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Dieses E-Book enthält 30 originale Raspberry Pi-Artikel, die in der Zeitschrift Elektor zwischen Mai 2016 und Juli/August 2018 veröffentlicht wurden. Das 167 Seiten umfassende PDF steckt voller Ideen, Erklärungen, Tipps, Grafiken, Programmen, Platinenlayouts und vieles mehr. Die Artikel sind informativ, unterhaltsam und anregend zugleich. Lassen Sie sich inspirieren!

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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

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Der Raspberry Pi stellt einen sehr preiswerten, aber doch vollwertigen Computer dar, an den auf einfache Weise verschiedenste Elektronik angeschlossen werden kann. Dieses Buch geht auf eine der Stärken des Raspberry Pi ein: die Kombination von Elektronik und Software. Nach einer kurzen Einführung zum Raspberry Pi wird auf die benötigte Software eingegangen. Im Anschluss wird das Linux-Betriebssystem kurz vorgestellt – gefolgt von einer Einführung in die Programmierung mit Bash, Python und JavaScript. Der Schwerpunkt liegt dabei auf Python. Die Erläuterungen sind in allen Fällen kurz und bündig und trotzdem so ausführlich, dass das Notwendigste besprochen wird, um die folgenden Projekte zu verstehen und individuell anzupassen. Dieses Buch beschreibt 45 spannende und interessante Projekte, wie zum Beispiel ein Wechselblinklicht, eine Motorregelung, Erzeugen und Verarbeiten analoger Signale, ein digitales Thermometer, ein Lichtmesser. Aber auch kompliziertere Projekte wie eine Motor-Geschwindigkeitsregelung, ein Webserver mit CGI (Common Gateway Interface) und Client-Server-Programme werden vorgestellt. Sie können dieses Buch als Projektbuch verwenden und die Projekte nachbauen, um sie dann in der Praxis einzusetzen. Durch die ausführliche Beschreibung mit Schaltplänen und Fotos gestaltet sich der Aufbau auf dem Steckbrett recht einfach. Sie können dieses Buch auch als Lehrbuch verwenden. Bei jedem Projekt wird erklärt, warum es auf diese Art und Weise ausgeführt ist. Sie lernen viel über den Raspberry Pi, Python und die verwendeten Bauteile, so dass Sie selbst die Projekte anpassen, nach eigenen Wünschen erweitern oder mehrere Projekte miteinander kombinieren können. Um Ihnen die Software-Installation zu erleichtern, hat der Autor das Betriebssystem und alle Programmbeispiele auf einer SD-Karte zusammengetragen. Passend zu den Projekten ist neben dieser SD-Karte auch ein Hardware-Starterkit bei Elektor erhältlich.

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Pfiffige Lösungen mit Arduino Pro Mini und ATmega328-Boards Mit einem einfachen Arduino Pro Mini Board und ein paar weiteren Bauteilen lassen sich heute für wenig Geld Projekte realisieren, die vor 20 oder 30 Jahren noch undenkbar waren oder ein kleines Vermögen gekostet hätten. Von einfachen LED-Effekten bis zur Ladestation – die den Akku auf Herz und Nieren prüft – ist in diesem Buch vieles dabei. Als Mikrocontroller dient bei allen beschriebenen Projekten der ATmega328, der mit seinen 20 Ein- und Ausgangsleitungen unzählige Möglichkeiten zum Messen, Schalten und Steuern bietet. Mit einem 7-Segment-Display und ein paar Widerständen lässt sich daraus z. B. ein Voltmeter bauen oder mittels NTC ein Thermometer. Die Arduino-Plattform bietet dabei die perfekte Entwicklungsumgebung zum Programmieren der Boards. Neben den ganz konkreten Projekten soll das Buch aber auch das nötige Wissen vermitteln, um eigene Ideen zu realisieren. Wie misst man was? Welches ist der geeignete Transistor, um verschiedene Verbraucher zu schalten? Wann ist man mit einem IC besser bedient, oder wie schaltet man Netzspannung? Auch batteriebetriebene Projekte mit LilyPad sind ausführlich thematisiert. Ebenso vielerlei Motoren, vom einfachen Gleichstrommotor bis zum Schrittmotor. Sensoren sind ein weiteres spannendes Thema. Nur zwei Beispiele: Mit einem winzigen Bauteil lässt sich tatsächlich messen, dass der Luftdruck am Fußboden höher ist als auf Tischhöhe. Mit einem simplen Infrarot-Empfänger kann man ausgedienten Fernbedienungen ein zweites Leben schenken und die Wohnung damit steuern.

