Allgemeine Probleme beim Raspberry Pi lösen

Fast alle Probleme, die im laufenden Betrieb mit dem Raspberry Pi auftreten, haben häufig folgende Ursachen:

unzureichendes Netzteil
fehlerhaftes Image auf der SD-Speicherkarte
ungeeignete Komponenten (SD-Speicherkarte, USB-Gerät, ...)
nicht zielführende Konfiguration
defekter Raspberry Pi

Problem: Der Raspberry Pi startet nicht

Das böseste aller Probleme ist, wenn der Raspberry Pi erst gar nicht startet. Voraussetzung, damit der Raspberry Pi startet wären die folgenden Bedingungen:

Eine "vollständig" eingelegte SD-Speicherkarte mit "korrekt" installiertem Betriebssystem.
Ein "geeignetes USB-Netzteil" mit 5 Volt und mindestens 2 Ampere Ausgangsstrom.
HDMI-Bildschirm zum Prüfen

Hinweis: Ob der Raspberry Pi ohne Probleme wirklich startet oder nicht, kann man nur dann zweifelsfrei feststellen, wenn man vor der Inbetriebnahme einen HDMI-Bildschirm eingeschaltet und angeschlossen hat. Wenn man darauf verzichtet, zum Beispiel wegen Headless-Betrieb, dann wird man dem Problem kaum auf die Spur kommen, wenn keine Verbindung übers Netzwerk möglich ist.
Man kommt dem Problem aber nur auf die Spur, wenn man an einem Bildschirm sieht, wo der Raspberry Pi gerade steht.
Dabei muss man berücksichtigen, dass ein Raspberry Pi die Bildschirmausgabe am HDMI-Ausgang in der Regel nur dann aktiviert, wenn er beim Starten einen angeschlossenen Bildschirm erkennen kann. Wird ein Bildschirm erst nach der Inbetriebnahme angeschlossen, bleibt der in der Regel aus. Der Grund ist, dass der Raspberry Pi den HDMI-Ausgang nachträglich "nicht" aktiviert (kein Plug & Play).

Analyse: LED-Blinken interpretieren (Raspberry Pi 2 B)

Wenn keine Bildschirm-Ausgabe möglich ist, dann muss man sich auf die korrekte Interpretation der LEDs auf dem Raspberry Pi verlassen.

Die (rote) PWR-LED signalisiert normalerweise nur eine vorhandene Spannungsversorgung. Das heißt, ob das Netzteil eingesteckt ist, oder nicht. Auch bei einem heruntergefahrenen Raspberry Pi sollte die PWR-LED immer noch leuchten.
Sollte die PWR-LED blinken, dann wird damit ein Problem mit der Spannungsversorgung signalisiert. Bei älteren Raspberry-Pi-Modellen blinkt diese LED, wenn die Spannung unter 5 Volt fällt. Ab dem Raspberry Pi B+ blinkt die PWR-LED erst dann, wenn die Spannung unter 4,63 Volt fällt.
Blinkt die PWR-LED, dann ist das Netzteil das Problem und gehört ausgetauscht.

Ist die PWR-LED an und die (grüne) ACT-LED ebenfalls dauerhaft an oder aus, dann konnte in der Regel das Image auf der SD-Speicherkarte nicht gelesen werden. Den gleichen Effekt hat man auch, wenn keine SD-Karte eingelegt ist.
Probleme beim Starten des Betriebssystems wird der Raspberry Pi mit der ACT-LED signalisieren. In dem Fall wird diese LED mehrmals blinken und dann ausbleiben. In jedem Fall stimmt mit dem Image oder der SD-Speicherkarte etwas nicht.

Normal ist, wenn die PWR-LED dauerhaft leuchtet und die ACT-LED ansonsten die Zugriffe auf die SD-Karte signalisiert. In dem Fall wird die ACT-LED heftig aufblitzen. Sowohl beim Lesen als auch beim Schreiben auf die SD-Karte.

Lösung 1: Teile probeweise tauschen

Um einem Totalausfall auf die Spur zu kommen hilft es nur, wenn man alle Teile der Reihe nach (nicht alle auf einmal) durch Teile ersetzt, von denen man weiß, dass sie funktionieren. Aber Vorsicht bei neuwertigen Teilen. Die können auch defekt sein.

