De Arduino heeft elektronica en mechatronica toegankelijk gemaakt. Projecten die ooit veel kennis en ontwikkeling vergden, zijn nu in een handomdraai door iedereen te realiseren. Dit boek verschaft de benodigde basiskennis om uiteindelijk elke uitdaging op technisch gebied aan te kunnen gaan. Van procesautomatisering, telemetrie, human technology, mechatronica, smart technology en automotive tot en met smart grids, robotica en Internet of Things. Het boek stelt de gebruiker in staat om de basistheorie van deze vakgebieden op een praktische manier te leren kennen. Dit boek is bedoeld voor alle opleidingen, waarin toepassing en kennis van Arduino-microcontrollers relevant is. Door onder andere differentiatie in de oefeningen en grensoverstijgende opdrachten is het boek breed toepasbaar van VMBO-T tot en met het HBO. LET OP! Bij de uitgave 'Leren programmeren, meten en sturen met de Arduino, versie 2021' behoren elektronische onderdelen ter ondersteuning van het boek. Deze bestaan uit de Arduino-kit: Basisset en Aanvullingsset. Met de Basisset maak je alle oefeningen van hoofdstuk 1 tot en met hoofdstuk 9. Met de Aanvullingsset maak je ook alle oefeningen van de overige hoofdstukken. Deze aanvullende Arduino-Kits zijn apart te bestellen bij Brinkman Uitgeverij via onderstaande links. De Arduino Basisset is te bestellen via deze link. https://shop.brinkman-uitgeverij.nl/book/CUST9789057524127-arduino-kit-basisset.html De Arduino Aanvullingsset is te bestellen via deze link.https://shop.brinkman-uitgeverij.nl/book/CUST9789057524134-arduinokit-aanvullingsset.html Inhoudstafel : Inleiding—1 Leerdoelen 1 1 Aftrap—3 1.1 Aanschaf 3 1.2 Arduino UNO R3 of Arduino MEGA 2560? 4 1.3 Poorten en voeding 5 1.4 Systeemeisen 6 1.5 Software 6 1.6 Arduino met pc verbinden 10 1.7 Software instellen 11 2 Eerste project—13 2.1 Knipperende LED 13 2.2 Sketch 15 2.3 Functies en waarden 17 2.4 Verifi eer versus Upload 18 2.5 Oefeningen 19 2.5.1 Oefening – Knippersnelheid aanpassen 19 2.5.2 Oefening – Sketch opslaan en openen 19 2.5.3 Oefening – Zonder USB-kabel 19 3 Werken met componenten—21 3.1 Breadboard 21 3.2 LED 22 3.3 Halfgeleider 23 3.4 Weerstand 24 3.5 LED en weerstand aansluiten 26 3.6 Oefeningen 27 3.6.1 Oefening – Twee LEDs knipperen 27 3.6.2 Oefening – Versnelde LED 29 3.6.3 Oefening – Externe LEDs zelfstandig laten knipperen 29 3.6.4 Oefening – Knight Rider 30 3.6.5 Oefening* – Morsecode 30vi Inhoud 4 Digitale input en output—31 4.1 Drukknopschakelaar 31 4.2 HIGH en LOW 32 4.3 In- en uitgangen (digitaal) 33 4.4 Pull-down-weerstand 34 4.5 Pull-up-weerstand 35 4.6 LED in- en uitschakelen 35 4.7 Digitale Hall-eff ect-sensor 38 4.7.1 Contactloze schakelaar 39 4.7.2 AAN wordt UIT en UIT wordt AAN 41 4.8 Oefeningen 42 4.8.1 Oefening – 30 seconden uitschakelvertraging 42 4.8.2 Oefening – Looplicht van acht LEDs op schakelaar 42 4.8.3 Oefening* – Veranderende functie van de schakelaar 42 4.8.4 Oefening* – Toggle-schakelaar 42 5 Analoge sensoren – deel 1—44 5.1 Spanningsdeler 44 5.2 Potentiometer 45 5.3 Regel knippersnelheid met potentiometer 46 5.4 Lichtsensor LDR 47 5.5 LDR-spanningsdeler 49 5.6 Oefeningen 51 5.6.1 Oefening – Automatische verlichting 51 5.6.2 