Slik utvider du din Raspberry Pi Mini PC

Raspberry Pi er allerede allsidig ut av esken. Men med maskinvareutvidelser som plugges direkte på brettet, kan du øke mulighetene betraktelig. Vi introduserer deg for noen bemerkelsesverdige komponenter.

Med "Hardware Attached on Top"-konseptet (HAT) har Raspberry en enkel måte å utvide sine muligheter på. Tilleggene kobles ganske enkelt til GPIO-pinnene på brettet. Ekspansjonssettene inkluderer vanligvis også plastavstandsstykker for å beskytte mot kortslutning dersom hovedkortet og utvidelseskortet kommer for nær hverandre. Utvalget av slike utvidelser har vokst betraktelig de siste årene. I tillegg til de offisielle HAT-ene, produsenten Pimoroni skiller seg spesielt ut.

I denne artikkelen presenterer vi en serie med spesielt interessante HAT-tavler. Fokuset er på modellen 4, men brettene som presenteres her kan også passe til eldre modeller eller helt nye Pi 5, selv om de ikke trenger det. Du bør derfor finne ut om kompatibilitet før du kjøper (se siste punkt "Sjekk før du kjøper!").

Rik lyd med DAC

En utvidelse som fungerer umiddelbart, dvs. "ut av esken", forbedrer lydegenskapene til brettet. Raspberry Foundation har ulike modeller av slike "Digital Audio Controllers" (DAC) på tilbud.

Hvilket brett som er riktig for deg avhenger av miljøet ditt. De Digi AMP+ er det riktige valget hvis du ønsker å koble passive høyttalere til datamaskinen. Brettet tilbyr de vanlige klemforbindelsene for kablene og leverer en effekt på opptil 35 watt per kanal. Det er definitivt nok for stua hjemme.

De Raspberry Pi DAC eller Plus-versjonen, derimot, er beregnet på aktive høyttalere. De tilbyr den klassiske tilkoblingen via bananplugger. I et slikt system kobles høyttaleren med den integrerte forsterkeren til signalkilden. HAT-ene konverterer digitale signaler til analoge signaler slik at du kan koble Raspberry enten direkte til høyttalere eller stereoanlegget (AUX-inngang). I kombinasjon med riktig programvare kan du gjøre Raspberry Pi om til en strømmeboks for WLAN eller bruke den til å spille musikk som er lagret på datalagringsmedier.

For alle Lego-fans

De Raspberry Pi Build HAT utvidelseskort, som kan kontrollere opptil fire motorer og sensorer – inkludert komponenter fra Mindstorm-kosmos – er tilgjengelig for alle ambisiøse Lego-amatører som er intensivt involvert i Lego Technics. Du kan til og med finne et Lego-brett i spesialbutikker, som du kan bruke til å integrere brettet direkte i Lego-kreasjonene dine. Du kan koble til de fleste komponenter som bruker en LPF2-tilkobling. Detaljer om kompatibilitet finner du på styrets offisielle produktside.

Men pass på: Den integrerte strømforsyningen er ikke tilstrekkelig til å drive en motor på kortet.

En ekstern strømforsyningsenhet tilbys som et supplement til HAT-kortet, som kun er egnet for denne komponenten. Du kan ikke bruke denne strømforsyningsenheten til å betjene Pi 400, for eksempel. Det er et omfattende bibliotek for Python-prosjekter for å kontrollere avstands-, bevegelses- eller fargesensorer, som er forklart i detalj.

Utvidelsen koster i underkant av $30. Den matchende strømforsyningen koster da litt mindre enn $20.

Raspbee II: For hjemmeautomatisering

Leter du etter en måte å kontrollere smarthjemmet ditt sentralt via Raspberry Pi? Da bør du definitivt ta en titt på Raspbee II borde. Som navnet tilsier, er det en utvidelse som kommuniserer med enheter som bruker Zigbee-standarden. Det lille brettet har til og med et spor for et batteri slik at enheter kan styres via en sanntidsklokke (RTC).

