Die 10 besten Raspberry Pi-Zubehörteile, die Ihren Mikrocomputer verbessern

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Wenn es beim Raspberry Pi ein Problem gibt, dann, dass Opfer gebracht wurden, um einen kleinen, überraschend leistungsstarken und herstellerfreundlichen Einplatinencomputer zu einem sehr niedrigen Preis zu entwickeln. Wenn Sie den Pi jedoch nicht als Allzweck-Familiencomputer verwenden möchten, erweist sich dies manchmal als versteckter Segen, da der Pi dadurch zu einer Plattform wird, die Sie individuell anpassen können, um genau das zu tun, was Sie brauchen.

Im Auslieferungszustand erledigen Raspberry Pis die meisten Dinge, die Desktop-Computer können, wenn auch nicht immer so schnell, manchmal nicht ganz so gut und gelegentlich mit besonderen Anforderungen. Es gibt eine Menge Zubehör, das Sie für den Raspberry Pi kaufen können, und einige der besten Optionen ermöglichen es Ihnen, noch mehr Zubehör für den Pi herzustellen – maßgeschneiderte Add-ons, die von Ihnen entworfen, entwickelt und hergestellt werden.

Stellen Sie sich Ihr Pi-Zubehör also als Werkzeuge vor, mit denen Sie produktiv bleiben und den Pi dorthin bringen können, wo nur Sie ihn jemals hinbringen würden. Vor diesem Hintergrund finden Sie hier die 10 besten Tools, mit denen Sie bei Ihrem nächsten Raspberry Pi-Projekt noch mehr Kreativität fördern können.

Einer der bemerkenswerten Mängel des Raspberry Pi ist seine Klangfähigkeit. Der eingebaute Sound wird durch Pulsweitenmodulation gesteuert, ein Trick, der über die 3,5-mm-Kombibuchse des Geräts keinen HiFi-Sound erzeugt. Grundsätzlich ist der Dynamikumfang der Tonausgabe über die Kopfhörerbuchse eingeschränkt. Glücklicherweise gibt es eine Vielzahl zusätzlicher Digital-Analog-Wandler (DACs) und sogar Analog-Digital-Wandler (ADCs), wenn Sie auch Eingänge benötigen.

Dazu gehören vier offizielle Digital-Analog-Wandler (DAC)-HATs (Hardware Attached on Top Add-on Boards), die einst unter der Marke IQAudio firmierten, bevor die Raspberry Pi Foundation 2020 IQAudio erwarb. Diese offiziellen Boards bieten verschiedene Klangqualitätsstufen. und einige verfügen über hochauflösenden Sound und einen integrierten Verstärker oder Kopfhörerverstärker. Von den vielen Sound-HAT-Marken von Drittanbietern ist HiFiBerry neben Marken wie Raspiaudio, Audio Injector, Pirate Audio, Pimoroni und Allo BOSS vielleicht die bekannteste.

Jedes Modell verfügt über leicht unterschiedliche Funktionen, aber die meisten sind DAC-HATs, die digitales Audio in einen analogen Ausgang umwandeln. Nur wenige verfügen über einen ADC zur Digitalisierung analoger Audiodaten, abgesehen vielleicht von der Unterstützung für Piezomikrofone oder integrierte MEMS-Mikrofone. Wenn Sie einen guten ADC/DAC-HAT finden, werden Sie in der Regel feststellen, dass der Preis um einiges höher ist und Sie beginnen, in den Bereich günstigerer professioneller Audio-Interfaces wie denen von M-Audio und PreSonus einzusteigen. Wenn Sie jedoch lediglich die Möglichkeit benötigen, Internetradio, Spotify und dergleichen abzuspielen, sollte Ihnen ein DAC bei vielen Projekten gute Dienste leisten.

Nicht jeder braucht eine Kamera, aber wenn Sie eine haben, ist der Raspberry Pi eine großartige Plattform für preiswerte, qualitativ hochwertige Fotografie – ganz zu schweigen von preiswerter, minderwertiger Fotografie, je nach Ihren Prioritäten. Über den integrierten CSI-2-Anschluss können Sie offizielle und inoffizielle Kameras mit vielfältigen Funktionen hinzufügen. Das aktuelle offizielle Raspberry Pi Camera Module 3 ist eine 12-Megapixel-Autofokus-HDR-fähige Kamera mit 75-Grad- und 120-Grad-Blickwinkeloptionen und Versionen ohne IR-Filterung. Die Standardkameras kosten 25 US-Dollar, während die Weitwinkelversionen 35 US-Dollar kosten. Wenn Sie dies an einen Raspberry Pi anschließen, erhalten Sie so etwas wie eine anständige Smartphone-Kamera mit allen möglichen Programmieroptionen.

