Das Action-Buch für Maker - Bewegung, Licht und Sound mit Arduino und Raspberry Pi - Experimente und Projekte
von: Simon Monk
dpunkt, 2016
ISBN: 9783960880288
Sprache: Deutsch
360 Seiten, Download: 40607 KB
Format: EPUB, PDF, auch als Online-Lesen
geeignet für:
Typ: A (einfacher Zugriff)
Mehr zum Inhalt
Das Action-Buch für Maker - Bewegung, Licht und Sound mit Arduino und Raspberry Pi - Experimente und Projekte
| Das Action-Buch für Maker | 1 | ||
| Inhalt | 5 | ||
| Kapitel 1: Einleitung | 17 | ||
| Arduino und Pi | 17 | ||
| Der Raspberry Pi | 17 | ||
| Der Arduino | 20 | ||
| Welches Gerät – Arduino oder Pi? | 21 | ||
| Alternativen | 22 | ||
| Zusammenfassung | 24 | ||
| Kapitel 2: Der Arduino | 25 | ||
| Was ist ein Arduino? | 25 | ||
| Die Arduino-IDE installieren | 27 | ||
| Sketche hochladen | 29 | ||
| Der Code zu diesem Buch | 30 | ||
| Programmierleitfaden | 31 | ||
| Setup und loop | 31 | ||
| Variablen | 32 | ||
| Digitale Ausgänge | 32 | ||
| Digitale Eingänge | 33 | ||
| Analoge Eingänge | 35 | ||
| Analoge Ausgänge | 36 | ||
| If/else | 37 | ||
| Steuerschleifen | 38 | ||
| Funktionen | 39 | ||
| Zusammenfassung | 41 | ||
| Kapitel 3: Der Raspberry Pi | 43 | ||
| Was ist ein Raspberry Pi? | 43 | ||
| Den Raspberry Pi einrichten | 45 | ||
| Eine Micro-SD-Karte mit NOOBS vorbereiten | 46 | ||
| SSH einrichten | 47 | ||
| SSH auf einem Windows-Computer | 49 | ||
| SSH auf Mac und Linux | 50 | ||
| Die Linux-Befehlszeile | 51 | ||
| Der Code zu diesem Buch | 53 | ||
| Programmierleitfaden | 53 | ||
| Hello, World | 53 | ||
| Tabulatoren und Einrückungen | 54 | ||
| Variablen | 55 | ||
| If, while usw. | 55 | ||
| Die Bibliothek RPi.GPIO | 56 | ||
| Der GPIO-Header | 56 | ||
| Digitale Ausgänge | 57 | ||
| Digitale Eingänge | 58 | ||
| Analoge Ausgänge | 58 | ||
| Zusammenfassung | 58 | ||
| Kapitel 4: Schnelleinstieg | 59 | ||
| Steckbretter | 59 | ||
| Wie funktioniert ein Steckbrett? | 61 | ||
| Ein Steckbrett an den Arduino anschließen | 61 | ||
| Ein Steckbrett an den Raspberry Pi anschließen | 62 | ||
| Die Software herunterladen | 63 | ||
| Experiment: Eine LED steuern | 63 | ||
| Stückliste | 64 | ||
| Schaltungsaufbau | 64 | ||
| Verbindungen mit dem Arduino | 65 | ||
| Die Software für den Arduino | 66 | ||
| Experimentieren mit dem Arduino | 66 | ||
| Verbindungen mit dem Raspberry Pi | 67 | ||
| Die Software für den Raspberry Pi | 68 | ||
| Experimentieren mit dem Raspberry Pi | 70 | ||
| Der Code im Vergleich | 70 | ||
| Experiment: Einen Motor steuern | 71 | ||
| Stückliste | 72 | ||
| Schaltungsaufbau | 72 | ||
| Experimentieren ohne Arduino und Raspberry Pi | 73 | ||
| Verbindungen mit dem Arduino | 74 | ||
| Experimentieren mit dem Arduino | 75 | ||
| Verbindungen mit dem Raspberry Pi | 75 | ||
| Experimentieren mit dem Raspberry Pi | 75 | ||
| Zusammenfassung | 76 | ||
| Kapitel 5: Grundlagen der Elektronik | 77 | ||
| Stromstärke, Spannung und Widerstand | 77 | ||
| Stromstärke | 77 | ||
| Spannung | 79 | ||
| Masse | 79 | ||
| Widerstand | 79 | ||
| Leistung | 80 | ||
| Häufig verwendete Bauteile | 81 | ||
| Widerstände | 81 | ||
| Transistoren | 82 | ||
| Dioden | 89 | ||
| LEDs | 89 | ||
| Kondensatoren | 90 | ||
| Integrierte Schaltkreise (ICs) | 90 | ||
| Das kleine Einmaleins der Anschlüsse | 90 | ||
