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So erweitern Sie Ihren Raspberry Mini-PC und verleihen im neue Fähigkeiten

25.02.2016 | 11:15 Uhr |

Raspberry Pi ist mit seinen Schnittstellen als Bastelplatine gut erweiterbar. Nützliche bis abgefahrene Ergänzungen machen den Mini-PC fit für fortgeschrittene Projekte.

Mit allen Modellen zusammen kam der der Raspberry Pi bis Ende 2015 auf mehr als sechs Millionen verkaufte Exemplare. Ein Überraschungserfolg, der sogar die Köpfe hinter dem Projekt verblüfft. Denn eigentlich war der Raspberry Pi als Micro-Controller für Schüler, Studenten und Einsteiger gedacht: Eben Upton, einer der maßgeblichen Entwickler des Raspberry Pi, stellte als Studiendirektor an der Universität Cambridge betrübt fest, dass die Studienanfänger in Computerwissenschaften-Kursen weniger praktisches Vorwissen mitbringen. Der Raspberry Pi sollte zunächst ein erschwingliches Entwickler-Board in geringer Stückzahl sein, wurde aber nach den ersten Berichten der BBC über Nacht berühmt.

Die Platine bedient heute zwei sehr unterschiedliche Rollen: einmal als vergleichsweise einfach programmierbarer Micro-Controller, außerdem – und erst das erklärt seine Verkaufszahlen – als Ein-Platinen-Computer, auf dem ein komplettes Linux-System inklusive Desktop läuft. Mittlerweile sind auch zahlreiche fertige Zusatzplatinen erhältlich, die dem Raspberry Pi neue Fähigkeiten verleihen. Die folgenden acht Extras zeigen nützliche bis abgefahrene Erweiterungen. Um die Suche im Web zu ersparen, ist jeweils eine Bezugsquelle im europäischen Raum angegeben.

Pi Juice: Mobile Stromversorgung

Das Akkupack für den Raspberry Pi ermöglicht stundenlangen Betrieb fernab von Steckdosen.
Vergrößern Das Akkupack für den Raspberry Pi ermöglicht stundenlangen Betrieb fernab von Steckdosen.

Die kleine Platine fordert bekanntermaßen nur geringe Leistungsaufnahme. Der ARM-Prozessor des Raspberry Pi ist in ein günstiges System-on-Chip für Smartphones und Tablets gepackt. Auf lediglich zwei bis drei Watt kommen die Modelle A und B unter Last, und der Raspberry Pi 2 verlangt mit seinen vier Kernen auch nur vier Watt. Zwar liegt das in der Größenordnung von Mobilgeräten, aber anders als diese Geräteklasse ist der Raspberry Pi für die Versorgung per Akku nicht vorbereitet und kann deshalb ohne Bastellösung mobil und fernab von einem Stromanschluss nicht betrieben werden.

Das Akku-Pack „Pi Juice“ macht alle Modelle des Raspberry Pi transportabel und unabhängig. Pi Juice ist als Aufsteckplatine konzipiert und verfügt über einen flachen Lithiumakku mit 1400 mAh Kapazität für bis zu sechs Stunden Betriebszeit. Der Akku kann gegen andere Modelle mit bis zu 10000 mAh ausgetauscht werden. Ist der Akku leer, fährt die Zusatzplatine den Raspberry Pi automatisch herunter. Dazu gibt es eine gepufferte Echtzeituhr. Der Pi Juice verbindet sich mit den GPIO-Pins und ist zu allen Modellen der Platine kompatibel.

Preis: ca. 35 Euro Bezugsquelle: https://www.pijuice.com

Lese-Tipp: Rasplex - Filme und Musik über Raspberry Pi streamen

Offizielles Display: Monitor per DSI

Das Display verwendet den bisher ungenutzten DSI-Port des Raspberry Pi..
Vergrößern Das Display verwendet den bisher ungenutzten DSI-Port des Raspberry Pi..

