Für diese Projekte lässt sich der Raspberry Pi einsetzen
© University of Southampton
Von Lego bis Bier: Die 13 besten Projekte für den Raspberry PiMit dem günstigen Raspberry Pi können Bastler die tollsten Projekte umsezten. Wir haben für Sie die besten zusammengestellt! 05.08.2024 - 10:21 Uhr
Einige Do-it-yourself-Tüftler haben sich mit dem Raspberry Pi an ein paar interessante Projekte gewagt. Besonders nützliche und schräge Einfälle stellen wir im Folgenden vor.
Der Raspberry Pi hat sich im akademischen Bereich etabliert, genießt aber auch fernab davon großes Ansehen bei einer riesigen Fangemeinde. Wer gerne elektronische Projekte umsetzt und bevorzugt mit Linux arbeitet, findet in dem Ein-Platinen-PC ein nützliches Bauteil. Selbst größere Vorhaben lassen sich so realisieren, da die Pins des Raspberry Pi per Breakout Boards auf eine externe Platine umgeleitet werden können.
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Das Tool ist stets dann ideal, wenn für ein Projekt ein Betriebssystem, verschiedene Programmiersprachen oder eine Bildschirmausgabe benötigt werden. Zudem kommt der Mini-PC immer dann zum Einsatz, wenn Alternativen wie ein programmierbarer Micro-Controller nicht die Funktionen bereitstellt, die benötigt werden. Klassischerweise wird das Gerät als kleiner Linux-Server oder als Player verwendet. Mittlerweile haben aber zahlreiche Fans des kleinen PCs viele spannende Projekte ins Leben gerufen, die teilweise sehr effizient, häufig aber auch kurios und unglaublich exotisch sind.
Das alles kann der Raspberry Pi
- USB-Scanner netzwerktauglich machen
Netzwerktaugliche Scanner werden zum Beispiel dann gebraucht, wenn digitalisierte Dokumente automatisch an eine bestimmte Mailadresse oder einen Server geschickt werden sollen. Allerdings kosten solche Modelle eine Menge Geld. Mit einem handelsüblichen Preis von 1.000 Euro sind diese sogenannten "Push-Scanner" eher etwas für große Unternehme, für private Haushalte und kleine Betriebe aber kaum erschwinglich. Durch den Raspberry Pi ist das nun anders. Der kleine PC kann als Server fungieren und somit dafür sorgen, dass auch klassische USB-Scanner netzwerktauglich werden.
Auf diese Idee kam Eduardo Luis und teilt sie auf seiner Website. Hier informiert er ausführlich über die PIN-Belegung bei dem Projekt und erläutert, wie er die Scripts BASH und Python für das Projekt nutzbar gemacht hat. Klar nachvollziehbar wird hier erklärt, wie ein Scanner an den Raspberry Pi angeschlossen und per Knopfdruck ein eingescanntes Dokument an eine Mailadresse versendet wird. Wichtig für dieses Projekt ist es, einen Scanner zu wählen, der mit dem Backend kombiniert werden kann.
Dieses Backend wird unter Linux dafür verwendet, um Scanner anzusteuern - was auch für den Einsatz des Raspberry Pi von Bedeutung ist. Als Distribution hält " Raspbian" her und die Umwandlung des Bildes erfolgt mittels Imagemagick. Der Versand wird mit Sendmail realisiert. Auf Wunsch ist es möglich, die verwendeten Scripts so anzupassen, dass das jeweilige Dokument per SSH auf einen Server übertragen wird. Dieser Server kann sich sowohl im Web als auch in einem lokalen Netzwerk befinden. Um die Aktivierung der Scripts auszulösen, ist lediglich eine Ansteuerung der Raspberry Pi Pins notwendig. An dem eigentlichen Scanner muss nichts verändert werden. - Mit Brew Pi die eigene Bierbrauerei eröffnen
Der Traum von der eigenen kleinen Bierbrauerei in den heimischen vier Wänden wird mit dem Raspberry Pi nun Wirklichkeit. Das Tool ermöglicht eine Fermentierung bei exakt 0,1°C und somit die Herstellung von Bier für den eigenen Bedarf. Hierfür wird der Mini-PC mit mehreren Sensoren und einem Arduino-Micro-Controller kombiniert. Das Gefäß zum Brauen des Bieres wird in einem Kühlschrank untergebracht, dessen Temperatur sich stufenweise regeln lässt. Zudem wird ein LCD in die Konstruktion aufgenommen, auf dem die aktuelle Temperatur immer genau abgelesen werden kann. Während des Herstellungsprozesses werden die einzelnen Temperaturwerte aufgezeichnet, sodass diese im Anschluss ausgewertet werden können.
