Conrad Components 1225953 Raspberry Pi Course material Bedienungsanleitung

10145-5 Raspberry Pi verstehen und anwenden_01.indd 110145-5 Raspberry Pi verstehen und anwenden_01.indd 1 30.06.2017 10:09:0330.06.2017 10:09:03

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3

I

nhalt

1 Von

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er Betrie

b

ssysteminsta

ll

ation

b

is zum ersten Pyt

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ramm 5

1.1 W

as

b

r

aucht

m

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n?

5

1.1.1 Micro-USB-Han

d

y

l

a

d

egerät

6

1.1.2 Speic

h

er

k

arte 6

1.1.

3

Tastatu

r

6

1.1.4

Maus

6

1.1.

5

N

et

zw

e

r

kkabel

6

1.1.6 HDMI-Ka

b

e

l

6

1.1.7 Au

d

io

k

a

b

e

l

6

1.1.8 Ge

lb

es FBAS-Vi

d

eo

k

a

b

e

l

7

1.2 Rasp

b

ian-Betrie

b

ssystem insta

ll

ieren

7

1.2.1 S

p

eic

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er

k

arte im PC vor

b

ereiten

7

1.2.2 D

e

r

Soft

w

a

r

e

-In

sta

ll

e

r N

OO

B

S

8

1.2.3 Der erste Start au

f

dem RaspberryPi

8

1.3 Fast wie Windows — die gra

ﬁ

sche Ober

ﬂ

äche

8

1.3.1 Sprache au

f

Deutsch umstellen 1

0

1.3.2 U

h

rzeit einste

ll

en 1

0

1.3.3 Eigene Dateien au

f

dem RaspberryPi speichern 1

1

1.4 Das erste Programm mit Pyt

h

on 1

2

1.4.1 Za

hl

enraten mit Pyt

h

on 1

4

1.4.2 So

f

unktioniert es 1

6

2 Die erste LED

l

euc

h

tet am Rasp

b

erryPi 1

8

2.1 Bautei

l

e im Pa

k

et 1

8

2.1.1 Stec

k

p

l

atinen 1

9

2.1.2 Ver

b

in

d

ungs

k

a

b

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l

1

9

2.1.3 Wi

d

erstän

d

e un

d

i

h

re Far

b

co

d

es 2

0

2.2 LED anschlie

ß

en 2

1

2.3 GPIO mit Pyt

h

on 2

3

2.4 LED ein- un

d

aussc

h

a

l

ten 2

3

2.4.1 So

f

unktioniert es 2

5

3 Ver

k

e

h

rsampe

l

26

3.1 So

f

unktioniert es 2

8

4 Fu

ß

gängerampel 30

4.1 So

f

unktioniert es 3

2

4.2 Taster am GPIO-Ansc

hl

uss 3

3

4.2.1 So

f

unktioniert es 3

6

5

B

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n

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LED-M

uste

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L

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38

5

.1

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1

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4

6 LED

p

er Pulsweitenmodulation dimmen 46

6

.1

So

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es

4

8

6.2 Zwei LEDs una

bh

ängig

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immen 4

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6

.

3

So

fu

nk

t

i

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ni

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r

t

es

51

7 Speicherkarten

f

üllstandsanzei

g

e mit LEDs 52

7.1

So

fu

nk

t

i

o

ni

e

r

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es

54

8 Gra

ﬁ

scher Spielwür

f

el 56

8

.1

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58

9 Analo

g

uhr au

f

dem Bildschirm 63

9

.1

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64

1

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r

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7

0

10.2 Lau

ﬂ

icht mit

g

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ﬁ

scher Ober

ﬂ

äche steuern 7

2

1

0

.2.1

So

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nk

t

i

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es

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5

10.3 B

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k

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1

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89

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5

1 Von

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er Betrie

b

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b

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es Gerät in seiner Preis

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h

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d

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g

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h

t

wie der RaspberryPi. Der RaspberryPi ist, auch wenn es au

f

den ersten Blick gar nicht so aussieht, ein

vollwertiger Computer etwa in der Grö

ß

e einer Kreditkarte — zu einem sehr günstigen Preis. Nicht nur

die Hardware ist günstig, sondern auch die So

f

tware: Das Betriebssystem und alle im Alltag notwendigen

An wen

d

ungen wer

d

en

k

osten

l

os zum Down

l

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d

ange

b

oten

.

A

bb

. 1.1: Der Rasp

b

erry Pi 3 un

d

seine Har

d

wareansc

hl

üsse

.

Seit Sommer 2014 haben die neuen Raspberry-Pi-Modelle die abgebildete Bauform. Dies gilt für die Modelle

RaspberryPiB+, Pi2 und Pi3. Alle diese Modelle, einschließlich des RaspberryPiA+ mit nur einem USB

-

Anschluss und ohne LAN sowie die Mini-Versionen RaspberryPi Zero und Zero W, verwenden die erweiterte

GPIO-Schnittstelle mit 40Pins. Die älteren Modelle RaspberryPiA und B aus der Anfangszeit sind heute nur

noch mit Einschränkungen kompatibel

.

Mit dem speziell angepassten Linux mit graﬁ scher Oberﬂ äche ist der RaspberryPi ein stromsparender, laut

-

loser PC-Ersatz. Seine frei programmierbare GPIO-Schnittstelle macht den RaspberryPi besonders interessant

f

ü

r H

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l

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S

z

e

n

e

.

1.1 Was

b

rauc

h

t man?

Der RaspberryPi ist trotz seiner winzigen Größe ein vollwertiger Computer. Um ihn nutzen zu können, braucht

man wie bei einem »normalen« PC noch einiges an Zubehör — ein Betriebssystem sowie Stromversorgung,

Netzwerk, Monitor, Tastatur und diverse Anschlusskabel.

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6

1.1.1 Micro-USB-Han

d

y

l

a

d

e

g

erä

t

Für

d

en Rasp

b

err

y

Pi reic

h

t

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es mo

d

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dy

netztei

l

. Ältere Lade

g

erät

e

aus den An

f

an

g

szeiten der USB

-

Ladetechnik sind noch zu schwach. Schlie

ß

t man leistungshungrige USB-Geräte wie externe Festplatten ohne

eigene

S

tromversorgun

g

an, ist ein stärkeres Netzteil er

f

orderlich. Das Netzteil muss 5V und mindestens

2.000mA au

f

weisen. Der eingebaute Leistungsregler verhindert ein »Durchbrennen« bei zu starken Netzteilen.

So er

k

ennen Sie ein zu sc

h

wac

h

es Netztei

l

Wenn

d

er Rasp

b

erryPi zwar

b

ootet, sic

h

d

ann

d

er Mauszeiger a

b

er nic

h

t

b

ewegen

l

ässt o

d

er

d

as System

nicht au

f

Tastatureingaben reagiert, deutet das au

f

eine zu schwache Stromversorgung hin. Auch wenn der

Zugri

ff

au

f

angeschlossene USB-Sticks oder Festplatten nicht möglich ist, sollten Sie ein stärkeres Netzteil

verwen

d

en.

