Autor: Patrick Schnabel

Ich hatte ja mal bei Euch angefragt, welche sinnvollen Einsatzmöglichkeiten bei Euch ein Raspberry Pi hat. Es kamen ein paar Rückmeldungen zusammen. In Summe war der Einsatz immer im Zusammenhang mit Selbstbau-Lösungen für die Heimautomation und Smart Home. Das ist sehr typisch, weil die kommerziell erhältlichen Komponenten wenig Spielraum bei nutzerspezifischen Steuerungen lassen.
Wenn man dann eigene Steuerungen auf einem Raspberry Pi programmiert hat, dann ist man nur noch einen kleinen Schritt davon entfernt, beispielsweise ein eigenes Nextcloud oder einen DNS-Werbeblocker einzusetzen. Die typischen Technik-Hürden sind nur noch minimal höher.

Die meisten von Euch genannten Lösungen basieren auf mindestens einem Raspberry Pi 3 oder höher. Mich interessieren allerdings Lösungen, die mit einem älteren Raspberry Pi auch funktionieren. So ähnlich, wie mein Projekt mit dem Offline-TTS-Modul für einen beliebigen Mikrocontroller.

 

Erfolgreich abgeschlossen: Text-To-Speech (TTS) mit Raspberry Pi

Ursprünglich wollte ich TTS auf einem Raspberry Pi Pico zum Laufen bekommen. Aber das war dann doch zu ambitioniert und funktioniert einfach nicht.
Doch so ganz wollte ich mich nicht geschlagen geben und hatte die Idee, dass der Einplatinen-Computer Raspberry Pi dafür besser geeignet sein könnte. Eine erster Blick auf verfügbare Software für Linux war zumindest vielversprechend.

Trotzdem wollte ich die Idee, dass der Raspberry Pi Pico sprechen kann nicht ganz aufgeben und habe die Lösungen mit dem Raspberry Pi so konzipiert, dass der Mini-Computer als Offline-TTS-Modul für einen beliebigen Mikrocontroller nutzbar ist.

• Grundlegendes Konzept: Raspberry Pi als Offline-TTS-Modul für Mikrocontroller

Raspberry Pi mit eSpeak NG

Weil es verschiedene TTS-Lösungen für den Raspberry Pi gibt, habe ich mich auf zwei beschränkt. Eine Lösung mit eSpeak NG funktioniert mit jedem Raspberry Pi. Auch mit den ganz alten. Man muss nur einen Lautsprecher an die vorhandene Klinkenbuchse anschließen und schon kommt der Text, den der Raspberry Pi über eine serielle Schnittstelle bekommt aus dem Lautsprecher.

• Raspberry Pi als Offline-TTS-Modul mit eSpeak NG für Mikrocontroller

Raspberry Pi mit Piper-TTS

Natürlich ist bei dieser einfachen Lösung die Qualität der Sprachausgabe maximal schlecht, weswegen ich auch eine Lösung ausprobiert habe, die einfach besser und natürlicher klingt. Ein Raspberry Pi 3 B+ hat genug Rechenleistung, um kurze Sätze schnell genug in Sprache umzuwandeln, dass interaktive Systeme möglich sind. Auch hier ist der Raspberry Pi ein TTS-Modul für einen beliebigen Mikrocontroller.

• Raspberry Pi als Offline-TTS-Modul mit Piper-TTS für Mikrocontroller

 

Neues Projekt: Raspberry Pi sinnvoll verwenden

Ich habe mich erneut an ein Projekt gemacht, bei dem ich einen Raspberry Pi sinnvoll einsetzen wollte. Die Idee war, ihn als eine Art Erweiterungsmodul für einen beliebigen Mikrocontroller zu nutzen.

Der konkrete Anwendungsfall ist das Logging von Sensordaten. Mikrocontroller stoßen dabei schnell an ihre Grenzen: Es gibt oft nicht genug Speicher, meist keine sauber geführte Echtzeituhr und auch die Möglichkeiten zur späteren Auswertung der Daten sind eher eingeschränkt. Genau hier soll der Raspberry Pi ins Spiel kommen und als Logging-Zentrale dienen, die diese Aufgaben übernimmt.

Im Vorfeld habe ich mich deshalb etwas intensiver mit Logging mit Linux beschäftigt, insbesondere mit „journald“. Der Vorteil daran ist, dass es direkt in Raspberry Pi OS integriert ist und man entsprechend viele Beispiele und Anleitungen findet. Außerdem gibt es bereits fertige Werkzeuge, mit denen sich die gespeicherten Log-Daten später gut weiterverarbeiten lassen.

