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Der Raspberry Pi wird traditionell mit Python programmiert. Obwohl das eine sehr mächtige Sprache ist, sind viele Programmierer vielleicht nicht mit ihr vertraut. C hingegen ist vielleicht die am häufigsten verwendete Programmiersprache und alle eingebetteten Mikrocontroller können damit programmiert werden. Die Sprache C wird an den meisten technischen Hochschulen und Universitäten gelehrt, und fast alle Studenten der Ingenieurwissenschaften sind mit der Verwendung dieser Sprache bei ihren Projekten vertraut. In diesem Buch geht es darum, den Raspberry Pi mit C zu verwenden, um eine Reihe von hardwarebasierten Projekten zu entwickeln. Dabei werden zwei der beliebtesten C-Bibliotheken, wiringPi und pigpio, verwendet. Das Buch beginnt mit einer Einführung in C, und die meisten Studenten und Neueinsteiger werden dieses Kapitel als wertvoll empfinden. Das Buch enthält viele Projekte, darunter die Verwendung von Wi-Fi und Bluetooth, um die Kommunikation mit Smartphones herzustellen. Viele sensor- und hardwarebasierte Projekte sind enthalten. Sowohl die wiringPi- als auch die pigpio-Bibliotheken werden in allen Projekten verwendet. Es werden vollständige Programmlistings mit vollständigen Erklärungen gegeben. Alle Projekte wurden vollständig getestet und funktionieren. Die folgenden hardwarebasierten Projekte sind im Buch enthalten: Benutzung von Sensoren Verwendung von LCDs I²C- und SPI-Busse Serielle Kommunikation Multitasking Externe und Timer-Interrupts Nutzung von Wi-Fi Webserver Kommunikation mit Smartphones Bluetooth verwenden Senden von Daten in die Cloud Programmlisten aller in diesem Buch entwickelten Raspberry-Pi-Projekte sind auf der Elektor-Website verfügbar. Die Leser können diese Programme herunterladen und in ihren Projekten verwenden. Alternativ können sie diese auch an ihre Anwendungen anpassen.

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Dieses E-Book enthält 30 originale Raspberry Pi-Artikel, die in der Zeitschrift Elektor zwischen Mai 2016 und Juli/August 2018 veröffentlicht wurden. Das 167 Seiten umfassende PDF steckt voller Ideen, Erklärungen, Tipps, Grafiken, Programmen, Platinenlayouts und vieles mehr. Die Artikel sind informativ, unterhaltsam und anregend zugleich. Lassen Sie sich inspirieren!

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Sicher, modular, Open Source und autark Seit der Raspberry Pi eingeführt wurde, wird er von Enthusiasten zur Automatisierung ihrer Häuser verwendet. Der Raspberry Pi ist ein leistungsstarker Computer in einem kleinen Gehäuse mit zahlreichen Schnittstellenoptionen zur Steuerung verschiedener Geräte. Dieses Buch zeigt Ihnen, wie Sie Ihr Zuhause mit einem Raspberry Pi automatisieren können. Sie lernen, wie Sie verschiedene drahtlose Protokolle für die Heimautomatisierung verwenden, z. B. Bluetooth, 433,92 MHz-Funkwellen, Z-Wave und Zigbee. Bald werden Sie Ihr Zuhause mit Python, Node-RED und Home Assistant automatisieren und sogar mit Ihrem Heimautomatisierungssystem sprechen können. All dies geschieht sicher mit einem modularen System, das vollständig Open Source ist und ohne die Dienste von Drittanbietern auskommt. Sie haben die Kontrolle über Ihr Zuhause und sonst niemand. Am Ende dieses Buches können Sie Ihren Raspberry Pi als hochflexibles Heimautomatisierungs-Gateway für Protokolle Ihrer Wahl installieren und konfigurieren und verschiedene Dienste mit MQTT verknüpfen, um Ihr eigenes System daraus zu machen. Dieser DIY-Ansatz (Do it yourself) ist etwas aufwändiger als die Installation eines handelsüblichen Heimautomatisierungssystems, aber dabei können Sie viel lernen und am Ende wissen Sie genau, was Ihr Haus steuert und wie Sie es optimieren können. Aus diesem Grund haben Sie sich überhaupt für den Raspberry Pi interessiert, richtig? Machen Sie Ihren Raspberry Pi zu einem zuverlässigen Gateway für verschiedene Heimautomatisierungsprotokolle. Machen Sie Ihr Heimautomatisierungs-Setup mit Docker Compose reproduzierbar. Sichern Sie Ihre gesamte Netzwerkkommunikation mit TLS. Erstellen Sie ein Videoüberwachungssystem für Ihr Zuhause. Automatisieren Sie Ihr Zuhause mit Python, Node-RED, Home Assistant und AppDaemon. Greifen Sie von entfernten Standorten sicher auf Ihr Heimautomatisierungs-Dashboard zu. Verwenden Sie vollständig offline Sprachbefehle in Ihrer eigenen Sprache. Laden Sie die Software herunter und sehen Sie sich die Errata für das Buch auf GitHub an.

