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Fan SHIM – Zusammenbau und Einrichtung

In diesem kurzen Tutorial lernen Sie, wie man den smarten Lüfter – Fan SHIM zusammenbaut und die nötige Steuersoftware installiert. Ich zeige Ihnen die Installation der Python-Bibliothek und die Ausführung des Hintergrundskripts, das den Lüfter steuert, wenn die vordefinierten Temperaturschwellenwerte überschritten werden.

Montage des Lüfters

Zum Lieferumfang des Fan SHIM gehören folgende Teile:

  • Fan-SHIM-Platine (die schwarz/weiße Platine)
  • 30mm-Lüfter mit Kabel und Stecker
  • 2x M2,5-Nylonschrauben
  • 5x M2,5 Nylonmuttern (1 zu viel – für alle Fälle)

Nehmen Sie die Fan SHIM-Platine, wobei die Seite mit den Bauteilen (der kleine weiße Stecker und der Tastschalter) nach oben zeigt.

Schieben Sie die beiden Nylonschrauben von unten nach oben durch die beiden Löcher der schmalen Speichen und schrauben Sie zwei der Nylonmuttern darauf. Diese halten die Schrauben an ihrem Platz und dienen als Abstandshalter für den Lüfter.

Nehmen Sie den Lüfter mit der beschrifteten Seite nach oben und dem Kabel bei etwa 7-Uhr-Position. Drücken Sie den Lüfter auf die Schrauben und sichern Sie ihn mit zwei weiteren Nylonmuttern. Ziehen Sie die Muttern so fest wie möglich an, um ein Vibrieren oder Klappern des Lüfters zu verhindern.

Nun schieben Sie den Stecker des Lüfterkabels in die Buchse am Fan SHIM so, wie auf dem unteren Bild gezeigt (schwarzer Draht links/roter Draht rechts, wenn der Header oben ist). Das Kabel sollte so weit nachgeben, dass es um die untere linke Schraube/Mutter gebogen werden kann. Drücken Sie den Stecker anschließend mit dem Finger oder einem Bleistift in die Buchse ein.

Montage des Fan SHIM auf Ihrem Raspberry Pi

HINWEIS: Bitte fahren Sie den Raspberry Pi herunter und trennen Sie diesen vom Strom, bevor Sie den Fan SHIM auf dem Raspberry Pi anbringen.

Zur Fixierung des Fan SHIM werden Friktionsöffnungen an der Platine verwendet, was bedeutet, dass Sie keine Lötarbeiten durchführen müssen! Einfach den Fan SHIM vorsichtig auf die GPIO-Pins Ihres RasPi stecken.

Wenn Ihr RasPi mit der Strombuchse und dem/den HDMI-Buchsen an der unteren Kante zu Ihnen und die GPIO-Stiftleiste nach oben seigt, dann sollten Sie den Fan SHIM auf die 12 Pins oben links montieren, wie auf dem Bild unten gezeigt.

Achten Sie darauf, dass Sie den Fan SHIM auf die richtigen Pins setzen und dass Sie sie nicht versehentlich über einen Pin nach links oder eine Reihe nach unten verschieben, da sonst der Fan SHIM und möglicherweise der RasPi mit hoher Wahrscheinlichkeit beschädigt werden können.

Drücken Sie den Fan SHIM ganz nach unten auf die GPIO-Pins. Jetzt können Sie das Netzteil anschließen und den RasPi starten.

Installation der Fan SHIM Software

Für diesen Teil des Tutorials benötigen Sie eine MicroSD-Karte mit dem Raspbian-Betriebssystem und der RasPi muss mit dem Internet verbunden sein. Sie können die folgenden Schritte per ssh oder beim direkt an einen Bildschirm angeschlossenen Raspberry Pi durchführen.

