Mit dem Raspberry unterwegs auf Feld und Flur

© michelangeloop, 123RF

Raspi to go

Ob Navigationsgerät oder Flugzeugscanner: Der RasPi bildet das Herz vieler Projekte. Mit einer geeigneten Tastatur und einem einfachen Monitor ausgestattet, eignet er sich auch für Aufgaben im Freien.

Für den Betrieb als eigenständiger unabhängiger Rechner braucht ein Raspberry Pi drei Komponenten: eine Stromversorgung, eine Tastatur mit Maus und einen Bildschirm.

In Sachen Strom begnügt er sich mit einer Versorgungsspannung von 5 Volt. Dank der Europäischen Kommission, die USB zur universellen Stromversorgung aufwertete, gibt es reichlich Zubehör, um Handys und andere Kleingeräte darüber mit Energie zu versorgen. Davon profitieren nicht nur Käufer von Handys, die Netzteile von Altgeräten wiederverwenden können, sondern auch RasPi-Fans. Powerpacks, die Handys über einen externen Akku mit Strom versorgen, eignen sich auch für den Raspberry Pi. Für ausreichende Leistungsreserven sollten sie sich mindestens mit 2 Ampere Strom belasten lassen.

Remote-Desktop-Programme leihen dem Raspberry Eingabe- und Ausgabegeräte, sofern eine Netzwerkverbindung besteht. Im aktuellen Raspberry-Image müssen Sie den dafür nötigen VNC-Server nicht mehr nachinstallieren: Er befindet sich inzwischen von Haus aus mit an Bord. VNC-Clients gibt es nicht nur für ausgewachsene Rechner, sondern auch für Handys. Benötigen Sie physischen Zugriff, schrumpfen mobile Tastaturen bei Nichtgebrauch schnell auf ein Bruchteil ihrer ausgefalteten Größe zusammen. Dennoch lassen sie sich ausgeklappt bequem mit 10 Fingern bedienen.

Es werde Bild

Die für den RasPi als Anzeige optimale Lösung scheidet für den mobilen Betrieb aus: Bildschirme mit HDMI-Eingang sind in der Regel zu schwer für den mobilen Einsatz und schlucken zu viel Strom. Touchscreens haben den Charme, dass sie gleichzeitig eine Maus ersetzen, nutzen aber oft eine eigene Schnittstelle – das bringt eine umständliche Treiberinstallation mit sich. Schon für einen einstelligen Euro-Betrag gibt es bei einschlägigen Händlern jedoch kleine Analogbildschirme, wie sie üblicherweise in Autos das Bild der Rückfahrkamera darstellen. Die Kunst besteht darin, dem Bildschirm das Composite-Videosignal zuzuleiten und die Spannungsversorgung sicherzustellen.

Bei neueren Raspberry-Modellen liegt das BAS/Composite-Signal am vierten Pol der Klinkenbuchse. Ein Adapterstecker (Abbildung 1) verzweigt die vier Kontakte des Klinkensteckers auf zwei Audio-Chinch-Stecker (rot und weiß) sowie einen Video-Chinch-Stecker (gelb). Ein besonderes Augenmerk gilt der Masseleitung, da es zwei Systeme (OMTP und CTIA) gibt. Bei OMTP liegt von der Spitze aus gesehen die Masseleitung auf dem letzten Ring, beim Raspberry aber auf dem vorletzten – daher ist CTIA in diesem Fall die richtige Wahl. Achten Sie beim Kauf eines Adapterkabels also auf die richtige Belegung.

Abbildung 1: Die Anschlussbelegung eines CTIA-Klinkensteckers.

Da die fraglichen Bildschirme üblicherweise im Automobilbau als Rückfahrkontrolle zum Einsatz kommen, sind sie in aller Regel für Spannungen zwischen 9 und 12 Volt ausgelegt. Die Geräte lassen sich allerdings auf die Betriebsspannung des RasPi von 5 Volt umrüsten, sodass Sie für ihr Projekt keine weitere Versorgungsspannung einplanen müssen. Das notwendige Übergehen des Spannungswandlers im Monitor klappt meist ohne Löten. Nach der Umrüstung lässt sich der Monitor dann wahlweise weiterhin mit 12 Volt betreiben oder via USB versorgen.

Abbildung 2: Die Lage der Spannungsanschlüsse eines USB-Steckers.