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Dieses Buch nimmt Sie mit auf eine spannende Tour durch die Entwicklung von Full-Stack-Webanwendungen mit Raspberry Pi. Sie lernen, wie Sie eine Anwendung von Grund auf erstellen. Sie erwerben Erfahrung und Wissen über Technologien, darunter: Das Linux-Betriebssystem und die Befehlszeile. Die Programmiersprache Python. Die GPIOs (General Purpose Input Output Pins) des Raspberry Pi. Der Nginx-Webserver. Flask Python-Mikroframework für Webanwendungen. JQuery und CSS zum Erstellen von Benutzeroberflächen. Umgang mit Zeitzonen. Erstellen von Diagrammen mit Plotly und Google Charts. Datenerfassung mit Google Sheet. Entwickeln von Applets mit IFTTT. Sichern Sie Ihre Anwendung mit SSL. Empfangen Sie mit Twilio Textnachrichten auf Ihrem Telefon. In diesem Buch erfahren Sie außerdem, wie Sie einen drahtlosen Arduino-Sensorknoten aus der Ferne einrichten und Daten von ihm sammeln. Ihre Raspberry Pi-Webanwendung kann Arduino-Knotendaten auf die gleiche Weise verarbeiten, wie sie Daten von ihrem integrierten Sensor verarbeitet. Raspberry Pi Full Stack vermittelt Ihnen viele Fähigkeiten, die für die Erstellung von Web- und Internet-of-Things-Anwendungen unerlässlich sind. Die Anwendung, die Sie in diesem Projekt erstellen, ist eine Plattform, die Sie erweitern können. Dies ist nur der Anfang dessen, was Sie mit einem Raspberry Pi und den Software- und Hardwarekomponenten tun können, die Sie lernen werden. Dieses Buch wird vom Autor durch einen eigenen Diskussionsbereich unterstützt.

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Der Arduino Uno ist ein Open-Source-Mikrocontroller-Entwicklungssystem, das Hardware, eine integrierte Entwicklungsumgebung (IDE) und eine Vielzahl von Bibliotheken umfasst. Es wird von einer riesigen Gemeinschaft von Programmierern, Elektronikern, Enthusiasten und Akademikern unterstützt. Insbesondere die Bibliotheken erleichtern die programmierte Arbeit und reduzieren die Entwicklungszeiten, da sie das Erstellen von Programmen erheblich erleichtern. Der Raspberry Pi 4 kann in vielen Projekten wie Audio- und Videoanwendungen, aber auch in Industriesteuerungen, Robotik, Spielen usw. eingesetzt werden. Dazu bietet er auch WiFi- und Bluetooth-Fähigkeiten, wodurch er sich zudem hervorragend für internetbasierte Steuerungs- und Überwachungsanwendungen eignet. In diesem Buch werden sowohl der Raspberry Pi 4 als auch der Arduino Uno in PID-basierten automatischen Steuerungsanwendungen eingesetzt. Nach einer grundlegenden Theorie der Regelsysteme werden funktionierende und getestete Projekte zur Steuerung realer Systeme mit PID-Reglern vorgestellt. Die Open-Loop-Eigenschaften, die Abstimmung der PID-Parameter und das Closed-Loop-Zeitverhalten der Systeme werden zusammen mit Blockdiagrammen, Schaltplänen und PID-Regelalgorithmen ausführlich diskutiert. Vollständiges Programm für Raspberry Pi und Arduino Uno, runden die im Buch vorgestellten Projekte ab. Die Regelsysteme können problemlos auch auf andere Projekte angewendet werden und die für den Raspberry Pi 4 angegebenen Programme sollten auch mit anderen Modellen der Raspberry Pi-Familie reibungslos funktionieren. Das Buch behandelt folgende Themen: Steuer- und Regelsysteme Analoge und digitale Sensoren Übertragungsfunktionen und zeitkontinuierliche Systeme Systemantwortfunktionen erster und zweiter Ordnung Zeitdiskrete digitale Systeme Zeitkontinuierliche PID-Regler Zeitdiskreter PID-Regler Zweipunkt-Temperaturregelung mit Raspberry Pi und Arduino Uno PID-basierte Temperaturregelung mit Raspberry Pi und Arduino Uno Motorsteuerung mit Raspberry Pi und Arduino Uno Wasserstandsregelung mit Raspberry Pi und Arduino Uno PID-basierte LED-Helligkeitsregelung mit Raspberry Pi und Arduino Uno

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Entwerfen Sie IoT-Projekte mit Raspberry Pi, Arduino und ESP32 Das Internet der Dinge (IoT) wird zu einem wichtigen Anwendungsbereich für eingebettete Systeme. Daher interessieren sich immer mehr Menschen für das Design und die Programmierung eingebetteter Systeme. Technische Hochschulen und Universitäten verabschieden sich von herkömmlichen 8- und 16-Bit-Mikrocontrollern und führen eingebettete 32-Bit-Mikrocontroller in ihren Lehrplan ein. Viele IoT-Anwendungen erfordern Präzision, hohe Verarbeitungsleistung und geringen Stromverbrauch. Node-RED wird von IBM hergestellt und ist ein Open-Source-Grafikeditor für die Verkabelung des Internets der Dinge. Node-RED verfügt über eine große Anzahl von Knoten, um eine Vielzahl von Aufgaben zu bewältigen. Die erforderlichen Knoten werden ausgewählt und miteinander verbunden, um eine bestimmte Aufgabe auszuführen. Node-RED basiert auf der Flussprogrammierung, bei der Knoten konfiguriert und miteinander verbunden werden, um ein Anwendungsprogramm zu bilden. Es gibt Knoten zum Ausführen komplexer Aufgaben, darunter Webzugriff, Twitter, E-Mail, HTTP, Bluetooth, MQTT, Steuerung von GPIO-Ports usw. Ein besonders schöner Aspekt von Node-RED ist, dass der Programmierer nicht lernen muss, wie man komplexe Programme schreibt. Beispielsweise kann eine E-Mail gesendet werden, indem einfach Knoten miteinander verbunden werden und nur wenige Codezeilen geschrieben werden. Ziel dieses Buches ist es, zu lehren, wie Node-RED in Projekten eingesetzt werden kann. Die wichtigste Hardwareplattform, die bei den meisten Projekten in diesem Buch verwendet wird, ist Raspberry Pi 4. Es gibt Kapitel, die zeigen, wie Node-RED auch mit Arduino Uno, ESP32 DevKitC und den ESP8266 NodeMCU Mikrocontroller-Entwicklungsboards verwendet werden kann.

