Mit Tinkerforge Elektroniklösungen zusammenstecken (Seite 2)

Neben acht Steckplätzen für Bricklets besitzt der HAT noch einen Eingang für ein Netzteil (6 bis 28 V) sowie einen Micro-USB-Anschluss (aktuelle HAT-Versionen nutzen bereits einen USB-C-Anschluss). Der HAT lässt sich auch über den RasPi mit Strom versorgen, allerdings bietet der Anschluss am HAT einige Vorteile.

In der RasPi-HAT-Kombination läuft der Brick-Daemon auf dem RasPi. Die Installation ist vergleichsweise einfach; die Skripte in Listing 1 und Listing 2, die Sie mit Root-Rechten ausführen, fassen die notwendigen Befehle zusammen. Das erste fügt das Tinkerforge-Repository als neue Paketquelle hinzu, das zweite installiert den Daemon und trimmt den RasPi auf maximale Performance. Da RasPi und HAT per SPI kommunizieren, müssen Sie diese Schnittstelle über Raspi-config aktivieren. Nach der Installation starten Sie den Raspberry Pi auf jeden Fall neu.

#!/bin/bash
rel="$(lsb_release -is | tr [A-Z] [a-z])"
wget https://download.tinkerforge.com/apt/"$rel"/archive.key -q -O - | apt-key add -
cat > /etc/apt/sources.list.d/tinkerforge.list <<EOF
deb https://download.tinkerforge.com/apt/$rel $(lsb_release -cs) main
EOF
apt-get -y update

#!/bin/bash
# libusb-1.0-0 und procps waren schon installiert
apt-get -y install libusb-1.0-0 libudev1 procps brickd
# Umstellen auf Performance-Governor
apt-get -y install cpufrequtils
cpufreq-info -p
cpufreq-set -g performance
cpufreq-info -p
# Permanente Umstellung
echo 'GOVERNOR="performance"' > /etc/default/cpufrequtils

Je nachdem, wie viele Bricklets Sie in das System integrieren, hat der Mini-PC mit der Verwaltung einiges zu tun. Mit den Bausteinen aus dem Testaufbau lagen auf einem RasPi 3B+ immerhin 30 Prozent CPU-Last an, auf einem probehalber angeschlossenen Pi Zero sogar 60 Prozent. CPU-intensive oder zeitkritische Anwendungen können also nicht nebenbei mitlaufen.

Stromversorgung

Tinkerforge weist in seiner Dokumentation darauf hin, dass die Bricks eine stabile Stromversorgung benötigen. Prinzipbedingt stellt ein USB-Anschluss daher nicht die beste Wahl dar. Der Strombedarf ist dabei die eine Sache. Der HAT-Brick und die vier angeschlossenen Bricklets benötigen laut Dokumentation ungefähr 240 mA (bei unbelastetem IO-Bricklet), ein Wert, der selbst den Pi Zero nicht überfordert. Allerdings funktionierte bei diesem Set-up im Test die Wärmebildkamera nicht zuverlässig.

Hier hilft der Brick-Viewer weiter: Abbildung 5 zeigt den Reiter für den HAT-Brick. Links unten sehen Sie die aktuellen Werte der Versorgungsspannung. Diese liegt im Beispiel mit knapp unter 5 Volt zwar noch im zulässigen Bereich für den RasPi, aber offensichtlich hat damit die FLIR-Kamera gelegentlich Probleme.

Abbildung 5: Die umfangreichen Konfigurationsmöglichkeiten im Brick-Viewer für den HAT-Brick.

Für den Einsatz mit mehreren Geräten gibt es deshalb eine stabilere Stromversorgung mit 24 Volt und 4 Ampere für den HAT. Der erzeugt dann daraus über Stromwandler die Versorgungsspannung für den RasPi and alle angeschlossenen Geräte. So gepimpt, war die Aufnahme eines Thermobilds des Autors auch kein Problem mehr (Abbildung 6).

Abbildung 6: Mit ausreichender Stromversorgung liefert die Thermo-Kamera interessante Aufnahmen.

Unabhängig von diesen Problemen ist es sinnvoll, die Spannungsversorgung über den HAT zu führen, denn der kann den RasPi auch abschalten. Die Bezeichnung Sleep in Abbildung 5 verwirrt dabei ein wenig: Der HAT schaltet den Mini-Rechner entweder hart ab oder lässt ihn laufen. Der Schlafmodus betrifft lediglich die angeschlossenen Bricklets, die dann nicht mehr mit Strom versorgt werden.

Üblicherweise würde man den RasPi samt Bricklets nicht über den Viewer abschalten, sondern per Anwendungsprogramm. Hier hilft dann die einstellbare Verzögerung; ein vorher abgesetzter Shutdown-Befehl müsste den RasPi sauber herunterfahren. Das ist auch der einzige Kritikpunkt am HAT: Bei minimal anderem Hardware-Design könnte er das selbstständig erledigen.

Fazit

Auf den ersten Blick mag die Beschränkung auf Bausteine eines einzelnen Herstellers sehr einengend erscheinen, aber bei Tinkerforge ist das dank der großen Auswahl nicht so. Wer weiß, was er will, steckt die benötigten Komponenten in kurzer Zeit zusammen. Die einheitliche Architektur der Software mit den vielen APIs und Beispielen macht die Implementation eigener Projekt einfach.

Tinkerforge bietet eine Reihe von Starterkits an, die den Einsatz exemplarisch in realistischen Szenarien zeigen und alle benötigten Komponenten einschließlich der Anwendungen mitliefern. Neben einer Server-Überwachung fürs Rack gibt es eine Wetterstation und ein Steuersystem für Funksteckdosen.

Preislich liegt das Sortiment im Rahmen, einige Bricklets sind sogar überraschend günstig zu bekommen. Zu den Ausnahmen zählen einige Basiskomponenten wie das IO-Bricklet und Taster sowie LEDs. Bei Letzteren handelt es sich allerdings nicht nur um einfache LEDs, jedes Bricklet bringt immer Steuerelektronik mit.