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.
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.
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 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
Datenerfassung: Sondieren Sie die Umwelt ihres Gerätes mit den integrierten Temperatur-, Feuchtigkeits- und Drucksensoren und sammeln Sie Daten über Bewegungen mit der 6-Achsen-IMU sowie Licht-, Gesten- und Näherungssensorik. Fügen Sie ganz einfach weitere externe Sensoren hinzu, um noch mehr Daten aus verschiedenen Quellen über die integrierten Grove-Anschlüsse (x3) zu erfassen.
Datenspeicherung: Erfassen und speichern Sie alle Daten lokal auf einer SD-Karte oder stellen Sie eine Verbindung zur Arduino IoT Cloud her, um die Daten in Echtzeit zu erfassen, zu speichern und zu visualisieren.
Datenvisualisierung: Zeigen Sie die Sensormesswerte in Echtzeit auf dem integrierten OLED-Farbdisplay an und erstellen Sie mithilfe der integrierten LEDs und des Summers visuelle oder akustische Ausgaben.
Steuerung: Das integrierte Display erlaub eine praktische und direkte Steuerung von elektronischen Kleinspannungsgeräten über die integrierten Relais und die fünf Steuertasten.
Der beste Weg, um mit dem Arduino MKR WiFi 1010 in die Welt der verbundenen Geräte einzutauchen.Das MKR IoT-Bundle enthält alles, was Sie benötigen, um Ihre ersten verbundenen Geräte zu bauen. Folgen Sie den 5 Schritt-für-Schritt-Anleitungen, die wir für Sie vorbereitet haben und kombinieren Sie die im Bundle enthaltenen elektronischen Komponenten, um schnell zu lernen, wie man Geräte baut, die mit der Arduino IoT-Cloud verbunden sind.Alles was Sie für IoT benötigenDieses Bundle enthält alle Hardware- und Softwarekomponenten, die Sie für den Bau Ihrer ersten IoT-Geräte benötigen, ohne dass zusätzliche Gebühren anfallen.5 IoT-Projekte bauenAlle Komponenten, die Sie benötigen, um Ihre Reise beim Bau eigener IoT-Projekte zu beginnen.Lernen Sie die Arduino IoT-Cloud kennenNicht nur Elektronik, sondern auch die Möglichkeiten, die Ihnen die Arduino IoT-Cloud bieten kann.Lieferumfang1x Arduino MKR1000 WiFi (mit aufgelöteten Headers)6x Fototransistoren1x Kippsensor1x Temperatursensor (TMP36)3x Potentiometer1x Piezokapsel10x Druckknöpfe1x DC-Motor1x Kleiner Servomotor1x Alphanumerisches LCD-Display (16x2 Zeichen)1x Optokoppler (4N35)1x H-Brücken-Motor-Treiber (L293D)2x MOSFET-Transistoren (IRF520)5x Kondensatoren 100µF70x Solid Core Jumper-Kabel1x Micro-USB-Kabel1x Steckbrett1x LED (Hellweiß)3x LEDs (Blau)1x LED (RGB)8x LED 5 mm (Rot)8x LED 5 mm (Grün)8x LED 5 mm (Gelb)1x Steckleiste männlich (4x1)1x Geflochtene Jumper-Kabel (Rot)1x Geflochtene Jumper-Kabel (Schwarz)5x Diode20x 220Ω Widerstände5x 560Ω Widerstände5x 1 KΩ Widerstände5x 4,7 KΩ Widerstände20x 10 KΩ Widerstände5x 1 MΩ Widerstände5x 10 MΩ Widerstände
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.
Ferngesteuerte Leuchten - ändern Sie Farbe, Lichtmodi und schalten Sie diese über Ihr Handy ein oder aus
Persönliche Wetterstation - Aufzeichnung und Überwachung der lokalen Wetterbedingungen
Haussicherheitsalarm - Bewegungen erkennen und Warnungen auslösen
Sonnensystem Tracker - Daten von Planeten und Monden im Sonnensystem abrufen
Bestandskontrolle - Warenein- und -ausgänge verfolgen
Smart Garden - überwachen und steuern Sie die Bedingungen für Ihre Pflanzen
Thermostat-Steuerung - intelligente Steuerung für Heiz- und Kühlsysteme
Thinking About You - senden Sie Nachrichten zwischen der Oplà und der Arduino IoT Cloud
Für fortgeschrittene Benutzer bietet der Bausatz die Möglichkeit ihre eigenen vernetzten Geräte und IoT-Anwendungen mit Hilfe der offenen programmierbaren Plattform zu erstellen. Dadurch können Sie Ihre Systeme vollständig kontrollieren.