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Mitarbeit in über 50 Projekten Die Prozessorfamilie STM32 Nucleo wird von STMicroelectronics hergestellt. Dabei handelt es sich um kostengünstige Entwicklungsboards für ARM-Mikrocontroller. In diesem Buch geht es um die Entwicklung von Projekten mit der beliebten Software STM32CubeIDE und dem Entwicklungsboard Nucleo-L476RG. In den ersten Kapiteln des Buches wird die Architektur der Nucleo-Familie kurz beschrieben. Das Buch behandelt viele Projekte, die die meisten Funktionen der Nucleo-L476RG-Entwicklungsplatine nutzen, wobei die vollständigen Softwarelisten für die STM32CubeIDE für jedes Projekt zusammen mit ausführlichen Beschreibungen angegeben werden. Die Projekte reichen von einfachen blinkenden LEDs bis hin zu komplexeren Projekten mit Modulen, Geräten und Bibliotheken wie GPIO, ADC, DAC, I²C, SPI, LCD, DMA, analogen Eingängen, Energieverwaltung, X-CUBE-MEMS1-Bibliothek, DEBUGGING und anderen. Darüber hinaus werden mehrere Projekte mit den beliebten Nucleo-Erweiterungsplatinen beschrieben. Diese Erweiterungsplatinen werden auf die Nucleo-Entwicklungsplatinen aufgesteckt und bieten Sensoren, Relais, Beschleunigungsmesser, Gyroskope, WLAN und vieles mehr. Die Verwendung einer Erweiterungsplatine zusammen mit der X-CUBE-MEMS1-Bibliothek vereinfacht die Projektentwicklung erheblich. Alle Projekte im Buch wurden getestet und funktionieren. Für jedes Projekt sind folgende Unterüberschriften angegeben: Projekttitel, Beschreibung, Ziel, Blockdiagramm, Schaltplan und Programmliste für die STM32CubeIDE. In diesem Buch erfahren Sie mehr über STM32-Mikrocontrollerarchitektur; das Nucleo-L476RG-Entwicklungsboard in Projekten, die das integrierte Softwareentwicklungstool STM32CubeIDE verwenden; externe und interne Interrupts und DMA; DEBUG, ein mit STM32CubeIDE entwickeltes Programm; die MCU im Ruhe-, Stopp- und Standbymodus; Nucleo-Erweiterungsplatinen mit den Nucleo-Entwicklungsplatinen. Was du brauchst ein PC mit Internetanschluss und USB-Anschluss; STM32CubeIDE-Software (kostenlos auf der Website von STMicroelectronics erhältlich) die Quelldateien des Projekts, verfügbar auf der von Elektor gehosteten Webseite des Buches; Nucleo-L476RG-Entwicklungsboard; einfache elektronische Geräte wie LEDs, Temperatursensoren, I²C- und SPI-Chips und einige mehr; Nucleo-Erweiterungsplatinen (optional).

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Der Raspberry Pi stellt einen sehr preiswerten, aber doch vollwertigen Computer dar, an den auf einfache Weise verschiedenste Elektronik angeschlossen werden kann. Dieses Buch geht auf eine der Stärken des Raspberry Pi ein: die Kombination von Elektronik und Software. Nach einer kurzen Einführung zum Raspberry Pi wird auf die benötigte Software eingegangen. Im Anschluss wird das Linux-Betriebssystem kurz vorgestellt – gefolgt von einer Einführung in die Programmierung mit Bash, Python und JavaScript. Der Schwerpunkt liegt dabei auf Python. Die Erläuterungen sind in allen Fällen kurz und bündig und trotzdem so ausführlich, dass das Notwendigste besprochen wird, um die folgenden Projekte zu verstehen und individuell anzupassen. Dieses Buch beschreibt 45 spannende und interessante Projekte, wie zum Beispiel ein Wechselblinklicht, eine Motorregelung, Erzeugen und Verarbeiten analoger Signale, ein digitales Thermometer, ein Lichtmesser. Aber auch kompliziertere Projekte wie eine Motor-Geschwindigkeitsregelung, ein Webserver mit CGI (Common Gateway Interface) und Client-Server-Programme werden vorgestellt. Sie können dieses Buch als Projektbuch verwenden und die Projekte nachbauen, um sie dann in der Praxis einzusetzen. Durch die ausführliche Beschreibung mit Schaltplänen und Fotos gestaltet sich der Aufbau auf dem Steckbrett recht einfach. Sie können dieses Buch auch als Lehrbuch verwenden. Bei jedem Projekt wird erklärt, warum es auf diese Art und Weise ausgeführt ist. Sie lernen viel über den Raspberry Pi, Python und die verwendeten Bauteile, so dass Sie selbst die Projekte anpassen, nach eigenen Wünschen erweitern oder mehrere Projekte miteinander kombinieren können. Um Ihnen die Software-Installation zu erleichtern, hat der Autor das Betriebssystem und alle Programmbeispiele auf einer SD-Karte zusammengetragen. Passend zu den Projekten ist neben dieser SD-Karte auch ein Hardware-Starterkit bei Elektor erhältlich.

