Elektronik verstehen mit Raspberry Pi

1. Elektrischer Strom -- was muss ich alles wissen? ... 11


1.1 ... Strom? Spannung? Was ist das? ... 11

1.2 ... Der elektrische Widerstand -- das Verhältnis zwischen Spannung und Strom ... 14

1.3 ... Ein elektrischer Stromkreis in der Praxis -- Anwendung des ohmschen Gesetzes ... 18

1.4 ... Die elektrische Leistung als Produkt von Spannung und Strom ... 34

1.5 ... Fehlersuche in der Schaltung -- richtig messen mit verschiedenen Messgeräten ... 38

1.6 ... Was ist eine Spannungsquelle und wie funktioniert sie? ... 46

1.7 ... Was benötige ich alles? ... 54



2. Einrichtung ... 61


2.1 ... Installation ... 61

2.2 ... Eine WLAN-Verbindung zum Heimnetzwerk herstellen ... 65

2.3 ... SSH-Verbindung herstellen und Dateien übertragen ... 67

2.4 ... Erste Schritte in Linux ... 70



3. I/O-Grundlagen -- die Ein- und Ausgänge des Raspberry Pi im Detail ... 75


3.1 ... J8-Header -- die GPIO-Pins im Überblick ... 75

3.2 ... Eingänge, Ausgänge, Sonderfunktionen ... 77

3.3 ... GPIO-Verbindungen herstellen ... 82

3.4 ... Vorsichtsmaßnahmen und ESD-Schutz ... 83

3.5 ... GPIO-Pin als Ausgang -- LED ein- und ausschalten ... 84

3.6 ... Transistoren ... 93

3.7 ... Der GPIO-Pin als Eingang: der Taster ... 106



4. Motoren ... 119


4.1 ... Der Gleichstrommotor ... 119

4.2 ... Servomotoren ... 135

4.3 ... Schrittmotoren ... 139



5. Die UART-Schnittstelle kennenlernen ... 149


5.1 ... Kurzer Exkurs: Wie werden Daten in einem Computer gespeichert? ... 150

5.2 ... Was ist die UART-Schnittstelle und wie funktioniert sie? ... 156

5.3 ... Erweitern Sie Ihren Raspberry Pi um ein kleines Display ... 168

5.4 ... RFID -- ein einfaches Zugangssystem per Karte ... 181

5.5 ... Kombination von LCD und RFID -- die Zugangskontrolle mit einem LCD erweitern ... 192

5.6 ... Jetzt funkt's -- XBee-Funkmodule als Alternative für ein Kabel ... 194



6. Der Inter-Integrated Circuit (I²C) ... 201


6.1 ... I²C -- Was ist das? ... 203

6.2 ... Ein Computer erzeugt eine Spannung -- eine beliebige Spannung erzeugen ... 209

6.3 ... Analoge Spannungen für einen Computer aufbereiten ... 229

6.4 ... Eine PWM mit einem PWM-Controller erzeugen ... 249



7. Das Serial Peripheral Interface (SPI) ... 273


7.1 ... Das SPI -- ein weiterer Bus am Raspberry Pi ... 274

7.2 ... Die GPIO-Pins des Raspberry Pi mit einem Port Expander erweitern ... 279

7.3 ... Aktuelle Wetterdaten mit dem Raspberry Pi erfassen -- Bestimmung von Luftfeuchtigkeit, Luftdruck und der Temperatur ... 303

7.4 ... Die Ansteuerung eines WS2801-LED-Streifens -- so erzeugen Sie ein buntes Farbspiel ... 334



8. Zusätzliche Stromversorgung für Projekte mit dem Raspberry Pi und ein Ausblick auf weitere Projekte ... 345


8.1 ... Das Labornetzteil ... 346

8.2 ... Batteriefächer ... 347

8.3 ... Externe Netzteile ... 348

8.4 ... Ausgediente Netzteile ... 350

8.5 ... Spannungsregler ... 350

8.6 ... Wie geht es nun weiter? ... 352

8.7 ... Alles hat ein Ende -- eine kurze Zusammenfassung ... 355



Index ... 359