Dass es einen Microcontroller mit dem Namen Raspberry Pi gibt und dass er sich sehr gut für Prototypen und eigene Bastelvorhaben eignet, ist mittlerweile relativ vielen Menschen bekannt. Sein simpler Aufbau und die einfache und modularisierte Erweiterbarkeit und der unschlagbar günstige Preis machen dieses kleine Bord zu einem wahren Alleskönner. Wir stellen Ihnen im Folgenden kurz das besagte Gerät vor und zeigen Ihnen sieben Dinge, welche andere Menschen mit einem solchen Zauberkasten schon verwirklicht haben. Sie werden staunen, was man mit diesem kleinen Computer und ein bisschen Zubehör alles zaubern kann.

Was ist ein Raspberry Pi?

Beim Raspberry Pi handelt es sich um einen sogenannten Ein-Platinen-Computer. Im Prinzip ist es ein sehr kleiner und einfach gehaltener Computer. Entwickelt wurde der Raspberry von der englischen Raspberry Pi Stiftung entwickelt, mit dem Ziel jungen Menschen ein Gerät an die Hand geben zu können, um Soft- und Hardwarekenntnisse spielerisch erwerben zu können. Der erste Raspberry kam 2012 auf den Markt – aktuell wurde die vierte Version veröffentlich und insgesamt mittlerweile über 30 Millionen Raspberry Pies verkauft. Die erste Version des Raspberrys hatte noch relativ wenig an Bord – es musste also mehr bei Bedarf nachgerüstet werden. Da sich aber bestimmt Bauteile als sehr gefragt erwiesen haben, wurden neben dem Prozessor und dem Arbeitsspeicher gewisse Elemente wie Netzwerkkarte, Soundkarte und ähnlichem konstant weiter ausgebaut, sodass man mit dem Raspberry der vierten Generation beispielsweise direkt zwei Bildschirme betreiben kann. Zahlreiche Ansteuerbare digitale und analoge Pins ermöglichen es kinderleicht weitere Sensoren oder beispielsweise Motoren anzuschließen.

1. Projekt: Hausautomatisierung / Smart-Home

Eine tolle Gelegenheit mit Raspberrys anzufangen ist die Aufwertung des Eigenheims. Es gibt unzählige Möglichkeiten mit einem Raspberry Zuhause das ein oder andere Ding zu automatisieren oder digital steuerbar zu machen. Vor ein paar Jahren waren hierfür noch aufwändige und komplizierte Programmierkenntnisse notwendig. Da sich der Markt hier aber sehr schnell entwickelt, gibt es mittlerweile auch Lösungen die schnell und einfach umgesetzt werden können. Dies gelingt unter anderem dadurch, dass es komplette Systeme in Open Source gibt, die die Steuerung und Konfiguration denkbar einfach machen. Für Einsteiger bietet sich hier insbesondere das OpenHab-Projekt an. Da zahlreiche Firmen sich für diesen Markt interessieren und entsprechende Produkte zur Verfügung stellen, kann man diese relativ einfach in das System integrieren. Miele und Gardena sind nur zwei der vielen Beispiele, von denen wir Ihnen im Folgenden kurz berichten wollen.

Wenn Sie selbst ein Smarthome einrichten wollen, brauchen Sie natürlich als aller erstes ein Raspberry. Dann sollten Sie sich überlegen was Sie gerne automatisiert bzw. smart gemacht haben wollen. Die Möglichkeiten sind hier beinahe unbegrenzt. Sobald Sie sich entschieden haben, welche Funktionen Sie später wollen, können Sie sich die benötigten Teile besorgen. Als Ideen wollen wir hier zum Beispiel Lichtkontrolle, Maschinenkontrolle, Gartenbewässerung und Temperaturabfrage nennen.

