Practical Applications and Project with Arduino, ESP32, and RP2040
Immerse yourself in the fascinating world of control engineering with Arduino and ESP32! This book offers you a practical introduction to classic and modern control methods, including PID controllers, fuzzy logic, and sliding-mode controllers.
In the first part, you will learn the basics of the popular Arduino controllers, such as the Arduino Uno and the ESP32, as well as the integration of sensors for temperature and pH measurement (NTC, PT100, PT1000, and pH sensor).
You will learn how to use these sensors in various projects and how to visualize data on a Nextion TFT display. The course continues with an introduction to actuators such as MOSFET switches, H-bridges, and solid-state relays, which are used to control motors and actuators. You will learn to analyze and model controlled systems, including PT1 and PT2 control.
The book focuses on the implementation of fuzzy and PID controllers for controlling temperature and DC motors. Both the Arduino Uno and the ESP32 are used. The sliding-mode controller is also introduced.
In the second-to-last chapter, you will explore the basics of neural networks and learn how machine learning can be used on an Arduino. In the last chapter, there is a practical example of a fuzzy controller for feeding electricity into the household grid.
This book is the perfect choice for engineers, students, and electronics engineers who want to expand their projects with innovative control techniques.
Praktischer Einstieg mit Arduino, GnuRadio und FPGA
Das Thema „Software Defined Radio“ ist facettenreich: Neben der Schaltungstechnik ist auch eine Einarbeitung in die Programmierung von Hardware und PC wichtig. Ein schrittweises Vorgehen erleichtert Ihnen den Einstieg. Mit dem im Buch vorgestellten modularen „RF Bricks“-Konzept werden Sie zum Architekten Ihrer Signalkette. Auf einem Chassis angeordnet gewährleisten die Module einen soliden und gut abgeschirmten Aufbau, den Sie einfach verändern und mit eigenen Ideen anreichern können.
Der skalierbare Aufbau bildet Ihr Blockschaltbild auch mechanisch ab – die so gewonnene Übersicht kann in der Aus- und Weiterbildung nützlich sein. Ein Arduino in Ihrem Chassis kommuniziert nach einigen Anpassungen mit üblichen SDR-Programmen, z. B. SDRCPP, GQRX und CubicSDR auf einer Linux-Plattform. Damit können Sie Ihren Empfänger direkt per Mausklick abstimmen.
Wenn Sie Blockschaltbilder mögen, ist GnuRadio ein natürlicher Partner der „RF Bricks“. Mit einem selbst programmierten Python-Block gelingt Ihnen in GnuRadio die Fernsteuerung Ihres Empfängers. Im GnuRadio-Universum können Sie Ihre GUI stufenweise ausbauen, behalten dabei aber immer volle Kontrolle über die inneren Abläufe des Programms.
Mit einem FPGA können zeitaufwändige Operationen auch direkt in die Hardware verlagert werden. Sie bauen stufenweise einen Doppelsuperhet auf und entwickeln die Filterkoeffizienten für FIR-Filter mit Scilab. Das in VHDL realisierte Weaver-Schema rundet diesen Empfänger ab, der mit hoher Empfindlichkeit und Dynamik aufwarten kann.
Mit dem gewonnen Überblick und Ihrer neuen Hardware können Sie die einzelnen Aspekte des Themenkomplexes SDR beliebig weiter vertiefen.
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Software
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USB-MessadapterStrom und Signalqualität von USB-Anschlüssen testen
4...20 mA Stromausgang für Arduino UnoEine zuverlässige, EMI-unempfindliche Stromschleifenschnittstelle
Automatische StaubsaugersteuerungHalten Sie den Arbeitsbereich Ihrer Werkzeuge sauber
DDS-Generator mit ATtiny
Opamp-Tester V2Neue Platine – nun auch für SMDs geeignet
550-mW-„Lamp“-AudioverstärkerDer warme Klang von Röhren – ganz einfach
SicherungswächterSicherung mit Blink-LED überwachen
Hochwertiger RIAA-VorverstärkerHolen Sie das Beste aus Ihren Vinyl-Schallplatten heraus!
