50 der wichtigsten Raspberry Pi Sensoren und Module

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 inzwischen mehr als 60 der wichtigsten Sensoren und Bauteile für Raspberry Pi’s sowie Arduinos in einer Übersicht beschrieben und zusammengefasst.

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Die beschriebenen Raspberry Pi Sensoren, Module und Bauteile sind zur besseren Übersicht in die folgenden Kategorien unterteilt:

• Temperatur / Luftfeuchtigkeit / Luftdruck / Gas
• Bewegungssensoren
• Navigationsmodule
• Funk / Infrarot (IR) / Bluetooth
• Motoren
• Analoge Sensoren
• Stromversorgung
• Displays
• Sonstige Module und Sensoren

Temperatur / Luftfeuchtigkeit / Luftdruck / Gas

• DHT11 / DHT22

  

  
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  Die Sensoren DHT11 und DHT22 können neben der Temperatur auch die Luftfeuchtigkeit messen. Dabei wird nur ein GPIO belegt. Der Unterschied zwischen beiden ist vor allem die Messweite und die Genauigkeit. Der weiße DHT22 kann alle Luftfeuchtigkeitsbereiche von 0-100% messen und hat dabei eine Genauigkeit von 2%. Im Vergleich sind mit dem DHT11 (blau) lediglich Bereiche von 20-90% Luftfeuchte messbar, aber vor allem die Genauigkeit ist mit 5% deutlich schlechter. Einzig preislich hat der hellblaue DHT11 Sensor einen kleinen Vorteil (ca. einen Euro).

  Preis: ab ca. 3-4€ (DHT22)

• DS18B20

  

  
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  Einen sehr einfachen Sensor stellt der DS18B20 bzw. DS18S20 dar. Diese Raspberry Pi Sensoren werden über den sog. 1-Wire Bus angesprochen. Ein Vorteil besteht darin, dass viele verschiedene 1-Wire Bauteile hintereinander angeschlossen werden können und mittels eines einzigen GPIOs ausgelesen werden. Allerdings können diese Module keine zusätzlichen Infos wie Luftfeuchtigkeit und/oder Luftdruck messen. Dafür eignet sich der DS18B20 besonders im Außenbereich, da es auch wasserfeste Versionen zu kaufen gibt. Mit einem Messbereich von -55°C bis +125°C ist er selbst für nicht alltägliche Anwendungen gut geeignet.
  Preis: ab ca. 2€

• BMP180 Barometer

  

  
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  In Wetterstationen und ähnlichen Projekten kann die Bestimmung der Luftdrucks aussagekräftig sein. Dazu verwendet man am besten den BMP180, welcher über I2C am Raspberry Pi angesteuert wird. Neben dem Luftdruck kann auch die Temperatur ausgelesen werden und außerdem die Höhenlage (Altitude). Allerdings ist die letzte Angabe nicht all zu genau. Falls man die Höhe braucht, sollte man lieber die Werte mit einem GPS Empfänger auslesen.

  Preis: ab ca. 3-4€

• Feuchtigkeitssensor

  

  
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  Dieser analoge Feuchtigkeitssensor findet einen hervorragenden Platz in automatischen Bewässerungssystemen. Dabei wird er in die Erde gesteckt und misst die Feuchtigkeit, indem zwischen den Strängen ein Strom fließt. Umso feuchter die Erde dazwischen ist, umso höher ist das (analoge) Signal. Um den Wert mit dem Raspberry Pi auslesen zu können, wird noch der MCP3008 benötigt (Arduinos können analoge Signale direkt erkennen).

  Preis: ab ca. 3€

• Kapazitiver Erdfeuchtesensor

  
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  Ein Problem mit analogen Feuchtigkeitssensoren ist, dass diese zum einen mit der Zeit erodieren und zum anderen nicht immer all zu genau sind. Diesen Problemen beugen kapazitive Sensoren vor. Dabei wird mittels der Frequenz die relative Feuchtigkeit berechnet. Für den Einsatz am Raspberry Pi eignet sich jedoch zusätzlich ein Frequenzteiler.

  Preis: 5-7€

• Xiaomi MiFlora Pflanzensensor

  
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  Ein Allzweck-Sensor zum Messen und Überwachen von generellen Daten einer Pflanze, bietet der Mi Flora Sensor von Xiaomi. Dieser kann einfach mittels Bluetooth ausgelesen werden und liefert viele Informationen, wie z.B. zur Temperatur, Lichtintensität, Erdfeuchtigkeit oder sogar die Leitfähigkeit des Bodens. Diese Daten können somit optimal z.B. zur Düngung der Pflanzen oder einfach zur Bewässerung genutzt werden. Ideal lässt sich der Sensor im eigenen Raspberry Pi Gewächshaus einbinden.

