Aktuelle Hardware im Kurztest

Mit Breakouts auf Basis des pfiffigen Licht- und Bewegungssensors APDS-9960 bauen Sie interessante Schaltungen.

Statt mechanischer Taster sind Touch-Sensoren oft die bessere Wahl, denn sie prellen nicht und leiern nicht aus. Eine völlig berührungslose Steuerung bieten spezielle Chips, die auf Annäherung und nahe Bewegungen reagieren. Für manche mag das nur nerdig sein, aber es gibt sinnvolle Anwendungen, wie das Weiterblättern des Rezepts auf einem Tablet in der Küche mit dreckigen Händen oder das Anschalten eines Displays bei Annäherung.

Für Maker interessant sind Breakouts auf Basis des Broadcom-Chips APDS-9960. Der Baustein bietet die vier Funktionsblöcke Gestenerkennung, Näherungssensor, Umgebungslichtsensor und Lichtfarbensensor. Die kleinen Boards bekommen Sie günstig auf den üblichen Marktplätzen. Besser ausgestattete Exemplare wie das von Adafruit glänzen mit einem Spannungswandler und einem Stemma/QT-Anschluss. Ohne Spannungswandler auf dem Breakout benötigen die Platinen einen Host mit 3,3 Volt. Die einfachere Bauform eignet sich damit bestens für den Raspberry Pi. Die Kommunikation läuft über I²C und einen Interrupt-Pin, der auslöst, sobald der Abstandssensor eine Annäherung feststellt. Das Breakout benötigt ungefähr 1 mA Strom, denn es sendet ständig LED-Pulse aus und misst das reflektierte Licht.

Hardware alleine macht bekanntlich nicht glücklich. Für den APDS-9960 gibt es unter https://github.com/adafruit/Adafruit_APDS9960 passende Bibliotheken für Arduino und CircuitPython. Beispielcode finden Sie über eine einfache Internet-Suche, bei Adafruit gibt es außerdem ein ausführliches Tutorial. Tatsächlich wären Adafruits Bibliotheken ein guter Grund, direkt zum Breakout dieses Herstellers zu greifen. Allerdings sind dessen Produkte in Deutschland nur schwer verfügbar.

Neben dem hier vorgestellten Chip gibt es ähnliche Breakouts auf Basis des PAJ7620U2. In Sachen Funktionalität nehmen sich die Alternativen nicht viel, wichtiger ist die Ausstattung. Seeeds Version etwa unterstützt nur 5 Volt Spannungsversorgung, glänzt dafür mit einem Grove-Anschluss. DFRobot stellt ein ähnliches Breakout her, verbaut aber auch einen Spannungswandler.

Der Pin-Multiplexer von GeekPi führt die GPIO-Pins im rechten Winkel hinter einem Display(-HAT) heraus.

HATs blockieren gern die ganze 40-polige GPIO des Raspberry Pi, auch wenn sie tatsächlich nur einige wenige Pins nutzen. Manche HATs führen zusätzlich alle Pins nach außen. Das ist zwar während der Entwicklung praktisch, aber bei fertigen Projekten versteckt man die Anschlüsse doch ganz gern im Inneren eines Gehäuses oder zumindest unterhalb des Displays. Pin-Multiplexer bieten eine Lösung dafür.

Von GeekPi gibt es eine pfiffige Variante, die zwischen Raspberry Pi und (Display-)HAT passt und alle Pins im rechten Winkel herausführt.:Der Autor hat Ähnliches schon selbst gelötet, als Basis diente dabei der Nano-HAT Hackr von Pimoroni. Preislich lohnt sich das Selbermachen allerdings nicht. Diverse Kritiken von Käufern erwähnen die schlechte Lötarbeit von GeekPi, die Exemplare des Autors zeigen allerdings keine Auffälligkeiten.

Ob selbst gemacht oder gekauft, der Multiplexer stellt die Pins nur mechanisch bereit. Ob sie sich tatsächlich für eigene Zwecke verwenden lassen, verraten das Datenblatt oder Seiten wie Pinout.xz.

