Raspberry Pi - Einstieg, Optimierung, Projekte

betreten, erwarten Sie, dass sich die Türen automatisch öffnen. Mit Temperatursensoren schaltet Ihr Auto die Heizung automatisch ein, um den Beschlag auf den Außenspiegeln zu entfernen. Abstandssensoren helfen Ihnen dabei, in die kleinste Parklücke zu gelangen.
    Natürlich finden Sie auch viele Sensoren in Ihrem Tablet-PC und in Ihrem Smartphone. Beschleunigungssensoren drehen Ihr Display beispielsweise automatisch ins Hoch- oder Querformat und Sie steuern damit Videospiele.
    Sensoren an einen PC anzuschließen ist normalerweise nicht so leicht. Erfreulicherweise ist der Pi anders und Sie können ihn ohne großen Aufwand mit vielen intelligenten Sensoren verbinden. Es ist zwar nicht ganz so einfach wie der Anschluss von Sensoren an ein Microcontroller-Board wie Arduino, in diesem Kapitel erfahren Sie jedoch, wie Sie den Pi mit Digital- und Analogsensoren verbinden.
10.1 Was Sie benötigen
    Um die Projekte dieses Kapitels nachzubauen, benötigen Sie die in Abbildung 10–1 aufgelisteten Teile:
    Ein Steckbrett in halber Baugröße
    Einen PIR-Sensor
    Einen Temperatursensor Typ TMP36
    Einen Analog-Digital-Wandler Typ MCP3008-I/P
    Vier Jumperkabel mit Stecker und Buchse
    Ein paar Kabel

    Abb. 10–1 Die benötigten Bauteile
    In Abschnitt 9.1 »Was Sie benötigen« haben Sie bereits erfahren, wo Sie Steckbrett und Kabel erhalten. Die Sensoren und den MCP3008 erhalten Sie bei Digikey (
http://www.digikey.com/
), Mouser (
http://de.mouser.com
) oder bei Segor Electronics (
http://www.segor.de/
). Wenn Sie auch den Parallax-PIR-Sensor verwenden, achten Sie darauf, dass Sie Rev A erhalten 1 . Die neue Version (Rev B) ist etwas besser, seine Ausgangsspannung kann jedoch für den Pi zu hoch sein. Rev A kostet momentan weniger als 5 Euro und reicht für die meisten Anwendungen. Egal, welchen PIR-Sensor Sie verwenden: seine Signalspannung darf keinesfalls höher als 3,3V sein!
    Achten Sie außerdem darauf, dass Sie die richtige Version des MCP3008 kaufen, denn es gibt ihn in verschiedenen Gehäuseformen. Sie benötigen den MCP3008-I/P (16 Pin), da Sie ihn mit dem Steckbrett einsetzen wollen.
    Auch den TMP36 gibt es in verschiedenen Ausprägungen. Sie benötigen den TMP36GZ. Er ist auch bei deutschen Händlern verfügbar, aber manchmal müssen Sie etwas länger danach suchen. Alternativ können Sie den LM35 CZ verwenden. Sie bekommen ihn zum Beispiel bei Watterott(
http://www.watterott.com/de/LM35CZ
), müssen aber den Code für das Auslesen des Sensors ändern, weil der Sensor geringfügig andere Signale sendet als der TMP36. Ich werde das im entsprechenden Abschnitt erklären.
    Warnung: Schließen Sie niemals Sensoren mit einer Ausgangsspannung von mehr als 3,3 V direkt an den Pi an. Sie beschädigen dadurch Ihren Pi! Seien Sie also vorsichtig, wenn Sie für Ihren Pi neue Bauteile anschaffen.
10.2 Bewegungserkennung mit dem Pi
    Sie werden vermutlich mehrmals die Woche oder sogar mehrmals am Tag von Bewegungssensoren profitieren. Diese schalten vielleicht automatisch das Licht an, wenn Sie im Dunkeln nach Hause kommen, oder die Beleuchtung des Pausenraums an Ihrer Arbeitsstelle. In diesem Abschnitt erfahren Sie, wie diese Detektoren funktionieren, und lernen, wie Sie den Pi als Bewegungssensor betreiben.
    Viele Bewegungssensoren verwenden passive Infrarotsensoren (PIR) 2 . Ein PIR-Sensor misst ständig Infrarotlicht und erkennt, wenn sich etwas im Infrarotspektrum ändert. Das ist alles, was zur Bewegungserkennung erforderlich ist, da beinahe jedes Objekt Infrarotstrahlung abgibt. Dies gilt z.B. für alle Objekte vor Ihrem Haus: für den Boden, ein Fahrrad, eine Mülltonne usw. All diese Objekte geben eine recht konstante Menge an Infrarotstrahlung ab, die sich nicht spontan verändert. Wenn aber ein Mensch oder ein Tier vor Ihrem Haus auftaucht, erkennt der Sensor eine große Abweichung und gibt ein Signal aus.

    Abb. 10–2 Ober- und Unterseite eines passiven Infrarotsensors 3
Den PIR-Sensor mit dem Pi verbinden
    Der Aufbau eines PIR-Sensors ist zwar ziemlich komplex, er ist aber einfach einzusetzen. In Abbildung 10–2 können Sie den Sensor von Parallax (Rev A) sehen, den ich in den Beispielen dieses Kapitels verwende. Der Sensor hat eine Brücke, mit der Sie sein Verhalten verändern können. Stellen Sie sicher, dass sie in Position H steht, die Brücke also den Pin neben dem H belegt. 4
    Der Sensor verfügt über drei Pins, die Sie mit Kabeln an den Pi anschließen müssen (siehe Abbildung 10–3 ). Schließen Sie den