Die eingesetzten Bauteile

In diesem Kapitel werden die Bauteile für unsere Beispiele beschrieben. Eine Zusammenstellung findet man am Ende dieses Kapitels.

NodeMCU

NodeMCU ist ein Mikrocontroller, der über einen WLAN-Zugang verfügt. Er verfügt über einen analogen und 11 digitale Ports. Das sind Kontakte, die sich als Ein- und Ausgang schalten lassen, und so die Möglichkeit zum Anschließen der anderen in diesem Kapitel genannten Bauteile gibt. Zur Stromversorgung und zur Programmierung dient ein Micro-USB-Anschluss.

Im folgenden Bild sind in der 1. Spalte und der 3. Spalte die Pins des NodeMCU dargestellt: D0 – D10 sind z.B.digitale Pins, A0 ist ein analoger Pin, ausserdem ist noch GND (Minuspol) und für die Spannung (Volt) 3V3 bzw. 5V (Pluspol) zu finden. In der 4. Spalte sind die Angaben mit GPIO bezeichnet. Diese beziehen sich auf das Arduino Brett, das andere Pinbezeichnungen hat. D0 auf dem NodeMCU entspricht GPIO16 auf dem Arduino. In den Sketchen (Programmen) werden die GPIO-Pins angegeben und auf dem NodeMCU werden sie auf die entsprechenden D0-D10 gesteckt.

Widerstände

Elektronische Bauteile haben einen elektrischen Widerstand (R). Legt man jetzt eine Spannung (U) an das Bauteil, dann fließt ein elektrischer Strom (I) hindurch. Die Bauteile können allerdings nur einen maximalen Strom ohne Schaden vertragen, deshalb werden sie durch einen zusätzlichen mit dem Bauteil in Reihe geschalteten Widerstand gesichert (siehe hierzu auch Ohmsches Gesetz).

Widerstände gibt es als Kohleschicht- und als Metallschichtwiderstände in unterschiedlichen Größen. Die Unterscheidung wird durch einen Farbcode ermöglicht, der sich mit Tabellen oder besser über eine App für Smartphone bzw. Tablet, z.B. die App Widerstands-Rechner, übersetzen lässt.

LEDs

LEDs (Light Emitting Diode) sind Dioden, die Licht aussenden. Es gibt sie in unterschiedlichen Farben und Formen. Sie sollten nur an eine Spannung (U) gelegt werden, die in der Regel kleiner als die 3,3 V des NodeMCU ist. Daher sollten sie immer mit einem Widerstand (R) in Reihe geschaltet werden.

In der Praxis sind für NodeMCU folgende Werte zu empfehlen:

• LED in blau, weiß und grün: 100 Ohm
• LED in gelb und rot: 200 Ohm

Beim Einsatz der LED ist auf die richtige Polung zu achten, d.h. das kurze Bein ist auf GND (minus) und das längere auf 3V3 bzw. 5 V (plus) zu legen.

Temperatursensoren

Zum Messen der Temperatur gibt es verschiedene bekannte Sensoren. Wir setzen in unseren Beispielen den DS18B20, den DHT11 und den DHT22 ein. Die beiden Letzteren messen auch die Luftfeuchtigkeit. 

Sensor DS18B20

Diesen Sensor gibt es als Einzelbauteil und als Fertigbausatz, der mit einem etwa 1 m langen Anschlusskabel versehen und somit vielseitig einsetzbar ist.

Der Sensor hat drei Anschlüsse: rot (VCC), schwarz (GND) und gelb (OUT). Man kann die Anschlüsse über einer Lüsterklemme – wie in unserem Beispielbild – durch drei kurze Jumperkabel mit dem Steckboard verbinden, .

Sensoren DHT11/DHT22

Die Sensoren DHT11 und DHT22 sind baugleich. Beide unterscheiden sich nur in den technischen Daten, besonders in der Genauigkeit der Messung.

Der Sensor hat vier Anschlüsse, von denen drei genutzt werden. In dem Bild haben wir sie mit farbigen Kabeln gekennzeichnet: rot (VCC), schwarz (GND) und gelb (OUT).

Bewegungsmelder

Als Bewegungssensor ist der PIR-Sensor HC-SR501 sehr verbreitet. Es handelt sich um einen fertigen Bausatz, der oben zum Verteilen des gemessenen Infrarot-Lichtes eine Fresnel-Linse hat. Auf der Platine befinden sich auf der einen Seite die drei Anschlüsse GND, OUT und VCC.