Die Aufgaben der einzelnen Komponenten verteilen sich wie folgt: Der Ardunio kümmert sich darum, die Temperatursensoren auszulesen sowie die Heizung und das Kühlaggregat zu steuern. Der Raspberry Pi ist hingegen die Kommandostelle des Projekts, die Logfiles aufzeichnet und den Fortschritt über einen Webserver ausgibt. Die Überwachung der Temperatur ist somit losgelöst vom eigentlichen Brauprozess und wird vollständig vom Ardunio geleistet. Der Raspberry Pi bietet demgegenüber die Möglichkeit, den Fortschritt des Brauprozesses immer im Auge zu behalten und gegebenenfalls Veränderungen vorzunehmen.
Mittlerweile haben die Entwickler des Projekts einen Onlineshop ins Leben gerufen, über den die benötigten Boards für das Projekt bezogen werden können. Zudem gibt es mittlerweile ein eigenes Wiki, das über die benötigten Komponenten für das Projekt informiert sowie Baupläne und Anleitungen bereitstellt. Außerdem stellen hier verschiedene Anwender ihre erfolgreichen Konstruktionen und Braustationen vor. Die schwierigste Aufgabe bei der Entwicklung einer solchen Braustation besteht darin, einen Kühlschrank so zu modifizieren, dass er den jeweiligen Behälter, in dem das Bier gebraut wird, heizen und kühlen kann. - Mit Brick Pi eine Schnittstelle zu Lego Mindstorm herstellen
Für den Einstieg in das Thema Robotik bietet Lego eine eigene Serie: Mindstorms. Diese Bausätze umfassen unter anderem Bausteine, einen programmierbaren Controller und eine Entwicklungsumgebung. An dem Controller können zum Beispiel Motoren und Sensoren angebracht werden, um den Bausteinen Leben einzuhauchen. Die Entwicklungsumgebung wurde für Windows und Mac-OS entwickelt. Sie bietet die Möglichkeit, über ein virtuelles Menüsystem eigene Inhalte zu programmieren und zu nutzen. Mittlerweile feilt Lego seit einem Jahrzehnt an dieser Serie und hat mit EV3 mittlerweile die dritte Generation im Angebot.
Durch den Raspberry Pi ist es nun möglich, auf den Lego-Controller zu verzichten. Hierfür wird das Zusatzboard Brick Pi benötigt, das von dem amerikanischen Hersteller Dexter Industries entwickelt und hergestellt wurde. Das Board liefert bis zu vier Anschlüsse, an denen zum Beispiel Motoren und Sensoren angebracht werden können. Das Brick Pi wird einfach auf die Stifteleiste des Raspberry Pi gesteckt und wird wie dieser über ein Akku-Pack betrieben. Zudem liegt ein Gehäuse vor, das eine Anpassung an die Legosteine ermöglicht. Ohne den Lego-Controller ist es nun möglich, die Lego-Robotik zu steuern und je nach Wunsch können als Programmiersprachen C, Python 2 oder Scratch verwendet werden. Es gibt eine eigene Projektwebsite, die über die benötigten Materialien und die jeweiligen Preise Auskunft gibt. - Per Webcam einen Bereich bewachen und mit einem Bewegungssensor ausstatten
Wer eine Überwachungskamera oder einen Bewegungsmelder einsetzen möchte, kann dies mit einer Kombination aus Raspberry Pi und Webcam tun. Der Mini-PC kann somit als Alarmanlage verwendet werden, die ein bestimmtes Areal überwacht. Werden Bewegungen wahrgenommen, können je nach Wunsch Bilder aufgezeichnet und per Mail versendet, eine Videoaufzeichnung gestartet oder Lichtsignale aktiviert werden. Das Ziel ist immer, Beweismaterial festzuhalten beziehungsweise Einbrecher von ihrer Tat abzuhalten. Bisher war dieses Vorgehen wenig zweckmäßig. USB-Webcams konnten aufgrund ihrer Beschaffenheit lediglich mit Kabeln mit einer Länge von bis zu fünf Metern betrieben und in der Nähe eines permanent laufenden Rechners aufgestellt werden.
