Die Entwicklungsplattform und Lernzentrale JOY-PI Advanced verspricht, ein kompaktes und leistungsstarkes Gerät zu sein, mit dem sich Projekte schnell und einfach realisieren lassen. Sie spricht sowohl Anfänger als auch erfahrene Maker an und sollte ebenfalls gut im technischen Unterricht einsetzbar sein. Die Entwicklungsplattform ist kompatibel mit einer Vielzahl von Mikroprozessorboards wie dem Raspberry PI, Raspberry PI Pico, Arduino Nano, BBC micro:bit und NodeMCU ESP32 und bietet 39 integrierte Sensoren und Baugruppen. Der folgende Artikel beschreibt meine Erfahrungen mit dieser Entwicklungsplattform und gibt wertvolle Praxistipps für den Einstieg.

In den letzten Beiträgen zu dieser Artikelserie wurden die Grundlagen und Anwendungen des ESP-NOWSystems ausführlich erläutert und dargestellt. Allerdings erfolgte der drahtlose Datenaustausch immer nur zwischen zwei oder mehreren Boards. Es ist jedoch auch möglich, auf einem ESP32-Controller einen Webserver zu betreiben und gleichzeitig das ESP-NOW-Kommunikationsprotokoll einzusetzen. So kann man etwa mehrere ESP32-Boards verwenden, um Sensormesswerte über ESP-NOW an einen zentralen ESP32-Empfänger zu übermitteln, der dann wiederum alle gesammelten Messwerte auf einem Webserver ablegt. Von dort können die Daten dann via WLAN von jedem Gerät, das über einen Browser verfügt, also von PCs, Laptops, Smartphones oder Tablets etc., abgerufen werden.

Nachdem im letzten Beitrag ausführlich die Möglichkeiten des drahtlosen Datenaustauschs zwischen zwei ESP32-Boards behandelt wurden, soll dieser Artikel nun zeigen, wie das ESP-NOW-System verwendet werden kann, um Datennetze mit mehreren Stationen zu realisieren. Mit einem zentralen Handsender können auf diese Weise beispielsweise mehrere Geräte gesteuert werden. Es ist auch möglich, Daten von vielen Sendern zu empfangen, was das Sammeln von Daten aus einer Vielzahl von Messstationen ermöglicht.

Sie wollten schon immer sicher und mit dem richtigen Abstand im Carport oder der Garage mit dem Auto einparken? Oder den Füllstand der Zisterne, Regentonne oder eines Futterbehälters messen? Der Bausatz Time-of-Flight-Abstandsmelder eignet sich genau für diese Anwendungsfälle, denn er misst digital Entfernungen zwischen 4 cm und 3,60 m. Durch den abgesetzten Sensor lässt sich der Einsatz flexibel gestalten. Signal-LEDs und Relaisschaltausgänge ermöglichen verschiedene Visualisierungsmöglichkeiten. Zudem lassen sich u. a. die Entfernungsdaten über die serielle Schnittstelle ausgeben. So können angeschlossene Mikrocontroller wie Arduino/ESP32 oder Single-Board-Computer wie Raspberry Pi die Daten zusätzlich auswerten.

Im ersten Teil dieser Artikelserie haben wir die Grundlagen des drahtlosen ESP-NOW-Kommunikationsprotokolls vorgestellt. Dabei wurden neben den verschiedenen Sende- und Empfangsfunktionen in einem ersten Beispiel auch einfache Datenpakete von einem ESP32-Board zu einem anderen gesendet. Im zweiten Teil stehen nun praktische Anwendungen im Vordergrund. Nutzdaten wie etwa Sensormesswerte können ähnlich einfach übertragen werden wie die Datenpakete, die in Teil 1 gezeigt wurden. Auch die drahtlose Steuerung von Ausgangspins eines ESP32-Boards ist möglich. Neben einer bidirektionalen Messwertübertragung sollen Praxisprojekte wie eine drahtlose Türklingel oder eine ESP-NOW-basierte Fernsteuerung für Modellbauzwecke genauer diskutiert werden.

Spätestens seit dem Reaktorunglück von Tschernobyl und der Nuklearkatastrophe von Fukushima ist radioaktive Strahlung ein wichtiges Thema. Durch die alternden Atomkraftwerke in Europa und den Krieg in der Ukraine mit dem Beschuss des größten Atomkraftwerks Europas in Saporischschja ist das Thema allgegenwärtig. Das CEM Radioaktivitätsmessgerät DT-9501 kann Alpha-, Beta-, Gamma- und Röntgenstrahlung nachweisen und verfügt über ein großes LC-Display, eine Alarmfunktion sowie eine Bluetooth-Schnittstelle zur Übertragung der Messwerte. Nach einem kurzen Test und der Funktionsbeschreibung wird aufgezeigt, wie man mit einem Mikrocontroller wie dem ESP32 die Daten über einen Webserver zur Verfügung stellen kann, um diese beispielsweise in die eigene Heimautomatisierung einzubinden.

Das drahtlose ESP-NOW-Kommunikationsprotokoll für die Kommunikation zwischen zwei oder mehreren ESP32-Controllern soll in dieser Artikelserie eingehender vorgestellt werden. ESP-NOW stellt ein proprietäres drahtloses Netzwerkprotokoll zur Verfügung, das von Espressif Systems, einem chinesischen Halbleiterunternehmen, entwickelt wurde. Als Hardwarebasis dienen die Controller der ESP8266- und ESP32-Familie.