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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.

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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. Die Cluster von TTN V2 werden 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 Verbindung zum TTN-Server aufbauen können. In diesem Buch werden eine Reihe kommerzieller und Arduino-basierter LoRaWAN-Knoten als auch 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) u.a.m. ermöglichen.

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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 später 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!

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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 ermöglicht so schnelle Steuerungs- und Überwachungsanwendungen in Echtzeit. 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 leicht 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 externer 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 vollständig 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-Programmlistings. Die Listings sind auch auf der zum Buch gehörenden Elektor-Webseite zu finden.

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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.

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Die Hochfrequenztechnik ist eines der Gebiete, auf denen man auch heute noch eigene Ideen in die Tat umsetzen kann. Unzählige Schaltungsvarianten mit besonderen Zielsetzungen geben Raum für sinnvolle Experimente und Projekte. Vieles kann man nicht einfach kaufen. Detektorradios ohne eigene Energiequelle, einfache Röhrenempfänger mit einem Hauch von Nostalgie, die ersten Empfangsversuche mit dem Software Defined Radio oder Spezialempfänger für den Amateurfunk, all dies lässt sich mit wenig Aufwand realisieren. Lange Zeit war das Radiobasteln der Einstieg in die Elektronik. Inzwischen gibt es auch andere Wege, vor allem über Computer, Mikrocontroller und die Digitaltechnik. Allerdings kommen die analogen Wurzeln der Elektronik oft zu kurz. Die Radiotechnik eignet sich besonders gut als Lernfeld der Elektronik, weil man hier mit den einfachsten Grundlagen beginnen kann. Aber auch die Verbindung zur modernen Digitaltechnik liegt auf der Hand, wenn es z. B. um moderne Abstimmverfahren wie PLL und DDS oder um moderne DSP-Radios geht. Dieses Buch gibt einen Überblick und stellt eine Sammlung einfacher Projekte vor. Der Autor möchte Sie dabei unterstützen, eigene Ideen zu entwickeln, eigene Empfänger zu entwerfen und sie zu erproben.

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Die Hobbyelektronik ist reizvoll, macht Spaß und bringt nützliche Erfahrungen, die auch im Beruf oder bei der Berufswahl entscheidend sein können. Wer die Elektronik von den Wurzeln her kennt, kann auch eigene Schaltungen entwerfen und Projekte entwickeln. Entscheidend ist, dass man sich auch den kleineren Problemen widmet, die ja auch in größeren Projekten immer wieder wichtig werden können. Alles beginnt mit der analogen Elektronik. Man sollte die einfachsten Bauteile und Schaltungen genau kennen und ihr Verhalten sowie mögliche Probleme verstehen. Der beste Weg dazu sind reale Experimente, die Theorie allein reicht nicht. Dieses Buch bietet eine große Zahl praktisch nutzbarer Einsteiger-Schaltungen, mit denen jeder die nötigen Erfahrungen sammeln kann. Mit der breiten Einführung von Mikrocontrollern wurde ein neues Kapitel der Elektronik aufgeschlagen. Immer mehr Aufgaben, die ursprünglich mit diskreten Bauelementen oder konventionellen ICs gelöst wurden, erledigt inzwischen ein Mikrocontroller. Der Einstieg ist dank Bascom, Arduino, micro:bit und Co. immer einfacher geworden. Das Buch zeigt zahlreiche überschaubare Mikrocontroller-Anwendungen. Ab jetzt wird weniger gelötet und mehr programmiert.