In Kombination mit dem Raspberry Pi wird das Einsatzgebiet solcher Kameras nun deutlich größer. Ein Vorteil dieser Lösung besteht darin, dass Raspbian genau die Komponenten liefert, die notwendig sind, um den Raspberry Pi in einen Server zu verwandeln, über den die Webcam betrieben wird. Dieser Server lässt sich mühelos über eine passwortgeschützte Internetverbindung ansteuern. Des Weiteren kann die Software "motion" zum Einsatz kommen. Diese macht es möglich, bei einer Bewegungserkennung durch die Kamera verschiedene Reaktionen zu veranlassen. Welche Elemente für ein solches Projekt benötigt werden und wie der Aufbau eines derartigen Alarmsystems zu erfolgen hat, wird von Alex Nikolaidis anschaulich erklärt. Auf elinux.org ist zudem eine Anzahl an passenden Webcams zu finden. Es kommt schließlich darauf an, dass das jeweilige Modell mit dem Raspberry Pi kombiniert werden kann. Ebenso entscheidend ist, dass die Webcam über einen USB-Hub mit Strom versorgt wird, da der Raspberry Pi selbst hierzu nicht in der Lage ist. - Eine Infrarotsteuerung für Player und Mediacenter erstellen
Ein passendes Eingabegerät ist immer dann praktisch, wenn der Raspberry Pi als Mediacenter genutzt wird, als Streaming-Client dient oder als Player Verwendung findet. Natürlich ist eine Infrarot-Fernbedienung besonders wünschenswert, um Eingaben per Tastatur oder Maus umgehen zu können. Diese Lösung ist sowohl einfach als auch preisgünstig, da ein USB-Dongle mit Infrarot-Receiver und entsprechender Fernbedienung schon für wenig Geld zu haben ist. Da es möglich ist, den Infrarot-Sensor über den GPIO-Stift laufen zu lassen, muss für den Receiver nicht einmal ein eigener USB-Port belegt werden. Die Verarbeitung der eingehenden Signale erfolgt wie bei Linux eigentlich immer über die Software LIRC, auf die auch Elemente wie das Mediacenter Raspbmc und andere Varianten ausgerichtet sind. Allerdings tut eine Einrichtung von LIRC auf dem Raspberry Pi Not, um dieses für den Receiver, das USB oder den GPIO nutzbar zu machen. Besonders praktisch ist, dass LIRC das Tool Irrecord mitbringt, über das die Codes verschiedener Fernbedienungen ausgelesen werden können. Das ist nötig, um bei der Auswahl der bevorzugten Infrarot-Fernbedienung möglichst flexibel zu sein. - Per Wetterballon den Raspberry Pi ganz hoch aufsteigen lassen
Ein besonders aufsehenerregendes Projekt mit dem Raspberry Pi bestand darin, den Mini-PC in die Stratosphäre zu schicken. Hierzu wurde das Gerät mit einer 5-Megapixel-Kamera ausgestattet und kälteisoliert. Zusätzlich wurde das Gerät mit einem GPS-Modul und zwei CB-Funk-Sendern ausgestattet und mittels eines Wetterballons auf Reisen geschickt. In einem ersten Versuch erreichte der Raspberry Pi eine Höhe von 39.995 Metern und bei einem weiteren Versuch 2013 sogar 43.639 Meter. Während der Flüge schoss die integrierte Kamera alle drei Minuten Bilder, die sie in hochauflösender Form auf einer SD-Karte abspeicherte und mit niedriger Auflösung per Funk verschickte. Um den Raspberry Pi nach der Landung wiederfinden zu können, leistete das GPS-Modul gute Dienste. Auffällig ist, dass solche dokumentierte Ballon-Projekte immer professioneller und komplexer werden. - Clusterbuilding mit 64 Raspberry Pi Platinen
Ein Universitätsteam in Southampton hat sich an ein größeres Projekt mit dem Raspberry Pi gewagt und 64 Platinen des Mini-PCs zu einem Cluster verbunden. Hierbei wurde darauf geachtet, 64 Einzelsysteme zu erzielen, von denen jedes einzelne mit einem eigenen Betriebssystem startete. Die Verbindung der einzelnen Komponenten erfolgt über MPI und Ethernet. Anders als andere Cluster, die aus einer derart großen Anzahl an Einzelsystemen zusammengesetzt sind, kann dieses Konstrukt ohne Weiteres mit Strom aus der Steckdose betrieben werden. Für das Gehäuse kamen Lego-Steine zum Einsatz und zusammen mit der benötigten Netzwerk-Hardware mussten für das Projekt etwa 3.000 Euro investiert werden.