Öffnen Sie ein Terminal (per ssh sind Sie immer im Terminal, beim direkten Arbeiten am RasPi: Drücken Sie Strg-Alt-T oder suchen Sie es im Raspberry-Pi-Menü) und geben Sie dann Folgendes ein, um die Fan-SHIM-Python-Bibliothek zu installieren:

git clone https://github.com/pimoroni/fanshim-python

cd fanshim-python

sudo ./install.sh

Dadurch wird die eigentliche Python-Bibliothek installiert. Pimoroni hat jedoch ein Python-Skript zusammengestellt, das Temperaturschwellenwerte (zusammen mit einigen anderen Optionen) setzt und so den Lüfter automatisch einschaltet, wenn er einen bestimmten Schwellenwert erreicht, und wieder ausschaltet, wenn er unter einen zweiten Schwellenwert fällt.

Das Installationsprogramm akzeptiert drei Werte, den ersten für die Einschalt-Schwellenwerttemperatur, bei der der Lüfter anspringt, den zweiten für die Ausschalt-Schwellenwerttemperatur, bei der der Lüfter abgeschaltet wird, und den dritten für die Verzögerung zwischen den einzelnen Temperaturmessungen.

In den durchgeführten Tests funktionierten ein Einschalt-Schwellenwert von 65°C, ein Ausschalt-Schwellenwert von 55°C und eine Verzögerung von 2 sehr gut. Um diese Einstellungen zu übernehmen, geben Sie Folgendes in das Terminal ein:

cd examples
sudo ./install-service.sh –on-threshold 65 –off-threshold 55 –delay 2

Dieses Installationsprogramm führt das automatische Skript im Hintergrund aus, und es sollte auch dann wieder laufen, wenn Sie das System herunterfahren und wieder hochfahren oder neu starten.

Die LED zeigt die CPU-Temperatur an, wobei grün kühler und rot heißer bedeutet. Ein langer Druck auf den Knopf bringt den Lüfter in den manuellen Modus und ein kurzer Druck stoppt oder startet den Lüfter. Ein erneuter langer Druck aktiviert den automatischen Modus wieder.

Wenn Sie das Skript, das im Hintergrund läuft, jemals stoppen müssen, können Sie das im Terminal eingeben:

 sudo systemctl stop pimoroni-fanshim.service

Wenn Sie die Schwellenwerte ändern möchten, z.B. die Einschalttemperatur auf 75, die Ausschalttemperatur auf 60 und die Verzögerung auf 5 Sekunden ändern möchten, dann können Sie Folgendes im Terminal eingeben:

sudo systemctl stop pimoroni-fanshim.service
sudo ./install-service.sh –on-threshold 75 –off-threshold 60 –delay 5

Wenn Sie das Hintergrundskript dauerhaft deaktivieren möchten, können Sie das im Terminal eingeben:

sudo systemctl stop pimoroni-fanshim.service
sudo systemctl disable pimoroni-fanshim.service

Oder um es wieder zu aktivieren:

sudo systemctl enable pimoroni-fanshim.service
sudo systemctl start pimoroni-fanshim.service
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Raspberry Pi Ersteinrichtung ohne Monitor und Tastatur

Raspberry Pi einrichten headless ohne Monitor

UPDATE: Aktualisierte Anleitung vom April 2023 – vereinfachte Methode

In diesem Beitrag möchte ich Ihnen einen Weg zur Ersteinrichtung eines Raspberry Pi ganz ohne Monitor und Tastatur zeigen. In der Vergangenheit war es für mich immer etwas umständlich, wenn es darum ging, einen Raspberry Pi neu einzurichten. Ich musste dafür einen HDMI Kabel, eine Tastatur, einen Monitor und evtl. eine Maus parat haben. Das hat immer viel Zeit gekostet und musste im Nachhinein noch aufgeräumt werden. Nun brauche ich das alles nicht und kann die Ersteinrichtung bequem an meinem Rechner vornehmen ohne zusätzliche Hardware. 

Das wird benötigt:

Vorbereitung der microSD-Karte

Stecken Sie die MicroSD-Karte im Adapter in den Kartenslot des Rechners und starten Sie Raspberry Pi Imager.

Klicken Sie auf „Choose OS“ 

Choose os raspberry Pi imager

und wählen Sie den oberen Eintrag Raspberry Pi OS aus. Alternativ können Sie nach unten Scrollen und Ihr individuelles Image für die Installation auswählen.