Die Oplà-Einheit fungiert als physische Schnittstelle zur Arduino IoT Cloud und bietet Ihnen über die Arduino IoT Remote-App die vollständige Kontrolle. Konfigurieren und verwalten Sie alle Einstellungen über die Arduino IoT Cloud mit einfach zu erstellenden Dashboards, die Echtzeit-Messwerte von Ihren intelligenten Geräten zu Hause oder am Arbeitsplatz anzeigen.
Das Anpassen von Einstellungen, das Ein- und Ausschalten von Geräten, das Bewässern von Pflanzen usw. kann unterwegs mit der Arduino IoT Remote App gesteuert werden. Außerdem können Sie ihre Einstellungen vollständig automatisieren, d.h. zurück lehnen und genießen!
Lieferumfang
MKR IoT Carrier wurde für diesen Bausatz entwickelt, einschließlich:
Rundes OLED-Display
Fünf kapazitive Touch-Tasten
On-Board-Sensoren (Temperatur, Feuchtigkeit, Druck und Licht)
Zwei 24 V Relais
SD-Kartenleser
Plug-and-Play-Steckverbinder für verschiedene Sensoren
RGBC, Gestik und Nähe
IMU
18650 Li-Ion Akkuhalter (Batterie nicht im Lieferumfang enthalten)
Fünf RGB-LEDs
Arduino MKR WiFi 1010
Kunststoffgehäuse
Micro-USB-Kabel
Feuchtigkeitssensor
PIR-Sensor
Plug-and-Play-Kabel für alle Sensoren
Projekte
Ferngesteuerte Leuchten
Persönliche Wetterstation
Haussicherheitsalarm
Sonnensystem Tracker
Bestandskontrolle
Smart Garden
Thermostat-Steuerung
Thinking About You
Der Hauptprozessor des Boards ist ein stromsparender Arm® Cortex®-M0 32-bit SAMD21. Die WiFi- und Bluetooth®-Konnektivität wird mit einem Modul von u-blox, dem NINA-W10, realisiert, einem stromsparenden Chipsatz, der im 2,4-GHz-Bereich arbeitet. Darüber hinaus wird die sichere Kommunikation durch den Microchip® ECC608 Krypto-Chip gewährleistet. Außerdem gibt es eine 6-Achsen-IMU, die dieses Board perfekt für einfache Vibrationsalarmsysteme, Schrittzähler, die relative Positionierung von Robotern usw. macht.
WiFi und Arduino IoT Cloud
Sie können Ihr Board mit jeder Art von bestehendem WiFi-Netzwerk verbinden oder es verwenden, um Ihren eigenen Arduino Access Point zu erstellen. Die spezifischen Beispiele, die wir für den Nano 33 IoT bereitstellen, können auf der WiFiNINA library reference page eingesehen werden.
Es ist auch möglich, das Board mit verschiedenen Cloud-Diensten zu verbinden, unter anderem mit dem Arduino-eigenen. Hier sind einige Beispiele, wie man die Arduino-Boards dazu bringt, sich zu verbinden:
Arduinos eigene IoT-Cloud: Die IoT-Cloud von Arduino ist ein einfacher und schneller Weg, um eine sichere Kommunikation für alle Ihre angeschlossenen Dinge zu gewährleisten. Probieren Sie es hier.
Blynk: ein einfaches Projekt aus unserer Community, das eine Verbindung zu Blynk herstellt, um das Board mit wenig Code von einem Telefon aus zu bedienen.
IFTTT: sehen Sie einen ausführlichen Fall von Bau eines intelligenten Steckers, der mit IFTTT verbunden ist.
AWS IoT Core: Wir haben dieses Beispiel erstellt, wie man sich mit Amazon Web Services verbindet.
Azure: Besuchen Sie dieses GitHub-Repository, das erklärt, wie man einen Temperatursensor mit der Azure-Cloud verbindet.
Firebase: Wenn Sie eine Verbindung zu Googles Firebase herstellen möchten, zeigt Ihnen diese Arduino-Bibliothek, wie es geht.
Mikrokontroller
SAMD21 Cortex®-M0+ 32bit low power ARM MCU
Funkmodul
u-blox NINA-W102
Sicherheitselement
ATECC608A
Betriebsspannung
3.3 V
Eingangsspannung
21 V
Digitale E/A-Pins
14
PWM Pins
11
DC Strom pro I/O Pin
7 mA
Analoge Eingangs-Pins
8
Analoge Ausgangsstifte
1
Externe Interrupts
Alle digitalen Pins
UART
1
SPI
1
I2C
1
Flash-Speicher
256 KB
SRAM
32 KB
EEPROM
none
Taktgeschwindigkeit
48 MHz
LED_Builtin
13
USB
Eigenständig im SAMD21-Prozessor
IMU
LSM6DS3
Länge
45 mm
Breite
18 mm
Gewicht
5 g