Raspberry Pi - Einstieg, Optimierung, Projekte

erstellen. Mit den Pins mit der Bezeichnung 3v3 bzw. 5 V können Sie externe Geräte, die an den Pi angeschlossen sind, mit 3,3 V oder 5 V versorgen. Der Pi begrenzt die Ausgangsleistung von Pin 1 auf 50 mA, während Pin 2 einen Strom zulässt, der vom USB-Eingangsstrom abhängig ist. Wenn Sie den Pi z. B. mit einem 1-A-Netzteil mit Strom versorgen, können Sie an Pin 2 bis zu 300 mA abnehmen, weil Modell B selbst 700 mA benötigt.

    Abb. 9–2 Die GPIO-Pins des Pi
    Die Pins 4, 9, 14, 17, 20 und 25 sind für zukünftige Erweiterungen reserviert, sodass Sie sie nicht in eigenen Projekten verwenden können. Die verbleibenden Pins sind universelle Ein- und Ausgabepins (GPIO), die Sie als digitale Eingabe- oder Ausgabeleitungen verwenden können. Beachten Sie, dass die Namen der GPIO-Pins nicht denen auf der Erweiterungsleiste entsprechen.
    Sie können die GPIO-Pins z. B. verwenden, um den Zustand einer Drucktaste zu ermitteln oder eine LED an- und auszuschalten. In den Beispielen dieses Kapitels gehen wir davon aus, dass alle GPIO-Pins gleich funktionieren, Sie sollten jedoch wissen, dass einige der Pi-Pins besondere Funktionen haben. Pin 12 unterstützt z. B. die Pulsweitenmodulation (PWM) 4 ,die zum Steuern von Motoren nützlich sein kann. Wenn Sie komplexere Projekte bauen wollen, sollten Sie eine ausführlichere Beschreibung der Pi-Pins zurate ziehen. 5
9.3 Einen einfachen Schaltkreis erstellen
    Zum Aufwärmen bauen wir einen der einfachsten Schaltkreise. Sie schließen eine LED an den Pi an und lassen sie leuchten, solange der Pi eingeschaltet ist. Dazu benötigen Sie eine LED, einen Widerstand, ein Steckbrett und zwei Jumperkabel. Mit diesen Teilen bauen Sie den in Abbildung 9–3 gezeigten Schaltkreis.

    Abb. 9–3 Ein einfacher Schaltkreis
    Bevor Sie die Schaltung tatsächlich bauen, sollten Sie wissen, wozu die einzelnen Bauteile dienen und wie sie funktionieren. Steckbretter sind nützlich für Prototypen von Schaltungen. Sie können Bauteile wie LEDs und Widerstände einfach einstecken und müssen sie nicht anlöten. Steckbretter gibt es in verschiedenen Größen und alle sehen sich ähnlich. Auf allen finden Sie viele Stecksockel, die in Spalten angeordnet sind. Die meisten Steckbretter haben außerdem oben und unten noch zwei Sockelreihen.
    Der Trick beim Steckbrett besteht darin, dass es alle Sockel in einer bestimmten Reihe und einer bestimmte Spalte miteinander verbindet. In der Schaltung in Abbildung 9–3 verbinden Sie den Massepin des Pi mit der vorletzten Reihe des Steckbretts. Dadurch werden alle Sockel in dieser Reihe mit der Masse des Pi verbunden (und daher haben alle Sockel dieser Reihe eine hellgrüne Farbe). Das Gleiche passiert in den zwei Spalten, die mit der LED verbunden sind. Der Widerstand verbindet den Massepin des Pi indirekt mit einem der beiden LED-Anschlüsse. Zusätzlich verbinden Sie Pin 1 des Pi direkt mit dem anderen Anschluss der LED, indem Sie ihn in dieselbe Spalte stecken.
    Übrigens steht LED für
Licht emittierende Diode
, es handelt sich also eigentlich um eine Diode. Dioden sind sehr nützlich, denn sie lassen Strom nur in eine Richtung passieren. Das gilt auch für LEDs, und zusätzlich leuchten diese dabei.
    Mit LEDs zu arbeiten ist nicht besonders schwierig, Sie müssen aber auf zwei Dinge achten. Erstens müssen Sie sie richtig anschließen. LEDs haben zwei Anschlüsse, von denen einer etwas kürzer als der andere ist. Der kürzere Anschluss wird Kathode (negativ) genannt und Sie müssen ihn an den Massepin des Pi anschließen. Der längere Anschluss heißt Anode (positiv). Diesen müssen Sie an einen der spannungsführenden Pins oder einen GPIO-Pin anschließen. Sie können Anode und Kathode auch durch einen Blick auf die LED-Fassung unterscheiden. Die flache Seite gehört zur Kathode und die runde zur Anode. In Abbildung 9–3 ist die Anode leicht gebogen.
    Außerdem müssen Sie vor eine LED immer einen Widerstand schalten. Tun Sie das nicht, nimmt die LED zu viel Strom auf und wird zerstört. Vereinfacht gesagt begrenzt ein Widerstand den Strom, der durch eine elektrische Verbindung fließt, und schützt die LED. Die Berechnung des benötigten Widerstandswerts für eine gegebene LED ist nicht schwer, sprengt aber den Rahmen dieses Buchs. Merken Sie sich einfach, dass ein Widerstand mit kleinem Wert die LED heller zum Leuchten bringt. Im Zweifelsfall verwenden Sie 330 Ω oder 470 Ω.
    Jetzt können wir die Schaltung basteln. Zuerst verbinden Sie die LED mit dem