1.1.2 Speic

h

er

k

arte

Die S

p

eicherkarte dient im RaspberryPi als Festplatte. Sie enthält das Betriebssystem. Eigene Daten und

installierte Programme werden ebenfalls darauf gespeichert. Die Speicherkarte sollte mindestens 4GB groß

sein und nach Herstelleran

g

aben mindestens den Class-4-Standard unterstützen. Dieser Standard

g

ibt die

Geschwindi

g

keit der Speicherkarte an. Eine aktuelle Class-10-Speicherkarte macht sich in der Performance

deutlich bemerkbar. Alle aktuellen Raspberr

y

-Pi-Modelle verwenden die von den Smartphones bekannten

microSD-S

p

eicherkarten.

1.1.3 Tastatur

Jede

g

än

g

i

g

e Tastatu

r

mit USB-Anschluss kann

g

enutzt werden. Kabellose Tastaturen funktionieren manch mal

nicht, da sie zu viel Strom oder spezielle Treiber benöti

g

en. Haben Sie keine andere Tastatur zur Verfü

g

un

g

,

benöti

g

en Sie einen USB-Hub mit separater Stromversor

g

un

g

zum Betrieb einer Funktastatur.

1.1.4 Mau

s

Ein

e

M

aus

mit USB-Anschluss wird nur benöti

g

t, wenn man auf dem Raspberr

y

Pi ein Betriebss

y

stem mit

g

raﬁ

-

scher Benutzeroberﬂ äche verwendet — wie auch für die Ex

p

erimente in diesem Lern

p

aket.

1.1.5 Netzwer

kk

a

b

e

l

Zur Verbindun

g

mit dem Router im lokalen Netzwerk wird ein Netzwerkkabe

l

benöti

g

t. Der Raspberr

y

Pi3

v

erfü

g

t dafür auch über ein ein

g

ebautes WLAN-Modul. Ohne Internetzu

g

an

g

sind viele Funktionen des

Raspberr

y

Pi nicht sinnvoll nutzbar.

1.1.6 HDMI-Kabel

Der RaspberryPi kann per HDMI-Kabel an Monitore oder Fernseher angeschlossen werden. Zum An schluss an

Com

p

utermonitore mit DVI-Anschlus

s

g

ibt es spezielle HDMI-Kabel oder Adapter.

1.1.7 Au

d

io

k

a

b

e

l

Mi

t

hilf

e

in

es

A

ud

i

o

k

abe

l

s

mit 3,5-mm-Klinkenstecker können Sie Kopfhörer oder PC-Lautsprecher mit dem

RaspberryPi verbinden. Das Audiosignal ist auch über das HDMI-Kabel verfügbar. Bei HDMI-Fernsehern oder

10145-5 Raspberry Pi verstehen und anwenden_01.indd 610145-5 Raspberry Pi verstehen und anwenden_01.indd 6 30.06.2017 10:09:2430.06.2017 10:09:24

7

Monito ren ist kein Audiokabel nöti

g

. Wird ein PC-Monitor über ein HDMI-Kabel mit DVI-Adapter an

g

eschlos-

sen,

g

eht meist an dieser Stelle das Audiosi

g

nal verloren, sodass Sie den analo

g

en Audioaus

g

an

g

wieder brau-

che

n

.

1.1.8 Gelbes FBAS-Videokabe

l

Steht kein HDMI-Monitor zur Ver

f

ü

g

un

g

, kann der Raspberr

y

Pi mit einem analo

g

en Videokabel an einen

klassischen Fernseher an

g

eschlossen werden, die Bild schirmau

ﬂ

ösun

g

ist hier

j

edoch sehr

g

erin

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. Der ana-

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ist mit

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iniert. Zum Ansc

hl

uss an

d

ie t

y

pisc

h

e

g

e

lb

e Buc

h

se

eines Fernsehers ist ein Adapterkabel mit einem 3,5-mm-Klinkenstecker er

f

orderlich. Für Fernseher ohne

g

elben FBAS-Ein

g

an

g

ibt es Adapter von FBAS au

f

SCART. Die

g

ra

ﬁ

sche Ober

ﬂ

äche lässt sich in analo

g

er

Fernsehau

ﬂ

ösun

g

nur mit Einschränkun

g

en bedienen

.

1.2 Raspbian-Betriebss

y

stem installieren

Der Rasp

b

err

y

Pi wir

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o

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ne Betrie

b

ss

y

stem aus

g

elie

f

ert. Anders als bei PCs, die

f

ast alle Windows verwen

-

den, emp

ﬁ

ehlt sich

f

ür den RaspberryPi ein speziell angepasstes Linux. Windows würde au

f

der sparsamen

Hardware gar nicht lau

f

en.

Ras

pb

ia

n

hei

ß

t die Linux-Distribution, die vom Hersteller des RaspberryPi emp

f

ohlen und unterstützt wird.

Raspbian basiert au

f

Debian-Linux, einer der bekanntesten Linux-Distributionen, die unter anderem Grund lage

f

ür die populären Linux-Varianten Ubuntu und Knoppix ist. Was bei PCs die Festplatte ist, ist beim RaspberryPi

die Speicherkarte. Au

f

dieser be

ﬁ

nden sich das Betriebssystem und die Daten. Von dieser Speicherkarte aus

b

ootet

d

er Rasp

b

erryPi auc

h

.

1.2.1 Speicherkarte im PC vorbereiten

Da

d

er Rasp

b

erryPi se

lb

st noc

h

nic

h

t

b

ooten

k

ann,

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ereiten wir

d

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arte

auf

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C

v

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r. D

a

z

u

b

r

au-

chen Sie einen Kartenleser am PC, der

f

est eingebaut oder per USB angeschlossen werden kann.

Verwenden Sie am besten

f

abrikneue S

p

eicherkarten, da diese vom Hersteller bereits o

p

timal vor

f

ormatiert

sin

d

. Sie

k

önnen a

b

er auc

h

eine Speic

h

er

k

arte einsetzen,

d

ie vor

h

er

b

ereits in einer Digita

lk

amera o

d

er einem

Smartphone genutzt wurde. Diese Speicherkarten sollten vor Gebrauch

f

ür den RaspberryPi neu

f

ormatiert

werden. Theoretisch können Sie dazu die Formatierungs

f

unktionen von Windows verwenden. Deutlich bes

-

ser ist die So

f

tware »SDFormatter« der SD Association. Damit werden die S

p

eicherkarten

f

ür eine o

p

timale

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i www.sdcard.org/downloads/

f

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koste

n

los

he

r

u

n

te

r

lade

n.

Sollte die Speicherkarte Partitionen aus einer

f

rüheren Betriebssysteminstallation

f

ür den RaspberryPi ent-

halten, wird im SDFormatter nicht die vollständige Grö

ß

e angezeigt. Verwenden Sie in diesem Fall die For

-

mat

i

erungsopt

i

on

F

ULL

(

Erase

)

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l

egt

.