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Die Programmierung von eingebetteten Systemen ist aufgrund von Ressourcenbeschränkungen und begrenzten Debugging-Möglichkeiten schwierig. Warum sollten Sie Ihr eigenes Echtzeitbetriebssystem (RTOS) und Ihre Anwendung entwickeln, wenn die bewährte FreeRTOS-Software frei verfügbar ist? Warum nicht mit einer validierten Grundlage beginnen? Jeder Softwareentwickler weiß, dass man ein schwieriges Problem in kleinere Probleme aufteilen muss, um es zu bewältigen. Durch den Einsatz von separaten präemptiven Tasks und FreeRTOS-Kommunikationsmechanismen wird eine saubere Funktionstrennung innerhalb der gesamten Anwendung erreicht. Das führt zu einem sicheren und wartbaren Design. Praktizierende Ingenieure und Studenten können dieses Buch und die ESP32-Arduino-Umgebung gleichermaßen nutzen, um sich in FreeRTOS-Konzepte in einem angenehmen Tempo einzuarbeiten. Der gut organisierte Text ermöglicht es Ihnen, jedes Konzept zu beherrschen, bevor Sie das nächste Kapitel beginnen. Praktische Breadboard-Experimente und Schaltpläne sind enthalten, um die Lektionen zu verdeutlichen. Erfahrung ist der beste Lehrer. Jedes Kapitel enthält Übungen, um Ihr Wissen zu testen. Die FreeRTOS Application Programming Interface (API) wird vollständig für die ESP32 Arduino Umgebung behandelt. Sie können das Gelernte auf andere FreeRTOS-Umgebungen anwenden, einschließlich Espressifs ESP-IDF. Der Quellcode ist auf GitHub verfügbar. All diese Ressourcen versetzen Sie in die Lage, Ihr nächstes supercooles ESP32-Projekt zu entwickeln. Was Sie lernen werden: Wie präemptives Scheduling in FreeRTOS funktioniert Der Arduino-Startup "loopTask" Nachrichten-Warteschlangen FreeRTOS-Zeitgeber und der IDLE-Task Semaphore, Mutex und ihre Unterschiede Die Mailbox und ihre Anwendung Echtzeit-Task-Prioritäten und ihre Auswirkungen Interrupt-Interaktion und Verwendung mit FreeRTOS Warteschlangen-Sets Benachrichtigung von Tasks mit Ereignissen Ereignis-Gruppen Kritische Abschnitte Lokale Speicherung von Aufgaben Die Gatekeeper-Aufgabe

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Erste Schritte mit dem weltweit besten Open-Source-PCB-Tool + Beherrschung des PCB-Designs anhand realer Projekte. Ein Handbuch, das so umfassend ist, dass wir es in zwei Büchern zusammenfassen mussten! Die neueste Version von KiCad, dem weltweit besten kostenlosen PCB-Tool, ist vollgepackt mit Funktionen, die normalerweise nur in teuren kommerziellen CAD-Tools zu finden sind. Diese moderne, plattformübergreifende Anwendungssuite, die auf Schaltplan- und Designeditoren mit Zusatzanwendungen basiert, ist ein stabiles und ausgereiftes PCB-Tool. KiCad 6 ist perfekt für Elektronikingenieure und Bastler geeignet. Hier sind die wichtigsten Verbesserungen und Funktionen in KiCad 6, sowohl über als auch unter der Haube: Moderne Benutzeroberfläche, im Vergleich zu früheren Versionen komplett neu gestaltet Verbesserte und anpassbare Prüffunktionen für Elektrik und Designregeln Themeneditor, mit dem Sie KiCad auf Ihrem Bildschirm anpassen können Möglichkeit zum Importieren von Projekten aus Eagle, CADSTART und mehr Verbessertes Bus-Handling Volle Kontrolle über die Darstellung von Informationen durch den Layouteditor Filter definieren auswählbare Elemente Verbesserter interaktiver Router hilft Ihnen beim präzisen Zeichnen einzelner Spuren und differentieller Paare Neue oder verbesserte Tools zum Zeichnen von Tracks, Messen von Entfernungen, Anpassen von Tracklängen usw. Verbessertes Werkzeug zum Erstellen gefüllter Zonen Einfacher Datenaustausch mit anderen CAD-Anwendungen Realistischer Raytracing-fähiger 3D-Viewer Riesige Community von Mitwirkenden, die KiCad jeden Tag besser machen Umfangreiche Repositorien mit Symbol-, Footprint- und 3D-Formbibliotheken Das erste Buch „KiCad 6 Like A Pro – Fundamentals and Projects“ bringt Ihnen den Umgang mit KiCad in der Praxis bei. Es hilft Ihnen, schnell produktiv zu werden und mit dem Entwurf Ihrer eigenen Platinen zu beginnen. Beispielprojekte (z. B. ein einfaches Steckplatinen-Netzteil und ein PCBA 4×8×8 LED-Matrix-Array) veranschaulichen die grundlegenden Funktionen von KiCad, auch wenn Sie keine Vorkenntnisse im PCB-Design haben. Der Autor beschreibt den gesamten Arbeitsablauf von der Schemaeingabe bis hin zu den Feinheiten der Fertigstellung der Dateien für die PCB-Produktion und bietet fundierte Anleitungen für den Prozess. Weitere vollwertige Projekte mit steigendem Schwierigkeitsgrad werden in einem zweiten Buch zusammen mit einer Reihe fortgeschrittener Rezepte vorgestellt. Das zweite Buch „KiCad 6 Like A Pro – Projekte, Tipps und Rezepte“ hilft Ihnen beim Einüben Ihrer neuen KiCad 6-Kenntnisse, indem es Sie in einer Reihe von zwei realen Projekten herausfordert, unterstützt durch einen umfassenden Satz von Rezepten mit detaillierten Anweisungen zum Erledigen einer Vielzahl einfacher und komplexer Aufgaben.