Raspberry Pi Imager OS

Wählen Sie mit „Choose SD Card“ anschließend die MicroSD-Karte als Ziel aus. 

chose sd raspberry pi imager

Überprüfen Sie unbedingt, dass Sie die richtige SD-Karte ausgewählt haben, sonst könnten Daten auf anderen Laufwerken gelöscht werden.

choose sd 2 raspberry pi imager

Jetzt erscheint unten rechts ein Zahnrad-Symbol. Klicken Sie dieses an.

Es öffnet sich ein Fenster, in dem Sie alle für die Einrichtung relevanten Einstellungen vornehmen können. Geben Sie zuerst den Hostnamen für Ihren Raspberry Pi ein. Über diesen Hostnamen wird der Pi im Netzwerk erreichbar und sichtbar sein. Standardmäßig lautet der Hostname raspberrypi. Im Beispiel unten habe ich den Hostnamen zu braspi geändert.

Anschließend aktivieren Sie den SSH-Zugriff, damit Sie später auf den Raspberry PI über das Netzwerk zugreifen können. Setzen Sie auch den Haken bei „Password zur Authentifizierung verwenden“ ein.

Scrollen Sie jetzt weiter nach unten. Hier können Sie den Benutzernamen und das Passwort für den Zugang zu Ihrem Raspberry Pi einstellen. Mit diesen Zugangsdaten werden Sie sich später beim Raspberry Pi im Netzwerk anmelden. Also merken Sie sich diese gut 🙂

Weiter unten können Sie gleich auch die Zugangsdaten zu Ihrem WLAN-Router angeben. Wenn der Raspberry Pi an das LAN-Netzwerk angeschlossen wird, können Sie diesen Schritt einfach überspringen.

Anschließend das WiFi-Land und die Spracheinstellungen:

Die übrigen Einstellungen kann man unverändert lassen.

Klicken Sie nun auf „Schreiben“ um den Schreibvorgang zu starten.

Falls ein Fehler angezeigt wird, formatieren Sie die MicroSD-Karte neu. Nachdem das Abbild erfolgreich auf die MicroSD-Karte geschrieben wurde, erscheint folgendes Fenster:

ready raspberry pi imager

Klicken Sie auf „Continue“ und enfernen Sie die MicroSD-Karte.

Das war es. Die aktuelle Methode der Einrichtung eines Raspberry Pi ohne Monitor ist somit beendet. Sie können Die MicroSD-Karte jetzt in den Raspberry Pi stecken, diesen an Strom anschließen und per SSH mit den oben festgelegten Zugangsdaten von Ihrem PC / Laptop darauf zugreifen.

Sie können die Einrichtung mit dem Punkt „Der erste Start“ weiter unten fortsetzen.


!!!In diesem Abschnitt sind die einzelnen Schritte der Einrichtung des Raspberry Pi nach der alten Methode dargelegt. Sie können diese gern zu Bildungszwecken durchlesen!!!

Nun sind der MicroSD-Karte zwei weitere Dateien hinzuzufügen: SSH-Zugriffsdatei und die WLAN-Konfiguration. 

Da der Raspberry Pi Imager nach dem erfolgreichen Schreiben des Abbilds die SD-Karte automatisch auswirft, nehmen Sie die SD-Karte heraus und stecken Sie diese erneut in den Rechner ein.

SSH aktivieren: 

Um den SSH-Zugriff zu aktivieren, erstellen Sie im Verzeichnis der MicroSD-Karte (/boot) eine leere Datei mit dem Namen „ssh“ (ohne Dateierweiterung). Das Verzeichnis „/boot“ ist das oberste Verzeichnis der fertig beschriebenen MicroSD-Karte. Im Windows-Explorer erscheint dieser auch als einfacher USB-Laufwerk (siehe Screenshot unten). Das sichere Zeichen dafür, dass es sich um das boot-Verzeichnis handelt, sind die darin enthaltenen Dateien (siehe Screenshot unten).

boot Verzeichnis

WLAN aktivieren: 