Der DSI-Anschluss auf dem Raspberry Pi lag bisher brach, da die Dokumentation zur Belegung der Schnittstelle und deshalb geeignete Erweiterungen nicht fertig waren.

Nun bekommt der Port für das Display Serial Interface (DSI) endlich eine Aufgabe: Im September 2015 hat die Raspberry Foundation das erste offizielle Display für den Raspberry Pi vorgestellt, das über den DSI-Anschluss direkt mit der Platine verbunden wird. Es handelt sich um einen kapazitiven Touchscreen mit einer Bildschirmdiagonalen von sieben Inch (17,8 Zentimeter) und einer Auflösung von 800 mal 480 Pixeln. Für das Display ist eine separate Stromversorgung über ein USB-Kabel nötig.

Da der HDMI-Ausgang ungenutzt bleibt, kann parallel dazu noch ein weiterer Monitor angeschlossen werden.

Preis: ca. 79 Euro Bezugsquelle: https://www.rasppishop.de/Raspberry-Pi-7-Touchscreen-Display

Witty Pi: Schalter und Uhr

Witty Pi: Gepufferte Echtzeituhr und ACPI-konforme Schaltungselektronik für den Raspberry Pi.
Vergrößern Witty Pi: Gepufferte Echtzeituhr und ACPI-konforme Schaltungselektronik für den Raspberry Pi.

Ein leistungsfähiger Minicomputer muss bei einem Verkaufspreis von 35 bis 40 Euro zwangsläufig Kompromisse bei der Ausstattung eingehen. Der Raspberry Pi verzichtet wie vergleichbare Platinen auf einen Ein-Aus-Schalter.

Wer das Minisystem korrekt herunterfahren will, ohne die SD-Karte zu gefährden, muss dies daher auf dem Desktop oder mit

sudo poweroff

auf der Kommandozeile erledigen. Außerdem fehlt eine Echtzeituhr (RTC) samt Pufferbatterie. Beim Einschalten kennt die Platine also Datum und Uhrzeit nicht mehr und muss diese erst per NTP über eine Internetverbindung mit Zeit-Servern abgleichen. Die Aufsteck-Platine Witty Pi für alle Raspberry-Platinen rüstet beide Funktionen: Ein Soft-Power-Button kann den Raspberry Pi einschalten, per ACPI abschalten, und dank einer Echtzeituhr auch ohne Internetverbindung mit der richtigen Uhrzeit versorgen. Eine Knopfzelle liegt als Pufferbatterie bei, die auch ein zeitgesteuertes Hoch-und Herunterfahren ermöglicht. Programmiert wird der Witty Pi mittels Scripts, und die Kommunikation erfolgt über die GPIO-Pins.

Preis: ab 14 Euro Bezugsquelle: http://www.uugear.com/product/witty-pi-realtime-clock-and-power-management-for-raspberry-pi/

HAT: Standard für Zusatzplatinen

Das Akkupack für den Raspberry Pi ermöglicht stundenlangen Betrieb fernab von Steckdosen.
Vergrößern Das Akkupack für den Raspberry Pi ermöglicht stundenlangen Betrieb fernab von Steckdosen.

Mit der Verbreitung des Raspberry Pi ist auch der Markt für Extras um den Raspberry Pi schnell gewachsen. Bei der Entwicklung des Raspberry Pi 2, der Mitte 2014 erschien, hatte die Raspberry Foundation auch gleich die Hersteller von Zusatzplatinen im Sinn und standardisierte die Anschlüsse und Befestigungen für neuere Aufsteck-Boards: HAT („Hardware Attached On Top“) nennt sich der Standard, der zu den Modellen A+, B+ und natürlich auch zum aktuellen Raspberry Pi 2 kompatibel ist. HATs setzen direkt auf den 40 GPIO-Pins dieser Modelle auf und können sich auch gleich per Firmware auf einem EEPROM mit dem Raspberry bekannt machen. Die älteren Varianten des Raspberry haben dagegen nur 26 Pins und können keine HATs aufsetzen.

