15 Raspberry Pi Projekte für Anfänger zum nachbauen

1. November 2017

Viele Einsteiger und Leute, die einen Raspberry Pi (geschenkt) bekommen haben, werden sich fragen, was kann ich damit machen? Das Tolle an diesem Einplatinencomputer ist, dass er unzählige Verwendungsmöglichkeiten bietet. Daher sind Raspberry Pi Projekte auch ein toller Einstieg in die Programmierung, sowie auch für Kinder zuhause ein sehr guter Einstieg in die Elektronik.

In diesem Beitrag möchte ich einige der Einsatzmöglichkeiten eines Raspberry Pi’s zeigen und einen Überblick über Ideen für neue Projekte liefern. Tutorials zu allen Themen findest du direkt hier auf der Seite.

Tolle Projekte für deinen Raspberry Pi

Viele der Projekte setzen ein wenig Grundkenntnisse voraus. Daher ist es äußerst hilfreich, wenn du dich zunächst mit dem Einstieg zum Raspberry Pi befasst – sofern nicht bereits geschehen. Um bequemer arbeiten zu können (das bedeutet ohne Maus, Tastatur und Bildschirm am Raspberry Pi angeschlossen zu haben), lohnt es sich eine SSH Verbindung oder alternativ eine Remotedesktop Verbindung aufzubauen.

Hier eine Übersicht der vorgestellten Raspberry Pi Projekte zur schnellen Navigation:

Neben den hier vorgestellten Projekten sind der Fantasie keine Grenzen gesetzt was eigene Projektideen angeht. Einige sind für das Auto oder den Garten realisierbar, andere gar ganz ohne Zubehör.  Zur Inspiration dazu kann z.B. die Liste der Raspberry Pi Sensoren dienen, zu denen du auch entsprechende Benutzungsanleitungen auf dieser Seite findest.

 

Lernen Hardware zu programmieren

Raspberry Pi GPIO Pin Belegung

Raspberry Pi GPIO Pin Belegung

Mit wenig oder kaum Erfahrung im Bereich der hardwarenahen Programmierung ist der Raspberry Pi ein idealer Einstiegspunkt. Vielleicht kommt im ersten Moment bei einem Raspberry Pi die Frage auf, „was kann ich damit machen?“. Eine der unzähligen Möglichkeiten ist definitiv der Einstieg, um zu lernen wie man bspw. mechanische Module und/oder Sensoren ansteuert.

Ein Blick auf den Raspberry Pi zeigt, dass er recht viele Pins hat, welche gesteuert werden können. Dazu werden i.d.R Jumper Kabel mit den Pins verbunden und mit einem sog. Breadboard verbunden. Darauf wiederum lassen sich z.B. LEDs setzen – ganz ohne dass etwas gelötet werden muss.

Die eigentliche Steuerung findet dann auf Software-Ebene statt: Mittels einer Programmiersprache wie Python Python können diese „GPIO“ Pins entweder an- und ausgeschaltet werden oder gar deren Status abgefragt werden („liegt eine Spannung an oder nicht?“). Dies und vieles weitere ist in diesem sehr ausführlichen Tutorial zum Thema erklärt:

Raspberry Pi GPIO Erklärung für Beginner + Programmierung

 

Raspberry Pi Roboter selber bauen

Raspberry Pi Roboter rundes Fahrgestell

Eines von vielen Raspberry Pi Projekten: Ein Roboter.

Als Kind hat man sie geliebt und auch später noch begeistern Roboter die meisten technikaffinen Leute. Da liegt es oft nahe sich einen eigenen Roboter bauen zu wollen. Die gute Nachricht ist, dass dies mit einem Mikrocontroller inzwischen sehr einfach geworden ist.

Dabei kann der Roboter entweder vollautomatisch sich seinen Weg finden, indem er Abstände misst, oder z.B: vordefinierten Wegen per Linie folgenden. Andererseits ist es auch möglich den Roboter per Fernbedienung oder gar Controller händisch fern zu steuern.

Wie man solch einen Roboter von Beginn an selber baut, ist in mehreren Teilen der Tutorialreihe beschrieben, angefangen hierbei:

Raspberry Pi Roboter selber bauen – Projektübersicht

In jedem weiteren Teil wird der Roboter schrittweise erweitert. Dabei können bestimmte Teile auch übersprungen werden oder weitere Komponenten hinzugefügt werden. Alles in allem ein super Raspberry Pi Einsteigerprojekt insbesondere auch für Kinder. In vielen Schulen werden ähnliche Projekte im (technischen) Informatik Unterricht bereits umgesetzt.