  Preis: ab ca. 25€

• MQ-2 Gas Sensor

  

  
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  Die MQ Gas Sensoren können verschiedene Gase bei Raumtemperatur erkennen. Je nach Modell werden andere Gase unterstützt. Der übliche MQ-2 Sensor kann Methan, Butan, LPG und Rauch erkennen, der MQ3 erkennt bspw. Alkohol, Ethanol und Rauch, usw. Eine Auflistung aller MQ Sensoren und deren unterstützte Gase kann hier (deutsch bzw. englisch) eingesehen werden.
  Es sollte dabei darauf geachtet werden, dass diese Sensoren sehr heiß werden können und man sie daher nicht direkt anfassen sollte. Da diese Module auch analog mit 5V arbeiten, ist auch hier ein MCP3008 sowie ein 3.3V-5V TTL zum Auslesen der Signale nötig.

  Preis: ab ca. 2-3€

Bewegungssensoren

Diese Raspberry Pi Sensoren können zur Erfassung von einer Bewegung verwendet werden, wobei nicht alle „richtige“ Bewegungsssensoren sind.

• PIR Bewegungssensor

  

  
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  Der PIR Bewegungssensor hat einige Vorteile gegenüber anderen ähnlichen Produkten: Neben dem geringen Preis wird ein Signal erst dann gesendet, sobald sich etwas bewegt. Dadurch kann man auf Signal-Flanken mittels den GPIOs warten. Außerdem kann dabei ein Widerstand variiert werden, sodass nur noch bei nahen Bewegungen ein Signal gesendet wird oder eben bereits weit entfernte Änderungen wahrgenommen werden.
  Neben Außenbereich-Projekten kann der PIR auch wunderbar in Gebäuden verwendet werden – sei es zum Aktivieren der Beleuchtung oder, wie ich es verwende, zum Einschalten meines Touchscreens zur Hausautomatisierung sobald jemand sich ihm nähert.

  Preis: ab ca. 3€

• HC-SR04

  

  
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  Der HC-SR04 Sensor ist im eigentlichen Sinne kein Abstand/Bewegungsmelder, sondern ein Ultraschallsensor. Durch einen kleinen Trick ist es dennoch möglich Distanzen zu messen. Indem man die Zeit misst, welche zwischen Senden und Empfangen eines Ultraschallsignales vergangen ist, kann man sich die Distanz herleiten, da die Schallgeschwindigkeit in der Luft bekannt ist. Im Tutorial gehe ich sehr detailiert darauf ein. Ein Aspekt der allerdings beachtet werden muss ist der breite Öffnungswinkel: Da der Ultraschall sich nicht nur auf einer Geraden ausbreitet, sondern in einem Öffnungswinkel von ca. 15° wird das Signal als erstes vom nähesten Punkt in diesem Bereich reflektiert – was eben auch ein äußerer Punkt sein kann.
  Als grobe Schätzung bzw. für fahrende Roboter eignet er sich dennoch gut, nicht zuletzt wegen den geringen Kosten.

  Preis: ab ca. 3€

• Magnetsensoren

  

  
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  Mittels Magnetsensoren / Reed Relais kann man u.a. ganz einfach binäre Zustände überprüfen. Dabei wird das enthaltene magnetische Relais geöffnet, sobald ein Magnet in der Nähe ist. Andernfalls wird der Zugang verschlossen. Lässt man nun also eine Spannung durchfließen und überprüft, ob diese auch am anderen Ende heraus kommt, kann man den Zustand überprüfen.
  Insbesondere eignen sich diese Magnetsensoren zum Überprüfen von Fenstern und Türen, indem man sie am Rahmen anbringt und prüfen kann, ob Tür/Fenster geöffnet oder geschlossen ist.

  Preis: ab ca. 2€

• GP2Y0A02YK

  

  
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  Mit dem GP2Y0A02YK Infrarot Abstandsmesser können sehr viel genauere Messungen durchgeführt werden, als z.B. mit dem HC-SR04. Dafür ist das Modul auf einen Bereich von 20-150cm begrenzt. Alternativ kann noch der ähnliche Sensor GP2Y0A710K0F verwendet werden, welcher eine Reichweite von 100 bis 500cm hat.

  Preis: ab ca. 10€

• RFID-RC522 – Induktiver RFID Kartenleser

  

  
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  Das RFID-RC522 ist ein Kartenlesegerät für Scheckkarten. Dabei wird ein Signal über den SPI Datenbus übermittelt, sobald sich eine Karte auf wenige Zentimeter nähert. Damit ließen sich also bspw. Schlösser und/oder Türen realisieren, welche sich ohne Berührung öffnen – Sesam öffne dich 😉

  Preis: ab ca. 4-5€

Navigationsmodule

• GPS NEO-6M Modul

  

  
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  Der verbreitetste und bekannteste GPS Empfänger ist das NEO-6M Modul. Damit lassen sich alle GPS Positionsdaten mit Hilfe der umkreisenden Satelliten bestimmen. Außerdem ist es mit den Raspberry Pi Paketen minicom und gpsd kompatibel, was das Auslesen der Koordinaten sehr einfach macht, wie im Tutorial gezeigt.