Speic

h

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k

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d

g

e

l

ösc

h

t

Am besten verwenden Sie eine leere Speicherkarte

f

ür die Installation des Betriebss

y

stems. Sollten sich

au

f

der Speicherkarte Daten be

ﬁ

nden, werden sie durch die Neu

f

ormatierun

g

während der Betriebs-

s

y

steminstallation unwiderru

ﬂ

ich

g

elöscht.

10145-5 Raspberry Pi verstehen und anwenden_01.indd 710145-5 Raspberry Pi verstehen und anwenden_01.indd 7 30.06.2017 10:09:2430.06.2017 10:09:24

8

1.2.2 D

e

r

Soft

w

a

r

e

-I

nstalle

r N

OO

B

S

»New Out Of Box Software«

(

NOOBS

)

ist ein besonders einfacher Installer für Raspberr

y

-Pi-Betriebss

y

steme.

Hier braucht sich der Benutzer nicht mehr wie

f

rüher selbst mit Image-Tools und Bootblöcken auseinander

-

z

usetzen, um eine boot

f

ähige Speicherkarte einzurichten. NOOBS bietet verschiedene Betriebssysteme zur

Auswahl, wobei man beim ersten Start direkt au

f

dem RaspberryPi das gewünschte Betriebssystem aus

-

wählen kann, das dann boot

f

ähig au

f

der Speicherkarte installiert wird. Laden Sie sich das etwa 1,2GB gro

ß

e

In

sta

ll

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te

w

ww.rasp

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errypi.or

g

/

d

own

l

oa

d

s

he

r

u

n

-

ter und entpacken Sie es am PC au

f

eine mindestens 4GB gro

ß

e Speicherkarte. Die Experimente in diesem

Lernpaket wurden mit der NOOBS-Version 2.4.0 getestet. Ältere Versionen sind zu aktuellen Raspberry-Pi

-

Mo

d

e

ll

en nur eingesc

h

rän

k

t

k

ompati

b

e

l.

Starten Sie jetzt

d

en Rasp

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erryPi mit

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ieser Speic

h

er

k

arte. Stec

k

en Sie sie

d

azu in

d

en Stec

k

p

l

atz

d

es

RaspberryPi und schlie

ß

en Sie Tastatur, Maus, Monitor und Netzwerkkabel an. Der USB-Stromanschluss

kommt als Letztes, denn damit wird der RaspberryPi eingeschaltet. Einen separaten Einschaltknop

f

gibt es

ni

cht

.

Nac

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wenigen Se

k

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hl

menü, in

d

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d

as gewünsc

h

te Betrie

b

ssystem wä

hl

en

k

ön

-

nen. Wir verwenden das von der Raspberry-Pi-Sti

f

tung emp

f

ohlene Betriebssystem Raspbian

.

Wä

hl

en Sie ganz unten Deutsc

h

a

l

s Insta

ll

ationssprac

h

e aus un

d

mar

k

ieren Sie

d

as

b

ereits vorgewä

hl

te

Raspbian-Betriebssystem. Nach Bestätigen der Sicherheitsmeldung, die Sie darau

f

hinweist, dass die

Speic

h

er

k

arte ü

b

ersc

h

rie

b

en wir

d

, startet

d

ie Insta

ll

ation,

d

ie einige Minuten

d

auert. Wä

h

ren

d

er Insta

ll

ation

werden kurze In

f

ormationen zu Raspbian ange zeigt

.

1.2.3 Der erste Start au

f

dem RaspberryP

i

Nach abgeschlossener Installation bootet der RaspberryPi neu und startet automatisch den gra

ﬁ

schen

Des

k

top PIXEL. Die

d

eutsc

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e Sprac

h

e un

d

ie

d

eutsc

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e Tastatur

b

e

l

egung sin

d

, wie weitere wic

h

tige

Grundeinstellungen, bereits automatisch gewählt. Nach einem Neustart steht der gra

ﬁ

sche Desktop zur

Ver

f

ügung.

1.3 Fast wie Windows — die

g

ra

ﬁ

sche Ober

ﬂ

äche

Viele schrecken bei dem Wort »Linux« erst einmal zurück, weil sie be

f

ürchten, wie vor 30

J

ahren unter

DOS kryptische Be

f

ehls

f

olgen per Kommandozeile eingeben zu müssen. Weit ge

f

ehlt! Linux bietet als o

ff

e

-

nes Betriebssystem Entwicklern alle Möglichkeiten, eigene gra

ﬁ

sche Ober

ﬂ

ächen zu kreieren. So ist man als

Anwender des im Kern immer noch kommandozeilenorientierten Betriebssystems nicht au

f

eine Ober

ﬂ

ä che

f

estgelegt

.

10145-5 Raspberry Pi verstehen und anwenden_01.indd 810145-5 Raspberry Pi verstehen und anwenden_01.indd 8 30.06.2017 10:09:2430.06.2017 10:09:24

9

A

bb

. 1.2

:

Der PIXEL-Desktop auf dem RaspberryPi.

Das Raspbian-Linux

f

ür den RaspberryPi verwendet die Ober

ﬂ

äche PIXEL, die au

f

dem bekannten LXDE

(

Lig

h

tweig

h

t X11 Des

k

top Environ men

t

)

basiert. Sie benötigt einerseits sehr wenig Systemressourcen, anderer

-

seits ähnelt sie mit ihrem Startmenü und dem Dateimanager sehr der gewohnten Windows-Ober

ﬂ

äche — mit

d

em Untersc

h

ie

d

,

d

ass

d

ie Tas

kl

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iegt.

L

inux-Anmeldun

g

Selbst die bei Linux t

y

pische Benutzeranmeldun

g

wird im Hinter

g

rund erledi

g

t. Falls Sie es doch einmal

b

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m

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autet

pi

u

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d

das

P

ass

w

o

r

t

r

as

pb

err

y

.

Das Symbol links oben öffnet das Startmenü, die Symbole daneben den Webbrowser, den Dateimanager und

ein Kommandozeilen

f

enster. Das Startmenü ist wie unter Windows mehrstu

ﬁ

g au

f

gebaut. Häu

ﬁ

g verwendete

Programme lassen sich mit einem Rechtsklick auf dem Desktop ablegen.

R

asp

b

erryPi aussc

h

a

l

ten

Theoretisch kann man bei dem RaspberryPi ein

f

ach den Stecker ziehen, und er schaltet sich ab. Besser ist

es jedoch, das System wie einen PC sauber herunterzu

f

ahren. Wählen Sie dazu im Menü

Shutdo

w

n

.

10145-5 Raspberry Pi verstehen und anwenden_01.indd 910145-5 Raspberry Pi verstehen und anwenden_01.indd 9 30.06.2017 10:09:2430.06.2017 10:09:24

1

0

1.3.1 S

p

rache au

f

Deutsch umstelle

n

Nicht immer klappt es, dass die Sprache der Benutzerober

ﬂ

äche automatisch au

f

Deutsch um

g

estellt wird.