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Datenbankmodelle und -software für Elektronikanwendungen Mit seiner Energieeffizienz und seinem reichen Spektrum an quelloffener Software eignet sich der Einplatinencomputer Raspberry Pi auch für die Speicherung von Daten und deren grafische Aufbereitung lokal oder im World Wide Web (WWW). Dieses Buch stellt verschiedene Datenbankmodelle und diverse Datenbanksoftware vor: SQL: MariaDB, SQLite InfluxDB: Telegraf Grafana MQTT Verschlüsselung mit RPi Apache PHP Node RED Docker Es zeigt darüber hinaus ausgewählte Ansätze, gespeicherte Daten anzuzeigen und zu verwalten. Ein eigener Abschnitt ist sowohl der SSL-Verschlüsselung der Verbindung als auch dem Betrieb von Servern im WWW gewidmet. Das Buch richtet sich an alle, die neugierig sind und gerne die Möglichkeiten des Raspberry Pi ausloten möchten, die einen Einstieg in das Datenmanagement mit Datenbanken suchen, die mit einfachen Mitteln schnell loslegen möchten, die Alternativen aufgezeigt bekommen möchten, die in komprimierter Form Tipps für eigene Entwicklungen suchen, die Freude am eigenen Entwickeln und Realisieren haben. Programmierkenntnisse und -erfahrungen sind für die Installation der Software nicht erforderlich. Jeder einzelne Schritt wird detailliert beschrieben und mit Screenshots visuell unterlegt.

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Open-Source-Code mit Arduino IDE und PlatformIO Autonomes Fahren: GPS, Accelerometer, Gyroskop PS3-Controller Mikrocontroller wie der Arduino und Einplatinenrechner wie der Raspberry Pi haben sich zu beliebten Komponenten entwickelt. Dritter im Bunde ist der ESP32 der Firma Espressif. Mikrocontroller dieser Baureihe zeichnen sich durch eine Vielzahl implementierter Funktionen aus, die bei einem Arduino konventioneller Prägung mit einem Atmel-AVR-Mikrocontroller erst mit weiterer Hardware möglich sind. Prominentes Beispiel sind hier die WiFi- und Bluetooth-Funktionalitäten. Gegenüber einem Raspberry Pi zeichnen sie sich durch einen deutlich geringeren Preis aus. Allgemeine Informationen für die Realisierung eines Roboterauto-Projekts mit dem ESP32 sind leicht zu finden. Dabei handelt es sich aber oft nur um Ausführungen zu einem Teilaspekt, ohne inhaltliche oder funktionale Abstimmung. So ist nicht nur die Beschaffung der benötigten Informationen mühselig und zeitaufwändig, sie kann auch außerordentlich fehlerträchtig sein. Ansatzpunkt dieses Buches ist, diese Lücke zu schließen. Es geht auf verschiedene Möglichkeiten eines Chassis ein, vermittelt nötige Kenntnisse und führt schrittweise von einer einfachen Motorsteuerung zu einem komplexen sensor- und sprachgesteuerten Roboterauto. Hacks rund um GPS und eine PlayStation 3 runden die Sache ab. Inhalt Bei der Reihenfolge der Kapitel wurde versucht – beginnend bei der Darstellung von grundlegenden Informationen – über die Lösung einfacher Aufgaben zu etwas anspruchsvolleren Techniken zu führen. Der Mikrocontroller ESP32 Die Software erstellen Die Stromversorgung Rund um die Hardware Das Chassis Der Gleichstrommotor Kabellose Steuerung über WiFi Mit Sensoren Hindernisse erkennen Eine eigene Roboterauto-App Servo und Lichtsensor GPS Accelerometer / Gyroskop PS3-Controller Roboterauto-App Hinweis zur Software Die Dateien haben das Suffix (.cpp). Grund ist die Entwicklung mit PlatformIO. Mit Copy & Paste sollten sie auch in der Arduino-IDE verwendet werden können.