 

Das Haus automatisieren – Smart Home

Raspberry Pi OpenHab Logo

OpenHab Logo

Heutzutage hört man es immer häufiger und viele große Unternehmen bieten überteuerte Lösungen dafür an. Die Rede ist vom „Smart Home“. Der Begriff beschreibt ein intelligentes System. Beispiele dafür gibt es viele, wie die Heizung, die sich kurz vor dem Aufstehen im Winter selbst anschaltet oder den Rolladen, der sich bei zu großer Sonneneinstrahlung selbst etwas herunterfährt.
Daneben möchte man aber dennoch nicht die Möglichkeit des selbstständigen Steuerns aus der Hand geben.

Eine optimale und sehr beliebte Grundlage dafür ist der Raspberry Pi, da man hiermit ein voll-funktionsfähiges System mit Hardwareunterstützung und Internetanbindung hat – zu einem unfassbar günstigen Preis.

Inzwischen gibt es viele kostenlose Open-Source Projekte, welche sich der Hausautomatisierung widmen, wie bspw. OpenHAB oder auch Home-Assistant. Darüber hinaus gibt es sehr viele Module, die mit diesen Systemen kompatibel sind und ohne großen Aufwand mit dem Raspberry Pi und einem Heimautomatisierungs-System Plug&Play-mäßig betrieben werden können:

 

Raspberry Pi Projekt: Wetterstation bauen

Wetterstation Projekt – realisierbar mit dem Raspberry Pi, ein paar Sensoren und einem Display.

Ein weiteres sehr beliebtes Projekt ist eine Wetterstation, wie man Sie häufig bereits fertig zu kaufen gibt. Der Raspberry Pi liefert alles, was man dazu braucht.

Zunächst einmal gilt es die Temperatur mit Hilfe eines Sensors zu erfassen. Der DHT11 bzw. DHT22 Sensor kann nebenbei auch gleich noch die Luftfeuchtigkeit messen. Eine klassische Wetterstation kann jedoch zusätzlich auch noch den Luftdruck messen – auch dies ist kein Problem. Selbst weitere Features wie bspw. die Helligkeitserkennung („wie hell ist es gerade?“) ist umsetzbar.

Schlussendlich möchte man natürlich alle Daten anzeigen lassen. Hierbei hat man zwei Optionen: Zum einen nutzt man einen Touchscreen mit bspw. Weboberfläche oder aber ein kleines praktisches LCD Display. Dieses kann zwar keine schönen Grafiken anzeigen lassen, jedoch zum Anzeigen der Daten ist dies vollkommen ausreichend.

 

Automatisiertes Gewächshaus für Balkon & Garten

Raspberry Pi Projekte - Gewächshaus

Tomaten beim Wachsen zusehen, ohne großartig eingreifen zu müssen geht mit einem automatischen Gewächshaus.

Hobbygärtner und Freunde der Selbstversorgung aufgepasst! So sehr man sich am Ende auf das selbst angebaute und geerntete Obst und Gemüse freut, so nervig kann die Arbeit davor sein.

Ein regelbares Gewächshaus bietet optimale Bedingungen für die Pflanzen – es wird automatisch gegossen, die Temperatur angepasst und ggf. kann sogar separat im vorgegebenen Intervall gedüngt werden. Dazu werden ein paar Pumpen, ein Raspberry Pi und entsprechende Sensoren benötigt.

Das tolle an diesem Projekt ist, dass man nicht an einzelne Komponenten gebunden ist: Wird bspw. keine Temperaturüberwachung benötigt, kann dies einfach übersprungen werden. Sollen weitere Module eingebaut werden, können diese zusätzlich hinzugefügt werden. Wie dies genau funktioniert, ist in dieser Schritt für Schritt Anleitung erklärt:

Automatisches Raspberry Pi Gewächshaus selber bauen

 

Webserver & Homepage mit minimalen Kosten hosten

Raspberry Pi Node.JS Logo

Node.JS ist eine von verschiedenen Webserver Systemen.

Wie jedes andere Computersystem kann der auch ein Raspberry Pi als Webserver genutzt werden, auf dem anschließend eine eigene kleine Homepage oder gar ein Minecraft Server betrieben werden.