Z

eigt

d

as Startmenü eng

l

isc

h

e Texte, wä

hl

en Sie

d

en Pun

k

t Pre

f

erences/Raspberry Pi Con

ﬁ

g

uratio

n

.

Dieses

Dialog

f

eld ersetzt das textbasierte Kon

ﬁ

gurationstool

f

rüherer Raspbian-Versionen. Klicken Sie au

f

der

Register

k

arte L

ocal

i

sat

i

o

n

auf

de

n B

utto

n

Set

L

ocale

.

W

ähle

n

S

i

e

da

nn im F

eld

L

an

g

ua

ge

d

ie Sprac

h

e

de

(

German

)

u

n

d

be

i

C

ountr

y

das

L

a

n

d

DE (Germany)

.

Kli

c

k

e

n

S

i

e

a

n

sc

hli

eße

n

d

n

oc

h

auf

S

et Key

b

oar

d

u

n

d

w

ähle

n

S

i

e

be

i

C

ountr

y

das

L

a

n

d

G

ermany

u

n

d

be

i

Va

r

ia

n

t

die erste Option

t

Ge

rm

a

n

.

A

bb

. 1.3: Tastatur

l

ayout einste

ll

en.

Starten Sie schlie

ß

lich den Raspberry Pi über den Menüpunkt

S

h

utdo

wn n

eu.

1.

3

.2

Uh

rz

eit

einstellen

Der Rasp

b

erry Pi

h

at

k

eine interne Ec

h

tzeitu

h

r, son

d

ern

h

o

l

t sic

h

d

ie a

k

tue

ll

e U

h

rzeit aus

d

em Internet. A

b

er

auch bei aktiver Internetverbindung wird die Uhr oben rechts in der Taskleiste zunächst eine

f

alsche Zeit anzei

-

gen. Das liegt an der standardmäßig eingestellten Zeitzone.

Klicken Sie im Kon

ﬁ

gurationstool unter Einstellun

g

en/Raspberry Pi Kon

ﬁ

g

uratio

n

au

f

der Registerkarte

Lokalisierung au

f

den Button

Z

eitzone

f

estlege

n

und wählen Sie die hierzulande gültige Zeitzone Europa/

Berli

n

.

10145-5 Raspberry Pi verstehen und anwenden_01.indd 1010145-5 Raspberry Pi verstehen und anwenden_01.indd 10 30.06.2017 10:09:2530.06.2017 10:09:25

11

A

bb

. 1.4: Z

e

i

t

z

o

n

e

in

ste

ll

e

n

.

Haben Sie keine Internetverbindun

g

, zei

g

t der Raspberr

y

Pi eine

f

alsche Uhrzeit an. Sie können in sol

-

c

h

en Fä

ll

en ü

b

er

d

as S

y

m

b

o

l

mit

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em sc

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warzen Bi

ld

sc

h

irm in

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er Tas

kl

eiste ein Komman

d

ozei

l

en

-

f

enster ö

ff

nen und beispielsweise so die richti

g

e Zeit einstellen:

s

u

d

o

d

ate –s "

201

7-

0

5-

09

08:00:00

C

E

S

T"

Die Einstellung wird anschlie

ß

end mit einer Klartextanzeige von Datum und Uhrzeit quittiert:

D

i

09.

Ma

i

06:00:00

U

T

C

201

7

Diese Zeiteinstellung gilt nur bis zum nächsten Neustart. Es gibt keine batteriegepu

ff

erte Uhr.

1.3.3 Eigene Dateien au

f

dem RaspberryPi speicher

n

Die Dateiverwaltung läu

f

t unter Linux zwar etwas anders als unter Windows, ist aber auch nicht schwieriger.

Rasp

b

ian

b

ringt einen Dateimanager mit,

d

er

d

em Win

d

ows-Ex

pl

orer täusc

h

en

d

ä

h

n

l

ic

h

sie

h

t. Ein wic

h

ti-

ger Unterschied zu Windows: Linux trennt nicht strikt nach Lau

f

werken, alle Dateien be

ﬁ

nden sich in einem

gemeinsamen Dateisystem.

Unter Linux

l

egt man a

ll

e eigenen Dateien grun

d

sätz

l

ic

h

nur unter

h

a

lb

d

es eigenen Home-Verzeic

h

nisse

s

ab

.

Hi

e

r h

e

i

ßt

es

/h

ome

/

p

i

n

ach

de

m B

e

n

ut

z

e

rn

a

m

e

n p

i

. Linux verwendet den ein

f

achen Schrägstrich zur Tren

-

nung von Verzeichnisebenen

(

/

)

, nicht den von Windows bekannten Backslash

(

\

)

. In diesem Verzeichnis wer-

d

en Sie auc

h

I

h

re Pyt

h

on-Programme a

bl

egen.

Der Dateimanager zeigt standardmä

ß

ig auch nur dieses Home-Verzeichnis an. Einige Programme

l

egen

d

ort automatisc

h

Unterverzeic

h

nisse an

.

Wer wir

kl

ic

h

a

ll

es se

h

en möc

h

te — auc

h

d

ie Dateien,

d

ie

d

en norma

l

en Benutzer nic

h

ts ange

h

en —, sc

h

a

l-

tet

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en Dateimanager o

b

en

l

in

k

s von

O

rt

e

au

f

V

erzeic

h

nis

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au

m

um. Wä

hl

en Sie

d

ann noc

h

im Menü unter

Ansicht/Ordneransicht

die Option

t

Detai

l

ansic

ht

,

sie

h

t

d

ie Anzeige so aus, wie man sie sic

h

b

ei Linux vorste

ll

t.

10145-5 Raspberry Pi verstehen und anwenden_01.indd 1110145-5 Raspberry Pi verstehen und anwenden_01.indd 11 30.06.2017 10:09:2630.06.2017 10:09:26

1

2

A

bb

. 1.

5:

Der Dateimanager auf dem Raspberry Pi in zwei verschiedenen Darstellungen.

Wie viel Platz ist au

f

der S

p

eicherkarte

f

rei?

Nic

h

t nur Festp

l

atten von PCs sin

d

stän

d

i

g

vo

ll

—

b

ei

d

er Speic

h

er

k

art

e

d

es Rasp

b

err

y

Pi

k

ann

d

as noc

h

vie

l

schneller

g

ehen. Umso wichti

g

er ist es, den

f

reien und ins

g

esamt ver

f

ü

g

baren Platz au

f

der Speicherkarte

immer im B

l

ic

k

zu

h

a

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en. Die Statuszei

l

e

d

es Dateimana

g

ers am unteren Fensterran

d

zei

g

t rec

h

ts

d

en

f

reien und den

g

esamten Speicherplatz au

f

der Speicherkarte.

1.4 Das erste Programm mit Python

Zum Einstieg in die Programmierung ist au

f

dem Raspberry Pi die Programmiersprache Python vorinsta

ll

iert.

