Aktuelle Hardware im Kurztest

Betrachter erfassen Werte über eine grafische Anzeige meist schneller als durch reine Zahlen, sei es der Füllstand eines Akkus oder die Verfügbarkeit von Waren. Sogenannte Balkengrafik-LEDs – Leuchtelemente in einem speziellen Gehäuse – sind hier die Bausteine der Wahl. Neben einfarbigen Anzeigen gibt es sogenannte Bi-Color-Displays, die die zwei Farben Grün und Rot nutzen. Quasi als kostenlose Zugabe gibt es noch Orange als Mischung aus Grün und Rot dazu.

Die Hersteller verdrahten die LEDs oft auf eine spezielle Weise (Charlyplexing). Das reduziert die Anzahl der nötigen Pins, verkompliziert aber das Ansteuern. Bei Bi-Color 24 Bargraph mit Backpack von Adafruit löst ein I²C-Chip das Problem. Sie löten zwei der Bargraph-Chips mit jeweils 2 x 12 LEDs auf eine Leiste, sodass das gesamte Element dann aus 24 Segmenten besteht. Zusätzlich benötigen Sie noch einen Konnektor mit vier Pins für den I²C-Anschluss.

Von Adafruit gibt es ein ausführliches Tutorial mit Lötanleitung sowie Beispielen für Arduino und den RasPi (mittels CircuitPython). Mit wenigen Zeilen Code und lediglich den beiden Pins für SCL und SDA landen dann Messwerte auf dem Display. Die Lösung eignet sich ideal für kleine Mikrocontroller, deren Speicher nicht ausreicht, um ein normales Display anzusteuern.

Wer einen RasPi ohne Bildschirm und Tastatur einrichten will, greift normalerweise via SSH darauf zu. Bei einem Pi Zero oder einem noch nicht oder nicht richtig konfigurierten Netzwerk hilft das PiUART-Board von Adafruit weiter. Darauf sitzt ein USB-seriell-Konverter, der über die Pins 14 und 15 auf die serielle Schnittstelle des Mini-Rechners zugreift. Um diese zu aktivieren, fügen Sie vor dem Booten den Eintrag enable_uart=1 in die config.txt ein.

Per USB mit einem Rechner verbunden, meldet sich der CP2104-Konverterchip als normale serielle Schnittstelle. Die gängigen Betriebssysteme (außer Mac OS) haben für den Chip bereits Treiber an Bord. Für den Zugriff auf den RasPi genügt dann ein Terminalprogramm. Windows-User greifen zum Klassiker Putty, Linux-Nutzer zu Screen oder einfacher Tio. Die Adafruit-typisch gute Anleitung hilft im Zweifel.

Der USB-Bus des Hosts kann den RasPi gleich mit Strom versorgen. Für den Pi Zero genügt das locker, und vom RasPi 4 abgesehen gilt das auch für dessen größere Brüder, wenn keine Peripherie am Rechner hängt. Im Zweifel hilft ein Blick ins Datenblatt des Hosts, ob dessen USB-Buchsen etwas mehr als die 500 mA liefern, die der Standard vorgibt. Wollen Sie den RasPi getrennt speisen, schalten Sie mit dem auf der Platine integrierten Schiebeschalter den Strom des USB-Anschlusses ab. Im Normalfall ist das aber nicht nötig, und die PiUART-Platine ersetzt gleichzeitig Bildschirm, Tastatur und Strom und somit drei Kabel.

Wer ins Löten (wieder-)einsteigt, der möchte nach den ersten Fingerübungen eventuell auf einer echten Platine üben. Die großen und kleinen Elektronikversender bieten deshalb diverse Übungskits mit Platine und zugehörigen Bauteilen an. Die Bandbreite reicht von relativ sinnfreien Platinen, die nicht viel mehr bieten als deutlich billigere Lochrasterplatinen, bis hin zu Bausätzen, bei denen fertig bestückt zumindest irgendwelche LEDs blinken.

Einer der besseren Vertreter der zweiten Kategorie ist die Digitaluhr von KeeYees. Auf eine kleine Platine löten Sie alle notwendigen Komponenten für die Uhr, vom Mikrocontroller bis zur LED-Anzeige. Die Anleitung besteht aus einem doppelseitig bedruckten DIN-A4-Blatt. Zwar fehlt eine deutsche Anleitung, aber alle Teile sind samt Bezeichnung abgebildet, und die Bezeichnungen finden sich auf der Platine. Mit etwas didaktischer Begleitung eignet sich der Bausatz hervorragend für angehende Elektronikbastler, denn die vielfältigen Bauteile decken ein breites Spektrum ab.

Die Verpackung unseres Testexemplars war nicht optimal, sodass sich ein Beinchen der IC-Fassung verbogen hatte. Aber deren Zurechtbiegen gehört ohnehin zu einer Lötübung dazu. In Bezug auf die Kernaufgabe Löten lernen erhält das Produkt die volle Punktzahl. Einen Abzug gibt es allerdings für einen Patzer bei den Komponenten: Neben einer Buchse für den Anschluss eines mitgelieferten USB-Kabels gibt es noch eine Klemme, mit der sich alternativ ein Halter für zwei LiPo-Akkus anschließen lässt. Dieser Halter schaltet die Akkus jedoch in Reihe, und die resultierende Spannung würde den Steuerchip deutlich außerhalb seiner Spezifikation betreiben und vermutlich zerstören.

Der Pi Zero würde sich ideal für anspruchslose Dienste wie DNS oder DHCP im heimischen Netzwerk eignen, doch der fehlende Ethernet-Port verhindert das. Der Zero W taugt da nicht, da via Funk zu hohe Latenzen auftreten. OTG-fähige USB-Ethernet-Adapter lösen das Problem mehr schlecht als recht, denn die Kabelketten sind instabil und der Adapter blockiert den einzigen USB-Port.

Hier kommt der nur wenig teurere Ethernet-HAT von Waveshare ins Spiel, der zusätzlich als Dreifach-USB-Hub dient. Die Verbindung zum USB-Port des RasPi hält dabei eine etwas fragile Mini-Platine mit zwei Micro-USB-Steckern. Waveshare legt sogar noch ein hochwertiges USB-Kabel mit Entstördrossel für den Anschluss des HATs an die großen RasPis bei. Die Anschlussbuchse des HATs führt alle Pins heraus, sodass problemlos eine weitere Erweiterungsplatine auf den RasPi passt.

Die Ethernet-Buchse sitzt auf derselben Seite wie der Stromanschluss, was die Kabelführung erleichtert und das Gesamtsystem kompakt hält. Passend zum Pi Zero liefert der Ethernet-Port nur 100 Mbit/s, diesen Wert schöpft der HAT aber voll aus. Ohne angeschlossenes Kabel erhöht er den Stromverbrauch um 85 mA, mit Kabel (aber ohne Transfers) sind es noch einmal 30 mA mehr. Verbindungen mit voller Bandbreite verbrauchen zusätzlich 100 mA. (agr/jlu)