Sobald Sie Ihren Plan und die Komponenten haben, können Sie schon loslegen. Bei etwaigen Fragen stehen Ihnen in diversen Foren zahlreiche Bastler gerne helfend zur Seite. Als erstes müssen Sie den OpenHab auf Ihrem Raspberry Pi installieren und Ihn mit dem WLAN verbinden. Sobald Sie Ihr Smartphone mit dem neuen System verbunden haben, können Sie direkt darauf zugreifen. Nun gilt es nur noch die entsprechenden Systeme mit dem Raspberry zu verbinden und schon lässt sich alles per Smartphone steuern. Schließen Sie zum Beispiel einfach einen Temperatursensor an und informieren Sie sich von überall direkt über die Temperatur in den verschiedenen Räumen oder starten Sie bequem die Waschmaschine von Miele, während Sie noch in der Arbeit sind, sodass diese genau fertig ist, wenn Sie zuhause ankommen.

Lassen Sie Ihrer Fantasie einfach freien Lauf, denn es gibt unendlich viele Möglichkeiten, sich das Leben mit einem Raspberry Zuhause zu erleichtern. Und wenn es einmal an Ideen mangelt, werfen Sie einfach einen Blick ins Internet, dort haben hunderte von Usern bereits ihre liebsten und besten Projekte veröffentlicht und wichtige Anmerkungen dazu erstellt.

2. Projekt: Wetterstation

Ein Weiteres sehr beliebtes Projekt ist der Selbstbau einer Wetterstation, wie man sie auch kaufen kann. Der Raspberry hat alles, was man dafür benötigt, abgesehen von ein paar Sensoren. Wichtig ist hier, dass man die Wetterstation an einer geeigneten Stelle platziert und die empfindliche Elektronik vor Wasser schützt. Neben dem Raspberry braucht man als erstes natürlich einen Temperatursensor, das Herzstück einer jeden Wetterstation. Mit dem Sensor DHT22 kann man neben der Temperatur auch gleich noch die Luftfeucht miterfassen. Außerdem gibt es Sensoren zum Messen des Luftdrucks oder der Helligkeit. Alles lässt sich relativ einfach miteinander verbinden und auslesen. Die Messung der Wassermenge braucht dahingegen schon etwas mehr Geschick, allerdings gibt es auch hier mittlerweile einigermaßen gute und zuverlässige Lösungen, wie zum Beispiel mit dem Prinzip des Kipplöffels. Das etwas größere Bauteil besitzt einen Löffel, welchen es automatisch leert, wenn er voll ist und die Anzahl der Kippvorgänge mit der Füllmenge des Löffels zusammenrechnet. Für den Eigenbedarf mag diese Lösung ausreichend sein – im professionellen Bereich reicht dies aber nicht, weil das System bei hartem Niederschlag wie Hagel oder Schnee versagt und auch eine Ungenauigkeit dadurch entsteht, dass während des Kippvorgangs relevante Wassertropfen verloren gehen.

3. Projekt: Automatisiertes Gewächshaus

Für Hobbygärtner ein Muss ist das Gewächshaus für Gurken, Tomaten und Paprika. Störend ist hier lediglich, dass man im Sommer in diesem häufiger gießen und die Fenster noch öfter manuell öffnen und schließen muss. Eine Abhilfe schafft hier die Automatisation bzw. Kontrolle dieser Vorgänge mit einem Raspberry Pi. Wenn man das Gewächshaus automatisch bewässern will braucht man natürlich eine elektrisch steuerbare Tauchpumpe und Schläuche. Tauchpumpen reagieren meist auf ein einfaches digitales Signal, sobald Sie dieses bekommen beginnen Sie zu pumpen und tun dies solange bis das Signal erlischt. Man kann also ganz einfach per Zeitpunkt oder manuell am Smartphone entscheiden wie lange wann bewässert werden soll. Wenn man die Fenster automatisch öffnen können will, so braucht man dafür einen kleinen Servomotor. An diesem Motor befestigt man einen Holz- oder Metallstab, der bei Drehung des Motors das Fenster aufdrückt. Den Servo verbindet man mit dem Raspberry über einen speziellen Treiber und kann dann ebenso wie bei der Pumpe direkt entscheiden, wann und wie lange das Fenster geöffnet werden soll. Wichtig ist er hierbei einzustellen, wieweit der Motor drehen darf, um das Fenster nicht kaputt zu machen.