Python überzeugt durch seine klare Struktur, die einen ein

f

achen Einstieg in das Programmieren erlaubt, ist

a

b

er auc

h

eine i

d

ea

l

e Sprac

h

e, um »ma

l

sc

h

ne

ll

« etwas zu automatisieren,

d

as man sonst von Han

d

er

l

e

d

i gen

w

ür

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e. Da

k

eine Varia

bl

en

d

e

kl

arationen, Typen, K

l

assen o

d

er

k

omp

l

izierte Rege

l

n zu

b

eac

h

ten sin

d

, mac

h

t

d

as

Programmieren wirklich Spa

ß.

P

y

thon 2 oder 3?

Auf dem Raspberr

y

Pi sind

g

leich zwei Versionen von P

y

thon vorinstalliert. Leider verwendet die neueste

P

y

thon-Version 3.x teilweise eine andere S

y

ntax als die bewährte Version 2.x, sodass Pro

g

ramme aus der

einen Version nicht mit der anderen laufen. Eini

g

e wichti

g

e Bibliotheken sind bisher nicht für P

y

thon 3.

x

verfü

g

bar. Deshalb und weil auch die meisten im Internet verfü

g

baren Pro

g

ramme für P

y

thon 2.x

g

eschrie-

ben wurden, verwenden wir in diesem Lernpaket die bewährte P

y

thon-Version 2.7.9. Sollte auf Ihrem

Raspberr

y

Pi eine ältere P

y

thon-Version mit einer Versionsnummer 2.x installiert sein, funktionie ren unsere

Beispiele bei Ihnen

g

leichermaßen

.

Python 2.7.9 wird über den Menüpunkt Entwicklung/Python 2 (IDLE

)

a

uf dem Desktop gestartet. Es erscheint

ein auf den ersten Blick simples Eingabefenster mit einem Befehlsprompt.

10145-5 Raspberry Pi verstehen und anwenden_01.indd 1210145-5 Raspberry Pi verstehen und anwenden_01.indd 12 30.06.2017 10:09:2630.06.2017 10:09:26

1

3

Abb. 1.6: Das Ein

g

abefenster

d

er Python-Shell.

In diesem Fenster ö

ff

nen Sie vorhandene Python-Programme, schreiben neue und können auch direkt Python-

Komman

d

os intera

k

tiv a

b

ar

b

eiten, o

h

ne ein eigent

l

ic

h

es Programm sc

h

rei

b

en zu müssen. Ge

b

en Sie z.B. am

Prompt Fo

l

gen

d

es ein:

>>>

1

+

2

Es erscheint so

f

ort die richtige Antwort:

3

Au

f

diese Weise lässt sich Python als kom

f

ortabler Taschenrechner verwenden, was aber noch nichts mit

Programmierung zu tun hat. Üblicherweise fangen Programmierkurse mit einem

Hallo

W

elt

-P

rogramm an,

das den Satz »Hallo Welt« au

f

den Bildschirm schreibt. Das ist in Python derart ein

f

ach, dass es sich nicht ein-

mal lohnt, dafür eine eigene Überschrift einzufügen. Tippen Sie im Python-Shell-Fenster einfach folgende Zeile

ei

n:

>>> pr

i

nt "Ha

ll

o We

l

t"

Dieses erste »Programm« sc

h

rei

b

t

d

ann

Hallo

W

elt

in

d

i

e

n

ächste

Z

e

i

le

des

Bi

ldsch

irm

s

.

Abb

. 1.7: »Ha

ll

o We

l

t« in Pyt

h

on

(

oberhalb ist noch die Ausgabe

d

er Berechnung zu sehen

).

Hier sehen Sie auch gleich, dass die Python-Shell zur Verdeutlichung automatisch verschiedene Text

f

arben ver-

wen

d

et. Pyt

h

on-Komman

d

os sin

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orange, Zeic

h

en

k

etten grün un

d

Erge

b

nisse

bl

au. Später wer

d

en Sie weitere

F

a

r

be

n

e

n

tdecke

n.

P

yt

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on-F

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as

h

car

d

s

Pyt

h

o

n

ist

d

ie i

d

ea

l

e Programmiersprac

h

e, um

d

en Einstieg in

d

ie Programmierung zu er

l

ernen. Nur

d

ie

Syn tax und die Layoutregeln sind etwas gewöhnungsbedür

f

tig. Zur Hil

f

estellung im Programmierallta

g

wer

d

en

d

ie wic

h

ti

g

sten S

y

ntaxe

l

emente

d

er Sprac

h

e P

y

t

h

on in Form

kl

einer »Spic

k

zette

l

«

k

urz

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esc

h

rie

-

ben. Diese basieren au

f

den P

y

thon-Flashcards von David Whale. Was es damit

g

enau au

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sich hat,

ﬁ

nden

S

i

e

u

n

te

r bit.l

y

/p

y

thon

ﬂ

ashcard

s

.

Diese F

l

as

h

car

d

s er

kl

ären nic

h

t

d

ie tec

h

nisc

h

en Hinter

g

rün

d

e, son

d

ern

b

esc

h

rei

b

en nur an

h

an

d

g

anz

k

urzer Beispie

l

e

d

ie S

y

ntax, a

l

so wie etwas

g

emac

h

t wir

d

.

10145-5 Raspberry Pi verstehen und anwenden_01.indd 1310145-5 Raspberry Pi verstehen und anwenden_01.indd 13 30.06.2017 10:09:2730.06.2017 10:09:27

14

A

bb

. 1.

8:

A

ussc

hni

tt

aus

den Python-Flashcards

.

1

.4.1 Zahlenraten mit P

y

tho

n

Anstatt uns mit Pro

g

rammiertheorie, Al

g

orithmen und Datent

y

pen au

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zuhalten, schreiben wir

g

leich das erste

kleine Spiel in P

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thon, ein ein

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aches Ratespiel, in dem eine vom Computer zu

f

älli

g

ewählte Zahl vom Spieler

in mö

gl

ic

h

st weni

g

en Sc

h

ritten erraten wer

d

en so

ll.

1. Wä

hl

en Sie im Menü

d

er Pyt

h

on-S

h

e

ll

Fi

l

e/New Win

d

ow

.

Es ö

ff

net sich ein neues Fenster, in das Sie den

f

olgenden Programmcode eintippen

:

i

mport ran

d

o

m

z

a

hl

= ran

d

om.ran

d

range(1000); tipp = 0; i = 0

wh

i

l

e tipp != za

hl:

tipp = input("

D

ein

T

ipp:"

)

if za

hl

< tipp

:

print "

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ie gesuc

h

te

Z

a

hl

ist

kl

einer a

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s ",tip

p

if za

hl

> tipp

:

print "

D

ie gesuc

h

te

Z

a

hl

ist größer a

l

s ",tip

p

i += 1

pr

i

nt "Du

h

ast

di

e Za

hl

b

e

i

m ",

i

,". T

i

pp erraten"

2. Speichern Sie die Datei über Fil

e

/

Sa

v

e

A

s

a

l

s

p

i

e

l1

.p

y

ab. Oder laden Sie sich die fertige Programm-

date

i

be

i

w

ww.

buc

h.

cd

herunter und öffnen Sie sie in der Python-Shell mit

F

ile/Open

.