Raspberry Pi (der nachweislich funktioniert)
SD-Speicherkarte (mit korrekt beschriebenen Image)
Netzteil (nicht Handy-Ladegerät)

Wenn sich der Übeltäter auf diese Weise nicht einschränken lässt, dann sollte man auch noch auf folgende Teile einen Blick werfen, sofern sie vorhanden sind.

Micro-SD-Adapter
USB-Netzteil-Kabel
SD-Karten-Slot (auf dem Raspberry Pi)

Lösung 2: SD-Speicherkarte prüfen

Normalerweise geht ein Raspberry Pi nicht so einfach kaputt. Deshalb sollte man damit rechnen, dass so manche SD-Speicherkarte Probleme macht. Gerade beim Booten kann es dann zu vielfältigen Problemen kommen. Gelegentlich vorkommende Inkompatibilitäten oder baulich bedingte Probleme können dazu führen, dass der Kontakt zwischen Karte und Slot ausbleibt.

In der Regel kann man davon ausgehen, dass die verwendete SD-Speicherkarte in Ordnung ist. Im Zweifelsfall sollte man hier die Kompatibilität mit einem anderen Raspberry Pi prüfen. Die Funktion in einem völlig anderen Gerät gewährleistet aber nicht, dass die Karte im Raspberry Pi funktionieren muss.

Ansonsten stellt sich die Frage, wie das Betriebssysteme auf die SD-Karte gebracht wurde. Wenn man einen Linux-PC hat und dort die SD-Karte einlegt, dann sollte man zwei Partitionen darauf erkennen können. Wenn man nur einen Windows-PC hat, dann sieht man nur eine Partition mit dem Namen "Boot". In beiden Fällen sollte alles in Ordnung sein.
Sieht man diese Partition nicht, dann war die Installation des Betriebssystems fehlerhaft.

Betriebssystem für den Raspberry Pi auf eine SD-Speicherkarte installieren

Problem: Der Raspberry Pi fällt aus oder läuft instabil

Während des Dauerbetriebs stellt man fest, dass der Raspberry Pi nicht mehr richtig funktioniert. Er scheint unvorhersehbar abzustürzen oder hängenzubleiben.
Die Ausfälle des Raspberry Pi äußern sich häufig dadurch, dass Netzwerk-Verbindungen (LAN, WLAN, Internet) verloren gehen oder USB-Geräte (Tastatur, Maus, USB-Sticks, ...) ihren Dienst ganz oder sporadisch einstellen.
In der Regel hilft dann nur noch ein Neustart. Das heißt, Stecker ziehen und wieder stecken.

Analyse: Stromversorgung

In der Regel wird man einfach nur feststellen, dass der Raspberry Pi nicht richtig funktioniert und sehr unzuverlässig arbeitet.
Die exakte Ursache kann dabei sehr vielfältig sein. Da reicht schon ein ungeeignetes USB-Gerät. Zum Beispiel ein zusätzlicher WLAN-Adapter, der heftig Strom zieht. Oder eine USB-Festplatte, die eigentlich eine eigene Stromversorgung braucht.

Manchmal kann man im Zug von Ausfällen oder Instabilitäten feststellen, dass ab und zu ein buntes Quadrat (Regenbogenfarben) rechts oben am Bildschirm erscheint. Das Quadrat weist darauf hin, dass die Stromversorgung ungenügend ist. Das Quadrat erscheint, sobald die Eingangsspannung unter 4,65 V abfällt. Dieses Quadrat kann aber auch völlig unmotiviert schon mal bei 4,9 Volt erscheinen.
Wenn das Viereck nur rot aufleuchtet, dann ist der Chip über 85 °C warm geworden. Ursache kann dann die Übertaktung sein, wodurch viel mehr Strom gezogen wird. Sobald das Quadrat erscheint, wird auch die Übertaktung ausgeschaltet.

Das Netzteil am Raspberry Pi muss für folgende Komponenten dimensioniert sein:

Raspberry Pi (CPU + Arbeitsspeicher)
GPIO
HDMI
LAN
USB-Peripherie (Tastatur, Maus, USB-Sticks, WLAN-Stick, ...)