Auch hier sind dem Einfallsreichtum kau Grenzen gesetzt. Wenn man beispielsweise eine zusätzliche Beleuchtung installieren will, kann man über einen Lichtsensor die aktuelle Lichtstärke messen und nur bei Unterschreiten einer gewissen Marke das zusätzliche Licht anschalten lassen – vollkommen automatisch. Des Weiteren könnte man einen Feuchtigkeitssensor im Boden vergraben und die Werte im Raspberry auslesen lassen, sodass man abhängig davon ebenfalls automatisch bewässern lassen kann, abhängig von der tatsächlichen Bodenfeuchte. Ebenfalls wäre es auch kein Problem die Feuchtigkeitsbedingung mit der Temperatur und dem Licht zu koppeln, sodass an kalten bedeckten Tagen beispielsweise überhaupt nicht bewässert wird, um Krankheiten bei den Pflanzen zu vermeiden.

4. Projekt: Spielautomaten selbstbauen

Sehr beliebt in der Welt der Casinos sind sogenannte Spielautomaten. Man findet diese außerdem in vielen Kneipen und Online Casinos. Mit einem Raspberry lässt sich mit ein bisschen Hard- und Software selbst ein Spielautomat bauen. Will man einen speziellen Slot, wie beispielsweise den Spielautomaten Razor Shark von PushGaming nachbauen, so muss man dessen Spielverhalten und Wahrscheinlichkeiten natürlich vorerst sehr genau analysieren und wird hier bestimmt nie genau denselben Slot nachbauen können, aber doch sicherlich einen täuschend ähnlichen. Diverse Grafiken kann man sich natürlich ohne weiteres aus einem Online Casino kopieren.

Wenn man die Wahrscheinlichkeiten und das Spielverhalten des gewünschten Spielautomaten bestimmt hat, muss man dieses Wissen natürlich in Code umsetzen. Das ist ein nicht triviales Unterfangen und benötigt einiges an Kenntnissen. Neben dem Code braucht man natürlich auch einiges an Hardware, wie Knöpfe, LDS, einen Bildschirm und Lautsprecher. Wir empfehlen erstmal eine einfache Lösung mit 3 Walzen und wenigen Symbolen zu programmieren und erst danach einen bestehenden Spielautomaten nachzubauen, denn die modernen Spielautomaten sind schon wirklich sehr komplex und zu komplizierte Projekte frustrieren die meisten nur, welche den Raspberry dann im Anschluss einfach in der Ecke liegen lassen und nichts weiter damit ausprobieren.

5. Projekt: Server selbstbauen

Wenn man eine eigene Webseite braucht oder haben will, kann man sich natürlich online solchen Webspace anmieten oder auch einen herkömmlichen Heimcomputer hierfür nutzen. Beides ist aber mit deutlich höheren Kosten verbunden, als die Lösung mittels einem Raspberry Pi, da man den Webspace monatlich bezahlen muss und ein Heimcomputer deutlich mehr Strom benötigt als ein Raspberry Pi (bis zu 90% mehr).

Um einen eigenen Webserver mit dem Raspberry Pi einzurichten, müssen Sie zuerst alle Pakete mittels „sudo apt-get update“ auf den neusten Stand bringen und danach den kostenlosen, aber sehr effizienten und vielgenutzten Apache Server via „sudo apt-get install apache2“ installieren. Das ist eigentlich schon alles, denn jetzt ist der Server über Eingabe der eigenen IP-Adresse im Browser bereits erreichbar. Danach bietet sich die Installation von php und MySql, phpMyAdmin und einem FTP-Server an. Alles geht per Kommandozeile ziemlich schnell. Zum Schluss sollten Sie nur noch dafür sorgen, dass der Server über eine statische IP Adresse erreichbar ist, wie das geht erfahren Sie in dem guten Tutorial auf folgender
Webseite.

