GPIO, Projekte

50 der wichtigsten Raspberry Pi Sensoren und Module

Raspberry Pi Sensoren

Einer der vielen Vorteile des Raspberry Pi’s liegt darin, dass man über die verschiedenen GPIOs fast alle handelsüblichen Arduino und Raspberry Pi Sensoren sowie Module anschließen kann und darüber hinaus die Werte mit Programmen und Software auswerten bzw. verarbeiten kann. Dieses Zubehör kann in Projekten wie z.B. Smart Home (Hausautomation), Roboter-Bausätzen oder Wetterstationen verwendet werden.

In diesem Artikel sind über 50 der wichtigsten Sensoren und Bauteile für Raspberry Pi’s sowie Arduinos in einer Übersicht beschrieben und zusammengefasst.

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Erste Schritte

Raspberry Pi Einstieg – Was brauche und wie starte ich?

Raspberry Pi 3 Einstieg - Starter Kit

Ich möchte mit diesem Artikel, vor allem Anfängern den Einstieg in die großartige Welt des Raspberry Pi erleichtern. Dazu gebe ich einen Überblick über Dinge, die du benötigst (ein ideales Raspberry Pi Starter Kit) und wie du alles einrichtest, um danach loszulegen.

Die kompakte Größe (9.3 cm × 6.4 cm) und der extrem geringe Stromverbrauch (unter Volllast 3.5 bis 4 Watt) machen den Pi perfekt für den Dauerbetrieb (Stromkosten bei einem Jahr ununterbrochenem rechnen ~10€). Im Vergleich kostet ein durchschnittlicher PC bei gleicher Betriebsdauer ca. 600€ alleine an Stromkosten.
Trotzdem muss gesagt werden, dass der Pi zwar auch eine grafische Oberfläche hat, aber sich nicht als vollwertiger (Windows) PC Ersatz eignet, da dazu die Leistung einfach nicht genügt. Doch dafür wurde der Pi auch nicht entwickelt, sondern um Anreize zum experimentieren zu geben.

Im folgenden möchte ich einen Einblick geben, was man zum starten braucht und wie man danach alles einrichtet. Starten wir mit den Komponenten.

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Projekte

Raspberry Pi Roboter Bausatz – Zusammenbau (Teil 1)

Gallery

Raspberry Pi Roboter Bausatz fertig

Neben vielen interessanten Projekten mit dem Pi ist ein selbstgebauter Roboter ein kleines Highlight, da er viele Komponenten zusammenführt. In den folgenden Teilen werden wir Schritt für Schritt einen Roboter mit vielen (selbständigen) Funktionen erstellen.

Im ersten Teil der Raspberry Pi Roboter Tutorials bauen wir den Bausatz zusammen und legen Funktionen zum Steuern der Motoren an, womit der Roboter bereits in alle Richtungen fahren kann. Diese werden in den folgenden Teilen benötigt, wenn wir unseren Roboter z.B. fernsteuern oder einer Linie folgen lassen wollen.

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Webserver

Raspberry Pi SSL Zertifikat kostenlos mit Let’s Encrypt erstellen

Raspberry Pi SSL TLS Lets Encrypt

Eine Verbindung per SSL/TLS schützt den Datenverkehr, indem Pakete verschlüsselt versendet werden. Um eine solche Verbindung aufbauen zu können, benötigt man ein Zertifikat eines vertrauenswürdigen Anbieters, welches meist über 20€ pro Jahr kostet. Dank der Let’s Encrypt Initiative gibt es nun solche SSL Zertifikate auch kostenlos für jedermann. Der große Vorteil besteht darin, dass der Zertifizierer in den gängigen Browsern als vertrauenswürdig eingestuft ist.

In diesem Artikel möchte ich zeigen, wie man für seine Node.JS / Apache Webserver u.ä. Anwendungen (FTP, etc.) ein Raspberry Pi SSL Zertifikat erstellen kann.