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Das Design dreidimensionaler Modelle mit Werkzeugen wie Blender oder 3D Studio Max ist eine Aufgabe, die ingenieurwissenschaftlich begabte Personen nur allzu gern delegieren. OpenSCAD wählt einen erfrischend anderen Zugang. Anstatt ein Objekt als Punktwolke zu betrachten, schreibt der Modellerzeuger in einer an JavaScript erinnernden Sprache ein Programm. Dieses beschreibt die zu erzeugende Geometrie als eine Serie von Arbeitsschritten. Dreidimensionale Modelle entstehen so in einem Workflow, der an die Entwicklung klassischer ingenieurwissenschaftliche Güter erinnert. Wegen der Nähe zur manuellen Fertigung mit Werkzeug ist das ein Prozess, der Ingenieuren gut in die Hände spielt. Aber Achtung: trotz der Einfachheit der Syntax ist OpenSCAD kein primitives Modellierungsprogramm. Umfangreiche Scriptingmöglichkeiten sorgen dafür, dass sich die Modelle dynamisch an geänderte Situationen anpassen. Dieses Lehrbuch demonstriert die Möglichkeiten von OpenSCAD anhand praktischer Beispiele. Freuen Sie sich auf Ersatzknöpfe für ein LeCroy-Oszilloskop, Garderobenstangenhalter, einen Halter für Seifenspender und diverse andere Beispiele aus dem realen Leben. Der mit mehr als 15 Dienstjahren Erfahrung ausgestattete Autor entwickelte dieses für Linux und Windows gleichermaßen geeignete Buch explizit für informatikaffine Personen. Wenn Sie mit irgendeiner Programmiersprache Erfahrung haben, ist dieses Buch ihr Weg zum schnellen und unbürokratischen Erzeugen dreidimensionaler Modelle.

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Nahezu alle Menschen werden zunehmend mit den Anwendungen der „Künstlichen Intelligenz“ (KI oder AI für engl. Artificial Intelligence) konfrontiert. Musik- oder Videoempfehlungen, Navigationssysteme, Einkaufsvorschläge etc. 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, beziehungsweise ihrem Teilgebiet dem sogenannten „Machine Learning“, nicht mehr zu übersehen. Um die Methoden des Machine Learnings näher kennenzulernen, 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 „I see a car!“ über elektronisch erzeugte Sprache ausgegeben. Derartige Geräte sind hochinteressante Beispiele dafür, wie etwa auch blinde oder stark sehbehinderte Menschen von KI-Systemen profitieren können.

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Ungefähr seit dem Jahr 2000 bieten Fahrzeuge Zugriff auf Diagnosedaten, Messwerte und erkannte Fehler, die mit preiswerten Geräten ausgelesen werden können. Die Daten helfen Ihnen nicht nur bei der Fehlersuche, sondern auch beim Gebrauchtwagenkauf oder dem reibungslosen Bestehen der nächsten Hauptuntersuchung. Die zunehmende Komplexität und Vernetzung der integrierten elektronischen Kontroll- und Steuerungssysteme im Fahrzeug erfordert vom Kfz-Mechatroniker sowie dem ambitionierten Selbstschrauber ein tiefgreifendes Verständnis der Thematik. Dieses Sachbuch bietet Ihnen eine umfassende Einführung zu den in Kraftfahrzeugen vorhandenen genormten On-Board-Diagnosemöglichkeiten (OBD II), deren Ursprünge, Stand der Entwicklung, Protokollaufbau und Anwendung. Das Buch richtet sich an eine breite Leserschaft, die selbst die Möglichkeiten nutzen will, um nicht mehr auf kostspielige Werkstattbesuche angewiesen zu sein oder sich für eine Eigenentwicklung von Diagnosesystemen und eine praxisnahe Beschreibung der Protokolle interessiert. Durch den Einsatz günstiger Diagnoseadapter (ELM 327 etc.) können Sie sich auf dem Smartphone Live-Daten anzeigen lassen und Cockpitinstrumente nachrüsten oder eigene Anwendungssoftware für verschiedene Systeme erstellen. Themenauswahl Historische Entwicklung der Diagnosemöglichkeiten und Standards Funktionsumfang von OBD II mit allen zehn Diagnosemodi und Readinesscode World Wide Harmonized OBD (WWH-OBD) und HD OBD (Heavy Duty: Nutzfahrzeuge) Anschlüsse gemäß SAE J1962, SAE J1939, SAE J1708 und DoIP (ISO 13400) Protokollaufbau nach SAE J1850, ISO 9141, ISO 14230 und CAN Übersicht gängiger Diagnoselösungen für Hobbyanwender Eigenbau von Diagnosesystemen mit Arduino und Raspberry Pi Alle Parameter Identifier (Messwerte) für OBD II Umfangreiche Liste der Fehlercodes zum Nachschlagen