Nun ist alles startbereit und Sie können beginnen die Webseitinhalte in das Verzeichnis /var/www zu kopieren. Standardmäßig muss die erste Webseite den Namen index.html haben.

6. Projekt: Persönliche Assistenz (z.B. Amazon Alexa) einrichten

In einem modernen Smart Home, darf der persönliche, über Sprache erreichbare Assistent natürlich nicht fehlen. Da die kaufbaren Systeme noch recht teuer sind und sich nur schwer für das ganze Heim einsetzen lassen, kann man auch hier schnell und einfach selbst Abhilfe schaffen. Benötigt werden hierfür mindestens ein USB-Mikrophon und eine Lautsprecherausgabe. Nachdem man Raspian auf dem Raspberry installiert hat sollte man sich auf Amazon einen Entwickleraccount erstellen. Wählen Sie hier am besten nur Namen mit Kleinschreibung, weil viele Nutzer von Problemen bei Groß-/Kleinschreibung haben. Sobald das alles eingerichtet ist, kann man auf dem Raspbian Amazon Alexa installieren und den Account dort einrichten. Ist das geschafft und wurden die Bauteile korrekt angeschlossen, kann man eigentlich auch schon direkt mit Alexa sprechen und Sie beispielsweise nach dem Wetter in New York fragen.

7. Projekt: LED-Matrix

Ein witziges und einfaches Einsteigerprojekt ist das Erstellen einer LED-Matrix, auf welcher man dann Daten oder Bilder oder Schriftzüge aufleuchten lassen kann. Das Projekt ist insofern gut über Anfänger geeignet, da man 8×8 LED-Matrizen direkt für 2€ aus China bestellen kann. Bestellen Sie also am besten einfach ein paar dieser Bauteile, wobei Sie sich ein bisschen gedulden müssen, weil die Teile in der Regel gute zwei Wochen für die Lieferung benötigen. Sobald Sie alle Matritzen haben können Sie diese mit Jumper Steckern verbinden und anschließend an den Raspberry anschließen. Achten Sie darauf die Matritzen von unten links nach oben rechts zu füllen – die zweite Matritze sollte sich über der ersten befinden. Nur wenn Sie die Matritzen so anordnen, können Sie die Standard Treiber verwenden. Die passende Bibliothek finden Sie ohne Probleme auf GitHub. Wir wünschen Ihnen viel Spaß beim rumspielen!

Zusammenfassung

Wir hoffen Ihnen einen guten Ausblick bezüglich der Möglichkeiten einen Raspberry Pi einzusetzen gegeben zu haben und hoffen sehr, dass Sie das ein oder andere Projekt ausprobieren und diese Spannende Welt kennenlernen. Selbstverständlich reicht so ein kurzer Ausblick nicht, um vollständige Bauanleitungen wiederzugeben. Wir möchten Ihnen trotzdem Mut zu sprechen. Wenn Sie sich an das ein oder andere Projekt wagen, empfehlen wir Ihnen außerdem Mitglied in einem Raspberry Forum zu werden. Dort finden Sie zahlreiche ausführliche Beschreibungen und immer eine helfende Hand, wenn Ihnen etwas unklar bleibt oder einfach nicht funktioniert. Der größte Vorteil eines Raspberry Pies gegenüber anderen Microcontrollern, wie zum Beispiel dem Arduino, ist der, dass die Community rund um den Raspberry deutlich größer ist und es deshalb mehr Anleitungen, Programmierbibliotheken und persönliche Unterstützung durch direkten Austausch gibt.