Veranstaltungsbericht: Pi and More 5 (Seite 2)

Das Projektziel bestand darin, dass der RasPi nicht einfach nur wie ein gewöhnlicher Camcorder die Videoaufnahmen der Fische lokal speichert. Stattdessen sollte er das Videobild ins lokale Heimnetzwerk streamen und per SSH erreichbar sein. Letzteres erlaubt es, spontan das übertragene Bild anzupassen, etwa durch das Umschalten von Full-HD-Videoübertragung auf Zeitrafferaufnahmen. Alternativ findet eine Übertragung nur dann statt, wenn ein neu gestartetes Motion-Detection-Skript Veränderungen im Bild registriert.

Da Wasser WLAN-Funkwellen blockiert, musste ein Workaround her: Aus dem Unterwassergehäuse heraus führte ein USB-Kabel ans Ufer zu einem USB-Hub. Dieser leitete die Daten über einen angeschlossenen WLAN-Stick weiter ins heimische Netzwerk. Softwareseitig genügt dafür ein normales Raspbian-Image, auf dem raspivid die Aufnahme startet und seine Daten an Gstreamer übergibt. Dieser sendet den Stream seinerseits ins häusliche Netzwerk (Abbildung 2). Alternativ wäre auch möglich, das Video auf einem Android-Gerät mit der App Raspicam [5] zu empfangen.

Abbildung 2: Die auf RasPi basierende Unterwasserkamera stellte die Entwicklerin Margrit Höhme vor einige Aufgaben. Nicht zuletzt deswegen, weil Wasser keine WLAN-Verbindung zulässt und kommerzielle Unterwassergehäuse extrem teuer sind.

Die Initiatorin des Projekts arbeitet hauptberuflich in der IT-Branche und möchte gerne mehr Mädchen und junge Frauen dazu motivieren, sich beruflich in Richtung MINT-Fächer zu orientieren. Sie würde sich deshalb freuen, wenn Lehrer oder Jugendgruppen die Projektidee [6] aufgreifen und nachbauen.

Heimautomatisierung extrem

Professor Jens Krüger nahm den Neubau seines Hauses zum Anlass, zusätzliche 5000 Euro in die Hand zu nehmen, um damit eine der vermutlich umfassendsten Heimautomatisierungssysteme zu basteln, die auf einem Raspberry Pi basieren. Zwar befindet sich im gesamten Aufbau nur ein RasPi, doch dieser hält Kontakt zu nicht weniger als zwölf Arduinos, die wiederum Hunderte Sensoren ansteuern. Im gesamten Haus wurden dafür etwa 5 Kilometer Kabel verlegt.

Als Designanforderung wollte Krüger keine vorgefertigten Smart-Devices verwenden, sondern stattdessen alles aus günstigen Standardkomponenten zusammensetzen. Die Kommunikation läuft nicht über einen Bus im herkömmlichen Sinne ab, sondern rein über Ethernet. Um den Äther nicht unnötig zu verstopfen, verzichtet das Konzept auf WLAN und Bluetooth.

Um den als Schaltzentrale eingesetzten Raspberry Pi zu entlasten, übernehmen die Arduinos ein paar Schritte in der Vorverarbeitung der Daten. Besonders wichtig war auch das Kriterium Robustheit: Die Vorstellung, dass mehrere Steuersysteme ausfallen könnten, während der Hausherr auf einer Konferenz weilt, könnte sonst den daheim gebliebenen Familienmitgliedern nicht behagen.

Obwohl Krüger die Technik an sich so simpel wie möglich hielt, übersteigt der Umfang der Automation vieles, was man von anderen Konzepten kennt. Das automatisierte Steuern der Rollläden und Lampen lässt sich so programmieren, dass etwa bei einer bestimmten Sonneneinstrahlung die Läden automatisch herunterfahren. Ebenso lassen sich Sensor- und Zustandsdaten via Internet auslesen oder an fest im Haus installierten Displays ablesen. Die Vielzahl an Sensoren misst im Haus nicht nur an allen möglichen und unmöglichen Stellen Helligkeit, Wind, Luftfeuchtigkeit und Ähnliches, unter dem Dach befindet sich sogar ein Geigerzähler.