• Raspberry Pi OS: Logging mit journald

Wie es damit weitergeht und welche konkreten Nutzungsmöglichkeiten sich daraus ergeben, folgt beim nächsten Mal.

 

Aktuelle Experimente

Stromspar-Optionen des Raspberry Pi Pico

Die meisten denken, dass sich dieses Thema nur direkt auf den Pico bezieht. Allerdings geht das weit darüberhinaus. Denn das Stromspar-Funktionen muss man nicht dem Pico überlassen. Man kann das auch extern steuern. Ich habe deshalb einige Ideen gesammelt und auch praktisch umgesetzt:

– Senken der Taktfrequenz
– Zeitweise in den Schlafmodus versetzen
– Spannungsregler steuern
– Mikrocontroller steuern
– Externe Auto-Power-Off-Schaltung
– Schlafmodus mit Aufweck-Funktion
– DORMANT-Modus mit Aufweck-Funktion

• Raspberry Pi Pico: Grundlagen zum Strom sparen

 

Neue Artikel

Wie so oft, wenn ich mich etwas intensiver beschäftigte, kommt es beiläufig zu Artikeln die mit einem Hauptthema am Rande zu tun haben. Die folgenden Artikel sind typische Beispiel dafür, wie sie zum Thema Offline-TTS-Modul entstanden sind.

• Raspberry Pi: Audio-Ausgabe einstellen
• Raspberry Pi OS: Read-Only Mode (Schreibschutz)
• Raspberry Pi OS: Python-Script beim Booten automatisch starten (Autostart)

 

Schaltungen mit dem Timer-IC NE555 zum Experimentieren

Die folgenden Schaltungen sind ein Teil des Elektronik-Sets Timer Edition. In diesem Elektronik-Set sind Grundschaltungen, dazugehörige Experimente zum besseren Verständnis und anwendungsorientierte Schaltungen zum Timer-IC NE555 kombiniert.

• Elektronik-Set Timer Edition kaufen

NE555 als NE555 als akustischer Signalgeber

Natürlich ist der N555 kein Tongenerator. Es gibt tatsächlich ein paar Anwendungsfälle, die man dem Bereich Akustik zuordnen kann. Fairerweise muss man sagen, dass das nichts mit Musik zu tun hat, sondern ausgangsseitig nur ein Summer oder Lautsprecher statt einer LED verwendet wird. Die Frage ist trotzdem, welche Töne man einem NE555 entlocken kann.

• Grundschaltung: NE555 als akustischer Signalgeber
• Experimente: NE555 als akustischer Signalgeber
• Einstellbares Metronom mit NE555
• Einfacher Tongenerator mit NE555
• Alarmgeber mit NE555

 

Wie bereits „angedroht“ werde ich mich in nächster Zeit vermehrt mit dem Thema KI befassen.

Ich habe dazu positive und auch negative Rückmeldungen erhalten. Positive im Sinne, dass man sich darauf freut, was ich zu berichten habe. Negative im Sinne, dass jetzt durch KI die Welt untergeht.

In meinem Leben ist die Welt noch nicht untergegangen und wird es auch nicht. Da bin ich mir ziemlich sicher. Und von den ganzen Weltuntergangspropheten hatte noch keiner Recht. Es kam immer anders als gedacht.

Meine ersten Versuche mich von der praktischen Seite mit KI zu befassen, wurden dadurch ausgebremst, dass mir die vielen nachbaubaren Beispiele nicht gefallen wollen.

Beispielsweise Objekterkennung, Gesichtserkennung, auch einer bestimmten Person und Posenerkennung (Körperhaltung).

Nehmen wir an, eine KI erkennt ein Objekt. Was mache ich dann mit dieser Information? Das sind alles nette Spielereien, die aus meiner Sicht nur eine punktuelle praktische Relevanz haben.

Denkbar wäre, dass man das verwendete KI-Modell selber um weitere Objekte ergänzt. Dafür braucht man beispielsweise 200 bis 500 unterschiedliche Bilder des Objekts, um dem KI-Modell die Möglichkeit der Erkennung anzulernen. Woher soll ich 500 Bilder von irgendwas herbekommen? Soll ich die aus der Google-Bildersuche rausziehen?

Das ist aber nur die eine Seite. Es gibt sehr viele unterschiedliche Aspekte, wie man sich mit KI befassen kann:

• Grundsätzliche Funktionsweise von KI-Modellen und dem mathematischen Hintergrund
• Eigene KI-Modelle bauen: Vom Sammeln und Aufbereiten von Daten bis zum Trainieren und Anwenden von KI-Modellen
• Effektive Nutzung von LLMs wie ChatGPT, Gemini und Claude für den eigenen Bedarf
• Offline-Nutzung von KI-Modellen
• KI-Agenten bauen: Aufgaben an KI-Agenten delegieren und ausführen lassen

Was davon interessiert dich am ehesten?