Drahzahlkalibrator für PlattenspielerEin Arduino-basierter Stroboskopgenerator mit 100–120 Hz
Infrarot-fernbedienbarer DimmerSteuern Sie Ihre Halogen- oder LED-Stehleuchte mühelos und mit Stil
Wie man switch…case mit Strings in C++/Arduino IDE verwendet
Magnetfindermit einfachem Hall-Effekt-Sensor
Intelligenter Einschaltknopf für Raspberry PiEine Lösung für Raspberry Pi bis zum Modell 4
Essenzielle Maker-TippsProfessionelle Einblicke für den Maker-Alltag
Praktische Projekte mit dem 555-TimerGleichstrommotorsteuerung und Reaktionszeitschallungen
Einfacher AC-Last-Ein-MonitorEnergie sparen mit einem einfachen Gerät
Powerbanks parallel schaltenEine durchgehende Stromversorgung für drei Tage
VFO bis 15 MHzMit Raspberry Pi Pico
Geigen-Stimmgerät mit ATtiny202
Elektor Classics: Video-Eingangsverstärker für S/W-Fernseher
Kapazitätsmesser20 pF bis 600 nF
Quasi-analoges Uhrwerk MkIIZwei LED-Ringe für Stunden und Minuten
Sie können alles tun, was Sie wollen(mit dem Arduino-Ökosystem an Ihrer Seite)
Neon-Würfel mit Glimmlampen
Elektor Classics: Video-Verstärker
Inspirierende Hardware-Designs für Ihre ESPs
Elektor Classics: RTTY-Abgleichanzeige
RGB-LEDs mit integrierter SteuerschaltungLicht mit Präzision: ICLEDs setzen Maßstäbe
Experiment: Auf dem Weg zu einem Mixed-Signal-Theremin?Moderne Time-of-Flight-Sensoren im Zusammenspiel mit dem zeitlosen XR2206-Analoggenerator
ESP32-Audio-Transceiver-Board (Teil 1)SD-Karten-WAV-Player-Demo
Infografiken: Schaltungen & Schaltungsdesign 2025
Kleiner Audio-MixerEinfaches und vielseitiges skalierbares Design
Intelligenter Treppenlicht-TimerEffiziente Lichtsteuerung zur Reduzierung des Energieverbrauchs
Machen Sie Ihre Rollläden smartVelux-Hardware steuern mit ESP32 und MQTT
Solid-State-FußwärmerEnergieeffizienter Komfort
Ist der M5Stamp Fly Quadcopter der nächste Tello?
Erhöhung der WLAN-Reichweite des ESP32-C3 SuperMiniEine einfache und wirkungsvolle Antennenmodifikation
ZD-8968 Heißluft-LötstationEin preisgünstiges Arbeitstier oder nur heiße Luft?
Parksensor-TesterDefekte beim PDC-System am Auto finden
Build your textbook weather station or conduct environmental research together with the whole world. With many practical projects for Arduino, Raspberry Pi, NodeMCU, ESP32, and other development boards.
Weather stations have enjoyed great popularity for decades. Every current and even every long discontinued electronics magazine has regularly featured articles on building your own weather station. Over the years, they have become increasingly sophisticated and can now be fully integrated into an automated home — although this often requires loyalty to an (expensive) brand manufacturer across all components.
With your own weather and environmental data, you can keep up and measure things that no commercial station can. It’s also fun: expand your knowledge of electronics, current microcontroller development boards and programming languages in a fun and meaningful way. For less than 10 euros you can get started and record your first environmental data — with time and growing interest, you will continue to expand your system.
In this Edition
Which Microcontroller Fits My Project?
The Right Development Environment
Tracking Wind and Weather
Weather Display with OpenWeatherMap and Vacuum Fluorescent Display
Volatile Organic Compounds in the Air We Breathe
Working with MQ Sensors: Measuring Carbon Monoxide — Odorless but Toxic
CO2 Traffic Light with ThingSpeak IoT Connection
An Automatic Plant Watering System
Good Indoor Climate: Temperature and Humidity are Important criteria
Classy Thermometer with Vintage Tube Technology
Nostalgic Weather House for the Whole Family
Measuring Air Pressure and Temperature Accurately
Sunburn Warning Device
DIY Sensor for Sunshine Duration
Simple Smartphone Says: Fog or Clear View?