| Digitale Ausgänge | 91 | ||
| Digitale Eingänge | 91 | ||
| Analoge Eingänge | 91 | ||
| Analoge Ausgänge | 92 | ||
| Serielle Kommunikation | 92 | ||
| Zusammenfassung | 92 | ||
| Kapitel 6: LEDs | 93 | ||
| Herkömmliche LEDs | 93 | ||
| Die Stromstärke begrenzen | 94 | ||
| Projekt: Ampel | 96 | ||
| Stückliste | 97 | ||
| Grundkonstruktion | 97 | ||
| Verbindungen mit dem Arduino | 97 | ||
| Die Software für den Arduino | 98 | ||
| Verbindungen mit dem Raspberry Pi | 99 | ||
| Die Software für den Raspberry Pi | 100 | ||
| PWM für LEDs | 101 | ||
| RGB-LEDs | 102 | ||
| Experiment: Farben mischen | 103 | ||
| Die Hardware | 103 | ||
| Stückliste | 105 | ||
| Verbindungen mit dem Arduino | 105 | ||
| Die Software für den Arduino | 106 | ||
| Experimentieren mit dem Arduino | 106 | ||
| Verbindungen mit dem Raspberry Pi | 107 | ||
| Die Software für den Raspberry Pi | 108 | ||
| Experimentieren mit dem Raspberry Pi | 109 | ||
| Zusammenfassung | 110 | ||
| Kapitel 7: Motoren, Pumpen und Aktoren | 111 | ||
| Drehzahlregelung (PWM) | 113 | ||
| Experiment: Die Drehzahl eines Gleichstrommotors regeln | 113 | ||
| Die Hardware | 113 | ||
| Verbindungen mit dem Arduino | 113 | ||
| Die Software für den Arduino | 114 | ||
| Experimentieren mit dem Arduino | 116 | ||
| Verbindungen mit dem Raspberry Pi | 116 | ||
| Die Software für den Raspberry Pi | 116 | ||
| Experimentieren mit dem Raspberry Pi | 118 | ||
| Gleichstrommotoren über ein Relais steuern | 118 | ||
| Ein Relais mit dem Arduino oder dem Raspberry Pi schalten | 120 | ||
| Relaismodule | 121 | ||
| Experiment: Einen Gleichstrommotor über ein Relaismodul steuern | 122 | ||
| Stückliste | 122 | ||
| Verkabelung | 123 | ||
| Die Software für den Arduino | 123 | ||
| Die Software für den Raspberry Pi | 124 | ||
| Einen Motor auswählen | 125 | ||
| Drehmoment | 125 | ||
| Drehzahl | 126 | ||
| Getriebe | 126 | ||
| Getriebemotoren | 127 | ||
| Pumpen | 127 | ||
| Peristaltische Pumpen | 128 | ||
| Kreiselpumpen | 129 | ||
| Projekt: Arduino-Bewässerungsanlage für Zimmerpflanzen | 130 | ||
| Grundkonstruktion | 130 | ||
| Stückliste | 131 | ||
| Zusammenbau | 132 | ||
| Die Software | 134 | ||
| Das Projekt verwenden | 136 | ||
| Linearaktoren | 137 | ||
| Magnetventile | 138 | ||
| Zusammenfassung | 140 | ||
| Kapitel 8: Motorsteuerung für Fortgeschrittene | 141 | ||
| H-Brücken | 142 | ||
| H-Brücken auf einem Chip | 143 | ||
| Experiment: Drehrichtung und Drehzahl eines Motors steuern | 145 | ||
| Stückliste | 146 | ||
| Grundkonstruktion | 147 | ||
| Schaltungsaufbau | 148 | ||
| Experimentieren | 149 | ||
| Verbindungen mit dem Arduino | 151 | ||
| Die Software für den Arduino | 152 | ||
| Experimentieren mit dem Arduino | 154 | ||
| Verbindungen mit dem Raspberry Pi | 155 | ||
| Die Software für den Raspberry Pi | 155 | ||
| Experimentieren mit dem Raspberry Pi | 157 | ||
| Andere H-Brücken-ICs | 158 | ||
| L298N | 158 | ||
| TB6612FNG | 162 | ||
| H-Brücken-Module | 162 | ||
| Projekt: Arduino-Getränkedosenpresse | 164 | ||
| Stückliste | 165 | ||
| Verkabelung | 165 | ||
| Mechanische Konstruktion | 166 | ||
| Die Software für den Arduino | 166 | ||
| Zusammenfassung | 168 | ||
| Kapitel 9: Servomotoren | 169 | ||
| Verschiedene Arten von Servomotoren | 169 | ||
| Servomotoren steuern | 171 | ||