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Stromversorgung ohne Stress – Band 3 Elektronik ohne Batterien oder Versorgungsnetz Für den Betrieb moderner elektronischer Bauteile ist vergleichsweise nur noch wenig Energie notwendig. Dies eröffnet neue Möglichkeiten, wie z. B. Schaltungen und Baugruppen, die ohne Batterien oder Akkumulatoren auskommen und auch keinen Anschluss an das Versorgungsnetz benötigen. Damit entfällt auch ein großer Teil des Wartungsaufwandes. Die Baugruppen arbeiten weitestgehend „für sich alleine“. Die Energie wird auf unterschiedlichste Weise aus der Umgebung gewonnen. Dazu sind allerdings spezielle Techniken erforderlich. Nicht nur zur Gewinnung der Energie – auch zur Umformung, so dass sie für elektronische Schaltungen nutzbar ist. In diesem Buch geht es um die Bereitstellung kleiner Energiemengen, mit denen kleine Geräte (Sensoren, Sender und Empfänger für QRP oder Datenübertragung, etc.) völlig autark betrieben werden können – wenn möglich, mit Bauteilen aus der Bastelkiste und ohne komplexe, spezialisierte Integrierte Schaltungen. Die am Thema interessierten Elektroniker und „Macher“ lernen hier, wie sie eigene reale Energy-Harvesting-Projekte mit Teilen aus der Bastelkiste umsetzen können, ohne vorher viel Zeit für lange theoretische Abhandlungen aufzubringen. Gerade beim Energy Harvesting ist es jedoch nicht immer möglich auf Spezial–ICs zu verzichten. Es geht eben um jedes µW und es ist leicht nachvollziehbar, dass es einfacher ist, auf einer kleinen Chipfläche mit wenig Energie zu arbeiten, als bei einer ausladenden Schaltung mit umfangreicher Verdrahtung. Die mehr „theoretischen“ oder grundsätzlichen Themen wurden in die einzelnen Kapitel und Projekte eingestreut. Den vollständigen Überblick erhält man deshalb erst, wenn man das Buch in Gänze gelesen hat. Dafür kann der Leser bereits im 2. Kapitel ein erstes Projekt umsetzen.

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Inhalt Grundlagen Dieses Kapitel vermittelt Basiswissen zu den Zusammenhängen des elektrischen Feldes, der Permittivität sowie Aufbau und Wirkprinzip eines Kondensators. Kenngrössen von Kondensatoren Die elektrischen Parameter und wesentlichsten Kenngrößen eines Kondensators werden dem Leser hier näher erläutert. Dies reicht von der eigentlichen Kapazität eines Kondensators bis hin zum Abhängigkeitsverhalten. Kondensatortypen Es werden existierende Kondensatortypen und deren Eigenschaften vorgestellt. In detaillierter Form werden hierbei Film-, Elektrolyt- und Keramikkondensatoren betrachtet.