Auf der anderen Seite  sind zwei gelbe Potentiometer zur Einstellung der Dauer der Ausgabe (links) und der Sensibilität (rechts) – gesehen, wenn der Bewegungsmelder hochkant gestellt ist und die Potentiometer oben sind. Diese Potentiometer müssen individuell eingestellt werden.

Wir haben bei unseren Beispielen gute Erfahrungen gemacht, wenn wir beide Potentiometer gegen den Uhrzeigersinn auf den Anschlag gedreht haben.

Auf der Unterseite befindet sich ein Jumper (gelb), d.h. eine veränderbare Steckbrücke mit zwei Stecklöchern, für die drei Pins zur Vergügung stehen. Man kann mit ihr zwei Einstellungen vornehmen:

• Jumper ganz am Rand: Das Ausgangssignal wird eine gewisse Zeit aufrecht erhalten und danach deaktiviert;
• Jumper innen: Das Ausgangssignal bleibt solange aktiv wie der Sensor eine Bewegung feststellt.

Wir haben den Jumper für unsere Beispiele, wie im Bild gezeigt, so gesteckt, dass vom Rand ein Pin freigelassen ist (bei neueren Bewegungsmeldern ist keine Einstellung  mehr erforderlich).

Steckbrett

Steckbretter gibt es in unterschiedlichen Ausfertigungen. Sie erleichtern einen Versuchsaufbau, denn sie enthalten einige fest eingebaute Verbindungen zwischen den Steckpunkten. So sind die Punkte in den horizontalen Reihen + (rot) und – (blau) verbunden. In den senkrechten Reihen sind immer die Punkte a bis e und f bis j miteinander verbunden.

Buzzer

Ein Buzzer – auch Schnarre oder Pieper genannt – ist ein akustischer Signalgeber, der elektrisch angesteuert wird und einen Summ- oder Piepton erzeugt.

Netzteil

Zur Spannungsversorgung empfehlen wir ein USB-Netzteil mit abnehmbarem Kabel mit Micro-USB-Anschluss.

Das Foto zeigt, dass durchaus auch Netzteile von Smartphones geeignet sind. Für eine langfristige Lösung sollte man aber wohl die kostengünstigste Lösung wählen. Ein abnehmbares Kabel mit USB- und Micro-USB-Anschluss wird zum Anschließen des NodeMCU an PC bzw. Mac benötigt.

Gehäuse

Die fertig montierten Bauteile sollten nach den Test der einzelnen Beispiele in einem Gehäuse untergebracht werden. Wir haben mit unterschiedlichen Lösungen experimentiert, wobei die Nutzung einer Verteilerdose für die Hausinstallation wohl am professionellsten ist.

Das große Loch in dem Foto wurde mit einer 25 mm Bohrsäge gefertigt und ist nur für Lösungen mit Bewegungsmeldern erforderlich.

Für alle Ideen sollte beachtet werden, dass sich für Temperaturmessungen im Gehäuse eingebaute Sensoren eher weniger eignen.

Bauteileliste

Für unsere Beispiele haben wir folgende Teile eingekauft:

• 3 ESPNodeMCU (30 Euro, Bestellung über http://www.ebay.de/itm/172109878470 oder http://www.modulink.de/webshop/)
  
• 3 USB-Kabel z.B. 0,3 Micro USB Kabel high speed USB 2.0 stecker auf micro B (6 Euro, Amazon)
• 1 DS18B20 Temperaturfühler mit Kabel (4 Euro, https://www.geras-it.de/)
  
• 1 DHT22 Sensor (5,45 Euro, ebay)
• 2 PIR HC-SR501 Infrarot Bewegungssensoren (2,10 Euro, ebay)
  
• 2 Dioden (0,18 Euro, https://www.reichelt.de/)
• Jumper Kabel (Kabelmix 4 Euro, Amazon)
• Widerstände (Electronic Parts Pack kit for Arduino component resistors), (4 Euro, Amazon) mindestens 100 Ohm, 200 Ohm, 10 Kiloohm
  
• 1 Lüsterklemme (1 Euro, Amazon)
• 3 kleine Steckbretter a 30 Löcher in der Reihe (7,50 Euro, Amazon oder ebay)
• 3 Netzteile USB (6 Euro, Amazon oder ebay)
• 1 Buzzer Piepser Summer 2300±500Hz Signalgeber (für 10 Stück 3 Euro, Amazon)
• Verteilerdose (1,50 Euro, Baumarkt)