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In den letzten Jahren haben Mikrocomputer an Popularität gewonnen und finden in verschiedenen Bereichen des täglichen Lebens breite Anwendung. Ihre kompakte Größe, Vielseitigkeit und Flexibilität sind nur drei der vielen Merkmale, die diese Art von Geräten in den Mainstream gebracht haben. Einer der beliebtesten und am weitesten verbreiteten Mikrocomputer ist der Raspberry Pi. Dieses preiswerte, aber technisch sehr fortschrittliche Board hat bei vielen Bastlern, die ihre eigenen elektronischen Geräte bauen, große Anerkennung gefunden. Mit dem Wachstum des Raspberry Pi ist er auch in den industriellen Markt vorgedrungen und hat dazu beigetragen, traditionelle Fertigungsprozesse zu verändern.
Was ist ein Raspberry Pi?
Raspberry Pi ist ein Mikrocomputer, ein kleiner, eigenständiger Computer, der alle grundlegenden Systemkomponenten in einem einzigen Gerät integriert. Auf einem einzigen Stück Laminat befinden sich ein Mikroprozessor, der in der Regel als Rechen- und Grafikeinheit fungiert, ein RAM-Chip, der die für die jeweilige Aufgabe benötigten Daten speichert, sowie Controller für bestimmte Schnittstellen wie USB und Ethernet, so dass der Mikrocomputer mit solchen Anschlüssen für den Anschluss externer Peripheriegeräte ausgestattet werden kann.
Der Raspberry Pi benötigt, wie jeder andere Mikrocomputer auch, ein Betriebssystem, um seinen Betrieb zu steuern. Es werden mehrere Systeme unterstützt: Raspbian, Ubuntu, DietPi oder Windows 10 IoT. Das System muss auf einer Speicherkarte gespeichert werden, die später in den entsprechenden Steckplatz auf dem Board eingesetzt wird. Diese Art von Lösung wird auch häufig in anderen Arten von Mikrocomputern verwendet, aber wir finden auch Konstruktionen, bei denen das System auf einem externen eMMC-Modul gespeichert oder direkt auf einem aufgelöteten Speicherkörper installiert ist.
Der RPi, wie der Raspberry Pi abgekürzt genannt wird, verfügt über einen integrierten WIFI- und Bluetooth-Controller für drahtlose Netzwerke. Dadurch kann der Mikrocomputer ohne größere Probleme mit jedem drahtlosen Internet-Netzwerk und jeder Art von Bluetooth-fähigen drahtlosen Geräten verbunden werden.
Darüber hinaus ist jedes Board mit einer Vielzahl von Anschlüssen ausgestattet, so dass externe Peripheriegeräte angeschlossen werden können. Ihre Anzahl und Art hängt vom jeweiligen RPI-Modell ab, aber es handelt sich hauptsächlich um USB-Anschlüsse für den Anschluss einer Maus, einer Tastatur oder eines externen Speichergeräts, einen Ethernet-Anschluss für die Verbindung des Raspberry Pi mit dem Internet und HDMI-Anschlüsse in verschiedenen Größen für den Anschluss eines externen Monitors.
Darüber hinaus befinden sich auf den RPI-Boards FFC-Bandanschlüsse für den Anschluss der Kamera und des externen Displays. Die Mikrocomputer verfügen auch über einen universellen Goldpin-Anschluss, dessen Verwendung dem Benutzer überlassen bleibt. Unter den 40 einzelnen Pins finden wir Kommunikationssignale verschiedener Schnittstellentypen: UART, I2C, SPI, zusätzlich zu einer großen Anzahl von Pins, die als universeller I/O-Port fungieren. Wir können beliebige elektronische Module wie Temperatursensoren, Motorsteuerungen oder LoRa-Kommunikationssysteme an einen solchen Stecker anschließen.
Der Raspberry Pi ist ein ziemlich leistungsstarker und funktionsreicher Mikrocomputer. Bis heute sind mehrere Modelle dieses Geräts erschienen, von denen sind die wichtigsten:
- Raspberry Pi 4B – dies ist derzeit das Hauptmodell des RPI-Mikrocomputers und ist in verschiedenen Ausführungen erhältlich, die sich in der RAM-Kapazität unterscheiden (1 GB, 2 GB, 4 GB und 8 GB).