Identifying Earthquakes
Liquid Level Measurement for Vessels and Reservoirs
Water pH Value Measurement
Detecting Radioactive Radiation
GPS: Sensor Location Service Across the Globe
Saving and Timestamping Log Files on SD Cards
LoRaWAN, The Things Network, and ThingSpeak
Operating a LoRaWAN Gateway for TTN
Defying "Wind and Weather"
Mega Display with Weather Forecasz
Elektor GREEN and GOLD members can download their digital edition here.
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electronica fast forward 2022 Start- & Scale-Up AwardsPreparations Speeding Up!
Bluetooth Low Energy with ESP32-C3 and ESP32You Don’t Always Need to Choose Wi-Fi!
Bluetooth Low Energy SnifferHacking a makerdiary nRF52840 MDK USB Dongle
Magic RGB LED CubeHardware Design Around an RP2040
Auto On/Off for Solder Paste Compressor
Elektor Video ContentLivestreams, Webinars, and Courses for Engineers and Pro Makers
Bicycle ElectrificationHands-On with an E-Bike Retrofit Kit
Starting Out in ElectronicsMultiplying Voltages
From Life’s ExperienceSidelines
Teensy 4.0Why Is This Board So Fast?
Audio Power Amplifier Simulation with TINAThe Try-Before-You-Build Approach
Develop and Operate Your LoRaWAN IoT NodesSample Chapter: Dragino LHT65, LDS01, and LDS02 LoRaWAN Modules
Err-lectronicsCorrections, Updates and Readers’ Letters
5G Just for MeGaining Complete Control of 5G Deployments with Private Cellular Networks
Infographics 7-8/2022
How Does My Device Learn to Transmit?Applications with Wi-Fi Interfaces
Smartphones are the Heart of the IoT
Audio Spectrum Analyzer with DekatronsA New Way to Use Vintage Tubes
Sending Data to TelegramGet It Done with an ESP32 and a Few Parts
A Fliege Notch Filter for Audio MeasurementsMake Better Measurements with a Notch Filter
CO2 Meter TeardownIs It Hackable for Your Projects?
PUT-ting It All TogetherThe Programmable Unijunction Transistor Explained
Round Touchscreen for Raspberry PiHyperPixel 2.1 Round from Pimoroni
Remote Sensing with Connection Loss DetectionUsing nRF24L01+ Modules
Digital FM Receiver with Arduino and TEA5767Stayed Tuned with an Arduino Nano
Changing an OLED Interface from SPI to I²C
HomeLab ToursA Hobby Does Not Retire
A Decade of Ethics in ElectronicsTessel Renzenbrink Reflects on the Digital Society and More
HexadokuThe Original Elektorized Sudoku
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USB-meetadaptertest stroom en signaalkwaliteit van USB-poorten
4...20 mA stroom-uitgang voor Arduino Unobetrouwbare, EMI-ongevoelige current loop-interface
Automatische stofzuigerschakelaarhoud uw werkplek schoon
DDS-generator met ATtiny
Opamp-tester v2nieuwe print – nu ook voor SMD’s
550-mW audio ‘Lamp-Amp’voor die warme buizenklank
Zekeringbewakerhoud zekeringen in de gaten met een knipper-LED
Hoogwaardige RIAA-voorversterkerhaal het beste uit uw vinylplaten!
Kalibratie voor draaitafelsArduino-gebaseerde 100/120Hz-stroboscoop
Elektor Classics: Video-versterker
Dimmer met IR-afstandsbedieningcomfortabel en elegant staande halogeen- of LED-lampen regelen
Het gebruik van switch…case bij strings in C++/Arduino IDE
Magneetzoekermet een eenvoudige Hall-effect-sensor
Raspberry Pi: slimme aan/uit-knopeen oplossing voor de Raspberry Pi tot aan model 4
Professionele tipsvan makers voor makers
Praktische projecten met de 555-timerDC-motorbesturing en snelle reactie-uitdaging
Eenvoudige ‘aan-verklikker’spaar energie met een simpele schakeling
Powerpacks parallelschakelendrie dagen ononderbroken stroom
VFO tot 15 MHzimplementatie met Raspberry Pi Pico
Vioolstemmer met ATtiny202
Elektor Classics: Video-ingangsversterker voor zwart/wit-TV
Capaciteitsmeter20 pF tot 600 nF
Quasi-analoog uurwerk Mk IItwee LED-ringen – voor uren en minuten
Niets is onmogelijk(met hulp van het Arduino-ecosysteem)
Neon dobbelsteen
Elektor Classics: RTTY-afstemhulp
Inspirerende hardware-ontwerpen voor uw ESP’s
Elektor Classics: 3 A voeding
RGB-LED’s met geïntegreerde stuurkringlicht met precisie: ICLED’s zetten de standaard
Experiment: een mixed-signal Theremin?moderne time-of-flight sensoren plus de tijdloze analoge XR2206
ESP32 audio-transceiver (deel 1)SD-kaart WAV-speler demo
Elektor infographicschakelingen en schakelingontwerp 2025
Kleine audiomixereenvoudig, veelzijdig en schaalbaar
Slimme timer voor trapverlichtingbespaar op uw energierekening!