Di

e

Farbcodierung

im Quelltext erscheint automatisch und hilft dabei, Tippfehler zu ﬁ nden.

3. Bevor Sie das Spiel starten, müssen Sie noch eine Besonderheit der deutschen Sprache berücksichtigen,

n

ä

mli

c

h

d

i

e

U

ml

aute

. Python läuft auf verschiedensten Computerplattformen, die Umlaute unterschied lich

10145-5 Raspberry Pi verstehen und anwenden_01.indd 1410145-5 Raspberry Pi verstehen und anwenden_01.indd 14 30.06.2017 10:09:2730.06.2017 10:09:27

15

co

d

ieren. Damit sie ric

h

ti

g

d

ar

g

este

ll

t wer

d

en, wä

hl

en Sie im Menü

O

ptions/Con

ﬁ

g

ure IDLE

u

n

d

schalte

n

au

f

der Re

g

isterkarte

Ge

n

e

r

a

l die O

p

tion L

oca

l

e

-

deﬁ

n

ed

im B

e

r

e

i

c

h De

f

ault Source Encodin

g

e

in

.

A

bb

. 1.

9

: Die richti

g

e Einstellun

g

zur

D

arstellun

g

von Umlauten in P

y

thon

.

4. Starten Sie

j

etzt

d

as Spie

l

mit

d

er Taste

[

F5

]

o

d

er

d

em Menü

p

un

k

t R

u

n/R

u

n M

odule

.

5. Das Spiel verzichtet der Ein

f

achheit halber au

f

j

ede

g

ra

ﬁ

sche Ober

ﬂ

äche sowie au

f

erklärende Texte oder

Plausibilitätsab

f

ra

g

en der Ein

g

abe. Im Hinter

g

rund

g

eneriert der Computer eine Zu

f

allszahl zwischen 0

und 1.000. Geben Sie ein

f

ach einen Tipp ab, und Sie er

f

ahren, ob die

g

esuchte Zahl

g

rö

ß

er oder kleiner

ist. Mit weiteren Tipps tasten Sie sic

h

an

d

ie ric

h

ti

g

e Za

hl

h

eran

.

10145-5 Raspberry Pi verstehen und anwenden_01.indd 1510145-5 Raspberry Pi verstehen und anwenden_01.indd 15 30.06.2017 10:09:2730.06.2017 10:09:27

1

6

A

bb

. 1.1

0:

Zahlenraten in Python

.

1.4.2 So

f

unktioniert e

s

Dass das Spiel funktioniert, lässt sich einfach ausprobieren. Es stellen sich natürlich einige Fragen: Was pas-

siert im Hintergrund? Und was bedeuten die einzelnen Programmzeilen

?

i

mport ran

d

om Um die zufälli

g

e Zahl zu

g

enerieren, wird ein externes P

y

thon-Modul namens

ra

n

dom

im

p

or-

tiert, das diverse Funktionen für Zufalls

g

eneratoren enthält

.

zahl = random.randran

g

e

(

1000

)

Di

e

F

u

nk

t

i

o

n

r

an

d

ran

g

e

aus

de

m M

odu

l

ra

n

dom

g

eneriert eine Zufalls

-

zahl in dem durch die Parameter be

g

renzten Zahlenbereich, hier zwischen 0 und 999. Der Parameter der

F

u

nk

t

i

o

n

r

andom.randran

g

e

()

g

ibt die Anzahl mö

g

licher Zufallszahlen an, mit 0 be

g

innend also immer die

erste Zahl, die nicht erreicht wird. Das Gleiche

g

ilt für Schleifen und ähnliche Funktionen in P

y

thon

.

Di

ese

Z

u

f

a

ll

s

z

a

hl wir

d

in

de

r V

a

ri

ab

l

e

n z

ahl

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espeichert. Variablen sind in P

y

thon Speicherplätze, die einen

beliebi

g

en Namen haben und Zahlen, Zeichenfol

g

en, Listen oder andere Datenarten speichern können. Anders

als in eini

g

en anderen Pro

g

rammiersprachen müssen sie nicht vorher deklariert werden

.

Wie entstehen Zufallszahlen?

Gemeinhin denkt man, in einem Programm könne nichts zufällig geschehen. Wie also kann ein Pro gramm

dann in der Lage sein, zu

f

ällige Zahlen zu generieren? Teilt man eine gro

ß

e Primzahl durch irgendeinen

Wert, ergeben sich ab der x-ten Nachkommastelle Zahlen, die kaum noch vorhersehbar sind und sich ohne

jede Regelmäßigkeit ändern, wenn man den Divisor regelmäßig erhöht. Dieses Ergebnis ist zwar schein

-

bar zufällig, lässt sich aber durch ein identisches Programm oder den mehrfachen Aufruf des gleichen

Programms jederzeit reproduzieren. Nimmt man aber eine aus einigen dieser Ziffern zusammengebaute

Zahl und teilt sie wiederum durch eine Zahl, die sich aus der aktuellen Uhr zeitsekunde oder dem Inhalt

einer beliebigen Speicherstelle des Rechners ergibt, kommt ein Ergebnis heraus, das sich nicht reproduzie

-

r

e

n l

ässt

u

n

d

da

h

e

r

a

l

s

Z

u

f

a

ll

s

z

a

hl

be

z

e

i

c

hn

et

wir

d.

ti

pp =

0

Di

e

V

a

ri

able

t

i

p

enthält später die Zahl, die der Benutzer eintippt. Am An

f

ang ist sie

0

.

10145-5 Raspberry Pi verstehen und anwenden_01.indd 1610145-5 Raspberry Pi verstehen und anwenden_01.indd 16 30.06.2017 10:09:2730.06.2017 10:09:27

17

i

=

0

Di

e

V

a

ri

ab

l

e

i

hat sich unter Pro

g

rammierern als Zähler

f

ür Pro

g

rammschlei

f

endurchläu

f

e ein

g

ebür

g

ert.

Hier wird sie verwendet, um die Anzahl der Tipps zu zählen, die der Benutzer brauchte, um die

g

eheime Zahl

zu erraten. Auch diese Variable steht am An

f

ang au

f

0

.

whil

e t

i

pp != za

hl

:

D

as

W

ort

while

(englisch für »so lange wie«) leitet eine Programmschleife ein, die

in

d

iesem Fa

ll

so

l

an

g

e wie

d

er

h

o

l

t wir

d

, wie

ti

p

(die Zahl, die der Benutzer eintippt) un

g

leich der

g

eheimen

Z

ahl

z

ahl

ist. P

y

t

h

on verwen

d

et

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ie Zeic

h

en

k

om

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ination

!=

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ür un

g

leich. Hinter dem Doppelpunkt

f

ol

g

t die

ei

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entliche Pro

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rammschlei

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e

.

t

ipp = input

(

"Dein Tipp:"

)

Di

e

F

u

n

kt

i

o

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i

npu

t

sch

r

e

i

bt

de

n T

e

x

t

De

i

n T

i

pp

:

u

n

d

e

rw

a

r

tet

da

n

ach

e

in

e

Ein

g

a

b

e,

d

ie in

d

er Varia

bl

en

ti

p

g

espeic

h

ert wir

d

.

