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Raspberry PI – der PC im Scheckkartenformat

Den Raspi aus der Bastelecke geholt

Der Computer Raspberry Pi ist nur so groß wie eine Scheckkarte und kostet den Bruchteil eines Industrierechners. Eigentlich verfolgt die Raspberry Pi Foundation mit der Weiterentwicklung des offenen Systemes das Ziel, Technikbegeisterten ein preisgünstiges Arbeitsmittel zur Verfügung zu stellen, um sie zur Entwicklung von Computersoftware zu motivieren. Doch immer wieder liest man von industrienahen Internet of Things-Lösungen, die mit den preisgünstigen Rechnern arbeiten. Der Blick auf seine Fähigkeiten verrät, ob er sich als Expertimentierkasten für Ihre Anwendung eignet.

Die Raspberry Pi Organisation entwickelt dieses Produkt ständig weiter und stellt den künftigen Software-Ingenieuren viel Unterstützung, Hilfe, Schulungsmaßnahmen und eine große Community Gleichgesinnter zum gegenseitigen Erfahrungs-Austausch über das Internet bereit. Bis heute sind über 14 Millionen Boards verkauft und zahlreiche Programme suchen nach praktischem Einsatz.

Bild: Mass GmbH

Die Raspberry Pi-Organisation entwickelt den gleichnamigen Minirechner ständig weiter und stellt den Software-Ingenieuren viel Unterstützung, Hilfe, Schulungsmaßnahmen und eine große Community Gleichgesinnter zum gegenseitigen Erfahrungs-Austausch über das Internet zur Verfügung. Bis heute sind über 14 Millionen Boards verkauft und es existieren eine Vielzahl unterschiedlicher Programme für den Raspberry Pi.

Die Hardware

Der ARM-Prozessor Cortex A53 des Raspi arbeitet mit vier Kernen bei 1,2 Gigahertz Taktfrequenz und ist mit einem Gigabyte Arbeitsspeicher und einer steckbaren Mikro-SD-Karte (mindestens acht Gigabyte) für Betriebssystem und Anwender-Software ausgestattet. Es sind viele Schnittstellen onboard. Standardmäßig stehen vier USB2.0- und ein Ethernet-Anschluss zur Verfügung; dazu sind Verbindungen zu HDMI-Monitor, CSI-Kamera, Video und Audio, WIFI, Bluetooth und digitalen sowie analogen I/O-Pins möglich. Alle Signale sind auf Steckverbindern herausgeführt, so dass auf den Raspi kabellos eine Erweiterungsplatine gesteckt werden kann. Solche Zusatzkarten werden für die jeweils gewünschten Funktionen ausgelegt und können zum Beispiel mit Echtzeituhr/Batterie, RS232/RS485, opto-entkoppelten DIO oder Steckplatz für CAN- oder andere Module bestückt werden.

Härten für den Industrieeinsatz

Die Raspberry-Pi-Version 3B ist inzwischen so leistungsfähig, dass sie für viele industrielle Anwendungen infrage kommt; zumal das Preisniveau am unteren Ende der Computerboards liegt. Das hat inzwischen einige IPC-Hersteller bewogen, die Boards aus der Bastelecke zu holen und mit professionellen Komponenten auszustatten, um sie für Industrieeinsätze zu ‚härten‘. Hierfür werden etwa störungssichere robuste Metallgehäuse mit standardisierten Steckverbindern, stabilen Industrienetzteilen, opto-entkoppelten I/Os und modernen Touchscreen Displays mit sieben- oder zehn Zoll-Diagonale eingesetzt. Die Erweiterungsboards enthalten keine kostenträchtigen Komponenten, die nicht wirklich benötigt werden. Insgesamt sollten Lösungen aber CE-konform sein und je nach Aufgabe den geforderten Zertifizierungen entsprechen.

Aus der Maker-Scene

Da auf der Raspi-Plattform inzwischen viele Betriebssysteme laufen und Unmengen von Tools, Programmiersprachen und Anwenderprogramme mit sogar Echtzeit-Eigenschaften verfügbar sind, wird aus der ‚Maker-Scene‘ teils eine professionelle Programmierer-Gemeinschaft. Die Digitalisierung greift auf alle Bereiche unseres Lebens über und die Computerisierung hat höchste Wachstumsraten. Nur einige Trends zum Einsatz des Raspi sind zu beobachten:

  • Der Internet of Things-Trend (IoT) und die Entwicklung hin zur Industrie 4.0 sind auch in der Raspi-Gemeinschaft zu spüren. Dahinter verbirgt sich die Notwendigkeit, in Produktionsbetrieben alle Maschinen miteinander zu vernetzen, um eine optimale und fehlerfreie Fertigung zu ermöglichen und weiter zu automatisieren. Hier werden zahllose Sensoren zur Erfassung aller Zustände der Produktionsanlagen eingesetzt. Deren Messwerte werden von Kleincomputern wie dem Raspi erfasst, ausgewertet, gespeichert, angezeigt und über Netzwerke an die Business Backend-Systeme wie SAP oder andere übertragen, die auch in der Cloud laufen können.
  • Die Gebäudetechnik hat ebenso zahlreiche Anwendungsgebiete: Temperaturmessung und Regelung für Heizung, Lüftung und Klima, die Beleuchtungstechnik, Steuerung des Wasser- und Energieverbrauches, Sonnenschutz aller Fenster, Zugangskontrolle, Anwesenheits- und Sicherheitstechnik, zum Beispiel im Bereich des Facility-Managements, sofern diese eingesetzt wird zur vorbeugenden Störungsbearbeitung oder anderen Aufgaben. Dazu kommen die vielen künftigen Aufgaben im Smart Home: Der Empfang von externen Befehlsgebern (zum Beispiel tragbaren Geräten) und die damit zu steuernde Haus-Installation.
  • Es entstehen vielerorts Smart Grids: Kleinrechner helfen bei der Überwachung von Inhalten von Verkaufsautomaten aller Art mitsamt automatischer Nachbestellung. Sie helfen bei Transaktionen der Ticketing-Systeme, der Anbindung von Nutzfahrzeugen an das Internet zwecks Optimierung von Fahrtrouten und der Be-/Entladungsreihenfolge und Menge. Das Auslesen von Barcode- und RFID-Systemen sowie Bearbeitung vieler stationärer und mobiler Automationsaufgaben lässt sich auch durch Kleinrechner wie den Raspi realisieren.
  • Auch in der Office-IT etwa auf SAP-Basis können die kleinen Computer genutzt werden: Hierfür haben Tüftler den Wert der Raspi-Systeme als Gateway zur Middleware erkannt und bieten einfache und standardisierte Integrationspfade zur Einbindung in die Unternehmenssoftware an. Auch Gebiete wie künstliche Intelligenz oder Embedded Vision, also die PC-gestützte Bildverarbeitung, greifen auf den Raspi zurück.

Rechner ohne Anzeige

Neben vollständigen PC-Funktionen sind häufig auch Box-PCs ohne Bedien- und Anzeige-Ebene gefragt, die besonders klein und preisgünstig sind. Eine notwendige Aufgabe für Einsteiger in die Digitalisierung ist, aus der Vielfalt vorhandener Tools, Programmiersprachen und Anwenderprogramme die geeigneten Komponenten für das eigene Vorhaben auszuwählen. Hierbei können erfahrene Systemintegratoren helfen. Mit dem Griff zu offenen Systemen lassen sich häufig die Kosten einer Neuprogrammierung sparen. Schon die ausführliche Recherche im Internet kann für viele Aufgaben zu einer Beschleunigung und Kostenreduzierung in der Entwicklungsphase führen.


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