Maak uw rolluiken slimmerVelux-hardware besturen met een ESP32 en MQTT
Solid-state voetenwarmercomfortabel en energiezuinig
Is de M5Stamp Fly-quadcopter de nieuwe Tello?
Vergroot het WiFi-bereik van de ESP32-C3 SuperMinieenvoudige en effectieve antennemodificatie
ZD-8968 hetelucht-soldeerstationbudgetvriendelijk werkpaard of gebakken lucht?
Parkeersensor-testervind defecten in het PDC-systeem van een auto
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De ESP-BLASTEen mini ESP32 raketdrone die ruim 100 km/u vliegt
STM32Cube Innovation-ChallengeDoe mee met je beste STM32C5-ontwerp
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Err-lectronics
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WerkbankwijsheidPraktische tips van experts
Walter, de compacte IoT-moduleDeel 2: Toegang tot weer- en datadiensten
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USB-meetadaptertest stroom en signaalkwaliteit van USB-poorten
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Parkeersensor-testervind defecten in het PDC-systeem van een auto
Livre : Mastering the Arduino Uno R4
Basée sur le processeur ATmega328P 8 bits économique, la carte Arduino Uno R3 est sans doute la plus populaire de la famille Arduino, et ce modèle robuste nous accompagne depuis de nombreuses années. Onze ans plus tard, son successeur tant attendu, l'Arduino Uno R4, a vu le jour. Elle est conçue autour d'un microcontrôleur Arm Cortex-M4 32 bits cadencé à 48 MHz et offre une mémoire SRAM et Flash considérablement étendue. De plus, un convertisseur analogique-numérique (CAN) plus précis et un nouveau convertisseur numérique-analogique (CNA) ont été ajoutés. La carte Uno R4 prend également en charge le bus CAN grâce à une interface dédiée.
Deux versions de la carte sont disponibles : Uno R4 Minima et Uno R4 WiFi. Ce livre explique comment utiliser ces nouvelles cartes pour développer de nombreux projets variés et intéressants avec seulement quelques composants et modules externes. Tous les projets décrits dans ce livre ont été entièrement testés sur la carte Uno R4 Minima ou la carte Uno R4 WiFi, selon le cas.
Les sujets abordés incluent la lecture, le contrôle et le pilotage de nombreux composants et modules du kit ainsi que sur la carte Uno R4 correspondante, y compris
LED
Afficheurs à 7 segments (utilisant des interruptions programmées)
LCD
Capteurs
Lecteur RFID
Clavier 4×4
Horloge en temps réel (RTC)
Joystick
Matrice de LED 8×8
Moteurs
DAC (convertisseur numérique-analogique)
Matrice LED
Connectivité Wi-Fi
UART série
Bus CAN
Contrôleur et récepteur infrarouge
Simulateurs
… le tout de manière créative et pédagogique, le fonctionnement du projet et les logiciels associés étant expliqués en détail.
Arduino Uno R4 WiFi
La carte Arduino Uno R4 est équipée du processeur Renesas RA4M1 ARM Cortex-M4 32 bits, offrant une puissance de traitement, une mémoire et des fonctionnalités considérablement améliorées. La version WiFi intègre un module WiFi ESP32-S3 en plus du RA4M1, élargissant ainsi les possibilités créatives des makers et des ingénieurs.