Einrüc

k

un

g

en sin

d

in Pyt

h

on wic

h

ti

g

In den meisten Programmiersprachen werden Programmschlei

f

en oder Entscheidungen eingerückt, um

d

en Programmco

d

e ü

b

ersic

h

t

l

ic

h

er zu mac

h

en. In Pyt

h

on

d

ienen

d

iese Einrüc

k

unge

n

nicht nur der

Ü

ber-

sichtlichkeit, sondern sind auch

f

ür die Programmlogik zwingend nötig. Da

f

ür braucht man hier keine spe

-

ziellen Satzzeichen, um Schlei

f

en oder Entscheidungen zu beenden

.

if

za

hl

< t

i

pp

:

W

enn die geheime Zahl z

ahl

kleiner ist als die vom Benutzer eingetippte Zahl

ti

p

,

da

nn...

pr

i

nt "D

i

e gesuc

h

te Za

hl

i

st

kl

e

i

ner a

l

s ",t

i

p

...wird dieser Text ausgegeben. Am Ende steht hier die Variable

tipp

,

damit die getippte Zahl im Text ange

-

zeigt wird. Trifft diese Bedingung nicht zu, wird die eingerückte Zeile einfach übergangen.

if

t

i

pp < za

hl:

Wenn die geheime Zahl z

ahl

größer ist als die vom Benutzer eingetippte Zahl

ti

p

,

da

nn...

pr

i

nt "D

i

e gesuc

h

te Za

hl

i

st grö

ß

er a

l

s ",t

i

p

...wird ein anderer Text aus

g

e

g

eben.

i

+=

1

In

j

edem Fall — deshalb nicht mehr ein

g

erückt — wird der Zähler

i

, der die Versuche zählt, um 1 erhöht.

Diese Zeile mit dem Operator

+

=

bedeutet

das

G

l

e

i

c

h

e

wi

e

i

=

i

+

1

.

pr

i

nt "Du

h

ast

di

e Za

hl

b

e

i

m ",

i

,". T

i

pp erraten"

Diese Zeile ist nicht mehr ein

g

erückt, was bedeutet, dass auch die

while

-Schleife zu Ende ist. Trifft deren

Bedin

g

un

g

nicht mehr zu, ist also die vom Benutzer

g

etippte Zahl

ti

p

nicht mehr un

g

leich (sondern

g

leich)

der

g

eheimen Zahl z

ahl

,

wird dieser Text aus

g

e

g

eben, der sich aus zwei Satzteilen und der Variablen

i

zusam-

mensetzt und so an

g

ibt, wie viele Versuche der Benutzer benöti

g

te. P

y

thon-Pro

g

ramme brauchen keine ei

g

ene

Anweisun

g

zum Beenden. Sie enden einfach nach dem letzten Befehl bzw. nach einer Schleife, die nicht mehr

aus

g

eführt wird und der keine weiteren Befehle fol

g

en

.

10145-5 Raspberry Pi verstehen und anwenden_01.indd 1710145-5 Raspberry Pi verstehen und anwenden_01.indd 17 30.06.2017 10:09:2730.06.2017 10:09:27

1

8

2 Die erste LED

l

euc

h

tet am Rasp

b

err

y

Pi

Die 40-poli

g

e Sti

f

tleiste in der Ecke des Raspberr

y

Pi bietet die Mö

g

lichkeit, Hardware anzuschlie

ß

en, um z.B.

über Taster Eingaben zu tätigen oder programmgesteuert LEDs leuchten zu lassen. Diese Sti

f

tleiste wird als

G

PI

O

bezeichnet. Die englische Abkürzung

f

ür

General Purpose Input Output

bedeutet auf Deutsch einfach

t

»a

ll

gemeine Ein- un

d

Ausga

b

e«

.

Von

d

iesen 40 Pins

l

assen sic

h

d

ie 22,

d

ie nur mit Nummern

b

ezeic

h

net sin

d

, wa

hl

weise a

l

s Eingang o

d

er

Ausgang programmieren und so

f

ür viel

f

ältige Hardwareerweiterungen nutzen. Die übrigen sind

f

ür die

Stromversorgung und andere Zwecke

f

est eingerich tet.

A

bb

. 2.1: Be

l

egung

d

er GPIO-Sc

h

nittste

ll

e. Die a

b

gerun

d

ete Ec

k

e unten rec

h

ts entspric

h

t

d

er Ec

k

e

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er Rasp

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erry-Pi-P

l

atine

.

V

o

r

s

i

c

h

t

Sie sollten auf keinen Fall irgendwelche GPIO-Pins miteinander verbinden und abwarten, was passiert.

Beachten Sie stattdessen unbedingt folgende Hinweise

:

Einige GPIO-Pins sind direkt mit Anschlüssen des Prozessors verbunden, ein Kurzschluss kann den

RaspberryPi komplett zerstören. Verbindet man über einen Schalter oder eine LED zwei Pins miteinan der,

muss immer ein Vorwiderstand dazwischengeschaltet werden

.

Verwenden Sie für Logiksignale immer Pin1, der +3,3V liefert und bis 50mA belastet werden kann. Alle

mit GND bezeichneten Pins sind Masseleitungen für Logiksignale.

Jeder GPIO-Pin kann als Ausgang (z.B. für LEDs) oder als Eingang (z.B. für Taster) geschaltet werden. GPIO

-

Ausgänge liefern im Logikzustand

1

eine Spannung von +3,3V, im Logikzustand

0

0 Volt. GPIO-Ein gänge

liefern bei einer Spannung bis +1,7V das Logiksignal

0

,

bei einer Spannung zwischen +1,7V und +3,3V das

Logiksignal

1

.

Pin2 und Pin 4 liefern +5V zur Stromversorgung externer Hardware. Dort kann so viel Strom entnom

-

men werden, wie das USB-Netzteil des RaspberryPi liefert. Diese Pins dürfen aber nicht mit einem GPIO-

Eingang verbun den werden

.

2.1 B

auteile

im

P

aket

Das Lern

p

a

k

et ent

h

ä

l

t

d

iverse e

l

e

k

tronisc

h

e Bautei

l

e, mit denen sich die beschriebenen Ex

p

erimente (und

natürlich auch eigene) aufbauen lassen. An dieser Stelle werden die Bauteile nur kurz vorgestellt. Die not

-

wendige praktische Er

f

ahrung im Umgang damit bringen dann die wirklichen Experimente.