  Preis: ab ca 15€

• USB GPS Empfänger

  
  Alternativ zu GPS Modulen, welche über die GPIOs verbunden werden, können auch USB GPS Empfänger verwendet werden. Diese haben den Vorteil, dass (fast) alle kompatibel mit Windows, Linux und Mac sind und desweiteren kein zusätzliches Anschließen nötig ist. Andererseits sind diese Module auch meistens teurer, wobei sie sich in Sachen Genauigkeit in nichts nachstehen. Es ist also eine individuelle Frage, welche Art von Empfänger man bevorzugt.
  Preis: ab ca. 20-25€

• MPU-6050 Gyroskop

  

  
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  Ein Gyroskop (Kreiselinstrument) wird zum Feststellen der Rotation entlang der drei Achsen benutzt. Der MPU 6050 Sensor beinhaltet daneben noch einen Beschleunigungssensor. Dieses Modul kann z.B. in Roboterarmen verwendet werden, um den Rotationswinkel festzustellen.

  Preis: ab ca. 5-6€

• HMC5883L / GY-271 Kompass

  

  Wie auch bei analogen Kompässen kann auch die Richtungsanzeige digital ausgelesen werden. Dazu eignet sich der HMC5883L Sensor, welcher über I2C ausgelesen wird und einen Winkel im Bogenmaß zurückliefert. Wie auch bei einem normalen Kompass kann der Wert durch Metallgegenstände in der Nähe verflscht werden

  Preis: ab ca. 4€

• DS1307 RTC

  

  
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  Falls der Raspberry Pi mit dem Internet verbunden ist, kann er die genaue Uhrzeit daher erkennen. Anders sieht dies bei Anwendungen aus, bei denen keine (dauerhafte) Internetverbindung gegeben ist, aber das Datum inklusive genauer Zeitangabe wichtig ist (Car PC, Wetterstation, etc.). Ein sog. Real Time Clock (RTC) Modul kann dabei Abhilfe schaffen: Einmal initialisiert speichert es, dank der kleinen Batterie, auch bei nicht vorhandener Stromversorgung die aktuelle Zeit. Auf Computer Mainboards ist ein solches Modul verbaut, weshalb die Uhrzeit des Computers nicht bei jedem Neustart erneut eingestellt werden muss. Da der Raspberry Pi / Arduino nicht von Haus aus ein RTC Modul in sich tragen, kann man dieses nachrüsten.
  Preis: ab ca. 5-6€

Raspberry Pi Sensoren – Funk / Infrarot (IR) / Bluetooth

• 433 MHz Set

  

  
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  Eine der einfachsten Methoden Signale per Funk zu übertragen sind 433 MHz Sender und Empfänger. Da diese Sets sehr günstig sind, kommen sie in vielen Projekten zum Einsatz. So kann man z.B. mehrere Raspberry Pi’s miteinander kommunizieren lassen.
  Auch andere Geräte funktionieren oft mit 433 MHz Funksignalen, wie Garagentore oder Funksteckdosen, wobei diese Codes aufgenommen und zu bestimmten Aufgaben gesendet werden können.

  Preis: ab ca. 3-4€

• 2.4 GHz NRF24L01+ Modul

  

  
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  Eine etwas erweiterte Methode zur kabellosen Kommunikation ist die Verwendung der 2.4 GHz Frequenz. Die Vorteile im Gegensatz zu der 433 MHz Übertragungsrate sind vor allem, dass eine größere Menge an Daten auf einmal übertragen werden kann. Somit können mit einem Signal / Datenpaket ganze Sätze und Befehle versendet werden. Ein zweites Raspberry Pi bzw. ein Arduino können ebenfalls mit einem 2.4 GHz Receiver/Transmitter ausgestattet werden und somit von einer „Basisstation“ Kommandos erhalten und Daten zurück schicken.
  Im Tutorial ist die Verwendung eines Raspberry Pi’s, der Befehle an einen Arduino sendet und somit auf Tastendruck drahtlos eine LED anschaltet, mit Video gezeigt.

  Preis: ab ca. 3€

• Funksteckdosen

  

  
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  Im Bereich der Hausautomation sind kabellose Steckdosen fast schon ein Standard. Die allermeisten dieser Geräte funktionieren mit 433 Mhz Funksignalen. Indem man die Codes der Fernbedienung mit einem Empfänger am Raspberry Pi ausliest, kann man diese Funksteckdosen individuell schalten.
  Es gibt verschiedene Modelle, meistens reine schaltbare Funksteckdosen, aber auch (dimmbare) Lampenfassungen werden angeboten.
  Auf ein Kriterium sollte man möglichst achten: Es gibt Modelle mit sog. „generischem“ Code, d.h. bei diesen Modellen wird der Code zufällig erzeugt und ändert sich. Diese Frequenzen sind, wenn überhaupt, nicht so einfach auszulesen. Dagegen sind jene Steckdosen, bei denen der Code frei wählbar ist, sehr einfach anzusteuern.