Viel Spaß beim weiteren Lesen

Patrick Schnabel

 

Aktuelle Projekte

RELOADED: Text-To-Speech (TTS)

Letztes Mal hatte ich berichtet, dass ich ausprobieren wollte, ob ich Text-To-Speech (TTS) auf einem Raspberry Pi Pico zum Laufen bekomme.

TTS ist die Umwandlung von Text in Sprache.

In meinem jugendlichen Leichtsinn habe ich mir gedacht, das kann doch nicht so schwer sein. Weit gefehlt. Der Raspberry Pi Pico ist dafür praktisch ungeeignet. Es fehlt an allem: Software, Hardwareleistung und eine vernünftige Möglichkeit Audio-Signale auszugeben.

Ich bin mit dieser Idee krachend gescheitert, noch bevor ich irgendetwas ausprobieren konnte.

Aber, so ganz will ich mich nicht geschlagen geben. Vielleicht klappt es mit dem Einplatinen-Computer Raspberry Pi besser. TTS-Software für Linux gibt es zumindest eine Menge.

Demnächst mehr dazu.

 

NEU: Stromspar-Optionen des Raspberry Pi Pico

Eines meiner liebsten Experimente ist, den Stromverbrauch von Geräten, Schaltungen und Bauteilen zu ermitteln. Im nächsten Schritt stehen dann Überlegungen an, mit welchen Maßnahmen man den Stromverbrauch senken kann.

Da sich ein Raspberry Pi Pico programmieren lässt, gibt es einige Möglichkeiten den Stromverbrauch zu senken. Einige davon sind universell. Sie eignen sich auch für andere Mikrocontroller oder Schaltungen.

Ich habe bereits ein paar Experimente gemacht. Demnächst mehr.

 

Erfolgreich beendete Projekte

Schaltung: LED-Lichtschranke mit Fotowiderstand

Mir ist eine Schaltung ist mir in die Finger gefallen, die ich natürlich ausprobiert wollte. Wenig sinnvoll, aber nur um die Machbarkeit zu demonstrieren.

Diese LED-Lichtschranke nutzt eine Leuchtdiode und einen Fotowiderstand. Bei ununterbrochenem Licht leuchtet eine zweite LED, bei Unterbrechung erlischt sie. Die Schaltung ist jedoch anfällig für Umgebungslicht und funktioniert am besten in dunklen Bedingungen. Der Aufbau erfordert spezielle Maßnahmen zur Lichtabschirmung.

• LED-Lichtschranke mit Fotowiderstand

Mit dem Elektronik-Set Starter Edition kann man diese Schaltung nachbauen.

• Elektronik-Set Starter Edition

 

Schaltungen mit dem Timer-IC NE555 zum Experimentieren

Die folgenden Schaltungen sind ein Teil des Elektronik-Sets Timer Edition. In diesem Elektronik-Set sind Grundschaltungen, dazugehörige Experimente zum besseren Verständnis und anwendungsorientierte Schaltungen zum Timer-IC NE555 kombiniert.

• Elektronik-Set Timer Edition kaufen

 

NE555 als NE555 als monostabile Kippstufe

Didaktisch gesehen ist die monostabile Kippstufe die bevorzugte Schaltung. Allerdings ist sie aus meiner Sicht die schwerste. Allerdings stecken ein paar interessante Anwendungsfälle dahinter.

• Grundschaltung: NE555 als monostabile Kippstufe
• Experimente: NE555 als monostabile Kippstufe
• Retriggerbare monostabile Kippstufe mit NE555
• Einfacher On-Off-Toggle-Schalter mit NE555
• Einschaltverzögerung mit NE555
• Ausschaltverzögerung mit NE555

Und ewig nervt die KI

Mir ist bewusst, dass allein dieses Thema manche furchtbar nervt: künstliche Intelligenz, Machine Learning und künstliche neuronale Netze. Das Thema scheint überhand zu nehmen. Seit ChatGPT scheint es nichts anderes mehr zu geben. Doch soviel sei gesagt, die Künstliche Intelligenz geht nicht mehr weg.

Wie man Software und datenverarbeitende Geräte nutzen kann, das hat sich verändert. Die Welt der regelbasierten Programmierung hat mit den datenbasiert lernenden Algorithmen neue Spielgefährten bekommen.

Es erinnert mich an eine Zeit vor ein paar Jahren, in der etwas ähnliches passiert ist. Das war Ende der 1990er Jahre, als sich das Internet langsam in der Gesellschaft breit gemacht hat. Rückblickend hat sich unser Alltag durch das Internet in vielen Bereichen verändert. Alle Informations- und Kommunikationsdienste, die wir nutzen, sind heute ein Teil des Internets.