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Pfiffige Lösungen mit Arduino Pro Mini und ATmega328-Boards Mit einem einfachen Arduino Pro Mini Board und ein paar weiteren Bauteilen lassen sich heute für wenig Geld Projekte realisieren, die vor 20 oder 30 Jahren noch unentbehrlich waren oder ein kleines Vermögen gekostet hätten. Von einfachen LED-Effekten bis zur Ladestation – die den Akku auf Herz und Nieren prüft – ist in diesem Buch vieles dabei. Als Mikrocontroller dient bei allen beschriebenen Projekten der ATmega328, der mit seinen 20 Ein- und Ausgangsleitungen unzählige Möglichkeiten zum Messen, Schalten und Steuern bietet. Mit einem 7-Segment-Display und ein paar Widerständen lässt sich daraus z. B. ein Voltmeter bauen oder mittels NTC ein Thermometer. Die Arduino-Plattform bietet dabei die perfekte Entwicklungsumgebung zum Programmieren der Boards. Neben den ganz konkreten Projekten soll das Buch aber auch das nötige Wissen vermitteln, um eigene Ideen zu verwirklichen. Wie misst man was? Welcher Transistor ist geeignet, um verschiedene Verbraucher einzuschalten? Wann ist man mit einem IC besser bedient, oder wie schaltet man die Netzspannung? Auch batteriebetriebene Projekte mit LilyPad sind ausführlich thematisiert. Ebenso elektrische Motoren, vom einfachen Gleichstrommotor bis zum Schrittmotor. Sensoren sind ein weiteres spannendes Thema. Nur zwei Beispiele: Mit einem winzigen Bauteil lässt sich tatsächlich feststellen, dass der Luftdruck am Fußboden höher ist als auf Tischhöhe. Mit einem einfachen Infrarot-Empfänger kann man mit der Fernbedienung ein zweites Leben schenken und die Wohnung damit steuern.

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Die Kurzwellentechnik hat einen ganz besonderen Reiz: Sie kann problemlos große Entfernungen überbrücken. Durch die Reflexion von Kurzwellensignalen an den leitenden Schichten der Ionosphäre können diese auch jenseits des Horizonts empfangen werden und so jeden Ort der Erde erreichen. Obwohl die Technik nach immer höheren Frequenzen strebt und Radio meist über UKW, DAB+, Satellit oder Internet gehört wird, erfordern moderne Übertragungswege umfangreiche Infrastrukturen und sind extrem anfällig. Im Falle eines weltweiten Stromausfalls gibt es nichts Wichtigeres als die Kurzwelle. Amateurfunk ist nicht nur ein Hobby, sondern auch ein Notfunksystem! Das SDR-Shield (SKU 18515) von Elektor ist ein vielseitiger Kurzwellenempfänger bis 30 MHz. Mit einem Arduino und der entsprechenden Software können Radiosender, Morsesignale, SSB-Sender und digitale Signale empfangen werden. In diesem Buch beschreibt der erfolgreiche Autor und begeisterte Funkamateur Burkhard Kainka die moderne Praxis des Software Defined Radio mit dem Elektor SDR Shield. Er vermittelt nicht nur theoretische Hintergründe, sondern erklärt auch zahlreiche Open Source Softwaretools.

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Entwickeln Sie Ihre eigenen benutzerdefinierten Heimautomatisierungsgeräte Die Mikrocontroller ESP8266 und ESP32 von Espressif haben die Heimautomatisierung für die breite Masse zugänglich gemacht. Allerdings beherrscht nicht jeder die Programmierung dieser Mikrocontroller mit dem C/C++ SDK von Espressif, dem Arduino-Kern oder MicroPython. Hier kommt ESPHome ins Spiel: Bei diesem Projekt programmieren Sie Ihren Mikrocontroller nicht, sondern konfigurieren ihn. Dieses Buch zeigt, wie Sie mit ESPHome auf einer ESP32-Mikrocontrollerplatine Ihre eigenen Heimautomatisierungsgeräte erstellen. Sie lernen, wie Sie alle Arten elektronischer Komponenten kombinieren und komplexe Verhaltensweisen automatisieren. Ihre Geräte können völlig autonom arbeiten und über WLAN eine Verbindung zu Ihren Heimautomatisierungs-Gateways wie Home Assistant oder MQTT-Broker herstellen. Am Ende dieses Buches können Sie Ihre eigenen Heimautomatisierungsgeräte nach Ihren Wünschen erstellen. Dank ESPHome und ESP32 ist dies für jeden machbar. Richten Sie eine ESPHome-Entwicklungsumgebung ein und erstellen Sie wartbare Konfigurationen Verwenden Sie Tasten und LEDs Einen Summer ertönen lassen und Melodien spielen Lesen Sie Messungen von verschiedenen Sensortypen Kommunizieren Sie über kurze Distanzen mit NFC, Infrarotlicht und Bluetooth Low Energy Informationen auf verschiedenen Displaytypen anzeigen Laden Sie die Software herunter und sehen Sie sich die Errata für das Buch auf GitHub an. https://github.com/koenvervloesem/Getting-Started-with-ESPHome

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Bluetooth Low Energy (BLE) Funkchips sind vom Raspberry Pi bis zur Glühbirne allgegenwärtig. BLE ist eine ausgeklügelte Technologie mit einer umfassenden Spezifikation, aber die Grundlagen sind recht zugänglich. Ein progressiver und systematischer Ansatz wird Sie bei der Beherrschung dieser drahtlosen Kommunikationstechnik, die für die Arbeit in Szenarien mit geringem Stromverbrauch unerlässlich ist, unterstützen. In diesem Buch lernen Sie, wie man: Entdecken Sie BLE-Geräte in der Nachbarschaft. Erstellen Sie Ihre eigenen Werbedaten für BLE-Geräte. Verbinden Sie sich mit BLE-Geräten wie Herzfrequenzmessern und Näherungsmeldern. Erstellen Sie sichere Verbindungen zu BLE-Geräten mit Verschlüsselung und Authentifizierung. BLE-Dienst- und Profilspezifikationen zu verstehen und zu implementieren. Ein BLE-Gerät mit einer proprietären Implementierung zurückentwickeln und mit Ihrer eigenen Software steuern. Ihre BLE-Geräte sollen so wenig Strom wie möglich verbrauchen. Dieses Buch zeigt Ihnen die Grundlagen der BLE-Programmierung mit Python und der Bleak-Bibliothek auf einem Raspberry Pi oder PC, mit C++ und NimBLE-Arduino auf den ESP32-Entwicklungsplatinen von Espressif und mit C auf einer der Entwicklungsplatinen, die vom Zephyr-Echtzeitbetriebssystem unterstützt werden, wie zum Beispiel die nRF52-Platinen von Nordic Semiconductor. Sie beginnen mit sehr wenig Theorie und werden von Anfang an Code entwickeln. Nach Abschluss dieses Buches werden Sie genug wissen, um Ihre eigenen BLE-Anwendungen zu erstellen.

