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.
Das QAV250-Kit ist der perfekte Einstieg in die Entwicklung auf PX4 oder Ardupilot. Es kombiniert einen Carbonfaser-250-Rennrahmen und wichtige Elektronik mit dem Mini-Autopiloten Pixhawk 6C. Der Bausatz ist einfach zu montieren, Löten ist nicht erforderlich.
Technische Daten
Micro-Leistungsmodul (PM06 v2)
Motoren: 2207 KV1950
Radstand: 250 mm
Abmessungen: 198 x 235 x 70 mm
Gewicht: 347 g
Lieferumfang
Carbonfaser-250-Flugzeugzelle mit Hardware
Micro-Leistungsmodul (PM06 v2)
Motoren: 2207 KV1950
5" Kunststoff-Requisiten
Vollständig montiertes Power Management Board mit ESCs (BLHeli S ESC 20A)
Akkugurte
Hinweis: Der LiPo-Akku ist nicht im Lieferumfang enthalten.
Using the RFID Starter Kit
An Arduino board has now become ‘the’ basic component in the maker community. No longer is an introduction to the world of microcontrollers the preserve of the expert. When it comes to expanding the capabilities of the basic Arduino board however, the developer is still largely on his own. If you really want to build some innovative projects it’s often necessary to get down to component level. This can present many beginners with major problems. That is exactly where this book begins.
This book explains how a wide variety of practical projects can be built using items supplied in a single kit together with the Arduino board. This kit, called the 'RFID Starter Kit for Arduino' (SKU 17240) is not just limited to RFID applications but contains more than 30 components, devices and modules covering all areas of modern electronics.
In addition to more simple components such as LEDs and resistors there are also complex and sophisticated modules that employ the latest technology such as:
A humidity sensor
A multicolor LED
A large LED matrix with 64 points of light
A 4-character 7-segment LED display
An infra red remote-controller unit
A complete LC-display module
A servo
A stepper motor and controller module
A complete RFID reader module and security tag
On top of that you will get to build precise digital thermometers, hygrometers, exposure meters and various alarm systems. There are also practical devices and applications such as a fully automatic rain sensor, a sound-controlled remote control system, a multifunctional weather station and so much more.
All of the projects described can be built using the components supplied in the Elektor kit.
Elektor GREEN and GOLD members can download their digital edition here.
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Dual-Core Programming with a Raspberry Pi PicoVenture Into the World of Parallel Programming
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.
Dieses Buch richtet sich an jeden, der seinen Raspberry Pi mit dem Windows 10 IoT Core betreiben will. Wie das geht, zeigt der Autor mit dem Entwicklungssystem Visual Studio und Visual Basic als Programmiersprache.
Inzwischen gibt es eine große Auswahl an kleinen Sensor-Modulen, die problemlos an den Raspberry Pi angeschlossen werden können – auch wenn sie mitunter für andere Systeme beworben werden, wie etwa für den Arduino. Nicht ohne Grund: Einplatinencomputer sind ohne zusätzliche Peripherie für Elektroniker ziemlich nutzlos. Sie stellen zwar die Rechenleistung und ein Betriebssystem bereit, können aber so gut wie gar nicht mit ihrer Umgebung kommunizieren. Damit ein Computer auch Einfluss auf seine Umwelt nehmen kann, sind Sensoren und Aktoren erforderlich, die von einer Software gesteuert werden, die man selber erstellen kann.
Als Einstieg in die Materie wird in diesem Buch auf das auch bei Elektor erhältliche 37 Module umfassende Sensor-Kit zurückgegriffen. In diesem populären Set sind die Sensoren auf einer kleinen Platine montiert und mit Steckverbindern ausgestattet, was den Anschluss via Breadboard oder Drahtbrücken vereinfacht. Mit den auch für Einsteiger einfach anzuwendenden Sensor-Modulen lassen sich schnell erste Erfolge erzielen, ohne dass man groß in die Materie der Elektronik einsteigen muss.