Grunnideen er å kvitte seg med de ulike gatewayene fra andre produsenter. Dette fungerer også så lenge komponentene gjenkjennes av produsentens programvare. Det er derfor verdt å se gjennom dokumentasjonen før du tar en kjøpsbeslutning. Tross alt er Zigbee bare en kommunikasjonsprotokoll. Kontrollsystemets "magi" må da utføres av programvare.

Dette nyttige tillegget til smarthjemmet koster mindre enn $30.

Game Hat: The Raspberry blir en konsoll

Vi presenterte Retro-pai prosjekt for mange år siden: Målet er å forvandle det lille kretskortet til en spillkonsoll. Den ideelle følgesvennen for dette prosjektet er Spill HAT fra Waveshare. Imidlertid er det noen ganger bare tilgjengelig i Tyskland med en ventetid.

Begrepet "HAT" passer egentlig ikke her, fordi Raspberry Pi er koblet til maskinvaren til gamepaden. Game HAT kommer med en 3.5-tommers skjerm med en oppløsning på 480×320 piksler og 60 FPS. Dette burde lett være tilstrekkelig for klassiske spill.

To små høyttalere og en tilkoblingsmulighet for hodetelefoner er integrert. De vanlige knappene som er kjent fra andre gamepads er gruppert rundt den. Det er også to utløsere på toppen av huset. Disse er imidlertid ganske delikate - så du bør ikke spille så vilt for å holde spillet morsomt så lenge som mulig.

Det er veldig enkelt å sette opp. Et batteri kreves for å drive hele systemet slik at du kan spille når som helst og hvor som helst. Du finner spesifikasjonene for kjøp av ekstern strømkilde i produktbeskrivelsen og i prosjektwikien.

Produsenten opplyser at opptil to timers batterilevetid er mulig. Dette er imidlertid svært optimistisk. I praksis og når du aktivt spiller et spill, er det mer sannsynlig at spilletiden blir en god time. Dette forringer imidlertid ikke moroa med utvidelsen, som koster rundt $45.

Maskinlæring med Pi

Fascinerende prosjekter er mulig med Braincraft HAT. Du må imidlertid også være villig til å sette deg inn i det komplekse emnet. Utvidelsen er ikke for et "hurtigprosjekt" i en helg.

Ideen bak tillegget er å tilby (selv profesjonelle brukere) en måte å lage "hjerner" for maskinlæring på en lang rekke steder. Fagfolk liker også å snakke om edge computing i denne sammenhengen.

«Øynene» og andre sanser må fortsatt legges til kombinasjonen av HAT og kretskort. Men takket være de allsidige tilkoblingsmulighetene er dette ganske enkelt å gjøre. Braincraft HAT har en 240×240 TFT IPS-skjerm for å gi tilbakemelding fra systemet, spor for kameratilkoblingskabler for bildebehandlingsprosjekter, en femveis joystick, venstre og høyre mikrofon, stereohodetelefonutgang, stereo 1W høyttalerutgang og tre RGB dotstar lysdioder. En Stemma QT-tilkobling muliggjør tilkobling av termiske sensorer. Eventuelt kan du også installere en vifte på undersiden, som da holder brettet på en behagelig temperatur for datakrevende prosjekter.

For en god $40 får du et veldig solid grunnlag for prosjektene dine. Produsenten viser de allsidige mulighetene i en serie videoer på produktsiden.

Display: 'La det være berøring'

Inngang direkte på skjermen? Det er heller ikke noe problem. Den resistive 3.5-tommers skjermen fra Waveshare er en ekte HAT, som du enkelt fester til GPIO-stangen som vanlig. Leveringsomfanget inkluderer også den matchende pekepennen. Driverne muliggjør problemfri drift under Ubuntu Mate eller Retropie. For rundt $ 40 kan du legge til dette enkle inndataalternativet til Raspberry.

