Der Raspberry Pi ist ein populärer, vollwertiger und kostengünstiger Einplatinencomputer. Durch seine Vielfalt an Schnittstellen bietet dieses Gerät umfangreiche Möglichkeiten Werte von Sensoren zu erfassen, mit Aktoren Geräte zu steuern und zu schalten. Durch das Linux Betriebssystem, LAN, WLAN und Bluetooth kann er in das heimische Netzwerk und in das Internet integriert werden. Mit fast beliebigen Programmiersprachen lassen sich einfache und komplexe Anforderungen umsetzen. Die eingesetzte Software ist enthalten.

Raspberry Pi Zero im Gehäuse

Kursinhalt

In diesem Kurs werden wir mit einem Raspberry Pi exemplaisch eine Steuerung aufbauen. Dabei werden wir mit Sensoren Daten erfassen und auf Basis der Messergebnisse Relais ansteuern.

Um möglichst felxibel zu sein, bauen wir die Steuerung auf einem Entwicklungsboard/ einem Steckbrett zusammen. Die entsprechenden elektrischen Module und Verbindungen werden wir besprechen. Um unsere Steuerung mit dem Raspberry Pi zu entwicklen orientieren wir uns am „Design Thinking Prozess„.

Design Thinking beschreibt eine Entwicklungsmethode mit der in 5 Phasen von der Idee bis zum fertigen Produkt geleitet wird.

Die fünf Phasen sind: Verstehen, Definieren, Ideation, Bauen, Testen

  • Verstehen was das Problem und die Wünsche, Ziele sind
  • Definieren des Standpunktes
  • Ideation, Ideen entwicklen wie eine Umsetzung zur Lösung des Problems führen kann
  • Bauen, Umsetzen der Idee und aufbauen eines Prototypen
  • Testen, Inbetriebnahme und verproben der aufgebauten Lösung

Als Sensoren verwenden wir Schalter, Spannungswandler, Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Luftdrucksensoren.

Steckbrett mit Verbindungskabel

Als Aktoren verwenden wir eine Relais Karte zur Ansteuerung von kleinen und großen Lasten.

LCD Anzeige

Zur Visualisierung wird eine Oberfläche im Webbrowser erstellt, diese kann auf dem Handy im hauseigenen WLAN oder auch über das Internet erreicht werden. Die Anzeige auf einem LCD display direkt am Raspberry Pi angeschlossen ist ebenfalls möglich.

Beispiel einer Anzeige auf dem Mobiltelefon

Für den Aufbau der Testumgebung wird folgendes Material benötigt. Dazu habe ich eine Liste vorbereitet. Einige der Komponenten lassen sich deutlich günstiger Beschaffen, wenn anstatt einem mehrere gekauft werden. So lassen sich auch durch eine Sammelbestellung Einsparungen vornehmen und auch Versandkosten sparen.


AnzahlArtikelBeschreibungLieferantPreis ca.
1Raspberry Pi Zero WHEinplatinencomputer, Alternativ geht auch ein Raspberry Pi 3B+, 4Berrybase15,00€
1Gehäuse PiZEROEin Minigehäuse für den TRaspberry Pi ZeroAZ-Delivery2,00€
140 Pins GPIO Breakout BoardVerbindung zwischen dem Raspberry Pi und dem Breakout BoardAZ-Delivery8,00€
1ADS1115 ADC Modul 16bit 4 KanäleAnalog Digitalwandeler mit 4 Kanälen und 16Bit Auflösung I2CAZ-Delivery
1DHT22 AM2302 Temperatursensor und LuftfeuchtigkeitssensorSensor mit 1-Port Anschluss für Temeperatur und LuftfeuchtigkeitAZ-Delivery5,00€
1DHT11 Temperatursensor und LuftfeuchtigkeitssensorAlternativ: Sensor mit 1-Port Anschluss für Temeperatur und LuftfeuchtigkeitAZ-Delivery5,00€
1Geekworm Raspberry Pi GPIO Breakout KitBeinhaltet Breakout Board, GPIO-T-Erweiterungsplatine, 40pol Flachbandkabel, Prototyp BoardAmazon11,00€
1RelaiskarteRelaisboard mit 2 Relais, Optokoppler, 5VAZ-Delivery6,00€
1Set SteckbrückenDiese Steckbrücken ermöglichen die lötfreie elektrische Verbindung auf dem SteckbrettAmazon7,00€
1Netzteiloffizielles Netzteil für Raspberry Pi 4 Model B und andere Modelle, erfahrungsgemäß geht hier auch fast jedes andere Netzteil mit USB-C Anschluss (5V/ 1Ampere)Amazon10,00€
1microSD SpeicherkarteBeispielsweise SANDISK 32GBDiverse11,00€
1ElektronikbauteileVerschiedene Widerstände, LEDs, Transistoren, Taster, TrimmpotentiometerDiverse10,00€

Die Preise sind eventuell nicht mehr aktuell. Aufgrund von Lieferengpässen und Verfügbarkeiten können die Preise abweichen.


Neben diesen Bauteilen (Hardware) wird auch noch etwas Software benötigt. Diese Software kostet nichts, muss aber installiert sein.

Imager zum initialen beschreiben der microSD Card und zum Übertragen des OS auf die SDCard

Putty eine Terminalemulation um die Administration des Raspberry Pi durchführen zu können