Nur wenige ausgewählte Entwickler weltweit gehören zu denjenigen, die Vorabversionen von Espressifs neuen Mikrokontrollern erhalten. Wir haben direkt aus Schanghai ein Entwicklungsboard mit dem neuen Espressif ESP32-C3 SoC (Systemon- Chip) bekommen und werfen in dieser Kurzvorstellung einen Blick auf die wichtigsten Eigenschaften und untersuchen, ob er ein möglicher Ersatz für den fast sieben Jahre alten ESP8266 sein könnte.

Mit der Arduino IDE steht eine Programmier-Plattform für Arduino-Entwicklungsboards, die hauptsächlich auf Microchip-Prozessoren (ehemals Atmel-Prozessoren) basieren, zur Verfügung. Mit der Zeit sind auch andere Mikrocontroller wie ESP8266/ESP32 von Espressif in diese Entwicklungsumgebung integriert worden. Wir zeigen in unserem praktischen Beispiel anhand der Programmierung des kostengünstig erhältlichen Einsteiger-Oszilloskops DSO138, wie man auch mit STM32/STM8-Controllern von STMicroelectronics diese Plattform nutzen kann. In diesem Teil erfahren wir mehr über mögliche Hardware-Umbauten, über sogenannte STM32-BluePill-Boards und wie man auch STM8-Controller aus der Arduino IDE heraus programmieren kann.

Mit der Arduino IDE steht eine Programmierplattform für die Arduino-Entwicklungsboards, die hauptsächlich auf Microchip-Prozessoren (ehemals Atmel-Prozessoren) basieren, zur Verfügung. Mit der Zeit sind auch andere Mikrocontroller wie ESP8266/ESP32 von Espressif in diese Entwicklungsumgebung integriert worden. Wir zeigen in unserem praktischen Beispiel anhand der Programmierung des kostengünstig erhältlichen Einsteiger-Oszilloskops DSO138, wie man auch mit STM32-/STM8-Controllern von STMicroelectronics diese Plattform nutzen kann. Dabei lernen wir nicht nur mehr über die notwendige Toolchain, sondern verbessern auch noch die Funktionen des DSO138 mit einer Open-Source-Firmware.

Im ersten Teil des Beitrags zu Node-RED haben wir uns mit der Installation und den Grundlagen des praktischen Prototyping- Tools beschäftigt. Diesmal wollen wir uns die Möglichkeiten anschauen, elektronische Bauteile in Node-RED zu integrieren. Zum einen schließen wir dabei direkt Bauteile an den Raspberry Pi, auf dem unser Node-RED läuft, an. Zum anderen nutzen wir einen Arduino-Mikrocontroller, den wir seriell verbinden, und zeigen schließlich mit einem ESP32 eine über Funk verbundene Internet-of-Things-Variante.

Die Kombination eines Mikrocontrollers mit einer Kamera, die mit der Etablierung des Raspberry Pi in die Selbstbau-Szene eingezogen ist, erfreut sich ungebrochener Beliebtheit. Und spätestens mit dem Erscheinen der auf der leistungsstarken 32-Bit-Plattform ESP32 von Espressif basierenden, äußerst preiswerten Mini-Kameramodule ist diese Technik für jeden interessant, der sich mit Mikrocontroller-Anwendungen beschäftigt. Wir stellen die Plattform ESP32-CAM vor.

Mehr Wissen in Elektronik:

Freizeit
Knobeln mit Elektronik - ELV Denkspiel MMind LED-MM1

Hausautomation – Smart Home
Homematic IP Feinstaubsensor HmIP-SFD

So funktioniert’s
Bioelektronik: Pong mit Muskelkraft spielen

Eine der herausragenden Eigenschaften des ESP32-Controllers ist seine integrierte drahtlose Kommunikationsfähigkeit. Diese stellt einen entscheidenden Vorteil gegenüber beispielsweise den klassischen Arduino-Systemen dar. Dort war bei vielen Boards ein eigenes WLAN-”Shield“ erforderlich, um sich in ein drahtloses Netzwerk einzuloggen. Beim ESP32 ist diese Funktionalität dagegen bereits mit integriert.

Mit dem ESP32 hat Espressif ein in der Community beliebtes SoC (System-on-Chip) geschaffen, das neben dem ESP8266 von immer mehr Anwendern für Elektronikprojekte genutzt wird. Nachdem im letzten Beitrag (ELVjournal 6/2019 [1]) erläutert wurde, wie der ESP32 mit MicroPython (μP) programmiert werden kann, soll im Folgenden beschrieben werden, wie man Sensoren auswerten, Messwerte erfassen, ein Display ansteuern oder einen Servo kontrollieren kann.

Python ist inzwischen eine der am häufigsten verwendeten, einfachsten und am leichtesten zu erlernenden Programmiersprachen. Das Aufkommen von MicroPython macht die Programmierung von Mikrocontroller-Systemen sehr einfach und unkompliziert. Damit ist die Programmiersprache auch für Einsteiger hervorragend geeignet.

Bausätze:
Design-Uhr Fibonacci-Clock FC1
ELV Feinstaub-Messgerät PM2.5
Kleine Helferlein – Prototypenadapter linear PAD2
HmIP-DRSI4 - Schaltaktor für Hutschiene
HmIP-DRBLI4 - Jalousieaktor für Hutschiene

Themen:
ESP32: Einstieg in MicroPython
Akustik: Alles über Mikrofone
Wissen: Steckerfertige Solaranlagen
Einstieg in CAD, Teil 3
KLW-Firmware Update
u.a.