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Webserver

Raspberry Pi Node.js Webserver installieren und GPIOs schalten

Raspberry Pi Node.JS Logo

Node.JS ist eine Server Platform, welche Javascript verwendet. Ursprünglich für Googles Chrome Browser entwickelt, ist es sehr resourcensparend, was vor allem den EInsatz eines Raspberry Pi Node.JS Webservers interessant werden lässt. Zusätzlich zu den Vorteilen asynchroner Anwendungen bietet Node mit dem internen Paketmanager „npm“ eine sehr einfache aber mächtige Methode, um verschiedene Plugins bzw. Bibliotheken zu installieren und zu verwenden.

In diesem Tutorial wird das Aufsetzen und Konfigurieren eines Raspberry Pi NodeJS Servers gezeigt. Zusätzlich habe ich ein kleines Programm für Node geschrieben, womit die GPIOs des Raspberry Pi’s geschaltet werden können.

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GPIO

Raspberry Pi Gas Sensor (MQ-X) konfigurieren und auslesen

Raspberry Pi Gas Sensor MQ-2

Um die Bestandteile der Luft zu erfassen sind Sensoren nötig. Diese sind z.B. in Rauchmeldern verbaut. Allerdings sind Anleitungen zur Nutzung dieser Gas-Sensoren am Raspberry Pi selten, weshalb es in diesem Tutorial um die generelle Nutzung solcher MQ Module am Raspberry Pi geht. Damit können z.B. Rauchmelder oder Luftqualitätstester gebaut werden.

Wie man jegliche MQ Sensoren konfiguriert und ausließt wird am Beispiel des Raspberry Pi Gas Sensor MQ2 in diesem Tutorial gezeigt. Alle anderen Sensoren (MQ3, MQ-135, usw.) können mit ein paar zusätzlichen Schritten ebenso angepasst werden.

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GPIO, Projekte

Raspberry Pi: WS2801 RGB LED Streifen anschließen und steuern

Raspberry Pi WS2801B RGB LED Streifen anschließen und steuern

Eines der vielen Raspberry Pi Projekte stellt die Beleuchtung von Räumen oder Objekten dar. Besonders dafür geeignet sind LED Streifen, wo viele einzelne LEDs aneinander gereiht sind und jede einzelne Diode alle RGB Farben darstellen kann. Damit können einige Projekte wie Raumbeleuchtung, Ambilight oder z.B. eine Weihnachtsbaumbeleuchtung realisiert werden. Die Effekte der farbenfrohen Lichter sind beeindruckend.

In diesem Artikel wird die generelle Benutzung vom WS2801B am Raspberry Pi gezeigt. Dabei erstellen wir ein Beispiel, in dem LEDs des Streifens gesetzt werden (Regenbogenfarben) und die Helligkeit gedimmt wird. Im Video am Ende des Tutorials siehst du das ganze noch einmal in Aktion.

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Arduino, GPIO, Projekte

Funkkommunikation zwischen Raspberry Pi’s und Arduinos (2.4 GHz)

Funkkommunikation zwischen Raspberry Pi's und Arduinos (2.4 GHz)

Neben der seriellen Anbindung eines Arduinos an den Raspberry Pi wollen wir die Platinen auch per 2.4GHz Funk miteinander kommunizieren lassen und z.B. Codes oder Daten versenden. Die 2.4GHz Funkübertragung bietet einige Vorteile gegenüber der 433MHz Übertragungsrate, wie u.a. viel größere Datenmengen, die verschickt werden können und Reichweiten bis zu 100 Metern.

In diesem Tutorial richten wir die entsprechenden Arduino / Raspberry Pi nRF24L01+ Bibliotheken ein. Dabei können wir beliebig viele Raspberry Pi’s untereinander oder eben mit anderen Arduinos kommunizieren lassen. So können wir z.B. die günstigeren Arduinos an verschiedenen Orten aufstellen und ein Raspberry Pi als „Basisstation“ verwenden, welcher an die Module Befehle sendet.