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Einfache und kostengünstige digitale Signalverarbeitung Ziel dieses Buches ist es, die Grundprinzipien der digitalen Signalverarbeitung (DSP) zu vermitteln und sie unter Verwendung eines Minimums an Mathematik aus praktischer Sicht einzuführen. Es wird nur das Grundniveau der Theorie zeitdiskreter Systeme vermittelt, das ausreicht, um DSP-Anwendungen in Echtzeit zu implementieren. Die praktischen Umsetzungen werden in Echtzeit mithilfe des beliebten Mikrocontroller-Entwicklungsboards ESP32 DevKitC beschrieben. Mit dem kostengünstigen und äußerst beliebten ESP32-Mikrocontroller sollten Sie in der Lage sein, grundlegende DSP-Projekte mit Abtastfrequenzen im Audiobereich zu entwerfen. Die gesamte Programmierung erfolgt mit der beliebten Arduino IDE in Verbindung mit dem C-Sprachcompiler. Nachdem das Buch eine solide Grundlage der DSP-Theorie und relevante Diskussionen über die wichtigsten DSP-Softwaretools auf dem Markt gelegt hat, werden die folgenden audiobasierten Sound- und DSP-Projekte vorgestellt: Verwendung eines I²S-basierten digitalen Mikrofons zur Audioaufnahme Verwendung eines I²S-basierten Klasse-D-Audioverstärkers und Lautsprechers Wiedergabe von auf einer SD-Karte gespeicherter MP3-Musik über einen I²S-basierten Verstärker und Lautsprecher Wiedergabe von im ESP32-Flash-Speicher gespeicherten MP3-Musikdateien über einen I²S-basierten Verstärker und Lautsprecher Mono- und Stereo-Internetradio mit I²S-basierten Verstärkern und Lautsprechern Text-zu-Sprache-Ausgabe mit einem I²S-basierten Verstärker und Lautsprecher Verwendung der Lautstärkeregelung in I²S-basierten Verstärker- und Lautsprechersystemen Ein sprechender Veranstaltungszähler mit einem I²S-basierten Verstärker und Lautsprecher Ein einstellbarer Sinusgenerator mit I²S-basiertem Verstärker und Lautsprecher Verwendung des schnellen 24-Bit-ADC/DAC-Moduls Pmod I²S2 Digitales Tiefpass- und Bandpass-Echtzeit-FIR-Filterdesign mit externer und interner A/D- und D/A-Wandlung Digitales Tiefpass- und Bandpass-Echtzeit-IIR-Filterdesign mit externer und interner A/D- und D/A-Wandlung Schnelle Fourier-Transformationen (FFT)

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Programmieren, erstellen und meistern Sie über 60 Projekte mit dem Wireless RP2040 Raspberry Pi Pico und Pico W basieren auf dem schnellen, effizienten und kostengünstigen Dual-Core-Mikrocontrollerchip ARM Cortex M0+ RP2040 mit bis zu 133 MHz und 264 KB SRAM sowie 2 MB Flash-Speicher. Neben großem Speicher bieten Pico und Pico W viele GPIO-Pins und beliebte Peripherieschnittstellenmodule wie ADC, SPI, I²C, UART, PWM, Timing-Module, eine Hardware-Debug-Schnittstelle und einen internen Temperatursensor. Der Raspberry Pi Pico W verfügt zusätzlich über einen integrierten Infineon CYW43439 Bluetooth- und Wi-Fi-Chipsatz. Als dieses Buch geschrieben wurde, war die Bluetooth-Firmware noch nicht verfügbar. Wi-Fi wird jedoch bei 2,4 GHz mit den Protokollen 802.11b/g/n vollständig unterstützt. Dieses Buch ist eine Einführung in die Verwendung des Raspberry Pi Pico W in Verbindung mit der Programmiersprache MicroPython. Die Thonny-Entwicklungsumgebung (IDE) wird in allen über 60 funktionierenden und getesteten Projekten verwendet und deckt die folgenden Themen ab: Installieren von MicroPython auf Raspberry Pi Pico mithilfe eines Raspberry Pi oder eines PCs Timer-Interrupts und externe Interrupts Analog-Digital-Wandler (ADC) Projekte Verwendung des internen Temperatursensors und externer Sensorchips Verwendung des internen Temperatursensors und der externen Temperatursensorchips Datenlogging-Projekte PWM-, UART-, I²C- und SPI-Projekte Mit Smartphones über Bluetooth, WLAN und Apps kommunizieren Digital-Analog-Wandler (DAC) Projekte Alle Projekte sind erprobt und getestet. Sie können sowohl auf dem Raspberry Pi Pico als auch auf dem Raspberry Pi Pico W umgesetzt werden, wobei die Wi-Fi-basierten Themen nur auf dem Pico W laufen. Grundlegende Programmier- und Elektronikkenntnisse sind erforderlich, um die Projekte durchführen zu können. Für alle Projekte werden kurze Beschreibungen, Blockdiagramme, detaillierte Schaltpläne und vollständige MicroPython-Programmlisten bereitgestellt.

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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.

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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.

