Der erste Beitrag zum “Projekttagebuch RasPi Zero Hub – Die Projektidee” beschreibt die Projektidee, die sich auf die Entwicklung eines Raspberry Pi Zero W basierten Systems zur Erfassung und Darstellung von Umweltdaten wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Luftdruck konzentriert. Kernkomponenten wie der Raspberry Pi Zero W, Sensoren DHT 22 und BME-280, ein LCD-Display, ein Bewegungssensor und ein Touchsensor werden vorgestellt. Der Schwerpunkt des Projekts liegt auf der Demonstration der vielfältigen Möglichkeiten des Raspberry Pi Zero W und der Entwicklung eines benutzerfreundlichen, interaktiven Systems. Die Software wird in Python entwickelt und verfügt über ein Webinterface zur einfachen Administration. Der Artikel beleuchtet die Ziele, die Funktionsweise, die Herausforderungen und die Lösungsansätze des Projekts.

In diesem zweiten Teil meines Projekttagebuchs zum “RasPi Zero Hub” beschreibe ich die Kernkomponenten des Projekts, um ein tieferes Verständnis ihrer Funktionen und Integration zu erlangen.

1. Raspberry Pi Zero

Dieser kompakte Computer dient als Steuerzentrale, verarbeitet Sensordaten und steuert die Netzwerkkommunikation sowie die Ausgabe verschiedener Daten auf dem angeschlossenen LCD-Display.

Allgemeine Kurzbeschreibung
Der Raspberry Pi Zero ist das Herzstück des Projekts und dient als zentrale Steuereinheit. Er ist ein kleiner, kostengünstiger Computer, der sich für eine Vielzahl von Anwendungen eignet. Ausgestattet mit einem Single-Core-Prozessor und WLAN-Konnektivität ermöglicht der Pi Zero das Sammeln und Verarbeiten von Daten der angeschlossenen Sensoren. Die General Purpose Input/Output (GPIO) Pins des Raspberry Pi Zero sind entscheidend für die Verbindung mit Sensoren und anderen Komponenten, da sie das Senden und Empfangen von Signalen und Daten ermöglichen. Die Programmierung in Python ermöglicht das Auslesen von Sensordaten und deren Weiterverarbeitung, z.B. zur Anzeige auf einem Display oder zur Fernübertragung über das Internet.

Anwendungsbeispiele außerhalb des RasPi Zero Hub Projektes sind z.B:

• Heimautomation: Steuerung von Licht, Heizung und anderen Haushaltsgeräten.
• Medienserver: Verwendung als kleiner Server für Medienstreaming.
• Retro-Spielkonsole: Emulation klassischer Videospiele

2. DHT22

Ein Temperatur- und Luftfeuchtigkeitssensor, der über einen digitalen Pin mit dem Raspberry Pi verbunden wird, mit einer Genauigkeit von ±0,5 Grad Celsius und ±2-5 % für die Luftfeuchtigkeit.

Allgemeine Kurzbeschreibung
Der DHT22 Sensor ist ein zuverlässiger Sensor zur Messung von Temperatur und Luftfeuchtigkeit. Technisch gesehen bietet der DHT22 einen Temperaturmessbereich von -40 bis +80 Grad Celsius mit einer Genauigkeit von ±0,5 Grad und einen Feuchtemessbereich von 0 bis 100% mit einer Genauigkeit von ±2-5 %. Der Sensor wird typischerweise über einen einzelnen digitalen Pin des Raspberry Pi Zero angeschlossen. Die Daten werden digital übertragen, was die Integration und Programmierung vereinfacht.

Anwendungsbeispiele außerhalb des RasPi Zero Hub Projektes sind z.B:

• Wetterstation: Messung der lokalen Temperatur und Luftfeuchtigkeit.
• Gewächshausüberwachung: Überwachung der Wachstumsbedingungen von Pflanzen.
• Smart Home: Integration in ein Smart Home System zur Steuerung der Klimaanlage.

3. BME-280

Ein erweiterter Sensor, der zusätzlich zum DHT22 den Luftdruck misst. Seine Genauigkeit beträgt ±1°C für die Temperatur, ±3% für die Feuchte und ±1 hPa für den Luftdruck.