Vielleicht halten Sie das 25 x 24 mm (knapp ein Zoll im Quadrat) große Kameramodul 3 für unhaltbar riesig und denken an Anwendungen für die Sicherheit zu Hause oder tragbare Kameras, die ein viel kleineres Gerät erfordern. Hierfür stehen Ihnen Optionen wie die Zero Spy Camera oder die Mini Spy Camera von Adafruit zur Verfügung. Im Gegenzug für die geringe Größe erhalten Sie eine Auflösung, die jeder kennt, der Ende der 90er Jahre eine spottbillige Kompaktkamera mit festem Fokus besaß.

Am anderen Ende des Qualitätsspektrums steht die 12,3-Megapixel-HQ-Kamera, die austauschbare C- und CS-Mount-Objektive akzeptiert (es gibt auch eine M12-Mount-Variante). Ganz zu schweigen von der 50-Dollar-Global-Shutter-Kamera, einem speziellen Kit, das weit mehr kann als die meisten verfügbaren Raspberry-Pi-Kameraoptionen.

Alltägliche Benutzer, insbesondere diejenigen, die eine Desktop-Benutzeroberfläche auf ihrem Raspberry Pi installiert haben, sind oft frustriert über die beiden Micro-HDMI-Anschlüsse des Pi 4. Es ist hervorragend, dass der Pi nativ zwei Displays unterstützt, aber Micro-HDMI ist ein Anschluss, der fast immer einen Adapter erfordert. Die Tatsache, dass die Raspberry Pi-Modelle 1, 2 und 3 HDMI-Anschlüsse in voller Größe verwendeten und der Pi Zero Mni-HDMI verwendet, war verständlich. Schließlich hat niemand mit HDMI in voller Größe beim Zero-Formfaktor gerechnet. Dennoch sorgte die Einführung dieser dritten Option wahrscheinlich in letzter Minute für einiges Durcheinander bei allen, die nicht das richtige Kabel oder den richtigen Adapter herumliegen hatten.

Die Lösung für Pi 4-Besitzer besteht natürlich darin, das richtige Kabel oder den richtigen Adapter zu haben. Eigentlich zwei davon, wenn Sie beide Ports nutzen möchten. Die gute Nachricht ist, dass Sie entweder ein Micro-HDMI-zu-HDMI-Kabel oder einen Micro-HDMI-zu-HDMI-Adapter mit einem HDMI-zu-HDMI-Kabel verwenden können. Da passives HDMI im Gegensatz zu Standards wie DisplayPort bidirektional ist, müssen Sie sich keine Gedanken darüber machen, welcher der beiden identisch aussehenden Adapter für Sie nicht funktioniert.

Dieser alte Ratschlag, den Computer aus- und wieder einzuschalten, wirkt meistens wie Zauberei. Wenn Sie jedoch einen Raspberry Pi verwenden, ist es fast genauso wahrscheinlich, dass Ihre Probleme durch die Verwendung des richtigen Netzteils gelöst werden. Da Pis über USB-Anschlüsse mit Strom versorgt werden, besteht ein häufiger Fehler darin, zu glauben, dass jedes USB-Ladegerät ausreicht. Die Wahrheit ist, dass nur sehr wenige USB-Netzteile funktionieren, da der Strombedarf von Raspberry Pis für eine USB-Verbindung ungewöhnlich hoch ist. Ein Raspberry Pi 3 benötigt beispielsweise 5 Volt bei 2,5 Ampere, während der Pi 4 5 Volt bei 3 Ampere benötigt. Allerdings liefern beispielsweise die meisten Smartphone-Ladegeräte weniger als 2 Ampere.

Es ist wahrscheinlich, dass sich Ihr Raspberry Pi unregelmäßig verhält, wenn er nicht ausreichend mit Strom versorgt wird. Eine unzureichende Stromstärke führt zu einem Spannungsabfall, der zu unerwarteten Abschaltungen, Prozessorverlangsamungen, Fehlverhalten von HATs oder Peripheriegeräten (sogar völligem Funktionsausfall) und möglichen physischen Schäden am Computer führen kann. Am besten verwenden Sie ein offizielles Netzteil, entweder die ältere Micro-USB-Variante oder das USB-C-Netzteil für Pi 4.