  Preis: ab ca. 10-15€

• Heizkörpertermostat

  

  
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  Im Smart Home können natürlich ebenfalls jegliche Heizkörper gesteuert werden. Dies kann z.B. von der Innentemperatur abhängig gemacht werden, oder anhand einer bestimmten Uhrzeit. Sofern das Termostat über den Raspberry Pi eingebunden ist, kann auch mobil vom Smartphone die Temperatur zu Hause gesteuert werden und der Raum bereits „vorgeheizt“ werden.

  Preis: ab ca. 10-15€

• Si4703 Radioempfänger

  

  
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  Das Si470x Modul bietet die Option den Pi zu einen Radioempfänger aufzurüsten, was in Car PCs oder Raspberry Pi Jukeboxen sehr interessant sein kann. Dabei kann man, wie bei üblichen Radios, (per Software) die Frequenz und bestimmte Optionen einstellen. Wem das noch nicht genug ist, der kann seinen Pi gleichzeitig auch als Radio-Sendestation verwenden.

  Preis: ab ca. 10€

• Bluetooth Adapter

  

  
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  Der Raspberry Pi hatte nicht schon immer ein integriertes Bluetooth Modul. Bevor das Model 3 erschien, waren weder Bluetooth noch WLAN Modul onboard. Auch das günstige Zero Model muss ohne Bluetooth Adapter auskommen. Da inzwischen so ziemlich jedes Handy standardmäßig diese Kommunikationsmethode unterstützt, können so ganz einfach Bilder und andere Dateien zwischen Smartphone und Raspberry Pi ausgetauscht werden. Auch andere Projekte, wie die Steuerung des Pi’s per Bluetooth Befehlen ist möglich.

  Preis: ab ca. 5€

• GSM Surfstick

  

  
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  In vielen Projekten wird der Raspberry Pi im Außenbereich verwendet, so z.B. als Wetterstation oder zur Überwachung gewisser Sachen. Doch gerade wenn kein (oder nur ein schwaches) WLAN Signal verfügbar ist, werden viele Funktionen eingeschränkt. Möchte man dennoch Zugriff auf seinen Pi haben und auch weiter Daten eines solchen Außenprojekts, ist eine Internetverbindung nötig. Abhilfe verschaffen hier die mobilen Surfsticks, welche es auch oft als Geschenke bei Datentarifen gibt. Mit solch einem Stick und einer SImkarte mit entsprechendem Datenvolumen kann der Pi dauerhaft online sein. Daneben ist es außerdem möglich den Stick zum senden und empfangen von SMS zu verwenden, falls man bspw. seinen Raspberry Pi per Handy fernsteuern will.

  Preis: ab ca. 20€

• Infrarot Dioden

  

  
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  Die meisten Fernbedienungen nutzen Infrarot LEDs um Signale zu übermitteln. Diese Codes können mit einem Infrarot Empfänger recht simpel ausgelesen und gespeichert werden. Mit dem Programm LIRC gibt es weiterhin die Möglichkeit jene Codes auch mit einer IR Sende-Diode zu verschicken. So lässt sich bspw. ein TV Gerät mit dem Raspberry Pi steuern.
  Daneben gibt es auch IR LEDs, die als Lichtschranke verwendet werden können.
  Preis: ab ca. 2-3€

• Laser Modul

  

  
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  Normale Laser Module haben zwar keine großartige Funktionalität (an- und ausschaltbar), kommen dafür aber in verschiedenen interessanten Projekten zum Einsatz. So gibt es bspw. Umsetzungen eines Distanzmessers, welche lediglich mit einer Kamera und einem Laser Modul auskommen. Dabei wird der Laser sehr schnell an und ausgeschaltet und dabei werden Bilder aufgenommen. Durch den Strahlensatz lässt sich dann die Entfernung berechnen.
  Durch die wechselbaren Spiegel am Kopf der Laser Module, sind verschiedene Muster wie Gitternetze möglich. Im Tutorial wurde mit dem Laser und einem Lichtsensor einfach eine Laster-Lichtschranke gebaut.

  Preis: ab ca. 2€

Motoren

• Servo-Motoren

  

  
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  Anders als gewöhnliche Motoren lassen sich Servomotoren individuell per Winkel steuern. Dabei ist lediglich die Angabe des Rotationswinkel zum Bewegen des Motors nötig. Mittels PWM (Pulsweitenmodulation) werden Signale an den Motor gesendet. Der Raspberry Pi beherrscht diese Übertragungsmethode, wobei die Ansteuerung z.B. mittels der Python GPIO Bibliothek oder WiringPi besonders einfach ist.