Der Stromverbrauch der internen Komponenten ist gut dokumentiert und optimal eingestellt. Hier kommt man mit einem handelsüblichen USB-Netzteil aus. Der Stromverbrauch der USB-Geräte ist dagegen unbekannt. Hier kann es vorkommen, dass sich ein handelsübliches USB-Netzteil als ungeeignet erweist.

Laut USB-Spezifikation muss ein USB-Gerät seine maximale Stromaufnahme ausgeben können. Mit dem folgenden Kommando kann man sich Informationen über die aktuell angeschlossenen USB-Geräte anzeigen lassen.

lsusb -v

Wenn man den Energiebedarf aller USB-Geräte gesamt ermitteln möchte:

lsusb -v | grep MaxPower

Die Angaben sind natürlich mit Vorsicht zu genießen. Denn sie bedeuten nicht, dass dieser Strom tatsächlich auch benötigt wird.

Wenn ein USB-Gerät auch nur für kurze Zeit erheblichen Mehrstrom als im Normalbetrieb braucht, dann zwingt das die vom Netzteil gelieferte Spannung in die Knie und der Raspberry Pi sieht sich gezwungen einzelne Komponenten zu deaktivieren. Dabei können folgende Fehlerbilder entstehen:

Bildschirm wird schwarz (ganz oder kurzzeitig)
Tastatureingaben werden verzögert oder gar nicht verarbeitet
Mausbewegungen werden verzögert oder gar nicht verarbeitet
Netzwerkverbindungen gehen verloren und bleiben außer Betrieb
Verbindung ins Internet geht verloren
Updates sind nicht möglich oder werden mit einer Fehlermeldung abgebrochen

In der Regel handelt es sich dabei um ein Problem mit der Energieversorgung. Trotz 5V/2A-USB-Netzteil sind manche Netzteile schlichtweg ungeeignet, um einen Raspberry Pi zusammen mit mehreren USB-Geräten und LAN/WLAN-Verbindung mit Strom zu versorgen. Es geht dabei nicht um die Werte des Netzteils allein, sondern wie stabil das Netzteil in einem bestimmten Zustand diese Werte liefern kann. Die Stromstärke, die verbraucht wird, schwankt erheblich. Ein Netzteil muss nicht nur für den Raspberry Pi geeignet sein, es muss vor allem mit dem zeitlich häufig wechselnden Strombedarf der angeschlossenen Peripherie klarkommen. Das kann nicht jedes angebotene Netzteil leisten.

Hinweis: Auch ein schon länger betriebenes Netzteil, dass noch nie Probleme gemacht hat, kann altersbedingt schlechte elektrische Werte bekommen, die wiederum zu instabilen Bedingungen führen können.

Lösung 1: USB-Kabel auswechseln

Eine erste sinnvolle Maßnahme ist, das USB-Kabel zwischen Netzteil und Raspberry Pi, sofern wechselbar, auszutauschen. Nicht jedes USB-Kabel ist gleich gut für die Stromversorgung geeignet. Wenn das Kabel über 1 m lang ist, dann ist das schon grenzwertig. Besonders bei dünnen Kabeln ist der Leitungswiderstand zu groß und damit der Spannungsverlust zu hoch.
Manchmal hilft es ein anderes und vor allem kurzes Kabel zu verwenden oder wenn das nicht möglich ist, selber eines mit einem größeren Querschnitt zu basteln.

Lösung 2: Ein anders/stärkeres/richtiges Netzteil verwenden

Die meisten USB-Netzteile, die erhältlich sind und teilweise auch bei Raspberry-Pi-Bundles mitgeliefert werden, sind leider völlig ungeeignet. Sie eignen sich als Ladegerät für Handys und Smartphones, aber weniger für die Stromversorgung eines Mini-Computers, wie den Raspberry Pi. Vor allem dann nicht, wenn an dessen USB-Ports noch etliche weitere Geräte angeschlossen sind.