Die Möglichkeit, ein Betriebssystem von einem USB-Laufwerk aus auszuführen, war in vielerlei Hinsicht bahnbrechend für Raspberry Pis. Viele gängige Verwendungszwecke sind mit der altmodischen MicroSD-Karte gut abgedeckt, aber alles, was häufig in den Speicher schreibt, hat die Angewohnheit, SD-Karten in ungünstigen Momenten zu zerstören. USB-Laufwerke sind günstiger (pro Speichereinheit), größer und zuverlässiger. Beachten Sie, dass USB-Flash-Laufwerke oder USB-Sticks unter den gleichen Problemen leiden wie SD-Karten und daher nicht zuverlässiger sind. Wenn Sie einen Raspberry Pi 2B v1.2 oder höher haben, ist es ein ziemlich einfacher Vorgang, Ihren Pi so zu aktualisieren, dass er von USB bootet.

Sie können natürlich an viele Arten von Laufwerken einen USB-Adapter anschließen und diese so effektiv in USB-Startgeräte verwandeln. Adapter stellen manchmal eine häufige Fehlerquelle dar. Achten Sie daher darauf, dass der Adapter so sicher wie möglich ist. Das Ideal könnte so etwas wie ein SSD-Dock sein, das deutlich anzeigt, wenn Ihr Laufwerk nicht richtig angeschlossen ist.

Da ein Raspberry Pi relativ wenig Gleichstrom benötigt (5 V bei 2,5 oder 3 Ampere), können Sie ihn über eine einfache Zusatzplatine auch mit Batteriestrom betreiben. Dies eröffnet viele IoT- und Portabilitätsmöglichkeiten für Ihren Pi. Sie können einen Batterie-HAT für nur 20 US-Dollar erwerben. Typischerweise werden Lithium-Ionen-Batterien in den Formfaktoren 14500 oder 18650 verwendet, während andere Lithium-Polymer-Batterien verwenden. Diese Batterien werden mit einer Spannung von 3,7 bis 4,2 Volt betrieben, sodass eine Schaltung zur Erhöhung der Spannung auf 5 V erforderlich ist. Gute Schaltkreise bieten Schutz vor Polaritätsumkehr, Kurzschlüssen sowie Überstrom und Tiefentladung.

Sie benötigen außerdem einen speziell für Lithium-Ionen-Zellen entwickelten Ladeschaltkreis mit Überladeschutz. Ein Pluspunkt sind Schnellladefunktionen. Einige HATs verfügen über eine USV-Funktionalität, was bedeutet, dass Ihr Pi mit dem Hauptstrom betrieben werden kann und bei einem Ausfall auf die Batterie umschaltet. Diese kosten etwas mehr und umfassen oft mehr oder größere Zellen. Jedes Batteriesystem, das mehr als eine Lithiumbatterie verwendet, sollte über eine ausgewogene Ladefunktion verfügen, um so sicher wie möglich zu arbeiten.

Bei manchen Herstellern sitzen Raspberry Pis nackt herum und hängen an Kabeln wie jemand, der versucht, aus einer brennenden Telekommunikationsanlage zu fliehen. Sie haben jedoch immer die Möglichkeit, Ihren Pi mit einem passenden Gehäuse auszustatten, und es gibt gute Gründe dafür – obwohl es auch einige gute Gründe dagegen gibt.

Ein Gehäuse kann Ihren Pi und manchmal auch andere Hardware (wie einen Audio-HAT) schützen, allerdings muss das Gehäuse passen, damit das funktioniert. Wenn Sie Zusatzplatinen verwenden, die nicht in das Gehäuse passen, benötigen Sie zumindest Zugriff auf den GPIO-Header, wenn das Gehäuse angebracht ist. Es muss zu Ihrem Pi-Modell passen und alle Anschlüsse (USB, Ethernet usw.) freilegen, die Sie verwenden möchten. Werden Sie eine Kamera hinzufügen? Wenn Sie WLAN nutzen möchten, sollten Sie auf solide Aluminiumgehäuse verzichten. Denken Sie über Ihr Projekt nach. Ist ein eigenes kundenspezifisches Gehäuse für Peripheriegeräte, Sensoren oder Tasten erforderlich? Wenn ja, möchten Sie vielleicht einfach Platz für den Pi in diesem Gehäuse schaffen.

Einige Fälle sind hochspezialisiert und bieten zusätzliche Funktionen, die für Ihre speziellen Anforderungen von entscheidender Bedeutung sein können. Sie könnten Platz für Laufwerke, ein integriertes Display oder sogar Platz für ein paar Pis bieten. Es gibt viele Fälle, also wählen Sie sorgfältig aus. Wenn Sie dazu geneigt sind, ist es möglicherweise die beste Option, eine Hülle in 3D zu drucken, die Sie nach Ihren Wünschen anpassen können.

Es gibt noch ein letztes Puzzleteil, das Sie im Auge behalten sollten: Ihr Gehäuse sollte den Grad der Kühlung bieten, den Sie für die Art und Weise benötigen, wie Sie Ihren Raspberry Pi verwenden. Wenn Sie ein Gehäuse verwenden oder etwas Interessanteres tun, als eine behinderte Version von Minecraft zu spielen, besteht eine gute Chance, dass Sie von einem Lüfter, einem Kühlkörper oder beidem profitieren. Ihr Pi wird es Ihnen danken, indem er schneller läuft und länger lebt.