Das Sharp Memory Display von Adafruit glänzt mit geringem Stromverbrauch und schneller Bildaktualisierung.

Quelle: Adafruit

Das Sharp Memory Display von Adafruit erscheint auf den ersten Blick mit 50 Euro sehr teuer. Es hat zwar mit 2,7 Zoll eine angenehme Größe und die Pixeldichte liegt bei einer Auflösung von 400 x 240 Bildpunkten sehr hoch, doch es handelt sich um ein reines Schwarz-Weiß-Display. Zum selben Preis gibt es auch 2,8-Zoll-Farbbildschirme mit marginal geringerer Auflösung (320 x 240 Pixel) und kapazitivem Touch. Den hohen Preis trotz eingeschränkter Funktionalität soll ein ähnlich flottes Bild-Update wie bei normalen Displays gepaart mit E-Ink-üblichem Stromverbrauch rechtfertigen. Für batteriegestützte Projekte wäre das ideal.

Neben dem Exemplar aus der Abbildung gibt es noch eine halb so teure 1,3-Zoll-Variante mit 168 x 144 Bildpunkten. Die Pixel muss der Mikrocontroller im Speicher vorhalten können, weshalb das Display nichts für Kleinstgeräte ist. Eine Hintergrundbeleuchtung gibt es nicht. Das macht das Lesen bei Tageslicht sehr angenehm, im Dunkeln aber unmöglich. Für das Sharp Memory Display gibt es Bibliotheken für Arduino und CircuitPython samt ausführlichem Tutorial. Der Bildschirm erlaubt tatsächlich sehr schnelle Bildaktualisierungen, Animationen laufen flüssig. Wer den klassischen Look einfacher LCD-Ausgaben liebt, kommt hier sowieso voll auf seine Kosten.

Der gemessene Stromverbrauch ist sehr gering und liegt bei 0,15 mA (ohne Updates, Pi Pico im Tiefschlaf). Das kommt nicht ganz an die Sparsamkeit von E-Ink-Displays heran, die bekanntlich überhaupt keine Spannung für den Bilderhalt benötigen. Dennoch verkürzt das Sharp Memory Display die Batterielaufzeit nur marginal und eignet sich damit bestens als Always-on-Bildschirm für Batterieprojekte. Ist dagegen eine Steckdose in Reichweite, greifen Sie besser zu einem günstigeren und besser ausgestatteten Farb-Display.

Ein Mehrfachrelais bietet eine ebenso simple wie probate Methode zum Schalten größerer Lasten.

Wer größere Lasten schalten will, greift entweder zu einem MOSFET oder zu einem Relais. Letztere gibt es als rohe Bausteine oder fertig konfektioniert in Kombinationen mit Optokopplern für die Trennung der Stromkreise. Der Markt bietet vom Einzelrelais bis zur 16-fach-Kombi alles an. Manche Anbieter kombinieren auch den Wi-Fi-Einsteigerchip ESP-01 damit, was dann das Schalten über das Netz mit minimalen Aufwand ermöglicht. Wer einen Raspberry Pi an einem schwer zugänglichen Ort verbaut hat, löst auf diese Weise bequem einen Neustart aus.

Die Verkabelung gelingt einfach, zur Not helfen Tutorials. Die Schraubanschlüsse dienen der Verbindung mit den zu schaltenden Lasten. Je Relais gibt es drei Anschlüsse. Nur zwei davon sind notwendig, abhängig davon, ob der Strom im offenen oder geschlossenen Zustand fließen soll. Für jedes Relais gibt es auf der Leiste am vorderen Rand einen Steuer-Pin. Auf dieser Leiste finden Sie auch Masse und VCC. Da die Spulen der Relais aber vergleichsweise stromhungrig sind, ergibt eine externe Stromversorgung über die Pins ganz rechts mehr Sinn. Aber auch dann sollte die Schaltlogik bei Mehrfachrelais sicherstellen, dass nicht alle gleichzeitig schalten. (Bernhard Bablok/jlu)