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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Webserver

Raspberry Pi Sensordaten mit ThingSpeak loggen und auswerten

Häufig fallen in Projekten, die rund um die Uhr laufen, eine Menge Daten an. Um diese dauerhaft zu speichern ist ein Weg, die Daten in einer lokalen Datenbank zu speichern. Jedoch gibt es auch einige Gründe, die dagegen sprechen. Um die gemessenen Daten (z.B. aus einer Wetterstation) auch in Zukunft verfügbar zu halten, kann man auch verschiedene Online Dienste ausweichen.

Einer dieser Anbieter ist ThingSpeak. Hier kann man für kleinere Anwendungen einen kostenlosen Account erstellen und seine Daten sehr einfach übertragen. Und genau darum geht es in diesem Tutorial: Wie man Sensordaten zu ThingSpeak überträgt und diese später auswertet.

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Projekte

Mit Xbox 360 Controller Raspberry Pi Roboter fernsteuern (Teil 6)

Raspberry Pi Roboter mit Xbox 360 Controller fernsteuern

In diesem Teil wollen wir den Roboter nun auch noch mit einem Xbox 360 Controller fernsteuern. Im Vergleich zu der Infrarot Fernbedienung hat der Controller den Vorteil, dass er zwei Joysticks besitzt, welche optimal zum Steuern geeignet sind. Zusätzlich lässt sich mit dem zweiten Joystick z.B. eine Kamera drehen und die Knöpfe können ebenfalls mit Funktionen versehen werden.

Auch wenn wir bereits eine Steuerung realisiert haben, finde ich diese Art doch um einiges cooler. Daher geht es in diesem Video um die Einrichtung der kabellosen Xbox 360 Controller Fernsteuerung.

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Projekte

Raspberry Pi Roboter der eigenen Stimme folgen lassen (Teil 5)

Raspberry Pi Roboter der eigenen Stimme folgen lassen

Als weiteres Feature wollen wir unseren kleinen Roboter nun zusätzlich dem Klang unserer Stimme folgen lassen. Ist der Modus aktiviert, so soll der Roboter automatisch in jene Richtung navigieren, aus der gerufen wurde.

Dazu gibt es kleine analoge Sound Erkennungssensoren, welche über einen MCP3008 ADC Wandler ausgelesen werden und dann der Raspberry Pi Roboter dementsprechend in diese Richtung lenkt.

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Projekte

Raspberry Pi Roboter: Automatisch Hindernissen ausweichen (Teil 4)

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Raspberry Pi Roboter: Ultraschall Autopilot

Unser Roboter kann inzwischen schon einiges und selbst ferngesteuert werden. Jedoch wollen wir zusätzlich einen Autopilot Modus erstellen, wodurch der Raspberry Pi Roboter selbstständig seinen Weg suchen kann. Putzroboter u.ä. nutzen vergleichbare Methoden, um nicht an einem Hindernis stecken zu bleiben.

Wir nutzen dafür einen Servo Motor und einen Ultraschallsensor, womit wir die Entfernung messen. Anschließend erweitern wir den bisherigen Code und lassen den Roboter dorthin fahren, wo am meisten Platz ist.

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GPIO, Projekte

Raspberry Pi Roboter per Infrarot Fernbedienung steuern (Teil 3)

Raspberry Pi Roboter per Infrarot Fernbedienung steuern

Nachdem unser Roboter bereits Fahren und einer Linie zu folgen gelernt hat, wollen wir ihn nun auch noch fernsteuern lassen. Dafür werden wir zunächst eine Infrarot Fernbedienung nutzen und später evtl. noch zusätzlich einen Xbox 360 Controller. Neben dem Steuern der Fahrfähigkeit sollen sich auch die Modi (Linie folgen, Autopilot, etc.) einstellen lassen.

In diesem Teil der Raspberry Pi Roboter Tutorials programmieren wir den IR Empfänger und legen die Befehle zum Fernsteuern an. Im Video dazu ist die Fernsteuerung zusätzlich gezeigt.

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Projekte

Raspberry Pi Roboter programmieren: Linien folgen lassen (Teil 2)

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Raspberry Pi Roboter - Linien folgen

Nachdem wir für unseren Raspberry Pi Roboter im ersten Teil die grundlegenden Funktionen definiert haben, wollen wir diese nun nutzen, indem wir ihn einer gezogenen Linie folgen lassen. Dafür bringen wir zwei optische Infrarot Sensoren (Line Follower: TCRT5000) an der Karosserie des Robots an. Wird die Linie verloren, so wird automatisch in einem Winkel von 45° (anpassbar) auf beiden Seiten danach gesucht. Wurde nichts gefunden, so stoppt der Roboter.

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Projekte

Raspberry Pi Roboter Bausatz – Zusammenbau (Teil 1)

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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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