No IR: Infrarot-Kameramodul

Kameramodul ohne IR-Filter für Aufnahmen von Infrarotbildern und -videos und bei schwacher IR-Beleuchtung.
Vergrößern Kameramodul ohne IR-Filter für Aufnahmen von Infrarotbildern und -videos und bei schwacher IR-Beleuchtung.

Für den Anschluss einer Digitalkamera per Flachbandkabel besitzt der Raspberry Pi eine eigene Schnittstelle nach dem CSI-Standard (Camera Serial Interface). Eine passende Kameraplatine mit fünf Megapixeln gibt es dafür von der Raspberry Pi Foundation schon länger (siehe www.amazon.de ). Viele Bastler wollten aber unterhalb des Spektrums sichtbaren Lichts Aufnahmen machen und entfernten dazu den Infrarotfilter vor der Linse der Kamera. Zusammen mit Infrarot-LEDs lassen sich so auch in der Nacht Videos und Bilder machen.

Die Nachfrage war groß, so dass die Raspberry Foundation nun auch das Kameramodul namens „No IR“ anbietet, das von Haus aus auf einen Infrarotfilter verzichtet und das IR-Spektrum aufnimmt.

Die Spezifikationen sind mit dem regulären Kameramodul identisch.

Preis: ca. 24 Euro Bezugsquelle: http://www.amazon.de/Raspberry-Pi-100004-NoIR-Kamera-Modul/dp/B00G9AZ79O/

Lese-Tipp: So steuern Sie mit Raspberry Pi eine Infrarotkamera

Guter Sound: Hifi-Berry

Gutes analoges Audiosignal für Raspberry Pi mit dem hochwertigen Wandler Hifi-Berry DAC+
Vergrößern Gutes analoges Audiosignal für Raspberry Pi mit dem hochwertigen Wandler Hifi-Berry DAC+

Der Raspberry Pi wird zwar oft als kleiner Streaming-Client für Musik genutzt, jedoch sind die Hardware-Voraussetzungen dafür nicht ideal. Statt eines qualitativ hochwertigen Digital-Analog-Wandlers (DAC) zur Soundausgabe über den 3,5-Millimeter-Kopfhörerstecker gibt es nur eine bescheidene Pulswellenmodulation. Dem Board-Entwickler Pete Lomas des Raspberry Pi war schon klar, dass dies nicht für alle Projekte ausreichen wird. Deshalb gibt es einen herausgeführten I2C-Bus (Inter-IC-Sound) für externe digitale Audiogeräte.

Ein zusätzlicher Digital-Analog-Wandler wie der Hifi-Berry DAC+ kann so direkt mit der Hardware kommunizieren und gibt das analoge Audiosignal auf Cinch-Buchsen aus. Die Zusatzplatine zum Aufstecken bietet einen hochwertigen Burr-Brown-Wandler mit einer Abtastrate von 192 kHz und 24 Bit Auflösung. Eine zusätzliche Stromversorgung ist nicht notwendig.

Preis: ca. 40 Euro Bezugsquelle: http://www.elv.de/raspberry-pi-hifiberry-dac-soundmodul-fuer-raspberry-pi-b.html

Tutorial: Mit dem Raspberry Pi Musik kreieren

Nahfunk: NFC-Lesegerät

Mit Explore NFC wird die Platine zum NFC-Sender und Empfänger und kann RFID-Karten lesen und simulieren.
Vergrößern Mit Explore NFC wird die Platine zum NFC-Sender und Empfänger und kann RFID-Karten lesen und simulieren.

Nahfunk per NFC (Near Field Communication) ist der Nachfolger von RFID und eignet sich zum Auslesen von Informationen über sogenannte NFC-Tags sowie zum drahtlosen Koppeln von Geräten für Steuerungsvorgänge. Speziell für bequeme Bezahlvorgänge enthalten bereits viele Android-Smartphones und das iPhone 6 einen NFC-Chip.