| Experiment: Die Stellung eines Servomotors steuern | 171 | ||
| Die Hardware | 172 | ||
| Stückliste | 173 | ||
| Verbindungen mit dem Arduino | 173 | ||
| Die Software für den Arduino | 174 | ||
| Experimentieren mit dem Arduino | 176 | ||
| Verbindungen mit dem Raspberry Pi | 176 | ||
| Die Software für den Raspberry Pi | 177 | ||
| Experimentieren mit dem Raspberry Pi | 178 | ||
| Projekt: Pepe, die tanzende Raspberry Pi-Marionette | 179 | ||
| Stückliste | 180 | ||
| Grundkonstruktion | 180 | ||
| Zusammenbau | 181 | ||
| Die Software | 188 | ||
| Die Marionette verwenden | 190 | ||
| Zusammenfassung | 190 | ||
| Kapitel 10: Schrittmotoren | 191 | ||
| Verschiedene Arten von Schrittmotoren | 192 | ||
| Bipolare Schrittmotoren | 192 | ||
| Experiment: Einen bipolaren Schrittmotor steuern | 195 | ||
| Stückliste | 196 | ||
| Grundkonstruktion | 196 | ||
| Die Arduino-Version | 197 | ||
| Verbindungen mit dem Arduino | 197 | ||
| Die Software für den Arduino (die ausführliche Variante) | 199 | ||
| Die Software für den Arduino (die einfache Variante) | 201 | ||
| Experimentieren mit dem Arduino | 203 | ||
| Die Raspberry Pi-Version | 204 | ||
| Verbindungen mit dem Raspberry Pi | 204 | ||
| Die Software für den Raspberry Pi | 205 | ||
| Experimentieren mit dem Raspberry Pi | 207 | ||
| Unipolare Schrittmotoren | 207 | ||
| Darlington-Arrays | 208 | ||
| Experiment: Einen unipolaren Schrittmotor steuern | 209 | ||
| Die Hardware | 210 | ||
| Stückliste | 211 | ||
| Verbindungen mit dem Arduino | 212 | ||
| Verbindungen mit dem Raspberry Pi | 212 | ||
| Die Software | 213 | ||
| Mikroschrittbetrieb | 213 | ||
| Experiment: Mikroschrittbetrieb mit dem Raspberry Pi | 214 | ||
| Stückliste | 214 | ||
| Verbindungen mit dem Raspberry Pi | 215 | ||
| Software | 215 | ||
| Experimentieren | 218 | ||
| Bürstenlose Gleichstrommotoren | 218 | ||
| Zusammenfassung | 220 | ||
| Kapitel 11: Heizen und Kühlen | 221 | ||
| Widerstandsheizung | 221 | ||
| Experiment: Heizen mit Widerständen | 221 | ||
| Stückliste | 222 | ||
| Zusammenbau | 222 | ||
| Experimentieren | 222 | ||
| Projekt: Zufallsgesteuerter Arduino-Ballonzerplatzer | 223 | ||
| Stückliste | 224 | ||
| Die Hardware | 224 | ||
| Die Software | 225 | ||
| Den Ballonzerplatzer verwenden | 227 | ||
| Heizelemente | 227 | ||
| Leistung und Energie | 228 | ||
| Von der Leistung zum Temperaturanstieg | 228 | ||
| Kochendes Wasser | 229 | ||
| Peltier-Elemente | 229 | ||
| Wie funktioniert ein Peltier-Element? | 230 | ||
| Praktische Überlegungen | 231 | ||
| Projekt: Getränkekühler | 232 | ||
| Stückliste | 233 | ||
| Zusammenbau | 234 | ||
| Das Projekt verwenden | 235 | ||
| Zusammenfassung | 235 | ||
| Kapitel 12: Regelkreise | 237 | ||
| Ein einfacher Thermostat | 237 | ||
| Experiment: Wie gut funktioniert ein Ein/Aus-Thermostat? | 238 | ||
| Stückliste | 239 | ||
| Grundkonstruktion | 240 | ||
| Schaltungsaufbau | 241 | ||
| Die Software | 242 | ||
| Experimentieren | 245 | ||
| Hysterese | 247 | ||
| PID-Steuerung | 248 | ||
| Proportionalität (P) | 248 | ||
| Integral (I) | 250 | ||
| Ableitung (Derivativ, D) | 251 | ||
| PID-Regler einstellen | 251 | ||
| Experiment: PID-geregelter Thermostat | 252 | ||
| Die Hardware | 253 | ||
| Die Software für den Arduino | 253 | ||