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Programming and Projects for the Minima and WiFi Based on the low-cost 8-bit ATmega328P processor, the Arduino Uno R3 board is likely to score as the most popular Arduino family member so far, and this workhorse has been with us for many years. Recently, the new Arduino Uno R4 was released, based on a 48-MHz, 32-bit Cortex-M4 processor with a huge amount of SRAM and flash memory. Additionally, a higher-precision ADC and a new DAC are added to the design. The new board also supports the CAN Bus with an interface. Two versions of the board are available: Uno R4 Minima, and Uno R4 WiFi. This book is about using these new boards to develop many different and interesting projects with just a handful of parts and external modules, which are available as a kit from Elektor. All projects described in the book have been fully tested on the Uno R4 Minima or the Uno R4 WiFi board, as appropriate. The project topics include the reading, control, and driving of many components and modules in the kit as well as on the relevant Uno R4 board, including LEDs 7-segment displays (using timer interrupts) LCDs Sensors RFID Reader 4×4 Keypad Real-time clock (RTC) Joystick 8×8 LED matrix Motors DAC (Digital-to-analog converter) LED matrix WiFi connectivity Serial UART CAN bus Infrared controller and receiver Simulators … all in creative and educational ways with the project operation and associated software explained in great detail.

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Über 60 Projekte mit Python programmieren, erstellen und meistern Der Raspberry Pi 5 ist der neueste Einplatinencomputer der Raspberry Pi Foundation. Er kann in vielen Anwendungen eingesetzt werden, beispielsweise in Audio- und Video-Medienzentren, als Desktop-Computer, in industriellen Steuerungen, in der Robotik sowie in vielen privaten und gewerblichen Anwendungen. Zusätzlich zu den bewährten Funktionen anderer Raspberry Pi-Computer bietet der Raspberry Pi 5 WLAN und Bluetooth (klassisch und BLE), was ihn perfekt für IoT sowie für Remote- und internetbasierte Steuerungs- und Überwachungsanwendungen macht. Mit diesem winzigen Kraftpaket ist es jetzt möglich, viele Echtzeitprojekte wie die digitale Audiosignalverarbeitung, digitale Echtzeitfilterung, digitale Echtzeitsteuerung und -überwachung und viele andere Echtzeitvorgänge zu entwickeln. Das Buch beginnt mit einer Einführung in den Raspberry Pi 5-Computer und behandelt die wichtigen Themen des lokalen und Remote-Zugriffs auf den Computer. Die Verwendung der Konsolensprachenbefehle sowie der Zugriff auf und die Verwendung der Desktop-GUI werden anhand von Arbeitsbeispielen beschrieben. Die restlichen Teile des Buches behandeln viele Raspberry Pi 5-basierte Hardwareprojekte mit Komponenten und Geräten wie LEDs und Summer LCDs Ultraschallsensoren Temperatur- und Luftdrucksensoren Der Sense HAT Kameramodule Es werden Beispielprojekte bereitgestellt, die Wi-Fi- und Bluetooth-Module zum Senden und Empfangen von Daten von Smartphones und PCs sowie zum Senden von Echtzeit-Temperatur- und Luftdruckdaten an die Cloud verwenden. Alle im Buch beschriebenen Projekte wurden vollständig auf korrekte Funktion getestet. Um die Projekte durchführen zu können, sind lediglich grundlegende Programmier- und Elektronikkenntnisse erforderlich. Für alle beschriebenen Projekte werden kurze Beschreibungen, Blockdiagramme, detaillierte Schaltpläne und vollständige Python-Programmlisten bereitgestellt.

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Praktische Einführung in 3D-Modellierung vom Gehäuse bis zu Frontplatten Ein historisches Bauteil einbetten, eine professionell anmutende Heimstätte für eine Leiterplatte schaffen oder ein komplexes Gerät mit Chassis konstruieren – diese und viele andere Herausforderungen werden mit FreeCAD zu einem anregenden Vergnügen. Hat man die grundlegenden Prozesse erst einmal verinnerlicht, sind der Fantasie praktisch keine Grenzen mehr gesetzt. Der Einstieg in ein neues Programm ist immer schwierig – besonders wenn es sich um ein so vielfältiges Werkzeug wie FreeCAD handelt. Überschaubare, aber zugleich gut verwendbare Einzelteile liefern in diesem Buch den Anfangspunkt. Das Zusammensetzen dieser Komponenten führt anschließend zu Baugruppen. In der Vielfalt der Möglichkeiten von FreeCAD wird ein gangbarer Weg gezeigt. Das beschriebene Vorgehen ist exemplarisch – die Beispiele lassen sich daher leicht auf eigene Aufgaben anwenden. Die Geräte wurden vom Autor angefertigt und mit Fotos illustriert. Eine 3D-Konstruktion erfordert etwas Aufwand, der sich aber lohnt: Neben einer beeindruckenden Darstellung von Projekten wird zugleich die Möglichkeit geliefert, z. B. Blechteile zur Fertigung abzuwickeln und für die Werkstatt aussagekräftige Zeichnungen zu exportieren. Schon bald werden Sie auf FreeCAD nicht mehr verzichten wollen!