Der Raspberry Pi wird mit Hilfe des externen Boards Explore NFC zum NFC-Lesegerät und zum frei konfigurierbaren NFC-Sender. Die Verbindung auf die Pins des Raspberry erfolgt über eine passende Steckbrücke oder auch per Jumper-Kabel.

Die Besonderheit des Explore NFC ist der verwendete Chip PN512: Dieser liest auch RFID-Tags und kann RFID-Karten und NFC-Sender emulieren.

Preis: ca. 20 Euro Bezugsquelle: https://www.rasppishop.de/NFC-Erweiterung-Modul-fuer-Raspberry-Pi

Pi-Mote: Hausautomation per Funk

Der Raspberry Pi dient mit einer Zusatzplatine als Schaltzentrale.
Vergrößern Der Raspberry Pi dient mit einer Zusatzplatine als Schaltzentrale.

Die intelligente und vorprogrammierte Steuerung von Elektrogeräten im Haushalt verspricht Bequemlichkeit und Energieersparnis, andererseits erst einmal langwierige Bastelabenteuer. Einfacher wird der Aufbau einer eigenen Hausautomation mit dem Raspberry Pi als Schaltzentrale mit dem Set Pi-Remote der britischen Firma Energenie. Diese Lösung besteht aus einer kleinen Aufsteckplatine mit RF-Sender für den Raspberry Pi und zwei RF-Funksteckdosen für 220 bis 250 Volt, die sich über ein integriertes Relais per Funk ein-und ausschalten lassen. Pi-Remote kann maximal vier Steckdosen einzeln ansteuern.

Das genutzte Band liegt bei 433 MHz, und der Hersteller gibt eine Reichweite von bis zu 30 Metern an. Die Steuerung auf dem Raspberry Pi erfolgt mittels Python-Scripts, und passende Bibliotheken stehen dafür bereit. Achten Sie bei einer Bestellung unbedingt darauf, die richtigen EU-Steckerbuchsen zu ordern und nicht die ebenfalls erhältliche UK-Ausführung.

Preis: ca. 28 Euro Bezugsquelle: https://energenie4u.co.uk/index.phpcatalogue/product/ENER002-2PI

Lese-Tipp: Die 10 wichtigsten Linux-Befehle für Einsteiger

Gestik: Pimoroni Skywriter

Skywriter erkennt Berührungen und Finger-Gestik im dreidimensionalem Raum.
Vergrößern Skywriter erkennt Berührungen und Finger-Gestik im dreidimensionalem Raum.

Tastatur, Maus, Lichtimpulse oder Bewegungsmelder: Über Anschlüsse und GPIO-Pins des Raspberry Pi sind viele Eingabe-und Steuermethoden möglich. Eine wirklich abgefahrene Steuerung per Fingergestik realisiert der Skywriter von Pimoroni, eine Zusatzplatine mit Nahfeld-Sensoren, die die Koordinaten eines Fingers erkennen. Eine Demonstration dieser Eingabetechnik zeigt ein Video des Herstellers unter http://vine.co/v/OrUWTdd0Hlg .

Die vorbereitete Bibliothek für Python unterstützt die dreidimensionalen Positionsdaten, aber auch Berührungen und ganze Gestiken. Als Sensor dient ein Array aus elektrischen Feldern. Da keine Kamera notwendig ist, kann der Skywriter hinter einer dünnen Abdeckung versteckt werden.

Die kleine Variante ist eine Aufsteckplatine nach dem Standard HAT für den Raspberry Pi A+/B+ sowie den Pi 2 und erkennt Gestiken im Abstand von bis zu fünf Zentimetern.

Die Sensorfläche beträgt 5,6 mal 6,5 Zentimeter. Es gibt aber auch eine doppelt so große Variante, die als externes Board konzipiert ist und Fingerbewegungen in einem Abstand von bis zu 15 Zentimetern analysiert.

Preis: ab 22 Euro Bezugsquelle: http://www.amazon.de

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