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Das Konstruieren und Aufbauen von Lautsprecherboxen ist zugleich Wissenschaft und Kunst“. Nur mit fundiertem Grundlagenwissen wird es gelingen, Frequenzweichen und Gehäuseabmessungen optimal abzustimmen. Aber alle Sorgfalt bei der Berechnung und Konstruktion garantiert keinesfalls, dass die Lautsprecher dann auch perfekt klingen. Hier helfen nur ausgiebige Hörtests, präzise Messungen und etwas Intuition.In diesem Buch beschreibt der Autor einfache und bewährte Methoden, die idealen Chassis auszuwählen, die passenden Gehäuseabmessungen zu bestimmen und der Traumbox ein professionelles Äußeres zu geben. Neben der ausführlichen Beschreibung der Gehäusevarianten, Frequenzweichen und der gängigen Messmethoden wird auch der Intuition Rechnung getragen. Dazu dienen viele Beispiele der Simulation und Optimierung mit Hilfe des Personalcomputers, der heute als Werkzeug bei der Konstruktion von Lautsprecherboxen eine große Rolle spielt. Mit diesem Werkzeug lassen sich in kurzer Zeit mehr Variationen durchleuchten, als es bei dem traditionellen Verfahren von „Versuch und Irrtum“ möglich ist. Weiterhin beschreibt das Buch auch den Einfluss verschiedener Stoffe zur Bedämpfung des Gehäusein-nern, der gerade bei den beliebten Transmission-Line-Gehäusen – aber auch bei den sogenannten ventilierten Gehäusen – von besonderer Bedeutung ist. Eigenheiten der Boxenkonstruktion für Heimkino-Anlagen und für anspruchsvolles Car-Hifi werden jeweils in einem gesonderten Kapitel behandelt.Die vorliegende überarbeitete und erweiterte Neuauflage dieses Standardwerkes enthält zahlreiche neue Informationen, u. a. 214 neue Abbildungen und 83 weitere Literaturverweise. Außerdem ein vollständig neues Kapitel mit der Konstruktion und dem Aufbau zweier Lautsprecher-Projekte: ein komplettes System für die Surround-Wiedergabe sowie die Beschreibung eines Paares hochwertiger Studio-Monitore.

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Der ESP8266 von Espressif ist ein Wi-Fi-Mikrochip mit vollem TCP/IP-Stack und Mikrocontroller-Fähigkeit. Es hat mit seinem niedrigen Preis Wellen in der Herstellergemeinschaft geschlagen. Aber viele Entwickler waren unzufrieden mit dem hohen Stromverbrauch von ESP8266. Der ESP32, ausgestattet mit einem ULP (Ultra Low Power) Coprozessor, bietet eine Lösung. Dieses E-Book enthält eine Reihe von Projekten mit ESP32 & ESP8266 sowie ein Interview mit dem CEO von Espressif Teo Swee Ann. Artikel ESP32 für den Einsatz in Geräten der Industrie 4.0 Scrollende Nachrichtenanzeige, 512 LEDs per WLAN mit ESP-12F ansteuern Das vernetzte Treibhaus, IoT-Modellprojekt mit MQTT und Node-RED VFD-Röhren-Uhr mit ESP32, Internet-Zeit auf Vintage-Displays ESP32 stromsparend, die Programmierung des ULP-Coprozessors DCF77-Emulator mit ESP8266, DCF durch Internet-Zeit ersetzen Was steckt hinter dem berühmtem ESP8266? WLAN-Thermostat, flexible und programmierbare Temperatursteuerung Timer für den WLAN-Thermostat, sieben Kanäle mit atomarer Genauigkeit Schweizer Taschenmesser für Mikrocontroller, PlatformIO als universelles Programmier-Tool ESP32 für Power-User, native Programmierung Weather-Display, aktuelle Wetterdaten auf einem LC-Display darstellen GoNotify, ein flexibles IoT-Sensorinterface. Einfach in die Cloud. Der große Bruder des ESP8266, erste Schritte mit dem ESP32 und der Arduino-IDE MicroPython, Python für kleine Systeme RGBDigit Clock, farbenfrohe 7-Segment-Displays zeigen Zeit und Klima USB-Programmieradapter für die ESP-Module von Espressif Heizkesselmonitor mit ESP8266, Haustechnik für die Energiewende WLAN für Mikrocontroller, steuern mit dem ESP8266 Die Rückkehr des WLAN-Controller-Boards, Smartphone steuert IoT-Objekte WLAN kompakt und autonom, oder: Wie man den ESP8266 auch ohne MCU einsetzen kann