L'Arduino Uno R4 fonctionne à 48 MHz, soit trois fois plus que la populaire Uno R3. De plus, la mémoire SRAM a été augmentée de 2 Ko à 32 Ko et la mémoire flash de 32 Ko à 256 Ko afin de prendre en charge des projets plus complexes. Suite aux retours de la communauté, le port USB est désormais de type USB-C et la tension d'alimentation maximale a été portée à 24 V, avec une conception thermique optimisée. La carte comprend un bus CAN et un port SPI, permettant aux utilisateurs de réduire le câblage et d'effectuer des tâches en parallèle en connectant plusieurs shields. Un convertisseur numérique-analogique (CNA) analogique 12 bits est également intégré.
Spécifications
Microcontrôleur
Renesas RA4M1 (ARM Cortex-M4)
USB
USB-C
Port de programmation
Broches
Broches d'E/S numériques
14
Broches
Broches d'entrée analogiques
6
CNA
1
TCR
1
Broches PWM
6
Communication
UART
1x
I²C
1x
SPI
1x
Connecteur I²C Qwiic
1x
CAN
1x Bus CAN
Alimentation
Tension de fonctionnement du circuit
5 V
Tension d'entrée (VIN)
6-24 V
Courant continu par broche d'E/S
8 mA
Fréquence d'horloge
Noyau principal
48 MHz
Mémoire
RA4M1
256 ko Flash, 32 ko RAM
Matrice LED
12 x 8 (96 LED rouges)
Dimensions
68,9 x 53,4 mm
Téléchargements
Datasheet
Schematics
Cette offre groupée contient :
Livre : Mastering the Arduino Uno R4 (d'une valeur de 45 €)
Arduino Uno R4 WiFi (d'une valeur de 30 €)
Diese Ausgabe steht allen GOLD- und GREEN-Mitgliedern auf der ElektorMagazine-Website zum Download bereit!
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electronica Fast Forward Start- & Scale-Up AwardsDie Vorbereitungen laufen auf Hochtouren!
Bluetooth Low Energy mit dem ESP32-C3 und ESP32Es muss nicht immer WLAN sein!
Bluetooth-LE-SnifferMit dem makerdiary nRF52840 MDK USB-Dongle
Magischer RGB-LED-WürfelHardware-Design rund um einen RP2040
Automatischer Ein/Ausschalter für Lötpastenkompressor
Elektor - live und in FarbeLivestreams, Webinare und Kurse für Ingenieure und Maker
Fahrrad elektrifizierenE-Bike-Nachrüstkit in der Praxis
Aller Anfang ...Muss nicht schwer sein: Multiplikation von Spannungen
Aus dem Leben gegriffenNebenbeschäftigungen
Teensy 4.0 - warum ist das Board so schnell?Oder: Geschwindigkeit ist keine Hexerei!
Simulation von Audio-Leistungsverstärkern mit TINADer „Try-Before-You-Build“-Ansatz
LoRaWAN-Knoten im IoTEin Beispiel-Kapitel: Die LoRaWAN-Module Dragino LHT65, LDS01 und LDS02
Projekt 2.0Korrekturen, Updates und Leserbriefe
5G für mich alleinVollständige Kontrolle über 5G-Implementierungen in privaten Mobilfunknetzen
Infographics 7-8/2022
Wie lernt mein Gerät funken?Applikationen mit WiFi-Schnittstellen ausrüsten
Rheinturmuhr – Wecker de luxe
Audio-Spektrum-Analysator mit DekatronsEine neue Art, alte Röhren zu verwenden
Senden von Daten an TelegramEin ESP32 und ein paar Bauteile erledigen den Job32 and a Few Parts
Fliege-Bandsperre für Audio-MessungenBesseres Messen durch Notch-Filterung
CO2-Messgerät auseinandergenommenIst das Gerät hackbar für Ihre Projekte?
Spielereien mit PUTsAnaloge Entwürfe mit dem Programmierbaren Unijunction-Transistor
Ein runder Touchscreen für den Raspberry PiHyperPixel 2.1 Round von Pimoroni
Fernwirken und die Erkennung von Verbindungsverlustenmit Hilfe von nRF24L01+ Modulen
Digitaler UKW-EmpfängerMit Arduino Nano und TEA5767
OLED-Display - aus SPI mach I²C
Zutritt für Unbefugte verboten!Ein Hobby geht nicht in Rente!
Ein Jahrzehnt der Ethik in der ElektronikTessel Renzenbrink sinniert über die digitale Gesellschaft
HexadokuSudoku für Elektroniker
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.