Doch was sind die Vorteile? Ganz klar der Preis und Stromverbrauch. Während ein Desktop-PC gut und gerne 500 Watt bei Volleistung braucht, sind es beim Pi gerade einmal 5-10 Watt, was über 90% Ersparnis bedeutet. Natürlich könnte man auch Webspace mieten, aber das Schöne am Raspberry Pi ist eben auch, dass mehrere Projekte gleichzeitig darauf laufen können – bspw. eine Wetterstation und ein Webserver.

Ein bekannter Webserver ist Apache2, wobei noch PHP uvm. installiert werden kann. Wer lieber mit JavaScript entwickelt, wird sich mit Node.JS zurechtfinden – dabei ist es sogar möglich die GPIO Pins des Pi’s per Website zu schalten.

Weiterhin kann man – sofern man möchte – seinen Webserver auch von außerhalb des eigenen Netzwerks erreichbar machen. Da die meisten DSL Anbieter zu gegen Aufpreis statische IP Adressen vergeben, kann man einen dDNS Service nutzen. Dabei wird im festgelegten Intervall die eigene IP Adresse abgefragt und anschließend aktualisiert, sodass man durch Aufrufen einer URL immer zum eigenen Webserver weitergeleitet wird. Eine ausführliche Anleitung dazu gibt es hier.

Raspberry Pi Projekt für zuhause: Heimkino dank Ambilight

Raspberry Pi Ambilight selber bauen

Ambilight TV

Ambilight ist ein Feature, das in einigen moderneren TVs zu finden ist, jedoch häufig einen entsprechenden Aufpreis mit sich zieht. Der Effekt dabei ist, dass der Hintergrund am Rande des Bildes entsprechend den Farben beleuchtet wird. Gerade bei Filmen oder Fußballspielen hat dies einen netten und anschaulichen Nebeneffekt.

Wer nun kein Ambilight in seinem Fernseher hat und auch nicht unbedingt viel Geld für fertige Lösungen ausgeben möchte, kann dies mit einem Raspberry Pi selber bauen. Bei diesem Projekt wird ein RGB LED Streifen an die Hinterseite des Fernsehers geklebt und das Bild vom Pi ausgewertet. Daher wird das HDMI Signal verdoppelt und einmal eingelesen. Die komplette Anleitung zu diesem Selbstbau-Projekt findest du hier:

Raspberry Pi Ambilight für alle Geräte mit OSMC selber bauen

Übrigens: Du kannst den Raspberry Pi auch gleichzeitig als Mediencenter nutzen, um Streams, Musik oder Filme per Festplatte oder aus dem Netzwerk abzuspielen. Das Betriebssystem OSMC bzw. KODI liefern dazu alles was du brauchst.

 

Amazon Alexa als Sprachassistentin nutzen

Raspberry Pi Projekte - Amazon Alexa Echo

Amazon Echo in Eiche Optik – mit Sprachassistentin Alexa.

Man hört immer mehr von ihnen – den Sprachassistentinnen. Sei es Microsoft’s Cortana, Siri oder eben Amazons Alexa. Sie alle sind eine halbwegs künstliche Intelligenz, die mit Menschen kommunizieren soll. So kann man Suchanfragen stellen oder sie als persönliche Assistentin gebrauchen.

Doch dafür muss man nicht unbedingt viel Geld ausgeben oder gar ein iPhone kaufen. Dank einem Amazon Alexa Projekt, kann man diese auch einfach mit einem Lautsprecher und Mikrofon auf dem Raspberry Pi installieren. Dazu ist es möglich eigene „Skills“ zu schreiben, um bspw. mit dem Raspberry Pi verbundene Sensoren abzufragen oder Geräte zu steuern.

Das ganze Projekt inkl. Bauanleitung und was benötigt wird, um Alexa auf Deutsch zu installieren, ist in diesem Tutorial detailreich beschrieben.

 

Eigenen Radiosender und Empfänger erstellen

Eine weitere Einsatzmöglichkeit des Raspberry Pi’s sind Radiowellen: Diese können zum einen mit einem entsprechenden Empfangsmodul empfangen werden, was gerade für Projekte im Auto (Car PC bzw. Autoradio) interessant ist.

Andererseits ist es auch möglich seinen eigenen Radiosender zu erstellen, da der Pi auch Radiowellen senden kann. Dafür ist nichts weiter als eine gute Antenne nötig. Die Frequenz, auf der gesendet wird ist frei wählbar, aber sollte natürlich nicht bereits belegt sein. Hat man sowohl Antenne als auch Empfänger beisammen, ist es möglich eine Art Walkie-Talkie mit zwei Raspberry Pi’s zu bauen.