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Projekte mit Arduino Uno und Raspberry Pi In diesem Buch werden Anwendungen von Arduino Uno und Raspberry Pi 4 in praxisnahen Projekten auf Basis von CAN-Bus detailliert beschrieben. Durch den Einsatz von entweder Arduino Uno oder Raspberry Pi in Verbindung mit handelsüblichen CAN-Bus-Schnittstellenmodulen werden die Entwicklung, Fehlersuche und Fehlerbeseitigung sowie die Überprüfung von Projekten auf CAN-Bus-Basis erheblich erleichtert. Dieses Buch richtet sich an jeden, der mehr über den CAN-Bus lernen möchte und mit den Grundlagen der Elektronik vertraut ist. Hilfreich ist auch Erfahrung mit den Programmiersprachen C und Python sowie mit der Programmierung von Arduino Uno unter Verwendung seiner IDE und von Raspberry Pi zu haben. Das Buch ist eine nützliche Informationsquelle und ein Nachschlagewerk für jeden, der Antworten auf eine oder mehrere der folgenden Fragen sucht: Welche Bussysteme stehen für die Automobilindustrie zur Verfügung? Was sind die Grundprinzipien des CAN-Bus? Welche Arten von Frames (oder Datenpaketen) stehen in einem CAN-Bussystem zur Verfügung? Wie können Fehler in einem CAN-Bussystem erkannt werden, und wie zuverlässig ist ein CAN-Bussystem? Welche Arten von CAN-Bus-Controllern gibt es? Welches sind die Funktionsprinzipien des MCP2515 CAN-Bus-Controllers? Wie kann ich ein CAN-Bus-Projekt mit Arduino Uno realisieren? Wie kann ich Arduino oder Raspberry Pi CAN-Bus-Projekte mit 2 und 3 Knoten erstellen? Wie kann ich die Daten auf dem CAN-Bus analysieren? Wie kann ich ein CAN-Bus-Projekt mit Raspberry Pi ausführen?

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Mit seinem Buch möchte der Autor dem Einsteiger in die analoge Elektronik helfen, sich im Dschungel der oft verwirrenden Fachbegriffe zurecht zu finden, ohne ihn dabei mit abschreckenden Formeln zu verwirren. In der Absicht, dem Leser eine möglichst breite Themenpalette darzubieten, hat er auf allzu tiefschürfende Erläuterungen verzichtet und sich auf das Wesentliche konzentriert, wobei er es sich natürlich nicht nehmen ließ, seine Lieblingsthemen, Messtechnik und Musikelektronik mit Operationsverstärkern, in den Vordergrund zu stellen. Der Autor zeigt (nachdem er die Funktionsweise der bekanntesten elektronischen Bauelemente erklärt hat), dass sich hinter vielen komplexen Schaltungen immer wieder dieselben Grundelemente verbergen und verdeutlicht anhand zahlreicher Beispiele, wie man durch geschickte Kombination solcher „Module“ nahezu alle an die analoge Messtechnik gestellten Anforderungen erfüllen kann (Stichwort „Signalkonditionierung“), was besonders für Anwender von Mikrocontrollern im Bereich von Umweltmessungen interessant sein dürfte. Die zahlreichen Anekdoten aus der Zeit, in welcher sich der Autor selbst noch an die „Geheimnisse“ der Elektronik herantastete, sind der Beweis dafür, dass es sich hier in erster Linie nicht um ein mit Fachchinesisch und Formeln vollgestopftes Lehrbuch handelt, sondern um einen leichten und mit Humor gewürzten Überblick über die Themen, über die ein Newcomer Bescheid wissen sollte. Das Buch, das sich stellenweise fast wie ein Roman liest, wird abgerundet durch wertvolle, auf praktischen Erfahrungen basierende Tipps. Erfahrungen, die der Autor beim Ätzen von Platinen, beim Herstellen von Frontplatten und beim Bau von Gehäusen im Laufe der Zeit gesammelt hat. Kurzum: Ein Buch, das nicht nur Kenntnisse vermittelt, sondern den Leser auch zum Entwickeln eigener Schaltungen inspiriert.