- Raspberry Pi 400 – die Version, die im Volksmund als “Tastatur” bezeichnet wird, was nicht verwunderlich ist, da das Gerät einer Tastatur mit ein paar zusätzlichen Kabeln ähnelt.
- Raspberry Pi Zero – ist ein minimalistischer RPI mit relativ geringer Rechenleistung und weniger externen Anschlüssen im Vergleich zum klassischen Raspberry Pi 4B. Die Geräte sind eher für einfache IoT-Anwendungen gedacht.
- Raspberry Pi CM – ist für professionellere Lösungen gedacht. Die Palette der Geräte umfasst ein kleines Board mit aufgelötetem eMMC-Solid-State-Speicher, die in ein größeres Basisboard eingesteckt werden kann, das mit einer ganzen Reihe von verschiedenen Anschlüssen ausgestattet ist.
- Raspberry Pi 3 – Erwähnenswert ist auch der RPI3, der Vorgänger des Raspberry Pi 4. Dieser Mikrocomputer wurde in mehreren Versionen hergestellt, ist aber heute immer seltener zu finden.
- Die Raspberry Pi-Familie umfasst auch kleine Boards namens Pico. Es ist wichtig, daran zu erinnern, dass es sich nicht um Mikrocomputer handelt, sondern um Module, die mit einem proprietären RP2040-Mikroprozessor ausgestattet sind, mit dem Projekte auf der Grundlage der Programmiersprachen C/C++ und MicroPython erstellt werden können.
Eine kurze Geschichte des Raspberry Pi
Die Geschichte der RPI-Mikrocomputer geht auf das Jahr 2006 zurück, als ein Team, das mit dem Computerlabor der Universität Cambridge verbunden ist, die Aufgabe übernahm, ein einfaches und kostengünstiges Gerät zu entwickeln, um das Erlernen des Programmierens unter Schülern zu unterstützen. Die ersten Prototypen waren so erfolgreich, dass Eben Upton, Rob Mullins, Jack Lang, Alan Mycroft, Pete Lomas und Robert Mullins 2008 offiziell die Raspberry Pi Foundation gründeten, um die Idee eines kostengünstigen Mikrocomputers zu Geld zu machen.
Der erste RPI, der Raspberry PI Model B, erscheint 2012 auf dem Verbrauchermarkt. Es handelte sich um ein Board mit einem ARM-Prozessor, 256 MB RAM, USB-, Ethernet- und HDMI-Anschlüssen. Aufgrund seines niedrigen Preises von etwa 35 $ ist er nicht nur bei Schülern und Studenten, sondern auch bei Bastlern, Technikbegeisterten und Elektronikinteressierten sehr beliebt.
Typische Raspberry Pi-Anwendungen
Seit ihrer Einführung haben die Raspberry Pi-Boards die Herzen aller Elektronik-, Informatik- und Programmierbegeisterten erobert. Die einfache Nutzung und der niedrige Preis erwiesen sich als Erfolgsrezept, das zu einer von Jahr zu Jahr wachsenden Beliebtheit und damit zu einer Gemeinschaft führte, die Erkenntnisse und Projekte, die mit RPI gestartet wurden, miteinander teilt.
Raspberry Pi-Mikrocomputer sind in sehr vielen Projekten unterschiedlicher Komplexität zu finden. Home Media Center, einfache Roboter, Home Server, Wetterüberwachungssysteme oder Hausautomatisierungssysteme sind typische Einsatzgebiete für den Raspberry Pi. Solche Projekte werden online von vielen Mitgliedern der RPI-Gemeinschaft beschrieben.
Kann der Raspberry Pi in der Industrie eingesetzt werden?