 

Raspberry Pi Projekte: Funksteckdosen und Lichter schalten

Raspberry Pi Funksteckdosen (433Mhz)Raspberry Pi Funksteckdosen (433Mhz)

433MHz Funksteckdosen

Ein absoluter Standard in Funksendern ist die 433 MHz Übertragungsrate. Man findet sie in Garagentoren, Lampenfernbedienungen und eben auch in Funksteckdosen. Gerade durch die Steuerung von Steckdosen per Funk lässt sich quasi jedes beliebige Gerät ein- und ausschalten.

Ein sehr schönes Projekt mit dem definitiven Aha!-Effekt ist es, die eigenen Funksteckdosen per Raspberry Pi zu steuern. Dabei werden im ersten Schritt die gesendeten Codes mit Hilfe eines entsprechenden Empfängers ausgelesen (im Tutorial ist die genaue Verkabelung und Bedienung beschrieben) und anschließend können jene Codes ebenfalls versendet werden. Sobald wir die Codes kennen, können wir diese auch von unserem Pi aus verschicken.

Übrigens kann das auch für alle anderen Geräte mit 433 MHz Funk verwendet werden. So können wir bspw. zwei oder mehr Raspberry Pi’s darüber kommunizieren lassen, oder den Pi mit Hilfe einer Fernbedienung steuern. Äquivalent dazu lassen sich auch bspw. Garagentore über den Raspberry Pi fernsteuern.

Plattformübergreifend vom Raspberry Pi mit anderen Geräten kommunizieren

ESP8266 NodeMCU Mikrocontroller Board

Einen der größten Vorteile, die ein Raspberry Pi gegenüber anderen ähnlichen Einplatinencomputern u.ä. bietet ist die große Community und dementsprechend die hohe Verfügbarkeit von vorgefertigten Lösungen – gerade für Beginner. Gerade wenn man noch nicht genau weiß, was man damit machen kann, findet man schnell das passende Beispiel für ein Projekt.

Allerdings ist es auch so, dass es viele weitere Alternativen gibt, welche für bestimmte Zwecke unter Umständen besser geeignet sein können. Der Raspberry Pi ist ein Allround-Talent und hat viele Features, die andere Mikrocontroller nicht bieten. Dennoch ist es möglich deren Vorteile auch über den Pi nutzen zu können, nämlich indem sie einfach miteinander kommunizieren.

Eine Möglichkeit besteht darin zwei Raspberry Pi’s über Funk Daten austauschen zu lassen. Eine andere Möglichkeit ist es eben verschiedene Systeme miteinander zu kombinieren. Der Arduino ist ein solcher Mikrocontroller, der allerdings von Haus aus kein WLAN unterstützt. Daher besteht hierbei zum einen die Möglichkeit per Kabel Daten zu übertragen, oder aber auch kabellos per 2.4GHz Funk.

Noch ein Modul, zu dem du inzwischen auch immer mehr Projekte hier findest, ist der ESP8266: Dieses kleine Board ist extrem günstig und verfügt über ein integriertes Wifi Modul, wodurch die Funkübertragung per WLAN möglich ist. In einem einfachen Beispiel siehst du wie man beide Systeme dazu bekommt Daten bzw. Befehle auszutauschen.

 

Steuerung des Raspberry Pi’s über ein Android Smartphone

Raspberry Pi + Android Schwenkbarer Kamera-Livestream

Über ein Android Smartphone ist der Raspberry Pi fernzusteuern.

Wir haben gesehen, dass man den Pi über verschiedene Kanäle fernsteuern kann. Dazu gehört neben SSH und RDC auch die Steuerung über eine Android App.

Als Grundlage hierfür haben wir die Programmierung einer App sowie die Konfiguration des Raspberry Pi’s gezeigt, was auch in vielen weiteren Projekten Verwendung finden kann.

Raspberry Pi Projekte, die du einfach nachbauen kannst, wären z.B: Ein Überwachungskamera-Livestream auf dem Handy, wobei die Kamera auch direkt aus der App seitlich geschwenkt werden kann. Oder aber einen Bewegungsmelder, der Benachrichtigungen ans Smartphone verschickt (z.B. für’s Kinderzimmer, oder wenn mal keiner zuhause ist). Auch ist es möglich die Funksteckdosen einfach per App zu schalten.