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Projekte, Webserver

Raspberry Pi: Überwachungskamera Livestream einrichten

Raspberry Pi Überwachungskamera Livestream

Nachdem wir mit (USB) Kameras /  Webcams bereits einzelne Bilder aufnehmen können, wollen wir auch Live Bilder ansehen. Dies kann entweder am Smartphone stattfinden oder an einem PC außerhalb des heimischen Netzwerks. Dazu konfigurieren wir mit der Raspberry Pi Überwachungskamera einen Livestream. Das Tolle daran ist, dass fast jede USB Kamera (also auch Webcams) benutzt werden können. Je nach Platzierung, kann z.B. eine Kamera ohne Infrarot Filter sinnvoll sein, um so bessere Nachtaufnahmen zu ermöglichen.

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Projekte

Raspberry Pi mittels Xbox 360 Controller steuern

Raspberry Pi Xbox 360 Wireless Controller

Neben der Steuerung des Raspberry Pi’s über Infrarot Fernbedienungen, 433 Mhz Sender, Instant Messenger und vielen weiteren, kann auch ein kabelloser Xbox 360 Controller vom Raspberry Pi ausgelesen werden und entsprechend darauf reagiert werden. So kann das Gamepad als externe Maus (im Desktop Modus) verwendet werden oder Skripte und somit die GPIOs angesteuert werden. In RetroPie kann der Xbox Controller außerdem als Eingabemedium für Spiele auf dem Raspberry Pi genutzt werden.

In diesem Tutorial werden mehrere dieser Möglichkeiten aufgezeigt. Angefangen von der Installation der benötigten Software, über die Verwendung als Maus bis hin zum Schalten der GPIOs und dem Steuern eines Servo Motors mit Hilfe des Joysticks.

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Projekte

Raspberry Pi + Android: Funksteckdosen per App schalten

Android + Raspberry Pi: Funksteckdosen App Bedienung

Nachdem wir bereits den Status von Bewegungsmeldern und Magnetkontakten per Android Smartphone abfragen können, wollen wir als nächstes die Steuerung von 433MHz Funksteckdosen per Handy – über das Raspberry Pi – in Angriff nehmen. Dazu sollen die Steckdosen auch weiterhin mit der normalen Fernbedienung gesteuert werden, aber zusätzlich eben auch per Raspberry Pi Funksteckdosen App auf dem Handy. Der Status soll daher erkannt werden und auch in der Android App angezeigt werden sowie verändert werden können.

Dafür sind zwei Modi nötig: Zum einen wird ein Listener benötigt, welcher die Signale einer Fernbedienung erkennt und außerdem ein Sendeskript, welches auf Befehl der Android Funksteckdosen App ein 433MHz Signal aussendet.

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Projekte

Raspberry Pi + Android: Benachrichtigungen von Bewegungsmelder

Raspberry Pi + Android Bewegungsmelder

In diesem Tutorial geht es um das Zusammenspiel von dem Raspberry und Android Geräten. Im speziellen nutzen wir die Push Benachrichtigungen vom Android System, welche wir bei bestimmten Aktionen auslösen: Dazu soll z.B. bei der Aktivierung eines Bewegungsmelder oder dem Öffnen von Fenstern eine Nachricht an verbundene Android Devices gesendet werden. Anwendung finden kann dies in einer Raspberry Pi Alarmanlage.

Dies ist der erste von mehreren Teilen, in denen wir die Zusammenarbeit mit Android Smartphones und Tablets nutzen.

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GPIO

Raspberry Pi: Per IR Remote Befehle ausführen

Raspberry Pi Infrarot Fernbedienung

Mit einer Raspberry Pi IR Remote (Infrarot Fernbedienung) können Signale übertragen werden, woraufhin Programme gestartet oder Aktionen ausgeführt werden. Damit kann man sein Mediencenter (KODI, etc.) fernsteuern oder es für die Hausautomatisierung (FHEM) verwenden.

Wie man LIRC einrichtet, Codes der Fernbedienung ausliest, abspeichert und anschließend jene Tasten mit Funktionen belegt, wird in diesem Tutorial behandelt.

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