Um den WLAN-Zugriff zu aktivieren, erstellen Sie im Verzeichnis der MicroSD-Karte (/boot) eine Datei mit dem Namen „wpa_supplicant.conf“ (die Dateierweiterung hier ist .conf – kein .txt dahinter stellen, sonst funktioniert es nicht) mit folgendem Inhalt: 

ctrl_interface=DIR=/var/run/wpa_supplicant GROUP=netdev
country=DE
update_config=1

network={
ssid=“Beispiel-WLAN-Name“
psk=“Beispiel-WLAN-Passwort“
}

Ersetzen Sie die Einträge in den Anführungszeichen „“ durch die für Ihr Netzwerk gültigen Werte und speichern Sie die Datei. 

UPDATE: Seit RASPBERRY OS benötigt man für den erfolgreichen Start ohne Monitor und Tastatur einen Benutzer. Diesen fügt man wie folgt hinzu:

  1. Eine neue Datei userconf.txt erstellen. Die Datei darf nur eine Zeile mit folgendem Inhalt enthalten:
    Benutzername:Passwort
    Der frei gewählte Benutzername gefolgt von Doppelpunkt gefolgt von verschlüsseltem Passwort. Keine Leerzeichen dazwischen.
  2. Das verschlüsselte Passwort kann am schnellsten im Terminal eines bereits laufenden Raspberry Pi (oder auf einer Linux-Maschine, einem Mac) erzeugt werden. Geben Sie hierfür im Terminal das folgende Befehl ein:
    openssl passwd -6
    Sie werden aufgefordert, ein Passwort einzugeben und dieses danach nochmal zu wiederholen. Anschließend wird eine Zeichenkette – verschlüsseltes Passwort – erzeugt. Dieses fügen Sie an die Stelle „Passwort“ in der Datei userconf.txt (Siehe Punkt 1).
  3. Anschließend wird die so erzeugte Datei userconf.txt in dem Verzeichnis „boot“ auf der SD-Karte abgelegt.

Der erste Start

Werfen Sie nun die vorbereitete MicroSD-Karte sicher aus Ihrem Rechner aus und stecken Sie diese in den Raspberry Pi. Wenn Ihr Raspberry Pi über keinen integrierten WLAN verfügt, stecken Sie nun den WLAN-Stick sowie das MicroUSB-Stecker vom Netzteil in den Raspberry Pi und starten Sie den Pi.

Warten Sie ein wenig bis der Pi richtig hochgefahren ist und prüfen Sie, ob der Pi über SSH verfügbar ist. Pingen Sie hierfür den Pi mit dem folgenden Befehl* an: 

ping raspberrypi.local

(Bei einem Anschluss an eine Fritzbox könnte der Befehl einfach „ping raspberrypi“ oder „ping raspberrypi.fritz.box“ lauten.)

Nach dem erfolgreichen Ping-Test, können Sie den Pi über SSH erreichen. In Linux oder OSX kann dies via Terminal und in Windows via PuTTY geschehen. SSH-Zugriff erfolgt mit diesem Befehl: 

ssh pi@raspberrypi.local

Das Standard-Passwort für den SSH-Zugriff ist raspberry.

* Verwenden Sie bitte den Hostnamen und das Passwort, welche Sie oben bei der Einrichtung gesetzt hatten.

Konfiguration

Nachdem Sie eine SSH-Verbindung hergestellt haben, sind ein paar Konfigurationsschritte erforderlich. Um das Konfigurationstool zu starten führen Sie den folgenden Befehl aus: 

sudo raspi-config

Als erstes (WICHTIG!!!) empfehle ich, das Standard-Passwort zu ändern. Wieso es wichtig ist und welche weitere Sicherheitsschritte für den Raspberry Pi zu beachten sind, können Sie in meinem früheren Beitrag nachlesen. Um das Passwort zu ändern, wählen Sie den Eintrag „Change User Password“.

Change User Password Raspberry Pi

Auch emfehlenswert ist die Einstellung für die Verwendung der gesamten Kapazität der MicroSD-Karte. Dies kann über den Eintrag „Advanced Options -> Expand Filesystem“ erledigt werden.