Ob Sie eine aktive Kühlung (normalerweise einen Lüfter), eine passive Kühlung (normalerweise einen oder zwei Kühlkörper, die auf Ihrem Prozessor und anderen Komponenten sitzen) oder keine Kühlung benötigen, hängt davon ab, wie viel Arbeit der Pi leistet. Sogar ein Raspberry Pi, der keine zusätzlichen Peripheriegeräte hat und nicht übertaktet ist, kann heiß werden, wenn er ständig verwendet wird, wie es bei einigen Arten von Servern (z. B. DNS) und IoT-Geräten der Fall ist. Möglicherweise benötigen Sie auch zusätzliche Kühlung, wenn Sie wirklich prozessorintensive Arbeiten wie Grafikmanipulation oder die Verarbeitung großer Sprachmodelle ausführen.

Wenn Sie das offizielle Raspberry Pi 4-Gehäuse besitzen, können Sie den kompatiblen offiziellen Gehäuselüfter für 5 $ erwerben.

Zweifellos schließen einige Benutzer wahrscheinlich einfach einen Raspberry Pi an, um ihn für einfache Textverarbeitung und das Abrufen von E-Mails zu verwenden, ohne sich Gedanken darüber zu machen, welche Funktionen sie mit zusätzlicher Hardware hinzufügen können. Maker, die sich unbedingt die Hände schmutzig machen möchten, erleben den Raspberry Pis ganz anders: Sie vertiefen sich in die GPIO-Funktionen, die ihn von einem kleinen Computer in ein vernetztes IoT-Kraftpaket verwandeln. Der beste Weg, diesen Weg einzuschlagen, ist mit einem Satz zuverlässiger Sensoren, die bekanntermaßen mit Pis funktionieren, oder mit einer Zusatzplatine, in die diese Funktionen integriert sind.

Für weniger als 60 US-Dollar können Sie Ihren Pi mit einem Starterkit ausstatten, das die am häufigsten verwendeten Sensoren (Fingerabdruck, Wasser, Bodenfeuchtigkeit, Temperatur und viele andere Sensoren) und Zubehör (Displays, Motoren, Tasten, elektronische Komponenten usw.) enthält mit Raspberry Pi- und Arduino-Projekten. Sie können die Add-ons auch einzeln kaufen, wenn Ihnen die Umsetzung eines Projekts wichtiger ist als die Erkundung. Einige Sensor-HATs integrieren gängige Sensoren in einer einzigen Zusatzplatine, sodass dies möglicherweise auch eine gute Wahl für Sie ist.

Sobald Sie ein paar Kilometer auf der Herstellerstraße unterwegs sind, werden Sie feststellen, dass Sie nur ein wenig mehr Dinge anschließen müssen, als der Pi von Haus aus zu bieten scheint. Glücklicherweise gibt es erschwingliche und einfach zu verwendende Breakouts, mit denen Sie Ihren Pi sofort erweitern können, entweder durch Kommunikationsprotokolle wie I2C oder einfach durch das Hinzufügen weiterer analoger Eingänge. Diese Multiplexer erleichtern in der Regel die Zusammenstellung von Projekten und die Codierung mithilfe gut dokumentierter Bibliotheken.

Was genau Sie wollen, hängt davon ab, was Sie tun möchten. Es gibt viele Beispiele für Erweiterungsplatinen, die die Arbeit vereinfachen, z. B. die Verwendung einer 8-Kanal-Relais-Erweiterungsplatine zur Steuerung von Lichtern oder das gleichzeitige Hinzufügen einer Reihe von Potentiometern für Audio- oder Motorsteuerungsprojekte. Es gibt GPIO-Expander, Servo- und Motor-Controller-Boards sowie Boards zur Überwachung mehrerer analoger und digitaler Eingänge.

Jedes Mal, wenn Sie einen Pi verwenden, um eine Reihe ähnlicher Aufgaben zu erledigen, sollten Sie über eine Erweiterung nachdenken. Bewässerungsprojekte erfordern möglicherweise mehrere Wassersensoren und mehrere Relais zur Steuerung von Magnetventilen, aber für die Herstellung eines DIY-MIDI-Controllers sind möglicherweise eine Reihe analoger Eingabetasten erforderlich. Machen Sie sich keine Sorgen darüber, dass der Raspberry Pi an seine Grenzen stößt, bis Sie überprüft haben, welche Art von Expandern für Ihr Projekt verfügbar sind.