  Preis: ab ca. 3€

• 28BYJ-48 Schrittmotor

  

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  Schrittmotoren sind, wie der Name sagt, Motoren, welche eine bestimmte Anzahl von Schritten in einer Umdrehung „gehen“ können. Dabei sind im Inneren zwei Elektromagneten verbaut, welche durch unterschiedliche Polung die Achse bewegen. Wie die Polung dabei aussieht, steht in den Datenblättern der Motoren.
  Einer der beliebtesten Schrittmotoren (weil er sehr viele Schritte hat und dennoch günstig ist), ist das Model 28BYJ-48. Dieser Motor Hat 512 Steps, wobei jeder Schritt aus 8 Sequenzen besteht. Das bedeutet, dass eine volle Umdrehung 4096 Schritte hat (oder ein Schritt pro 0.087° gemacht wird).Preis: ab ca. 3€

• PCA9685 Servo Board

  

  
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  Mittels PWM können Servos direkt am Raspberry Pi betrieben werden. Sobald man allerdings mehrere Servomotoren ansteuern möchte, so können entweder die GPIOs knapp werden, oder man benötigt mehr Strom. Dafür eignet sich das PCA9685 Servo Treiberboard ideal, da man je Board bis zu 16 Motoren per I2C steuern kann. Und damit noch nicht genug. Es können sogar mehrere Boards hintereinander geschalten werden. Außerdem kann ganz einfach eine externe Stromversorgung angeschlossen werden. Für bspw. einen Roboter Arm ist dies das optimale Board.

  Preis: ab ca. 4-5€

• ULN2003

  

  
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  Jene 28BYJ-48 Schrittmotoren werden oftmals mit einem Driver Board geliefert. Das mitgelieferte Board hat meist einen ULN2003 IC verbaut, welcher die Spannung für den 5V Motor hält, allerdings mit 3.3V angesteuert werden kann. Dies ist wichtig, da die GPIOs somit geschützt sind.

  Preis: ab ca. 1-2€

• L293D

  

  
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  Ein alternativer Treiber IC ist der L293D. Der Vorteil dieses Moduls gegenüber dem ULN2003 besteht darin, dass auch hörere Spannungen als 5V angeschlossen werden können. Da viele alternative Schrittmotoren (z.B. weniger Schritte für eine schnellere Umdrehung oder höhere Zugkraft) mehr als 5V benötigen, müssen diese über eine externe Stromquelle versorgt werden. Zur Steuerung dieser Motoren eignet sich der L293 IC hervorragend. Nebenbei ist es damit sogar möglich zwei Motoren gleichzeitig (individuell) zu steuern.

  Preis: ab ca. 2-3€

• A4988

  

  Dieser IC ist eine weitere Möglichkeit Schrittmotoren zu steuern. Er ist speziell für Motoren in 3D Druckern gedacht und verträgt Spannungen von 8V bis 35V bei einem Strom von einem Ampere. Da er auch recht schnell heiß werden kann, ist ein Kühlkörper auf dem Chip des Breakout Boards enthalten.

  Preis: ab ca. 4-5€

Analoge Raspberry Pi Sensoren

• MCP3008 Analog-Digital Wandler

  

  
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  Anders als der Arduino besitzt der Raspberry Pi keine eigenen analogen IO Pins. Dadurch kann man nicht ohne weiteres analoge Module auslesen. Hier hilft der MCP3008 Baustein. Damit ist es möglich auch analoge Module am Raspberry Pi zu verwenden und daher wird dieser digitale Wandler bei allen Analog-Modulen am Raspberry Pi benötigt.

  Preis: ab ca. 4-5€

• Joystick

  

  
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  Eines dieser analogen Module ist ein 2-Achsen Joystick. Dabei sind zwei Potentiometer (siehe unten) für X und Y-Achse verbaut, welche durch das Bewegen mehr oder weniger Spannung durch lassen. Wandelt man den analogen Wert in einen digitalen um, so bekommt man Zahlen zwischen 0 (keine Spannung) und 1023 (volle Spannung). In der Mitte wird auf beiden Achsen ein digitaler Wert von ca. 512 ausgegeben.

  Preis: ab ca. 3-4€

• Potentiometer

  

  
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  Potentiometer sind im Grunde genommen drehbare Widerstände. Während man bei festen (Kohle-)Widerständen nur durch Parallel-/Reihenschaltung von weiteren Widerständen eine Möglichkeit zur Veränderung hat, ist dies bei „Potis“ einfacher. Dabei hat jedes Modul einen maximalen Widerstand, wobei dieser bis auf 0 verringert werden kann. Neben Joysticks finden Potentiometer auch z.B. in Helligkeits- oder Lautstärkereglern ihre Anwendung.

  Preis: ab ca. 2€

• Regenwasser Sensor

  

  Um festzustellen, ob es regnet bzw. wie viel Niederschlag vorhanden ist, kann ein Regenwasser-Sensor genutzt werden. Dieser arbeitet analog und kann mit dem MCP3008 ausgelesen werden. Je nach Wassermenge erhöht sich die Leitkapazität und ein stärkeres analoges Signal wird ausgelesen.

  Preis: ab ca. 2€

• Puls Sensor

  

  
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  Mit einem Pulssensor kann die Herzfrequenz am Raspberry Pi ausgelesen werden. Dabei verändert sich der analog erfasste Wert, je nach Pulsschlag. Dieser wird wiederum mit einem ADC umgewandelt und anhand der letzten gemessenen Werte wird der Puls bestimmt.