Obwohl der RPi nicht mit Blick auf den industriellen Sektor entwickelt wurde, kann der Mikrocomputer dort erfolgreich eingesetzt werden. Die Fertigungsprozesse wurden bisher von klassischen technischen Lösungen beherrscht, aber verschiedene Arten von Mikrocomputern und verwandten Geräten werden von Ingenieuren zunehmend in Bereichen wie Steuerung, Überwachung und Fabrikmanagement eingesetzt. Das Konzept der Industrie 4.0 braucht eine Rechenleistung, die klassische Lösungen nicht bieten können. Deshalb setzen immer mehr innovative Unternehmen auf Mikrocomputer, um den technologischen Wandel und die Digitalisierung von Produktionsprozessen zu unterstützen. Einige der Unternehmen, die Raspberry Pi erfolgreich in ihre eigenen Lösungen integriert haben, sind Sony und SHARP.
Einsatz des Raspberry Pi im Sony Technology Center
Die Sony-Fabrik im britischen Pencoed ist einer der Orte, an denen der Raspberry Pi in industriellen Prozessen eingesetzt wird. Darüber hinaus ist es wichtig zu wissen, dass hier die RPI-Mikrocomputer hergestellt werden. Fast 50 Millionen Raspberry Pi’s haben in den letzten zehn Jahren das Werk verlassen, und diese Zahl steigt täglich.
Der Produktionsprozess von Mikrocomputern im Sony Technology Center läuft weitgehend automatisch ab. Am Anfang der Fertigungslinie sind saubere Leiterplatten zu sehen, auf denen nach und nach die elektronischen Bauteile platziert werden. Nach dem Lötprozess verlässt der fertige Raspberry Pi die Fertigungsstraße. Entlang des Maschinenparks befinden sich etwa fünfzehn Revolution-Pi-Kästen, in denen sich Mikrocomputer und zusätzliche Geräte befinden. Man könnte sagen, dass der Raspberry Pi den Raspberry Pi baut. Ihre Aufgabe ist es, die verschiedenen Phasen des Prozesses zu steuern und die Automatisierung zu unterstützen.
Einsatz des Raspberry Pi bei SHARP Consumer Electronics Poland
Eines der Unternehmen, die RPI-Mikrocomputer verwenden, ist SHARP Consumer Electronics Poland (SCEP) mit Sitz in Ostaszewo. An diesem Standort werden täglich Fernsehgeräte hergestellt, aber auch andere Geräte dieses japanischen Herstellers werden vertrieben.
Der Raspberry Pi eignet sich gut für kleine IoT-Geräte. Aus diesem Grund wurde der RPI Zero für den Bau von Geräten verwendet, die Daten über die Umweltbedingungen am Standort sammeln. Ein Mikrocomputer und die zugehörigen Module für Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Sauerstoff und Kohlendioxid führen zyklische Messungen durch, deren Ergebnisse auf den internen Servern des SCEP gespeichert werden. Dank der vom Raspberry Pi gesammelten Informationen wird das Belüftungs-, Heizungs- und Klimatisierungssystem der Fabrik auf automatische und nachhaltige Weise gesteuert, was zu Einsparungen beim Energieverbrauch führt.
Der Raspberry Pi kann auch eine informative Rolle spielen. Im SCEP3-Lagergebäude befinden sich an jeder Laderampe RPI-Mikrocomputer, die mit Fernsehgeräten verbunden sind. Die Aufgabe des Raspberry Pi ist hier ganz einfach: Er soll eine Webseite mit allen notwendigen Informationen über eine bestimmte Ladung anzeigen. Lageristen, die mit der Beladung von Lastwagen beschäftigt sind, sind mit dieser Lösung sehr zufrieden.
Der Raspberry Pi eignet sich auch hervorragend als Testplattform für das Rapid Prototyping. Viele der von SHARP Consumer Electronics Poland eingeführten Innovationen stammen aus der Abteilung Maintenance & Project Engineering, deren Mitarbeiter in vielen Fällen den RPI einsetzen. Alle neuen technischen Lösungen müssen vorher gründlich getestet und geprüft werden. Auch wenn sich die Zielplattform des Projekts ändert, werden in der Anfangsphase viele der technischen Aspekte auf Raspberry Pi-Mikrocomputern getestet.
Quellen:
www.youtube.com/watch?v=k2C4lbbIH0c&t=103s
www.raspberrytips.com/raspberry-pi-history/
www.sonypencoed.co.uk
