auf alle Raspberry Pi-Computer mit einem 40-Pin-GPIO-Header, einschließlich – mit der Hinzufügung eines Flachbandkabels oder eines anderen Erweiterungsgeräts – Raspberry Pi 400. Angeschlossene LEGO Technic-Geräte können neben Standard-Raspberry-Pi-Zubehör problemlos in Python gesteuert werden wie zum Beispiel ein Kameramodul.
Merkmale
Steuert bis zu 4 Motoren und Sensoren
Versorgt den Raspberry Pi mit Strom (bei Verwendung mit einem geeigneten externen Netzteil)
Einfache Verwendung von Python auf dem Raspberry Pi