Oefening* – Volkomen rood kruispunt 52 6 Rekenen op Seriële monitor—54 6.1 Vermenigvuldigen 54 6.2 Optellen 57 6.3 Stopwatch 58 6.4 Oefeningen 59 6.4.1 Oefening – Aftellende klok 59 7 Analoge sensoren – deel 2—60 7.1 Temperatuursensor LM35 60 7.2 Temperatuurmeting 62 7.3 Druksensor 65 7.4 Drukmeting 67 7.5 Gassensor MQ-x 70 7.6 Gasmeting (mg/l en ppm) 72 Inhoud vii 7.7 Oefeningen 73 7.7.1 Oefening – Lumenmeter 73 7.7.2 Oefening – Tellen 73 7.7.3 Oefening* – Alcoholslot 73 8 Digitale sensoren—74 8.1 DHT11 temperatuur- en relatieve-luchtvochtigheidsensor 74 8.2 Meten met de DHT11 75 9 Library—76 9.1 Wat is een library? 76 9.2 Library installeren (standaard) 77 9.3 Library toevoegen – include 78 9.4 Library troubleshooting 79 9.5 Library installeren (custom) 80 9.6 Library gebruiken – vochtmeting met DHT11 83 9.7 Samenvatting – werken met libraries 87 9.8 Oefeningen 88 9.8.1 Oefening – DHT11 tot op twee decimalen nauwkeurig 88 9.8.2 Oefening* – Th ermostaat en hygrometer 88 10 Displays—89 10.1 LCD-displays met 16 pinnen 89 10.2 LCD-displays 91 10.2.1 LCD-display 1602 en 2004 91 10.2.2 Tekst weergeven op LCD-display 91 10.2.3 Kamertemperatuur en relatieve vochtigheid op LCD-display 94 10.3 Oefeningen 97 10.3.1 Oefening – Backlight 97 10.3.2 Oefening – Vergelijk sensoren 97 10.3.3 Oefening* – Verschil 97 11 Actuatoren—98 11.1 Relais 98 11.2 Transistor 99 11.3 Relais schakelen met transistor 103 11.4 FET 105 11.5 PWM 106 11.5.1 Frequentie en duty cycle 106 11.5.2 Duty cycle van PWM regelen met potentiometer 107 11.5.3 PWM op de oscilloscoop 109viii Inhoud 11.6 Parallel proces – Blink Without Delay - Duo 110 11.7 Oefeningen 113 11.7.1 Oefening – LED-dimmer 113 11.7.2 Oefening – Lichtdimmer 113 11.7.3 Oefening* – Lichtdimmer in balans 113 11.7.4 Oefening – Blink Without Delay - Trio 113 12 Elektromotor—114 12.1 Elektromotor schakelen met relais 114 12.2 Elektromotor schakelen en toerental regelen met FET 115 12.3 Servomotor 118 12.3.1 Werking servomotor 119 12.3.2 Servomotor aansturen met Arduino 121 12.4 Stappenmotor 123 12.4.1 Werking van de stappenmotor 123 12.4.2 Soorten stappenmotoren 125 12.4.3 Stappenmotor aansturen met Arduino 128 12.4.4 Stappenmotoraansturing zichtbaar gemaakt 132 12.5 Oefeningen 133 12.5.1 Oefening – Ventilator en klep regelen met een DHT11 en servomotor 133 12.5.2 Oefening – Airco sweeper 134 12.5.3 Oefening – Stuurinrichting met stappenmotor 134 13 Bussystemen—135 13.1 Seriële bus, synchroon, one-wire, één sensor 136 13.2 Seriële bus, synchroon, one-wire, een of méér sensoren 137 13.2.1 Digitale DS18B20 temperatuursensor 137 13.2.2 Meerdere DS18B20-temperatuursensoren op one-wire-bus 139 13.3 I2C-bussysteem 144 13.3.1 BMP180-barometer via I2C 144 13.3.2 - I2C en LCD-display 148 13.4 SPI (Serial Peripheral Interface) 152 13.5 UART (Universal Asynchronous Receiver & Transmitter) 153 14 Data loggen—154 14.1 Data loggen op SD-kaart 154 14.2 Oefeningen 159 14.2.1 Oefening – Relatie temperatuur en licht 159 Inhoud ix 15 Telemetrie en telematica—161 15.1 Telemetrie en telematica in de praktijk 162 15.2 Datatransmissie via 433 MHz 163 15.2.1 Zenden op 433 MHz 163 15.2.2 Ontvangen op 433 MHz 167 15.2.3 Oefening – Professioneel weerstation via 