Deiner Phantasie sind hier kaum Grenzen gesetzt, da so ziemlich jedes Tutorial auf dieser Seite auch in Verbindung mit einem Android Smartphone umsetzbar ist.

 

Internet der Dinge – Sensordaten loggen

Windows 10 IoT

Unter dem Internet der Dinge bzw. Internet of Things versteht man, dass verschiedenste Geräte, die keine PCs oder Smartphones sind, auch mit dem Internet verbunden sind. So kann der Kühlschrank bspw. den Status übermitteln oder die Heizung aus der Ferne angeschaltet werden.

Darüber hinaus können auch einfache Sensoren mittels eines Mikrocontrollers über das Internet ihre Daten zur Verfügung stellen. Hat man viele solcher Sensoren, die dauerhaft Daten übermitteln, lassen sich anhand dieser Menge an Daten mittels Machine Learning sogar Vorhersagen und Prognosen treffen. Während das in der Industrie 4.0 immer mehr zum Standard wird, kann man davon auch als Heimanwender profitieren und so z.B. Temperaturen im Haus o.ä. loggen.

Der Raspberry Pi eignet sich dabei hervorragend als Schnittstelle und bietet dank seinem günstigen Preis eine gute Plattform zum Speichern und Verarbeiten solcher Daten.

Darüber hinaus hat Microsoft auch eine spezielle Windows Version veröffentlicht, die auf dem Raspberry Pi lauffähig ist. Damit können eigene IoT Programme erstellt werden, wobei alle bereitgestellten Microsoft Bibliotheken zur Verfügung stellen. Dies ist kein klassisches Anfänger Projekt, aber für etwas erfahrenere Nutzer ein sehr mächtiges Werkzeug.

 

Mit LED Matrizen Bilder anzeigen

LED Grafik

Man kennt sie von größeren Werbetafeln – die LED Anzeigen. Dabei sind unzählige LEDs in auf einem Board, welche einzeln gesteuert werden. Diese Module gibt es in verschiedene Größen, angefangen bei 8×8 LEDs, wobei auch mehrere Module aneinander gesteckt und somit verbunden werden können.

Da es wenig Sinn macht so viele LEDs per einzelner GPIO Pins zu steuern, gibt es LED Controller ICs, die diese Arbeit übernehmen. Selbst benötigen Sie nur wenige Pins.

Falls du dich auch für solche LED Matrizen interessierst und Grafiken, wie die rechts angezeigte oder eigens kreierte, erstellen willst, kannst du nach dem Zusammenbau diese Bibliothek nutzen.

Darüber hinaus kansnt du auch ganz andere Projekte mit LED Matrizen starten, z.B. ein Pong oder Snake Spiel. Eine Übersicht findest du hier.

 

Mehrere Möglichkeiten die GPIOs zu erweitern

MCP23017 Port Expander

Nun, nachdem wir einige coole Projekte gesehen und vielleicht auch schon umgesetzt haben, kann es sein, dass die GPIOs (fast) alle belegt sind. Damit du dennoch weiter bauen kannst, gibt es ein paar Optionen, wie man die GPIO Pins natürlich erweitern kann:

Zum einen gibt es sog. IO Port Expander, welche über einen Datenbus angesteuert werden und weitere zusätzliche 16 IO Pins liefern, welche du steuern kannst. Dazu findest du hier ein kleines Einsteigerprojekt. Das tolle an diesen Port Expandern ist, dass wir mit zwei Pins am Raspberry Pi bis zu 8 dieser Module steuern können – was 128 zusätzliche Pins macht. Und das sollte für die aller meisten Raspberry Pi Projekte ausreichen 😉

Eine andere Methode ist es andere Mikrocontroller zu „missbrauchen“. Zum Beispiel kann ein Arduino über den USB Port des Raspberry Pi gesteuert werden. Dies ist nicht nur mit Arduinos möglich, sondern auch mit anderen Mikrocontrollern, wie bspw. dem ESP8266 NodeMCU, der über ein integriertes WLAN Modul verfügt und darüber hinaus sehr günstig ist. Eine gute Alternative also auch für Wetterstation-Außenposten.

 

Weitere Ideen für Raspberry Pi Projekte?

Hast du weitere Projektideen oder gar ein eigenes Projekt, das du gerne in dieser Liste sehen würdest?

 

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