  Preis: ab ca. 10€

Stromversorgung

• Relais

  

  
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  Die GPIOs des Raspberry Pi’s arbeiten mit 3.3V, wobei es auch einen 5V Anschluss hat. Viele Geräte brauchen jedoch eine höhere Spannung. Um die Stromkreise nicht zu vereinen, kann man Relais benutzen, was im Grunde genommen Schalter sind. Das hat den Vorteil, dass man auch Stromkreise mit höheren Spannungen mit dem Raspberry Pi schalten kann, ohne Gefahr zu laufen, dass ihm etwas zustößt.

  Preis: ab ca. 2-3€ (je nach Anzahl)

• LM2596 Schaltreglermodul

  

  
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  Mit dem LM2596 Modul (und ähnlichen) lassen sich höhere Spannungen abwärts regulieren. So kann man bspw. den Nennstrom von Batterien / Akkus auf die benötigten 5V USB Eingangsspannung regeln. Allerdings ist kein Wechselstrom erlaubt (AC), sondern nur Gleichstrom (DC), wie ihn Batterien liefern.

  Preis: ab ca. 2-3€

• 3.3V – 5V TTL I2C Logic Level Converter

  
  Einige Module und Sensoren für den Arduino erhalten und geben 5V Signale aus, allerdings würde dies die GPIOs zerstören, da jene mit 3.3V arbeiten. Hier hilft ein Pegelwandler weiter, indem die Signale herauf bzw. herunter geregelt werden.
  Man sollte darauf achten, dass man bidirektionale Pegelwandler erwirbt, sodass man sowohl Signale senden, als auch empfangen kann.Preis: ab ca. 2-3€

Displays

• Offizieller 7″ Touchscreen

  

  
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  Im September 2015 hat die Raspberry Pi nach langer Zeit das offizielle Touchscreen Display vorgestellt. Es hat 7″ bei einer Auflösung von 800×480 Pixeln. Die genauen Spezifikationen können hier nachgelesen werden. Wer über einen Kauf nachdenkt, kann sich meinen ausführlichen Testbericht ansehen.

  Preis: ab ca. 80-90€

• Pollin 7″ Touchscreen

  

  Noch bevor die Raspberry Pi Foundation ihr Touchscreen Modul vorgestellt hat, hat der Elektronik Shop Pollin ein Touchscreen Display vorgestellt. Dieses umfasst auch 7″ aber bietet eine etwas höhere Auflösung (1024×600). Allerdings belegt es den HDMI Eingang des Raspberry Pi’s, benötigt 12V und hat außerdem resistiven Touch (auch als „Drucktouch“ bekannt). Gerade der letzte Punkt hat mich, neben der höheren Eingangsspannung, sehr gestört, da resistiver Touch ungenauer ist und kalibriert werden muss. Falls also jemand zwischen beiden Modulen auswählen kann, würde ich das offizielle Display empfehlen (genauere Begründung hier).

  Preis: ab ca. 45-50€

• 3.2″ Touchscreen

  

  
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  Nicht jeder braucht 7″ oder größere Displays, manchmal reicht auch ein kleinerer Touchscreen aus. Hier ist die Auswahl relativ groß, wobei Größen zwischen 2.4 und 4.3 Zoll sehr üblich sind. Allerdings haben diese Module fast ausschließlich resistiven Touch, was bei einem Kauf beachtet werden sollte. Man kann sie, je nach Modell, über die GPIOs oder (falls vorhanden) direkt über HDMI anschließen.

  Preis: ab ca. 20-25€

• HD44780 Displays

  

  
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  Neben Touchscreens gibt es natürlich auch reine Textzeichen Displays. Dabei gibt es am häufigsten 16×02 und 20×04 Zeichen Displays, was die Anzahl der Zeichen und die Anzahl der Zeilen angibt. Fast alle dieser Displays besitzen einen HD44780 Controller, welcher einfach mit dem Raspberry Pi angesprochen werden kann.

  Preis: ab ca. 3€

• 7 Segment Anzeige

  

  
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  7 Segment Anzeigen finden häufig Anwendung um Zahlen anzuzeigen und haben, wie der Name schon sagt, sieben Leucht-Segmente, welche einzeln ansprechbar sind. Um nicht zu viele GPIOs zu besetzen, nimmt man üblicherweise einen Controller wie den MAX7219.
  Neben den üblichen 7 Segment Anzeigen, gibt es auch Modelle, welche 15 steuerbare Segmente enthalten und womit es auch möglich ist Buchstaben anzeigen zu lassen (auch wenn das nicht so schön aussieht).
  Hier sind Tutorials zu sowohl Kathoden als auch Anoden 7-Segment Anzeigen zu finden.

  Preis: ab ca. 2-3€

Sonstige Module und Raspberry Pi Sensoren

• MAX7219 LED Matrix

  

  
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  Die quadratischen 8×8 LED Matrizen gibt es in rot und grün. Dabei ist es mit Hilfe des MAX7219 ICs möglich jede einzelne LED zu steuern. Außerdem können viele dieser Module aneinander gesteckt werden, womit ein großes Dot-Display entsteht. Dabei wird das Signal über SPI gesendet. Ich habe eine Bibliothek geschrieben, die das Benutzen dieser Matrizen sehr einfach macht.