Allerdings ist die Rechenleistung des Clusters überschaubar, weswegen der Computer nur für bestimmte Aufgaben genutzt werden kann. Unter anderem wurde der Benchmark Linpack für das Projekt kompiliert, um die Leistungsangaben des Konstrukts überhaupt ermitteln zu können. Es wurde festgestellt, dass Linpack pro Raspberry Pi 65.000 Kilo-Flops (Fließkommaoperationen pro Sekunde) liefert. Lässt sich ein Problem auf das gesamte Cluster verteilen, werden sogar 1,14 Gigaflops erreicht. Zu beachten ist jedoch das Netzwerk des Clusters, das auf 100 MB beschränkt ist und somit die Einsatzmöglichkeiten begrenzt. Somit eignet sich das Cluster vor allem als Testplattform, auf der verschiedene Programme entwickelt und getestet werden können. - Den Raspberry Pi als Micro-Controller für Zeitrafferaufnahmen nutzen
Der Fotograf David Hunt hat mit dem Raspberry Pi ein Projekt gestartet, das er in zahlreichen Videos ausführlich erläutert und präsentiert. Unter anderem stellt es Schaltpläne zum Nacheifern der Projekte vor und schildert, welche Steuerungscodes er verwendet hat. Der Raspberry Pi wird in diesem Zusammenhang als Controller verwendet, der es möglich macht, Aufnahmen im Zeitraffer sehr genau zu steuern. Die Kamera ist auf einem Dolly befestigt und wird über Schienen an einer vorher festgelegten Strecke entlanggefahren. Der Motor, der den Dolly über die Schienen bewegt, wird vom Raspberry Pi gesteuert und der Mini-PC betätigt zudem in vorher festgelegten Intervallen den Auslöser der Kamera. Hierfür kommen die auf der Platine befindlichen GPIO-Pins zum Einsatz. Strom wird aus einem batteriebetriebenen Akku-Pack gewonnen, um sicherzustellen, dass die gesamte Konstruktion leicht bewegt und transportiert werden kann. Der Motor hat ein besonders hohes Drehmoment, um den Dolly mühelos über die Schienen führen zu können. Soll eine Steigung erklommen werden, kommt zusätzlich zu dem Motor ein Seilzug zum Einsatz. - Ein Tablet Marke Eigenbau herstellen
Mit einem Raspberry Pi ist es möglich, sich ein eigenes Tablet in einem Holzgehäuse zu bauen. Hierfür wird der Mini-PC mit einem 10-Inch Touchscreen und einem Akku vereint. Der Rahmen wurde im Laufe des Projekts mit einer Holzfräse in die gewünschte Form gebracht. Für die übrigen Komponenten wurden vorrangig Standardbaugruppen angepasst. Für die Verbindung zwischen Touchscreen und Raspberry Pi kommen zum Beispiel ein LVDS und ein Adapter zum Einsatz. Der Mini-PC musste allerdings von seinem Ethernet-Port befreit werden, um Platz in dem Gehäuse zu finden. Ein Problem bei diesem Tablet ist, dass der Raspberry Pi über keinen Verstärker auf der Platine verfügt, mit dem das Kopfhörersignal erhöht werden könnte. Entsprechend ist das Signal in lauten Umgebungen viel zu leise. Aus diesem Grund wurde bei der Umsetzung des Projekts noch ein Fio-E5-Kopfhörerverstärker in das Gehäuse verbaut. Viele, aber nicht alle grafischen Möglichkeiten des Raspberry Pi lassen sich unter der Linux-Distribution per Touchscreen anzeigen. Aus diesem Grund müssen gelegentlich noch eine Maus und eine Tastatur zum Einsatz kommen. - Internetradio per Raspberry Pi hören
Eine der leichtesten Übungen des Raspberry Pi besteht darin, Internetradio-Streams abzuspielen. Ohne größeren Aufwand ist es zudem möglich, mit dem Mini-PC ein Abspielgerät mit zwei Tasten zu konstruieren, sodass beim Hören zwischen zwei festgelegten Sendern gewechselt werden kann. Für dieses Projekt kommt ein Breakout-Board zum Einsatz, mit welchem die GPIO-Pins über ein Flachbandkabel aus dem Raspberry Pi herausgeführt werden. Für den Wechsel zwischen den Streams wird ein Python-Script genutzt und zum Abspielen beziehungsweise Steuern werden die Music Player Daemon und Music Player Client verwendet. Da das ausgegebene Signal recht schwach ist, kommt eine externe Lautsprecherbox als Verstärker zum Einsatz. - Intelligente Wassernutzung im Garten