Im Vortrag machte Krüger jedoch deutlich, dass es sich bei dieser und manch anderer Komponente eher um eine technische Spielerei handelt, die man so nicht wirklich braucht. Das Hausautomatisierungssystem verfügt aber auch über einige ausgesprochen praktische Zusätze: Wer sich aussperrt, kommt nach der Eingabe eines numerischen Codes auf einem Tastenfeld trotzdem ins Haus. RFID-Sensoren erfassen, wer wann das Gebäude betritt und verlässt. LEDs vor dem Ausgang zeigen den Status der Rollläden an und signalisieren, welche Türen und Fenster eventuell noch offen stehen.

Um den Do-it-yourself-Gedanken noch weiter zu treiben, entwarf Krüger zum Steuern der Systeme eine eigene Programmiersprache, deren Quelltext er aus Performancegründen kompiliert. So beträgt die Systemlast auf dem RasPi in der Praxis nie mehr als 30 Prozent. Die Programmiersprache setzt auf eine einfach gehaltene Syntax nach dem Strickmuster Bedingung: Effekt, Effekt – eine Beispiel-Codezeile wäre etwa [ASO2.3]>1: [RELAY01.4]=1.

In Kürze soll das komplette System auch als Open Source erscheinen, damit andere es ebenfalls verwenden und an die eigenen Bedürfnisse anpassen können. Krügers fundierter und zeitweise auch humorvoll gestalteter Vortrag lockte besonders viele Zuhörer an.

Ausstellung

In einer eigenen Halle stellten diverse Teilnehmer ihre Bastelergebnisse aus. So zeigte ein Aussteller, wie aus einem RasPi in Kombination mit einem Keyboard und mehreren Skripten eine Midi-Orgel entsteht (Abbildung 4), ein anderer demonstrierte, wie das Türschließsystem eines saarländischen Hack-Spaces funktioniert.

Abbildung 3: Ein Keyboard, ein RasPi und ein paar Skripte genügen, um daraus eine vollwertige Midi-Orgel zu basteln.

In einem weiteren Fall bauten die Entwickler ein BeagleBone Black zu einer aktiven Lautsprecherbox um, die sich per Webbrowser steuern lässt. Ein Dart-Board und ein Kickertisch wurden mittels RasPi um weitere Funktionen aufgerüstet und speichern unter anderem Spielergebnisse auf einem Server. Besonderer Beliebtheit erfreute sich auch ein umgebauter Arcade-Spielautomat (Abbildung 4), der im Inneren einen RasPi mit installiertem Mame-Emulator beherbergt.

Abbildung 4: Für großes Interesse sorgte ein Arcade-Gehäuse, dem ein RasPi mit installiertem Mame-Emulator Leben einhauchte.

Quer durch die Halle fuhr ein modifiziertes Modellauto, das dank optischer Sensoren stets einer schwarzen Linie folgte (Abbildung 5). An Kreuzungen wählte es die Spur anhand von RFID-Tags. Es gilt als kostengünstige Alternative zu Linienfolger-Fahrzeugen aus der Industrie: Diese folgen mittels induktiver Sensoren metallischen Bahnen. Das macht sie gegenüber dem auf der “Pi and More” vorgestellten Ansatz teurer und weniger flexibel. Das Herz des Vehikels bildet ein Mikrocontroller des Typs ATmega128A.

Abbildung 5: Als Alternative zu induktionsgesteuerten Linienfolger-Fahrzeugen kam auf der Messe eines mit optischen Sensoren und RFID-Sensoren zum Einsatz.

Lehren und Lernen …

Auch diesmal waren unter den Besuchern nicht nur reine Hobbyisten, sondern auch Lehrer und Dozenten, die den Raspberry Pi in der Bildungsarbeit aktiv einsetzen. So berichtete ein Vortragender über Erfahrungen am Immanuel-Kant-Gymnasium in Leinfelden-Echterdingen (Baden-Württemberg). Dort lernen Siebtklässler mithilfe von Scratch und selbst entworfenen Spielen das Programmieren. Am Steckbrett sammeln sie auch erste Erfahrungen zum Thema Physical Computing.