Der Raspberry Pi braucht ein Netzteil, dass in der Lage ist seine Ausgangsspannung auch dann konstant zu halten, wenn kurzfristig viel Strom gezogen wird. Das Netzteil muss dynamisch auf kurzfristig wechselnde Stromanforderungen reagieren können.
In der Regel hilft schon ein stärkeres Netzteil mit einer höheren Stromstärke (in Ampere), um einen Raspberry Pi dauerhaft und stabil mit Strom zu versorgen. Dabei verschwindet auch das farbige Quadrat rechts oben im Bildschirm.

Raspberry Pi: Das richtige Netzteil

Lösung 3: Aktiver USB-Hub mit eigenem Netzteil für USB-Geräte

USB-Geräte beziehen Ihren Strom in der Regel über die USB-Ports des Raspberry Pi. Dieser Strom muss aus dem USB-Netzteil vom Raspberry Pi kommen. Das kann dazu führen, dass entweder das Netzteil oder der Raspberry Pi die Grätsche macht.
Wenn man USB-Geräte stabil am Raspberry Pi betreiben möchte, dann empfiehlt es sich diese an einem aktiven USB-Hub zu betreiben, der ein eigenes Netzteil hat.
Dann muss man Notfalls mit 2 Netzteilen leben. Allerdings gibt es auch Netzteile mit 2 oder mehr USB-Buchsen, die gleichzeitig auch mehr Strom liefern können.

Raspberry Pi: Grundlagen der Energieversorgung / Stromversorgung

Lösung 4: USB-Strom erhöhen

Hinweis: Diese Lösung ist nur dann sinnvoll, wenn man ein wirklich gutes Netzteil verwendet. Ansonsten macht diese Lösung mehr Probleme, als das sie nützt.

Standardmäßig ist die Stromentnahmen aus den USB-Ports auf 600 mA begrenzt. Insgesamt darf der Raspberry Pi 1,2 A (1.200 mA) an die USB-Geräte weitergeben. Das geht aber nur dann, wenn das Netzteil entsprechend leistungsfähig ist. Außerdem muss das explizit freigeschaltet werden.
Beim Raspberry Pi zusammen mit Raspbian gibt es die Möglichkeit, bei den Modellen B+ und 2 B die Stromstärke, die über den USB entnommen werden kann, von 600 mA auf 1200 mA zu erhöhen.

Dazu öffnet man folgende Datei:

sudo nano /boot/config.txt

Hier trägt man folgende Zeile ein (alte Firmware):

safe_mode_gpio=4

Hier trägt man folgende Zeile ein (aktuelle Firmware):

max_usb_current=1

Lösung 5: Übertaktung ausschalten

Übertakten hat den Nachteil, dass damit auch die Stromaufnahme steigt. Ein ansonsten funktionierendes Netzteil kann sich als untauglich herausstellen, wenn man seinen Raspberry Pi übertakten will. Als kurzfristige Maßnahmen kann man die Übertaktungsfunktion ausschalten, um dem Problem auf den Grund zu gehen oder um die Zeit zu überbrücken, bis man eine besseres Netzteil hat.
"raspi-config" ist ein Tool auf der Kommandozeile. Beim Übertakten hat es den Vorteil, dass es nicht nur die Taktfrequenz des Prozessors ändert, sondern gleich noch sinnvolle Werte für andere damit verbundene Einstellungen vornimmt.

sudo raspi-config

Nach dem Aufruf bekommt man das Hauptmenü zu sehen. Dort wählt man per Pfeiltaste "Overclock" aus und drückt "Return". Anschließend kann man das Übertakten ausschalten.

Übertakten des Raspberry Pi

Lösung 6: SD-Speicherkarte tauschen

Normalerweise reicht eine SD-Speicherkarte mit 8 GByte vollkommen aus. Weil Speicherkarten mit mehr Speicherkapazität nur geringfügig mehr kosten, setzt so mancher Anwender 64-GByte-Speicherkarten ein. Dabei muss man wissen, dass SD-Karten umso mehr Strom verbrauchen je größer die Kapazität der Speicherkarte ist. Wenn man dann noch ein oder gar zwei USB-Sticks am Raspberry Pi betreiben will, dann kann das problematisch werden. In dem Fall muss man kleinere USB-Sticks und Speicherkarten verwenden, oder die USB-Sticks über einen "aktiven" USB-Hub mit eigenem Netzteil betreiben.