A berøringsskjerm med en oppløsning på 800×480 piksler er tilgjengelig fra samme produsent, som er betydelig større på 5 tommer og kapasitiv (dvs. reagerer på enkel berøring uten trykk). Dette forvandler Pi til et lite nettbrett. Driverne fungerer utmerket. Som med andre nettbrett kan du styre lysstyrken på skjermen direkte på skrivebordet.

Denne skjermen er imidlertid ikke en direkte HAT: I stedet kobler du til brettet via en kamerastang og kabel. Det ville ikke ha gitt mye mening omvendt, siden skjermen er større enn selve brettet. Fordelen med denne designen er at GPIO-pinnene forblir tilgjengelige og tilgjengelige.

Og hvis du ikke vil designe ditt eget hus med en 3D-printer, kan du finne en hel rekke hus i elektronikkbutikker, hvorav noen også har et stativ for å bygge et slags kiosksystem.

Gateprisen for den større skjermen er rundt $50.

Nødvendige HATER for hobbyister

En av utfordringene for alle utendørsprosjekter er å forsyne datamaskinen med strøm. Dette er fordi det ikke alltid er en stikkontakt i nærheten av bruksstedet. Du kan finne en hel rekke kretskort som kan forsyne Raspi med strøm uavhengig i de velkjente elektrobutikkene under søkeordet "UPS." Dette er ofte batteripakker hvor du bare trenger å sette inn konvensjonelle oppladbare batterier. Waveshare, for eksempel, har UPS HAT et tilbud.

De Pi Juice er dyrere. For en god $50 og oppover får du et batteri med en kapasitet på 1820 mAh. Ytelse har sin pris. Lengre leveringstid er også å regne med. Kretskortet inkluderer en sanntidsklokke slik at tidskontroller og tidsstempler forblir nøyaktige.

Har du en nettverkssvitsj som kan levere strøm til enheter koblet til via Ethernet-kabel? Så den offisielle PoE + HAT er et godt valg for å forsyne minidatamaskinen med strøm via Ethernet-kabelen. Kortet kan takle inngangsspenninger fra 37 til 57V og leverer da konstant 5V til brettet. En integrert vifte lar den høyere temperaturen ved grensesnittet forsvinne. Før du kjøper, bør du imidlertid sjekke spenningen og dermed strømmen som leveres av nettverksbryteren. Hvis dette passer, er $20 en fornuftig investering for mange arbeidssituasjoner.

Komme i gang med robotikk

Riktignok: Til rundt $60 for et rent startsett, er Trilobot fra Pimoroni er ikke noe røverkjøp. Det danner imidlertid grunnlaget for å gå inn i robotikkens fascinerende verden. Dette sørger det omfattende programvarebiblioteket for, som som vanlig fra produsenten er godt dokumentert.

Hva annet trenger du å kjøpe for å nyte hele moroa? Du trenger selvfølgelig en Raspberry Pi med SD-kortet som basis. Siden dette er basen for en mobil robot, trenger du også en strømforsyning som er uavhengig av plassering. De utmerkede instruksjonene viser deg hvordan du fester batteripakken. Du bør definitivt konsultere disse før du kjøper ekstra deler. EN Raspberry Pi v2 kamera legges også raskt til handlelisten slik at du også kan "se" fra robotens perspektiv.

Og hva får du for pengene? Vel, også i dette tilfellet er "HAT" ganske misvisende, fordi du faktisk installerer Raspberry Pi 4 i konstruksjonen. Dette består av et kretskort hvor det er to elektriske motorer som driver frem hjulene, som minner om et månekjøretøy. For å unngå kollisjoner har settet ultralydavstandssensorer. Og for å få kjøring av roboten til å se veldig kul ut, gir RGB LED-er på undersiden atmosfærisk belysning. Settet er selvfølgelig også ypperlig for alle ansatte i utdanningsinstitusjoner for å lære det grunnleggende innen robotikk.