Starten Sie nun den Raspberry Pi neu, damit die gemachten Änderungen übernommen werden.

Update / Upgrade

Schließlich ist das System noch auf den aktuellen Stand zu bringen. 

Stellen Sie wieder die SSH-Verbindung zum Raspberry Pi:

ssh pi@raspberrypi.local

Verwenden Sie für die Aktualisierung des Systems die integrierte Paketverwaltung. Mit den folgenden Befehlen wird dies erledigt:

sudo apt-get update && sudo apt-get upgrade -y 

apt-get update auf Raspberry Pi

Jetzt nur noch einen Neustart ausführen:

sudo reboot

Und schon ist der Pi eingerichtet und befindet sich auf dem aktuellen Stand.

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Anschließen und Betreiben einer Raspberry Pi Kamera

Eine Raspberry Pi Kamera ist eine tolle Sache und lässt neue Möglichkeiten zu. Man kann die Kamera unter anderem zur Bewegungserkennung oder Überwachung Ihrer Räume einsetzen. In diesem Tutorial zeige ich, wie man eine Raspberry Pi Kamera einrichtet, damit Fotos und Videos macht und einen Video-Stream über das Netzwerk von einem anderen System abrufen kann. 

Mittlerweile ist die Raspberry Pi Kamera in der dritten Generation erschienen – Raspberry Pi Camera Module 3. Das Raspberry Pi Camera Module 3 verfügt über einen 12-Megapixel-Bildsensor und eine hochwertige Linse, die gestochen scharfe Bilder und klare Videos in Full-HD-Auflösung (1080p) ermöglicht. Darüber hinaus verfügt die Kamera über einen Autofokus mit Phasenerkennung. Dank des flexiblen Kamerakabels können Sie die Kamera mühelos an Ihrem Raspberry Pi anbringen und für verschiedene Projekte anpassen.


Überblick über die verfügbaren Raspberry Pi Kameras

Kameramodul 3
Fokusbereich: 10 cm
Brennweite: 4,74 mm
Diagonales Sichtfeld: 75 Grad
Horizontales Sichtfeld: 66 Grad
Vertikales Sichtfeld: 41 Grad
Brennverhältnis (F-Stop): 1.8
Infrarot: nein

Kameramodul 3 (Weitwinkel)
Fokusbereich: 5 cm – ~
Brennweite: 2,75 mm
Diagonales Sichtfeld: 120 Grad
Horizontales Sichtfeld: 102 Grad
Vertikales Sichtfeld: 67 Grad
Brennverhältnis (F-Stop): 2.2
Infrarot: nein

Kameramodul 3 (Infrarot)
Fokusbereich: 10 cm
Brennweite: 4,74 mm
Diagonales Sichtfeld: 75 Grad
Horizontales Sichtfeld: 66 Grad
Vertikales Sichtfeld: 41 Grad
Brennverhältnis (F-Stop): 1.8
Infrarot: ja

Kameramodul 3 (Weitwinkel – Infrarot)
Fokusbereich: 5 cm – ~
Brennweite: 2,75 mm
Diagonales Sichtfeld: 120 Grad
Horizontales Sichtfeld: 102 Grad
Vertikales Sichtfeld: 67 Grad
Brennverhältnis (F-Stop): 2.2
Infrarot: ja


Raspberry Pi Kamera einrichten

Der Anschluss für die Kamera befindet sich bei allen Modellen hinter dem Ethernet Anschluss und wird CSI genannt (bei den Zero-Modellen ist die Schnittstelle gegenüber dem MicroSD-Slot angebracht). Trennen Sie den Raspberry Pi vom Strom. Heben Sie die Verschluss-klemme des CSI-Moduls etwas an und stecken Sie das Kabel hinein (achten Sie darauf, dass die blanken Pins in die gegenüberliegende Richtung bezüglich der Klemme zeigen), zum Befestigen drücken Sie die Klemme einfach wieder etwas zurück. 

raspi-csi

Starten Sie den Raspberry Pi und stellen Sie die Verbindung mit dem Pi via

 

sudo apt-get -y update && sudo apt-get -y upgrade

sudo rpi-update