An der Universität von Kalifornien wurde ein Projekt realisiert, bei dem der Raspberry Pi als Schaltzentrale und Webserver eines Bewässerungssystems mittels Tröpfchenbewässerung verwendet wird. Zunächst werden mit dem 3D-Drucker verschiedene Kunststoffgehäuse hergestellt, in denen Feuchtigkeitssensoren Platz finden. Diese messen den aktuellen Feuchtigkeitsgrad der Erde und melden diesen per Funk an den Raspberry Pi. Die Stromversorgung hierfür wird mittels Solarzellen sichergestellt. Als Funkprotokoll kommt Xbee zum Einsatz, das als fertiges Modul gekauft und eingesetzt werden kann. In den einzelnen Gehäusen befindet sich jeweils ein Servo, über den das Bewässerungsventil gesteuert wird. Diese Servos verfügen über Boards und Schaltungen, die speziell für dieses Projekt hergestellt wurden. Der Raspberry Pi informiert die Gärtner nun über den aktuellen Wassergehalt des Bodens und kann bei Bedarf die Tröpfchenbewässerung automatisch aktivieren. - Passende Gehäuse selbst drucken
Zu Beginn mag es noch ausreichen, den Raspberry Pi in verschiedenen Projekten als reine Platine zu nutzen. Spätestens, wenn das Projekt aber größere Formen annimmt, wird der Einsatz eines Gehäuses nötig. Entwickler stehen nun vor der Entscheidung, entweder ein eigenes Gehäuse herzustellen oder ein fertiges Modell zu wählen. Im zweiten Fall muss jedoch darauf geachtet werden, dass das Case über die notwendigen Aussparungen verfügt, damit alle benötigten Anschlüsse zum Einsatz kommen können. Auf Wunsch kann auch auf einen fertigen Gehäuse-Bausatz wie " Punnet" zurückgegriffen werden. Dieses Gehäuse ist faltbar und kann ohne Weiteres auch in Eigenregie aus Blech oder robustem Karton gefertigt werden. " Build-to-spec" bietet zudem ein Acryl-Gehäuse, das mittels eines Laser-Cutters hergestellt werden kann. - Die Beziehung zwischen Raspberry Pi und Kickstarter
Selbst bei Kleinprojekten und Ideen von Privatpersonen ist es nötig, zumindest über ein gewisses Grundkapital zu verfügen. Immerhin müssen Module, Boards und andere Ergänzungen nicht nur gekauft, sondern teilweise extra für das jeweilige Projekt entwickelt werden. Denn für kleine Unternehmen oder Privatpersonen sind auch 1.000-3.000 Euro eine Menge Geld. Viele Entwickler greifen daher auf das Konzept der sogenannten "Schwarmfinanzierung" zurück, um an das benötigte Kapital für ihre Projekte zu kommen. Hierbei werden Investoren für ein Projekt gesucht und begeistert, sodass diese den Entwickler mit einer Spende unterstützen. Ein besonders populäres und erfolgreiches Portal zur Durchführung von Schwarmfinanzierungen ist " Kickstarter". Ganz unterschiedliche Projekte wie Spiele, Home-Entertainment-Anlagen und andere Selbstbauprojekte haben sich hierüber das nötige Grundkapital besorgt. Eine Vielzahl an Raspberry Pi Ergänzungen hat bereits durch eine Finanzierung über Kickstarter überhaupt erst das Licht der Welt erblickt. Beispiele dafür sind das Brick Pi für Lego Mindstorms, das insgesamt 90.000 Euro für die Idee mobilisieren konnte. Das transportable 9-Inch-Display HDMIPi konnte sogar 300.000 Euro über Kickstarter einholen. Und auch das Set "Kano", das für Einsteiger geeignet ist, wurde über Kickstarter finanziert. In diesem Set sind unter anderem ein Raspberry Pi Gehäuse Modell B, eine Gummi-Tastatur, ein Touchpad, eine Speicherkarte und ein WLAN-Dongle mit Lautsprecher vereint. Dieser Bausatz ist leicht zu handhaben und sehr mobil, weswegen er bevorzugt in Schulen zum Einsatz kommt.
Quelle: In Zusammenarbeit mit PC-Welt
