Raspberry Pi Maker Kit Elektronik

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Der Raspberry Pi ist ein Erfolgsmodell, millionenfach verkauft und für die unterschiedlichsten Aufgaben im Einsatz. Hier soll er zum Zentrum eines kleinen aber feinen Elektronik-Grundlagenkurses werden. Mit der richtigen Software kann man vieles aus dem System herausholen. Möglich ist dies durch die frei zugänglichen Anschlüsse (GPIO, General Purpose Input/Output Ports).

Das System wird zu einem vielseitigen Messgerät, zum Bauteiletester, zu einer programmierbaren Signalquelle, zum Frequenzzähler oder zu einem Oszilloskop. Alles was man in der Elektronik braucht. Wie soll das gehen, der Raspberry Pi hat ja nicht einmal einen AD-Wandler, könnte ein Einwand lauten. Aber mit wenigen Bauteilen und zwei GPIOs lässt sich ein einfacher AD-Wandler realisieren und für zahlreiche Experimente nutzen. Etwas Software, und schon geht es los.

Im Mittelpunkt steht dabei die Elektronik. Das Lernpaket bietet so etwas wie ein vollständiges kleines Elektronik-Praktikum. Und eines kann ich versprechen: Wer diese Experimente mit Spaß und Ausdauer durcharbeitet, kennt danach die Grundlagen und die Funktionen der wichtigsten Bauteile. Und daraus ergeben sich unzählige praktische Anwendungen, nicht nur für den Raspberry.

Viel Spaß beim Experimentieren!
Burkhard Kainka

Wichtiger Hinweis: Zwischen der Fertigstellung des Handbuchs und der ersten Auslieferung ist der Raspberry Pi 3 erschienen. Ich habe darauf alle Versuche mit dem Rpi3 durchgetestet. Alles läuft ohne Änderung. Ebenso wurde zwischendurch der Rpi Zero getestet. Auch damit laufen die Versuche.





Inhalt

1 Vorbereitungen    10
1.1 Bauteile   
1.2 Verbindungsleitungen   
1.3 Ausblick   
1.4 LED an 3,3 V   

2 GPIO-Ausgänge    28
2.1 Python   
2.2 Eine GPIO-Ausgabe   
2.3 Blinkprogramme   
2.4 Grafische Programmierung mit Tkinter   
2.5 Gegentaktblinker mit Tkinter   
2.6 LED-Experimente   
2.7 Transistor-Schalter   
2.8 Desktop-Start   

3 GPIO-Eingänge    54
3.1 Offene Eingänge   
3.2 Pullup und Pulldown   
3.3 Interner Pullup und Pulldown   
3.4 Input-Fenster mit Tkinter   
3.5 Experimente mit Pullup und Pulldown   
3.6 Berührungstaster   

4 PWM-Ausgänge    70
4.1 PWM-Steuerung   
4.2 PWM-Ausgabe im Fenster   
4.3 Gefilterte Gleichspannung   
4.4 Die Spannung einer LED   
4.5 Spannung am GPIO-Input   
4.6 Transistor-Aussteuerung   

5 Zähler und Zeitmesser    96
5.1 Die interne Uhr   
5.2 Geschwindigkeit von Portzugriffen   
5.3 Frequenzmessung   
5.4 Frequenz des PWM-Ausgangs   

6 RC-Messungen    107
6.1 Widerstände messen   
6.2 Messung am GPIO Pulldown   
6.3 Pullup-Messung   
6.4 Kapazitätsmessung   
6.5 RC-Messung im Fenster   
6.6 Beleuchtungsmessung mit einer LED   

7 Spannungsmessung    125
7.1 Der AD-Wandler   
7.2 Verbesserte Genauigkeit   
7.3 Spannungsanzeige im Fenster   
7.4 Messung der Diodenspannung   
7.5 Messung der Stromverstärkung   
7.6 LED-Messungen mit einstellbarer Spannung   

8 Ein Oszilloskop    144
8.1 Grafische Darstellung   
8.2 Positive und negative Impulse   
8.3 Negative Ladungspumpe   
8.4 Langzeit-Oszilloskop   
8.5 Kondensator-Ladung und –Entladung   
8.6 Ein Lügendetektor   

9 Sensoren in der Praxis    164
9.1 Selbstschaltende LED-Lampe   
9.2 Ein Zauberkunststück   
9.3 Ein Thermometer   
9.4 Temperaturvergleich   

10 Anwendungen mit Touch-Sensoren    176
10.1 Sensorschalter   
10.2 Zeitnehmer   
10.3 Schneller Touch-Sensor   
10.4 Reaktionszeitmesser   




Ein Versuch aus Kap. 8.3



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