•

2 Stec

k

p

l

atinen

•

1

LED

r

ot

•

1 LED ge

lb

10145-5 Raspberry Pi verstehen und anwenden_01.indd 1810145-5 Raspberry Pi verstehen und anwenden_01.indd 18 30.06.2017 10:09:2830.06.2017 10:09:28

1

9

• 1 LED

g

rü

n

• 1 LED

b

l

au

•

4

Taster

•

4 Widerstände 10 kOhm (Braun-Schwarz-Orange

)

•

4 Widerstände 1 kOhm (Braun-Schwarz-Rot

)

•

4 Widerstände 220 Ohm (Rot-Rot-Braun

)

•

12 Verbindun

g

skabel (Steckplatine — Raspberr

y

Pi)

•

ca

. 1 m

Schaltd

r

aht

2.1.1 Steckplatine

n

Für den schnellen Au

f

bau elektronischer Schaltun

g

en sind zwei Steckplatinen im Paket enthalten. Hier können

e

l

e

k

tronisc

h

e Bautei

l

e

d

ire

k

t in ein Loc

h

raster mit Stan

d

ar

d

a

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stän

d

en

g

estec

k

t wer

d

en, o

h

ne

d

ass man

l

öten

muss. Bei diesen Platinen sind die äußeren Län

g

sreihen mit Kontakten (X und Y) alle miteinander verbunden.

A

bb

. 2.2: Die Steck

p

latine aus

d

em Paket mit ihren eingebauten

Verbindungen

.

Diese Kontaktreihen werden o

f

t als Plus- und Minuspol zur Stromversorgung der Schaltungen genutzt. In den

anderen Kontaktreihen sind jeweils fünf Kontakte (A bis E und F bis J) quer miteinander verbunden, wobei in

der Mitte der Platine eine Lücke ist. Hier können grö

ß

ere Bauelemente eingesteckt und nach au

ß

en hin ver

-

d

r

ahtet

w

e

r

de

n

.

2.1.2 Verbindungskabel

Die

f

arbigen Verbindungskabel haben alle au

f

einer Seite einen kleinen Drahtstecker, mit dem sie sich au

f

die

Steck

p

latine stecken lassen. Au

f

der anderen Seite be

ﬁ

ndet sich eine Steckbuchse, die au

f

einen GPIO-Pin des

Rasp

b

erryPi passt.

Au

ß

erdem ist Schaltdraht im Lernpaket enthalten. Damit stellen Sie kurze Verbindungsbrücken her, mit

denen Kontaktreihen au

f

der Steckplatine verbunden werden. Schneiden Sie den Draht mit einem klei-

nen Seitensc

h

nei

d

er in

d

en passen

d

en Längen a

b

, wie

b

ei

d

en einze

l

nen Experimenten

b

esc

h

rie

b

en. Um

die Drähte besser in die Steckplatine stecken zu können, emp

ﬁ

ehlt es sich, sie leicht schräg abzuschnei

-

10145-5 Raspberry Pi verstehen und anwenden_01.indd 1910145-5 Raspberry Pi verstehen und anwenden_01.indd 19 30.06.2017 10:09:2830.06.2017 10:09:28

20

den, sodass eine Art Keil entsteht. Ent

f

ernen Sie an beiden Enden au

f

einer Län

g

e von etwa einem halben

Z

entimeter die Isolierun

g.

2.1.3 Widerstände und ihre Farbcodes

W

i

d

erstän

d

e wer

d

en in

d

er Di

g

ita

l

e

l

e

k

troni

k

im Wesent

l

ic

h

en zur Strom

b

e

g

renzun

g

an

d

en Ports eines

Mikr

oco

n

t

r

o

ll

e

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s

so

wi

e

a

l

s

V

o

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n

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r LED

s

v

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e

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. Di

e

M

aße

inh

e

i

t

fü

r Wi

de

r

stä

n

de

i

st

O

hm. 1.

000

O

h

m sin

d

ein Ki

l

oo

h

m, a

bg

e

k

ürzt

k

O

h

m.

Die Widerstandswerte werden au

f

den Widerständen durch

f

arbi

g

e Rin

g

e an

g

e

g

eben. Die meisten Widerstände

haben vier solcher Farbrin

g

e. Die ersten beiden Farbrin

g

e bezeichnen die Zi

ff

ern, der dritte einen Multiplikator

und der vierte die Toleranz. Dieser Toleranzrin

g

ist meistens

g

old- oder silber

f

arben — das sind Farben, die au

f

d

en ersten Rin

g

en nic

h

t vor

k

ommen, so

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ass

d

ie Leseric

h

tun

g

ein

d

euti

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ist. Der To

l

eranzwert se

lb

st spie

l

t in

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er Di

g

ita

l

e

l

e

k

troni

k

aum eine Ro

ll

e.

W

i

de

r

sta

n

ds

w

e

r

t

in

O

h

m

1. Rin

g

(

Zehner

)

2

. Ring

(

Einer

)

3. Rin

g

(Multi

p

likator)

4. Rin

g

(

Toleranz

)

Si

lb

e

r

1

0

−2

=

0

,

01

±1

0



%

Gold 1

0

−1

=

0,

1 ±5

%

Schwarz

0

1

0

=

1

Braun

1

0

1

= 1

0

±1

%

Rot

2

1

0

2

= 1

00

±

2



%

Orange

3

1

0

3

= 1.

000

Ge

l

b

4

1

0

4

= 1

0

.

000

G

rü

n

5

1

0

5

= 1

00

.

000

±

0

,5

%

Blau

6

1

0

6

= 1.

000

.

000

±

0

,

2

5

%

Vio

l

et

t

7

1

0

7

= 1

0

.

000

.

000

±

0

,1

%

Grau

8

1

0

8

= 1

00

.

000

.

000

±

0,0

5

%

Wei

ß

9

1

0

9

= 1.

000

.

000

.

000

T

ab

. 2.1: Die Tabelle zeigt die Bedeutung der farbigen Ringe auf Widerständen

.

Im Lernpa

k

et sin

d

Wi

d

erstän

d

e in

d

rei versc

h

ie

d

enen Werten ent

h

a

l

ten

:

1. Rin

g

(Zehner

)

2

. Rin

g

(

Einer

)

3. Rin

g

(Multi

p

likator)

4. Rin

g

(

Toleranz

)

Verwendun

g

22

0

O

h

m

Rot Rot Braun Gold V

o

rwi

de

r

sta

n

d

f

ü

r LED

s

1 kOh

m

Braun Schwarz Rot Gold Schutzwiderstand

f

ür GPIO

-

Eingäng

e

1

0

k

O

h

m

Braun Schwarz Orange Gold P

u

ll-

do

wn-Wi

de

r

sta

n

d

fü

r

G

PI

O

-Eingäng

e

Tab. 2.2: Farbcodes der Widerstände im Lern

p

aket.

10145-5 Raspberry Pi verstehen und anwenden_01.indd 2010145-5 Raspberry Pi verstehen und anwenden_01.indd 20 30.06.2017 10:09:2830.06.2017 10:09:28

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