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Mehr als 50 Grundlagenprojekte mit MicroPython und dem RP2040-Mikrocontroller Der Raspberry Pi Pico ist eine leistungsstarke Mikrocontroller-Platine, die speziell für das Physical Computing – also hardwarenahe Anwendungen – entwickelt wurde. Der Raspberry Pi Pico kann so programmiert werden, dass er eine einzelne Aufgabe sehr effizient ausführt und so schnelle Steuerungs- und Überwachungsanwendungen in Echtzeit ermöglicht. Der „Pico“, wie wir ihn nennen, basiert auf dem schnellen, effizienten und kostengünstigen Dual-Core ARM Cortex-M0+ RP2040 Mikrocontroller-Chip, der mit bis zu 133 MHz läuft und über 264 KB SRAM und 2 MB Flash-Speicher verfügt. Neben dem großen Speicher hat der Pico noch weitere attraktive Eigenschaften, darunter eine große Anzahl von GPIO-Pins sowie gängige Schnittstellen wie ADC, SPI, I²C, UART und PWM. Als Krönung bietet der Chip schnelle und genaue Timer, eine Hardware-Debug-Schnittstelle und einen internen Temperatursensor. Zur Programmierung lassen sich problemlos die gängigen Hochsprachen wie MicroPython oder C/C++ verwenden. Dieses Buch ist eine Einführung in die Verwendung des Pico mit der Programmiersprache MicroPython. In allen Projekten wird die Thonny-Entwicklungsumgebung (IDE) eingesetzt. Über 50 Projekte decken folgende Themen ab: Installation von MicroPython auf dem Raspberry Pi Pico Timer-Interrupts und externe Interrupts Projekte mit Analog-Digital-Wandler (ADC) Verwendung des internen sowie externen Temperatursensoren Datenlogger Projekte zur PWM, UART, I²C-Bus und SPI-Bus Wi-Fi und Bluetooth für die Kommunikation mit Smartphones Projekte mit dem Digital-Analog-Wandler (DAC) Alle in diesem Buch vorgestellten Projekte wurden umfassend getestet und sind funktionsfähig. Es werden keine Programmier- oder Elektronikkenntnisse vorausgesetzt, um sie nachzuvollziehen. Für alle beschriebenen Projekte gibt es kurze Beschreibungen, Blockdiagramme, detaillierte Schaltpläne und vollständige MicroPython-Programmlisten. Die Listings sind auch auf der zum Buch gehörenden Elektor-Webseite zu finden.

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59 Experimente mit Arduino IDE und Python Das Hauptziel dieses Buches besteht darin, die Programmiersprachen Arduino IDE und MicroPython in ESP32-basierten Projekten zu lehren, wobei das sehr beliebte ESP32 DevKitC-Entwicklungsboard zum Einsatz kommt. Das Buch enthält viele einfache, grundlegende und mittelschwere Projekte, die die Arduino IDE mit ESP32 DevKitC verwenden. Alle Projekte wurden getestet und funktionieren. Blockdiagramme, Schaltpläne und vollständige Programmlisten aller Projekte werden mit Erklärungen bereitgestellt. Darüber hinaus werden mehrere Projekte zur Programmierung des ESP32 DevKitC mit MicroPython bereitgestellt. Die in diesem Buch enthaltenen Projekte sollen die folgenden Funktionen des ESP32-Prozessors lehren: GPIOs Berührungssensoren Externe Interrupts Timer-Unterbrechungen I²C und I²S SPI PWM ADC DAC UART Hallsensor Temperatursensor Infrarot-Controller Lesen und Schreiben auf SD-Karte Lesen und Schreiben in den Flash-Speicher RTC-Timer Chip-ID Sicherheit und Verschlüsselung WLAN und Netzwerkprogrammierung Bluetooth BLE-Programmierung Kommunikation mit mobilen Geräten Niedrigenergiedesign ESP-IDF-Programmierung Die Projekte sind nach steigendem Schwierigkeitsgrad organisiert. Die Leser werden ermutigt, die Projekte in der angegebenen Reihenfolge anzugehen. Ein speziell vorbereiteter Hardwarebausatz ist bei Elektor erhältlich. Mithilfe dieser Hardware sollte es einfach und unterhaltsam sein, die Projekte in diesem Buch zu bauen.

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Obwohl viele Amateure noch immer viele klassische HF- und Mobilfunkgeräte verwenden, ist der Einsatz von Computern und digitalen Techniken bei Funkamateuren inzwischen sehr beliebt. Heutzutage kann jeder ein Raspberry Pi Pico Mikrocontroller-Board für 5 € erwerben und mit dem "Pico" und einigen externen Komponenten viele Amateurfunkprojekte entwickeln. Dieses Buch richtet sich an Funkamateure, Studenten der Elektrotechnik und alle, die lernen möchten, den Raspberry Pi Pico für ihre elektronischen Projekte zu nutzen. Das Buch eignet sich sowohl für Anfänger in der Elektronik als auch für diejenigen mit viel Erfahrung. Die Installation der Programmierumgebung MicroPython wird Schritt für Schritt beschrieben. Einige Kenntnisse der Programmiersprache Python sind hilfreich, um die im Buch vorgestellten Projekte nachvollziehen und modifizieren zu können. Das Buch stellt den Raspberry Pi Pico vor und gibt Beispiele für viele Allzweck- und reine Softwareprojekte, die den Leser mit der Programmiersprache Python vertraut machen. Zusätzlich zu den reinen Software-Projekten, die auf den Funkamateur zugeschnitten sind, werden insbesondere in Kapitel 6 über 36 Hardware-Projekte für "Amateure" vorgestellt, darunter: Steuerung der Netzspannung der Station (Ein/Aus) Uhr der Funkstation GPS-basierte geografische Koordinaten der Station Temperatur und Luftfeuchtigkeit der Funkstation Verschiedene Methoden der Wellenformerzeugung mit Software und Hardware (DDS) Frequenzzähler Voltmeter / Amperemeter / Ohmmeter / Kapazitätsmesser RF-Meter und RF-Dämpfungsglieder Morsecode-Übungsgeräte RadioStation Click-Platine Raspberry Pi Pico-basiertes FM-Radio Verwendung von Bluetooth und Wi-Fi mit Raspberry Pi Pico Funkstationssicherheit mit RFID Audio-Verstärkermodul mit Drehgeber-Lautstärkeregelung Morse-Dekoder Verwendung der FS1000A TX-RX-Module zur Kommunikation mit Arduino

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