  Preis: ab ca. 3-4€

• Optical Fingerprint Sensor

  

  
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  Mit einem Fingerabdruck / Fingerprint Sensor können sicherheitsrelevante Anwendungen realisiert werden. So können z.B. die Fingerabdrücke verschiedener Personen gespeichert werden und diesen eine Berechtigun gegeben werden. Damit lassen sich elektronische Saves oder auch Türverriegelungen bauen. In Verbindung mit einem Numpad kann zusätzlich noch ein Passwort verlangt werden.
  Die Abfrage des Sensors ist erstaunlich genau und findet anhand von Merkmalen statt. Nach dem Auslesen bzw. Speichern des Abdrucks ist es sogar möglich, den Abdruck als Bild zu exportieren.

  Preis: ab ca. 35€

• Arduino

  

  
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  Der Raspberry Pi kann – und wird – auch als Mikrocontroller verwendet, hat jedoch noch viel mehr Funktionen, da darauf ein Betriebssystem läuft. Ein echter Microcontroller ist z.B. der Arduino. Dieser kann von Haus aus z.B. auch analoge Sensoren auslesen. Man kann die Arduino auch sehr einfach am und mit dem Raspberry Pi betreiben, z.B. per USB oder 433 MHz bzw. 2.4 GHz Funk. Da Arduinos zum einen günstiger als normale Raspberry Pi’s sind, können sie entweder als Erweiterung der GPIOs dienen oder als Außenstation für bestimmte Sensoren, dessen Daten kabellos übertragen werden. Da es noch mehr Projekte für den Arduino als für den Raspberry Pi gibt, kann man auch diese ohne mühsames umschreiben, am Raspberry Pi (über den Arduino Umweg) zum Laufen bringen.

  Preis: ab ca. 5€ (Nano Model)

• ESP8266 NodeMCU

  

  
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  Der ESP8266 NodeMCU ist ein Mikrocontroller, der über ein eingebautes Wifi Modul verfügt. Dadurch, und durch seinen sehr geringen Preis, ist er deutlich attraktiver als ein Arduino. Die Programmierung findet über den seriellen Port statt kann entweder über die Arduino IDE oder andere Programme erfolgen. Falls man eine Wetterstation oder andere IoT Geräte verteilt hat, die im gleichen WLAN Netzwerk sind, können diese z.B. ihre Daten an eine Raspberry Pi „Mutterstation“ über Wireless-Lan senden. Den ESP8266 gibt es in verschiedenen Ausführungen, wobei die günstigste Variante (ESP-01) lediglich zwei GPIO Pins hat. Andere Modelle wie der ESP-12 bieten für einen kleinen Aufpreis deutlich mehr Pins zum ansteuern und auslesen.

  Preis: ab ca. 3€ (ESP-01)

• KeyPad / Numpad

  

  
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  Für Tresor bzw. Codeschloss Projekte ist ein numerisches Eingabefeld erforderlich. Hierfür gibt es eigene Module, welche wie ein Numpad an der heimischen Tastatur aussehen. Diese sind in verschiedenen Größen verfügbar (3×4, 4×4, etc.) und können ohne weiteres direkt am Raspberry Pi aisgelesen werden. Durch die Eingabe bestimmter Zahlencodes / -kombinationen könnten z.B. geheime Aktionen ausgeführt werden ;-)Preis: ab ca. 2€

• Magnetventil

  

  Ein Magnetventil eignet sich um den Fluss von Flüssigkeiten oder Gasen zu unterbrechen. Zwischen zwei Rohe bzw. Schläuche angebracht kann damit eine Art „Öffner“ gebaut werden. Ideal eignen sich magnetische Ventile, welche mit 12 Volt betrieben werden. Dazu benötigt man lediglich eine externe Stromversorgung und am Raspberry Pi ein Relais, womit der Elektromagnet geschaltet wird.

  Anwendung kann so ein Modul im Außenbereich (Stichwort automatische Bewässerung) oder aber auch in kleineren Projekten wie selbstkochende Kaffemaschinen, etc.

  Preis: ab ca. 10€

• Durchflussmesser

  

  
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  Mit Hilfe von Wasserdurchflussmessern (Hall-Effekt Sensoren) kann am Raspberry Pi die Menge Wasser, welche pro Minute/Sekunde durch das Rohr fließt, bestimmt werden. Dabei gibt es unterschiedliche Sensoren, die eine höhere Genauigkeit haben oder eine höhere Durchflussmenge und maximalen Wasserdruck. Interessant sind diese Messhelfer vorallem im Außen- und Gartenbereich: So lässt sich bspw. die Regenmenge eines Gewitters bestimmen (Abflussrinne) oder man kann damit die Bewässerung der Pflanzen überprüfen.