| Experimentieren mit dem Arduino | 256 | ||
| Verbindungen mit dem Raspberry Pi | 260 | ||
| Die Software für den Raspberry Pi | 261 | ||
| Experimentieren mit dem Raspberry Pi | 265 | ||
| Projekt: Getränkekühler mit Thermostat | 266 | ||
| Die Hardware | 267 | ||
| Stückliste | 267 | ||
| Grundkonstruktion | 268 | ||
| Zusammenbau | 269 | ||
| Die Software für den Arduino | 271 | ||
| Zusammenfassung | 275 | ||
| Kapitel 13: Wechselstrom schalten | 277 | ||
| Wechselstrom schalten – in der Theorie | 278 | ||
| Was ist Wechselstrom? | 278 | ||
| Relais | 279 | ||
| Optokoppler | 280 | ||
| Nulldurchgangs-Optokoppler und Triacs | 281 | ||
| Wechselstrom schalten – in der Praxis | 282 | ||
| Relaismodule | 282 | ||
| Halbleiterrelais | 284 | ||
| Der PowerSwitch Tail | 285 | ||
| Projekt: Zeitschaltuhr mit dem Raspberry Pi | 285 | ||
| Stückliste | 286 | ||
| Zusammenbau | 286 | ||
| Die Software | 287 | ||
| Das Projekt verwenden | 288 | ||
| Zusammenfassung | 288 | ||
| Kapitel 14: Displays | 289 | ||
| LED-Streifen | 289 | ||
| Experiment: Einen RGB-LED-Streifen steuern | 290 | ||
| Stückliste | 291 | ||
| Verbindungen mit dem Arduino | 291 | ||
| Die Software für den Arduino | 292 | ||
| Verbindungen mit dem Raspberry Pi | 293 | ||
| Die Software für den Raspberry Pi | 295 | ||
| I2C-OLED-Displays | 297 | ||
| Experiment: Ein I2C-Displaymodul an einem Raspberry Pi | 298 | ||
| Stückliste | 298 | ||
| Verbindungen | 299 | ||
| Die Software | 299 | ||
| Experimentieren | 301 | ||
| Projekt: Getränkekühler mit Temperaturanzeige | 302 | ||
| Stückliste | 302 | ||
| Verbindungen | 303 | ||
| Die Software | 303 | ||
| Zusammenfassung | 305 | ||
| Kapitel 15: Ton | 307 | ||
| Experiment: Lautsprecher ohne Verstärkung am Arduino | 307 | ||
| Stückliste | 308 | ||
| Schaltungsaufbau | 308 | ||
| Die Software für den Arduino | 309 | ||
| Experimentieren mit dem Arduino | 310 | ||
| Verstärker | 311 | ||
| Experiment: Klangdateien auf einem Arduino abspielen | 311 | ||
| Stückliste | 312 | ||
| Die Klangdatei erstellen | 312 | ||
| Die Software für den Arduino | 314 | ||
| Experimentieren mit dem Arduino | 314 | ||
| Einen Verstärker an den Arduino anschließen | 315 | ||
| Klangdateien auf dem Raspberry Pi abspielen | 317 | ||
| Projekt: Pepe spricht | 318 | ||
| Stückliste | 319 | ||
| Schaltungsaufbau | 320 | ||
| Die Software | 321 | ||
| Die sprechende Marionette verwenden | 323 | ||
| Zusammenfassung | 323 | ||
| Kapitel 16: Das Internet der Dinge | 325 | ||
| Bottle für den Raspberry Pi | 326 | ||
| Projekt: Ein Webschalter mit dem Raspberry Pi | 327 | ||
| Die Hardware | 327 | ||
| Die Software | 328 | ||
| Den Webschalter verwenden | 329 | ||
| Der Arduino im Netzwerk | 329 | ||
| Projekt: Die tanzende Marionette über Twitter steuern | 331 | ||
| Pepe mit dem Internet verbinden | 332 | ||
| IFTTT (IF This Then That) | 335 | ||
| Das Projekt verwenden | 337 | ||
| Zusammenfassung | 338 | ||
| Anhang A: Teile | 339 | ||
| Lieferanten | 339 | ||
| Widerstände und Kondensatoren | 340 | ||
| Halbleiterelemente | 341 | ||
| Anschlusselemente | 342 | ||
| Verschiedenes | 342 | ||
| Pinbelegungen | 343 | ||
| Anhang B: GPIO-Pinbelegung des Raspberry Pi | 345 | ||
| Stichwortverzeichnis | 347 | ||
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