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Mit RPi-basierten Tools und Messgeräten Amateurfunkstationen bauen und programmieren Obwohl viele Funkamateure immer noch mit klassischer HF- und Mobilfunkausrüstung arbeiten, ist der Einsatz von Computern und digitalen Techniken inzwischen sehr beliebt. Heutzutage kann jeder für ca. 40 € einen Raspberry Pi-Computer kaufen und fast jede Amateurfunk-Software auf dem 'RPi' ausführen. Die RTL-SDR-Geräte sind bei Funkamateuren sehr beliebt, weil sie sehr preiswert sind und viele Funktionen bieten. Ein Basissystem kann aus einem USB-basierten RTL-SDR-Dongle mit einer geeigneten Antenne, einem RPi-Computer, einem USB-basierten externen Audio-Eingangs-/ Ausgangsadapter und einer auf dem RPi installierten Software bestehen. Mit einer solch einfachen Einrichtung ist es möglich, Signale von etwa 24 MHz bis über 1,7 GHz zu empfangen. Dieses Buch richtet sich an Funkamateure, die lernen wollen, wie man mit dem Raspberry Pi elektronische Projekte baut. Das Buch eignet sich für die gesamte Bandbreite von Anfängern bis hin zu alten Hasen im Amateurfunk. Die schrittweise Installation des Betriebssystems wird mit vielen Details zu den gängigsten Linux-Befehlen beschrieben. Einige Kenntnisse der Programmiersprache Python sind erforderlich, um die im Buch beschriebenen Projekte zu verstehen und zu bearbeiten. Zu den im Buch entwickelten Beispielprojekten gehören eine Stationsuhr, ein Signalgenerator, der Entwurf eines Transistorverstärkers, der Entwurf eines aktiven Filters, ein Morsezeichen-Übungsgerät, ein Frequenzzähler, ein HF-Meter und vieles mehr. Für jedes Projekt werden das Blockdiagramm, der Schaltplan und der vollständige Python-Quellcode angegeben, einschließlich der vollständigen Beschreibung der Projekte. Neben der umfassenden Behandlung von RTL-SDR für Amateurfunk fasst das Buch auch die Installations- und Gebrauchsanweisungen der folgenden Amateurfunkprogramme zusammen, die Sie auf ihrem Raspberry Pi ausführen können: TWCLOCK, Klog, Gpredict, FLDIGI, DIRE WOLF, xcwcp, QSSTV, LinPsk, Ham Clock, CHIRP, xastir und CQRLOG.

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Auf dem Markt gibt es eine Reihe von Elektronik-Fachbüchern, die höchsten Ansprüchen genügen. Stellvertretend für alle sei hier nur die „Hohe Schule der Elektronik“ erwähnt (im Original „The Art of Electronics“), die in mehreren Bänden auch beim Elektor Verlag erschienen ist. Wer auf Elektronik-Kenntnisse für den täglichen Gebrauch Wert legt, muss nicht unbedingt den wissenschaftlichen Hintergrund bis ins letzte Detail studieren. So ist es auch nicht erforderlich, jedes „exotische“ Bauteil und jede mögliche Schaltungsvariante zu kennen. Wer sich mit den gemachten Aussagen identifizieren kann, hält mit diesem Buch das richtige Werk in Händen. Es ist geeignet für Einsteiger, für Auszubildende in den entsprechenden Berufen, für Hobby-Elektroniker und nicht zuletzt für diejenigen, für die Elektronik ein Thema unter vielen ist. Also alle, für die eine kurze, verständliche und auch bezahlbare Einleitung in den Themenbereich „Elektronik“ wichtig ist. „Basiskurs Elektronik“ ist ein Grundlagenbuch mit dem Schwerpunkt Analog-Niederfrequenztechnik – dem Einmaleins der gesamten Elektronik.

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