Bei einem USB-Kabel übernehmen die beiden äußeren Kontakte die Spannungsversorgung. Manchmal lässt sich sich die (schwarze) Masseleitung nicht eindeutig erkennen – Abbildung 2 veranschaulicht die Polarität. Abbildung 3 zeigt die Platine eines geöffneten Analogmonitors. Die Leitung für die Spannungsversorgung führt Sie schnell zum Massekontakt. In Abbildung 3 handelt es sich um den Kontakt mit dem blauen und schwarzen Kabel. Um die 5V-Sekundärseite des Spannungswandlers zu finden, braucht es dann ein wenig Spürsinn.

Abbildung 3: Die Elektronikplatine eines Analogmonitors. Das blaue und schwarze Kabel führen zum Massekontakt.

Schaltnetzteile benötigen einen großen Elektrolytkondensator auf der Sekundärseite – und Kondensatoren kosten umso mehr, je spannungsfester sie sind. Naturgemäß wählen die Hersteller möglichst preiswerte Komponenten aus. Von den drei Kondensatoren auf der Platine gibt es nur einen, der für kleine Spannungen ausgelegt ist. Er trägt den Aufdruck 47**(µF)/35**V(olt)/VT. Die schwarz gefärbte Seite markiert den Minus-Pol, beim anderen Kontakt müsste es sich mit großer Sicherheit der gesuchte 5V-Zugangspunkt handeln. Im Zweifel sollten Sie mit einem Multimeter nachmessen. Meist sind die Kontakte des Kondensators bis zur Unterseite durchkontaktiert. An dieser Stelle lässt sich dann die 5-Volt-Leitung des USB-Versorgungskabels anlöten, dabei bleiben die beiden USB-Datenleitungen unbeschaltet.

Software anpassen

Sofern Sie in der Konfigurationsdatei nichts anders festlegen, überprüft der Raspberry Pi beim Start, ob er ein Analog-Videogerät erkennt. Fällt der Test negativ aus, beschaltet er den HDMI-Ausgang. Ein Umstecken nach dem Booten lässt den Analogbildschirm dunkel. Dasselbe gilt für die meisten Composite-Monitore: Sie bleiben aus, falls sie kein Signal erkennen, unabhängig von der angeschlossenen Versorgungsspannung.

Die beschränkte Auflösung der Composite-Monitore erzwingt eine Anpassung der Detailtiefe. Dazu bietet der Raspberry Pi zwei Stellschrauben. Die erste Option finden Sie in der Datei /boot/config.txt, die Sie mit Root-Rechten von einem Terminalfenster aus via sudo nano /boot/config.txt bearbeiten. Die Auflösung – im Beispiel aus Listing 1 640 x 480 Pixel – geben Sie dann über die entsprechenden Variablen (Listing 1) vor. Anschließen speichern Sie die Datei mit [Strg]+[O],[Eingabe] und [Strg]+[X] ab, beenden den Editor und booten den RasPi neu.

Listing 1

 

framebuffer_width=640
framebuffer_height=480

Auf dem Composite-Display gelingt nun ein Aufruf des Terminals über die grafische Benutzeroberfläche, allerdings lässt sich auf dem Display oft nur wenig erkennen. Verringern Sie die Auflösung, beispielsweise auf 320 x 240 Pixel, können Sie die Schrift im Terminalfenster deutlich besser lesen – allerdings zu Lasten der Erkennbarkeit der Icons auf der grafischen Oberfläche.

Die zweite Einstellung betrifft daher die Datei /etc/default/console-setup. Diese öffnen Sie wie die config.txt mit Root-Rechten im Editor und passen dort die in Listing 2 gezeigten Zeilen an. Nach einem Neustart gelangen Sie über die Tastenkombination [Strg]+[Alt]+[F2] in ein virtuelles Terminal mit gut lesbarer Schrift, aber naturgemäß wenigen Buchstaben pro Zeile. Abbildung 4 zeigt das Begrüßungsfenster auf dem Testmonitor. Zwischen Stromversorgung und Display haben wir ein Kombimessgerät gesteckt. Es zeigt die Spannung des Powerpacks (~5 Volt) sowie die Stromaufnahme (180 mA) an.

Listing 2

 

FONTFACE="Terminus"
FONTSIZE="16x32"
Abbildung 4: Der Raspberry Pi mit dem kleinem Analogbildschirm. Das Kombimessgerät zeigt die anliegende Spannungsversorgung und die Leistungsaufnahme (5 Volt, 180 mA).

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