Allgemeine Kurzbeschreibung
Der BME-280 Sensor ist eine hochentwickelte Komponente, die umfassende Umweltdaten liefert. Er misst Temperatur, Feuchte und Luftdruck. Der Temperaturmessbereich liegt zwischen -40 und +85 Grad Celsius mit einer Genauigkeit von ±1 Grad. Die Luftfeuchtigkeit wird im Bereich von 0 bis 100 % mit einer Genauigkeit von ±3 % gemessen. Der Luftdruck wird im Bereich von 300 bis 1100 hPa mit einer Genauigkeit von ±1 hPa gemessen. Die Datenübertragung zum Raspberry Pi Zero erfolgt über die I2C- oder SPI-Schnittstelle, was eine flexible und effiziente Datenkommunikation ermöglicht. Aufgrund seiner Genauigkeit und Zuverlässigkeit eignet sich das BME-280 hervorragend für die präzise Umweltüberwachung und -analyse.

Anwendungsbeispiele außerhalb des RasPi Zero Hub Projektes sind z.B:

• Umweltmonitoring: Messung von Klimadaten für die Umweltforschung.
• Wettervorhersage: Erfassung von Daten für lokale Wettervorhersagemodelle.

4. 2,4-Zoll-LCD-Anzeige

Ein Farbdisplay mit einer Auflösung von 320×240 Pixel, angeschlossen über SPI.

Allgemeine Kurzbeschreibung
Das 2.4″ LCD Color Display Modul mit einer Auflösung von 320×240 Pixel und dem Treiber ILI9341 wird zur visuellen Darstellung von Daten im Projekt verwendet. Das Display bietet eine klare und farbige Anzeige, die ideal für die Darstellung von Grafiken, Texten und Umweltdaten geeignet ist. Es wird über SPI (Serial Peripheral Interface) an den Raspberry Pi Zero angeschlossen, was einen schnellen Datentransfer und eine einfache Integration ermöglicht.

Anwendungsbeispiele außerhalb des RasPi Zero Hub Projektes sind z.B:

• Benutzerschnittstelle für Projekte: Anzeige von Daten oder Menüs für verschiedene Raspberry Pi Projekte.
• Tragbare Geräte: Verwendung in tragbaren DIY-Geräten.
• Bilderrahmen: Anzeige von Fotos oder digitaler Kunst.

5. TTP223B Touch Sensor

Kapazitiver Sensor für einfache und effiziente Benutzerinteraktion.

Allgemeine Kurzbeschreibung
Der TTP223B ist ein digitaler kapazitiver Touchsensor. Er reagiert auf die Berührung eines Fingers und bietet eine einfache und effektive Möglichkeit der Benutzerinteraktion. Technisch gesehen arbeitet der Sensor mit einer Betriebsspannung von 2,0 bis 5,5 Volt und bietet eine schnelle Reaktionszeit von typischerweise weniger als 20 Millisekunden.

Anwendungsbeispiele außerhalb des RasPi Zero Hub Projektes sind z.B:

• Interaktive Kunstinstallationen: Reaktion auf Berührungen des Betrachters.
• DIY Musikinstrumente: Erstellung von berührungsempfindlichen Musikinstrumenten.
• Smart Mirror: Integration in einen interaktiven Spiegel für Smart Home Anwendungen.

6. HC-SR501 Bewegungssensor

Ein PIR-Sensor zur Bewegungserkennung mit einem Erfassungsbereich von bis zu 7 Metern und einem Winkel von ca. 120 Grad.

Allgemeine Kurzbeschreibung
Der HC-SR501 ist ein PIR (Passiv-Infrarot)-Bewegungssensor zur Bewegungserkennung. Er detektiert die Infrarotstrahlung, die von Objekten in der Umgebung, wie z.B. Personen, abgegeben wird. Der HC-SR501 arbeitet typischerweise mit einer Spannung von 5V bis 20V und hat einen Erfassungsbereich von bis zu 7 Metern. Der Erfassungswinkel liegt bei ca. 120°.

Anwendungsbeispiele außerhalb des RasPi Zero Hub Projektes sind z.B:

• Sicherheitssysteme: Einsatz in Alarmanlagen zur Bewegungserkennung.
• Automatische Beleuchtung: Schalten von Licht in Räumen, wenn Bewegung erkannt wird.
• Besucherzähler: Zählen von Personen in Geschäften oder bei Veranstaltungen.

Jede dieser Komponenten spielt eine spezifische Rolle im Projekt und ihr Zusammenspiel ermöglicht es uns, ein vielseitiges und interaktives System zu schaffen. Der nächste Eintrag im Projekttagebuch wird sich mit dem Aufbau der Hardware beschäftigen.

Wenn du diese Artikelserie bisher nicht kennst, hier sind die bisher erschienenen Einträge des Projekttagebuchs.

• Projekttagebuch: RasPi Zero Hub – Die Projektidee