  Preis: ab ca. 3-4€

• MCP23017 Port Expander

  

  
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  Der MCP 23017 Baustein ist ein IO Port Expander. Da der Pi nur eine begrenzte Anzahl an GPIOs hat, können diese bei größeren Projekten oder mehreren angeschlossenen Modulen leicht zur Neige gehen. Ein Port Expander wird mittels I2C gesteuert und erweitern die Anzahl der IO Pins. Man hat (pro Port Expander) zusätzlich 16 Pins, die man nach Belieben als Input oder Output deklarieren kann. Außerdem kann man mehrere Port Expander gleichzeitig anschließen und kontrollieren.

  Preis: ab ca. 3€

• HX711 Wiegedrucksensor

  

  
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  Mit Hilfe des HX711 Sensors kann der Raspberry Pi auch Gegenstände wiegen. Dafür wird noch eine „Load Cell“ benötigt, welche angeschlossen und einmalig kalibriert werden muss. Je nach Modell variiert die Genauigkeit und das zu messende Maximalgewicht.

  Preis: ab ca. 5€

• ENC28J60 Ethernetmodul

  

  
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  Wer einen Raspberry Pi Zero sein Eigenen nennt, wird das Problem wahrscheinlich kennen: Dadurch, dass es nur einen (micro) USB Anschluss gibt, ist eine Internetverbindung nur unter Abstrichen möglich, da das Zero Model – im Gegensatz zum Raspberry Pi 3 – keinen integrierten WLAN Adapter hat. Möchte man zusätzlich ein anderes USB Gerät nutzen, ist ein USB Hub nötig. Abhilfe bringt hier das ENC28J60 Modul: Dieser wird an die GPIOs angeschlossen und ermöglicht eine kabelgebundene Ethernetverbindung. Somit ist kein externer WLAN Stick nötig und der USB Hub kann auch eingespart werden.

  Preis: ab ca. 3€

• Offizielles Raspberry Pi Kamera Modul

  

  
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  In vielen Raspberry Pi Projekten kommen auch Kameras zum Einsatz. Dabei können einerseits übliche USB Webcams verwendet werden, deren Qualität aber oftmals bescheiden ist und außerdem einen USB Port belegen. Als bessere Alternative dient das offizielle Kamera Modul der Raspberry Pi Foundation, welches über den CSI Port direkt verbunden werden kann und keine weiteren Eingänge belegt. Das Modul ist in zwei Varianten verfügbar: Mit (grün) und ohne (schwarz) Infrarot-Filter. Der fehlende Infrarot Filter lässt eine höhere Lichtempfindlichkeit zu, was bessere Aufnahmen bei Dämmerung/Dunkelheit zulässt.

  Preis: ab ca. 25€

• 6DOF Roboter Arm

  

  
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  Durch mehrere Servos ist es möglich einen mehrachsigen Roboterarm mit dem Raspberry Pi zu steuern. Dabei gibt es verschiedene Ausführungen, wovon die bekannteste jedoch jene mit 6 Motoren ist. Jeder einzelne Servo kann individuell angesteuert werden, wodurch eine große Genauigkeit entsteht. Neben den Servomotoren ist ein Treiberboard wie das PCA9685 sehr nützlich.

  Preis: ab ca. 50€

• Fotowiderstände / Lichtsensoren

  

  
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  Neben üblichen Widerständen und Potentiometern gibt es auch Fotowiderstände. Diese besitzen eine lichtempfindliche Oberfläche und haben, je nach Lichtintensität, einen unterschiedlichen Widerstandswert. Anwendung finden können sie bspw. zum feststellen von Tag/Nacht oder auch Lichtschranken.

  Preis: ab ca. 1€

• WS2801B LED Streifen

  

  
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  WS2801 LED Streifen beinhalten viele steuerbare RGB LEDs, die alle einzeln angesprochen werden können. Je nach Modell gibt es Varianten mit 30/60/144 LEDs pro Meter. Mit diesen LED Streifen lassen sich sehr gut Ambilight Projekte umsetzen. Im Gegensatz zu den günstigeren WS2812B Modellen (welche nur eine Datenleitung haben), können die WS2801B RGB LED Streifen direkt ohne Probleme vom Raspberry Pi angesprochen werden, womit kein zusätzlicher Arduino als Zwischenspeicher nötig ist.

  Preis: ab ca. 20€ (je nach Länge und Dichte)

• WS2812 LED Streifen

  

  
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  Die WS2812 LED Streifen bieten den Vorteil des besseren Preis-Leistungsverhältnis. Allerdings muss entweder ein Arduino als Zwischensegment genutzt werden, oder aber der Onboard-Sound wird deaktiviert, wobei dann dieser Streifen auch direkt ansprechbar ist. Da der Raspberry Pi aber keine Echtzeitsignale sendet und damit die Frequenz nicht so hoch ist, eignet sich dieser Streifen nicht für alle Projekte. Dennoch bietet der WS2812 preislich einige Vorteile.

  Preis: ab ca. 10€ (je nach Länge und Dichte)

Falls deiner Meinung nach noch wichtige Raspberry Pi Sensoren fehlen, würde ich mich über ein Kommentar freuen – ich füge sie dann hinzu.