Die Funktionsweise und Beschaltung der einzelnen Sensoren wird ausführlich erklärt und ihre Verwendung durch die gut dokumentierten Visual Basic-Beispielprogramme leicht nachvollziehbar gemacht.
Contents
Projects
PicoVoiceVoice alienation and sound effects with the Raspberry Pi Pico
Navigation with Vibration Feedback
POV Display
Pulse Width Modulation (PWM) with the Raspberry Pi Pico
Wi-Fi with the Raspberry Pi Pico
'Hello World' from the Raspberry Pi Pico and RP2040A look at the Raspberry Pi Foundation’s first microcontroller
Simple On-Off Temperature Controller with Raspberry Pi HAT
Multitasking with the Raspberry PiShowcase: a traffic lights controller
The Raspberry Pi Ruler GadgetFun with a time-of-flight sensor
Raspberry Pi Buffer Board (Mk. 1)Never blow up the I/O again
FM radio with RDSA top HAT project for the Raspberry Pi
LoRa with the Raspberry Pi PicoFun with MicroPython!
Tutorials
Qt for the Raspberry Pi
Raspberry Pi Pico Programmingwith MicroPython and Thonny
Raspberry Pi Full StackRPi and RF24 at the heart of a sensor network
Raspberry Pi Bash Command Cheat Sheet
Community
Java on the Raspberry PiAn interview with Frank Delporte
Reviews
Introducing the New Raspberry Pi Pico W, H, and WH
Secure Boot Solution for Raspberry PiRetrofit security at a reasonable price
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Review: The Enviro+ Raspberry Pi HATMeasuring environmental data with Raspberry Pi and the HAT Enviro+
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Raspberry Pi Gets a Fast 3.5' Touch DisplayMore power at no extra charge
Book Launch: Raspberry Pi for Radio Amateurs
Weltweit beliebteste ROS-Plattform
TurtleBot ist der beliebteste Open-Source-Roboter für Bildung und Forschung. Die neue Generation TurtleBot3 ist ein kleiner, kostengünstiger, voll programmierbarer, ROS-basierter mobiler Roboter. Er ist für Bildung, Forschung, Hobby und Produktprototyping gedacht.
Erschwingliche Kosten
TurtleBot wurde entwickelt, um die kostenbewussten Bedürfnisse von Schulen, Laboren und Unternehmen zu erfüllen. TurtleBot3 ist der erschwinglichste Roboter unter den SLAM-fähigen mobilen Robotern, die mit einem 360°-Laser-Distanzsensor LDS-01 ausgestattet sind.
ROS Standard
Die Marke TurtleBot wird von Open Robotics verwaltet, das ROS entwickelt und pflegt. Heutzutage ist ROS die bevorzugte Plattform für alle Robotiker auf der ganzen Welt geworden. TurtleBot kann mit bestehenden ROS-basierten Roboterkomponenten integriert werden, aber TurtleBot3 kann eine erschwingliche Plattform für diejenigen sein, die mit dem Erlernen von ROS beginnen möchten.
Erweiterbarkeit
TurtleBot3 ermutigt Benutzer, seine mechanische Struktur mit einigen alternativen Optionen anzupassen: Open Source Embedded Board (als Steuerplatine), Computer und Sensoren. Der TurtleBot3 Waffle Pi ist eine zweirädrige Plattform mit Differentialantrieb, kann aber strukturell und mechanisch in vielerlei Hinsicht angepasst werden: Autos, Fahrräder, Anhänger und so weiter. Erweitern Sie Ihre Ideen jenseits der Vorstellungskraft mit verschiedenen SBC, Sensoren und Motoren auf einer skalierbaren Struktur.
