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.
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.
Als Aktoren verwenden wir eine Relais Karte zur Ansteuerung von kleinen und großen Lasten.
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.
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.
| Anzahl | Artikel | Beschreibung | Lieferant | Preis ca. |
| 1 | Raspberry Pi Zero WH | Einplatinencomputer, Alternativ geht auch ein Raspberry Pi 3B+, 4 | Berrybase | 15,00€ |
| 1 | Gehäuse PiZERO | Ein Minigehäuse für den TRaspberry Pi Zero | AZ-Delivery | 2,00€ |
| 1 | 40 Pins GPIO Breakout Board | Verbindung zwischen dem Raspberry Pi und dem Breakout Board | AZ-Delivery | 8,00€ |
| 1 | ADS1115 ADC Modul 16bit 4 Kanäle | Analog Digitalwandeler mit 4 Kanälen und 16Bit Auflösung I2C | AZ-Delivery | |
| 1 | DHT22 AM2302 Temperatursensor und Luftfeuchtigkeitssensor | Sensor mit 1-Port Anschluss für Temeperatur und Luftfeuchtigkeit | AZ-Delivery | 5,00€ |
| 1 | DHT11 Temperatursensor und Luftfeuchtigkeitssensor | Alternativ: Sensor mit 1-Port Anschluss für Temeperatur und Luftfeuchtigkeit | AZ-Delivery | 5,00€ |
| 1 | Geekworm Raspberry Pi GPIO Breakout Kit | Beinhaltet Breakout Board, GPIO-T-Erweiterungsplatine, 40pol Flachbandkabel, Prototyp Board | Amazon | 11,00€ |
| 1 | Relaiskarte | Relaisboard mit 2 Relais, Optokoppler, 5V | AZ-Delivery | 6,00€ |
| 1 | Set Steckbrücken | Diese Steckbrücken ermöglichen die lötfreie elektrische Verbindung auf dem Steckbrett | Amazon | 7,00€ |
| 1 | Netzteil | offizielles Netzteil für Raspberry Pi 4 Model B und andere Modelle, erfahrungsgemäß geht hier auch fast jedes andere Netzteil mit USB-C Anschluss (5V/ 1Ampere) | Amazon | 10,00€ |
| 1 | microSD Speicherkarte | Beispielsweise SANDISK 32GB | Diverse | 11,00€ |
| 1 | Elektronikbauteile | Verschiedene Widerstände, LEDs, Transistoren, Taster, Trimmpotentiometer | Diverse | 10,00€ |
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