433 MHz 170 15.3 Datatransmissie via het internet 170 15.3.1 Ethernet Shield W5100 171 15.3.2 Sensorwaarden monitoren op webpagina 174 15.4 WiFi 178 15.4.1 Installatie ARDUINO UNO WIFI REV2 179 15.4.2 WiFi-toegang en processturing 180 15.5 Bluetooth 184 15.5.1 Bluetooth-module HC-06 184 15.5.2 Licht schakelen met smartphone 184 15.5.3 Verkeerslicht schakelen met smartphone 187 15.6 Oefeningen 190 15.6.1 Oefening – E-Health 190 15.6.2 Oefening – Analoge regeling met Bluetooth-‘remote’ 190 15.6.3 Oefening* – Arduino Webserver met beeld 191 15.6.4 Oefening* - WiFi en procesregeling via website 191 16 Overige sensoren—192 16.1 Ultrasone afstandsmeter 192 16.2 Geluidssensor 193 16.3 Hall-eff ect-sensoren 193 16.3.1 Hall-eff ect 193 16.3.2 Hall-eff ect-sensor 49E en A3144 195 16.3.3 Toerentalmeting 196 16.4 Vochtgehaltesensor 200 16.5 Regensensor 201 16.6 Windsnelheidsmeter (anemometer) 201 16.7 Shield 202 16.8 Hartslagsensor 203 16.9 GPS 206 16.9.1 NEO-6M GPS sensor 206 16.9.2 GPS-gegevens ophalen van NEO-6M GPS 208 16.9.3 Positie weergeven op webpagina 210 16.10 Oefeningen 212 16.10.1 Oefening – Afstandsmeting en alarm met ultrasone afstandsmeter 212x Inhoud 16.10.2 Oefening – VU-meter 212 16.10.3 Oefening* – Weerstation voltooien 214 16.10.4 Oefening* - Hall-eff ect-sensor-toerenteller 214 17 Arduino-programmeertaal—216 17.1 Structuur 216 17.1.1 Structuur – control 217 17.1.2 Structuur – divers 221 17.1.3 Structuur – rekenkundige bewerkingen 222 17.2 Waarden – variabelen en constanten 223 17.2.1 Variabelen 223 17.2.2 Typen variabelen 224 17.2.3 Constanten 226 17.3 Functies 227 17.3.1 Digitale input- en outputfuncties 228 17.3.2 Analoge input- en outputfuncties 229 17.3.3 Tijdfuncties 230 17.3.4 Wiskundige en goniometrische functies 231 17.3.5 Random waarden 233 17.3.6 Datacommunicatie 233 Eindoefening—235 Appendix 1 Troubleshooting—236 A1.1 Hardware – algemeen 236 A1.2 Hardware – voedingsspanning 236 A1.3 Hardware – spanning op analoge/digitale input 237 A1.4 Hardware – GND 237 A1.5 Hardware – MQ-x-gassensoren 237 A1.6 Hardware – Ethernet Shield W5100 238 A1.7 Software – Installatiefouten 239 A1.8 Software – Foutmeldingen 239 A1.9 Software – Aanhalingstekens 242 A1.10 Software – Onrealistische sensorwaarden 243 Appendix 2 Datasheets—244 A2.1 Datasheet weerstanden 244 A2.2 Datasheet NPN-Transistor BC546..560 244 Switching and Applications 244 A2.3a Datasheet N-Channel FET BUZ11 246 A2.3b Datasheet N-Channel FET 4N60 en 5N60 246 Inhoud xi A2.4 Datasheet LDR T9-serie 247 A2.5a Datasheet DHT11 Sensor 247 A2.5b Datasheet RGB tri-color LED 248 A2.6 Datasheet LM35 Sensor 249 A2.7 Datasheet MQ3 Gassensor 249 A. Standard work condition 250 B. Environment condition 250 C. Sensitivity characteristic 250 D. Structure and confi guration, basic measuring unit 250 E. Electric parameter measurement circuit 251 F. Sensitivity characteristic curve of MQ-3 251 F. Sensitivity adjustment 252 A2.8 Datasheet Drukknopschakelaar 252 A2.9 Datasheet DS18B20 253 A2.10 Voorbereidende soldeerinstructies displays 253 Appendix 3 ASCII-tabel—254 Appendix 4 Onderdelenlijst—255 Basisset Arduino vierde druk 255 Aanvullingsset Arduino vierde druk 256 Basisset opmerkingen 256 Register—257