Modularer Aktuator für mobilen Roboter
TurtleBot3 ist in der Lage, durch den Einsatz von 2 DYNAMIXEL's in den Radgelenken präzise räumliche Daten zu erhalten. Die DYNAMIXEL der XM-Serie können in einem von 6 Betriebsmodi betrieben werden (XL-Serie: 4 Betriebsmodi): Geschwindigkeitsregelung für die Räder, Drehmomentregelung oder Positionsregelung für die Gelenke, usw. DYNAMIXEL kann auch für die Herstellung eines mobilen Manipulators verwendet werden, der leicht ist, aber mit Geschwindigkeits-, Drehmoment- und Positionssteuerung präzise gesteuert werden kann. DYNAMIXEL ist eine Kernkomponente, die den TurtleBot3 perfekt macht. Er ist einfach zu montieren, zu warten, zu ersetzen und neu zu konfigurieren.
Offene Steuerplatine für ROS
Die Steuerplatine ist sowohl hardware- als auch softwareseitig für die ROS-Kommunikation offengelegt. Die Open-Source-Steuerungsplatine OpenCR1.0 ist leistungsfähig genug, um nicht nur DYNAMIXELs, sondern auch ROBOTIS-Sensoren zu steuern, die häufig für grundlegende Erkennungsaufgaben auf kostengünstige Weise verwendet werden. Verschiedene Sensoren wie z. B. Berührungssensor, Infrarotsensor, Farbsensor und eine Handvoll weiterer sind verfügbar. Das OpenCR1.0 verfügt über einen IMU-Sensor im Inneren des Boards, so dass es die präzise Steuerung für unzählige Anwendungen verbessern kann. Das Board verfügt über 3,3 V, 5 V und 12 V Stromversorgungen, um die verfügbaren Computergeräte zu verstärken.
Open Source
Die Hardware, Firmware und Software von TurtleBot3 sind Open Source, was bedeutet, dass die Benutzer willkommen sind, die Quellcodes herunterzuladen, zu ändern und zu teilen. Alle Komponenten des TurtleBot3 werden aus kostengünstigem Kunststoff im Spritzgussverfahren hergestellt, die 3D-CAD-Daten sind jedoch auch für den 3D-Druck verfügbar.
Technische Daten
Maximale Translationsgeschwindigkeit
0,26 m/s
Maximale Rotationsgeschwindigkeit
1,82 rad/s (104.27 deg/s)
Maximale Nutzlast
30 kg
Abmessungen (L x B x H)
281 x 306 x 141 mm
Gewicht (+ SBC + Batterie + Sensoren)
1,8 kg
Schwelle des Kletterns
10 mm oder niedriger
Voraussichtliche Betriebsdauer
2h
Voraussichtliche Ladezeit
2h 30m
SBC (Single Board Computer)
Raspberry Pi 4 (2 GB RAM)
MCU
32-bit ARM Cortex-M7 mit FPU (216 MHz, 462 DMIPS)
Fernbedienung
RC-100B + BT-410 Set (Bluetooth 4, BLE)
Aktuator
XL430-W210
LDS (Laser-Abstandssensor)
360 Laser-Abstandssensor LDS-01 or LDS-02
Kamera
Raspberry Pi Camera Module v2.1
IMU
Gyroskop 3 AchsenBeschleunigungsmesser 3 Achsen
Stromanschlüsse
3,3 V/800 mA5 V/4 A12 V/1 A
Erweiterungspins
GPIO 18 PinsArduino 32 Pin
Peripherie
3x UART, 1x CAN, 1x SPI, 1x I²C, 5x ADC, 4x 5-pin OLLO
DYNAMIXEL Ports
3x RS485, 3x TTL
Audio
Several programmable beep sequences
Programmierbare LEDs
4x User LED
Status-LEDs
1x Board Status LED1x Arduino-LED1x Power-LED
Tasten und Schalter
2x Drucktasten, 1x Reset-Taste, 2x Dip-Schalter
Akku
Lithium Polymer 11,1 V 1800 mAh / 19,98 Wh 5C
PC-Verbindung
USB
Firmware-Upgrade
via USB / via JTAG
Netzadapter (SMPS)
Eingang: 100-240 VAC 50/60 Hz, 1,5 A @maxAusgang: 12 VDC, 5 A
Downloads
ROS Robot Programming
GitHub
E-Manual
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