Den selben Einfluss sehen wir gerade durch die Nutzung künstlicher Intelligenz, die sich auch überall breit macht. Ob wir das gut oder schlecht finden, das spielt keine Rolle. Die Entwicklungsschritte hin zu nutzbarer KI sind getan. Es geht nur noch darum die passenden Anwendungsfälle zu finden, KI-Funktionen leichter zu implementieren und nutzen zu können.

Zur Zeit befinden wir uns noch in einer Übergangsphase, bei der noch viele Frage offen sind und vieles nicht gut genug funktioniert. Aber das wird sich mit der Zeit legen.

Deshalb werde ich mich in der nächsten Zeit vermehrt mit KI und ML beschäftigen. Nicht nur theoretisch sondern auch praktisch mit Experimenten und Anwendungsmöglichkeiten. Du kannst mit diesem Newsletter dabei sein. Es wird nachbaubare Projekte und nachvollziehbare Experimente geben.

Für diejenige, die kein Interesse an KI haben, für die habe ich natürlich Themen und Projekte, die garantiert KI-frei sind.

Viel Spaß beim Lesen und Ausprobieren
Patrick Schnabel

PS: Ich möchte mich nochmals gesammelt für die vielen Rückmeldungen bedanken, die immer wieder eintreffen und über die ich mich sehr freue.

 

Erfolgreich beendete Projekte

Raspberry Pi Pico: VSYS mit ADC messen

Der Raspberry Pi Pico ermöglicht das Messen der Versorgungsspannung (VSYS) über den ADC 3 (GPIO 29). Weil ein ADC nur Spannungen von 0 bis 3,3 Volt messen kann ist noch ein Spannungsteiler vorgeschaltet, wegen dem man die Spannung an VSYS berechnen muss.
Damit auch beim Pico W der VSYS gemessen werden kann ist eine angepasste Softwareimplementierung erforderlich, weil der Pin doppelt belegt ist.

• Raspberry Pi Pico: VSYS mit ADC messen
• Raspberry Pi Pico W: VSYS mit ADC messen

Was kann man damit machen? Die Spannung an VSYS kann zur Stabilitätsüberwachung und zur Erkennung des Batteriebetriebs genutzt werden.

• Raspberry Pi Pico: Überwachen der Versorgungsspannung an VSYS

Denkbar wäre auch eine Anzeige des Batterie-Ladezustands, wenn der sich aus der Spannung ableiten lässt. Der Programmcode berücksichtigt Unterschiede zwischen dem Pico und Pico W. Es müssen nur die Werte für volle und leere Batterien definiert werden.

• Raspberry Pi Pico: Batterie-Lade-Zustand anzeigen

 

Aktuelle Projekte

NEU: Künstliche Intelligenz

Zum Auftakt gibt es etwas zum Einlesen.

• Künstliche Intelligenz (KI) / Artificial Intelligence (AI)
• Machine Learning / Maschinelles Lernen

 

NEU: Text-To-Speech (TTS)

Text-To-Speech (TTS) ist eine Technik, die geschriebenen Text in gesprochene Sprache umwandelt. Kurz gesagt: TTS macht Text hörbar.
Text-to-Speech (TTS) hat sich in den letzten Jahren von robotischen Stimmen zu fast menschlich klingenden Sprachmodellen entwickelt. Das eröffnet für Bastler und Technik-Begeisterte neue Möglichkeiten der Interaktion mit Maschinen.

Ich habe mir vorgenommen das mal anzuhören, und zu prüfen was und wie es möglich ist.

Demnächst mehr dazu.

Zum neuen inhaltlichen Format habe ich einige Nachrichten bekommen, über die ich mich sehr gefreut habe. Ein paar Leute lesen also doch noch mit 😉

Zusammenfassend kann ich sagen, dass der Wunsch geäußert wurde Euch auch weiterhin mit spannenden Themen auf dem Laufenden zu halten.

Ich denke, das ist machbar 🙂

Viel Spaß beim Lesen
Patrick Schnabel

 

Erfolgreich beendete Projekte Experimente

ADC beim Raspberry Pi Pico richtig initialisieren

Mir war aufgefallen, dass es unterschiedliche Arten der Initialisierung eines ADCs beim Raspberry Pi Pico mit MicroPython gibt. Zu allem Überfluss verhalten die sich unterschiedlich und liefern teilweise falsche Messwerte.
Ich habe mir die Mühe gemacht, herauszufinden woran das liegt und was letztendlich die richtige Methode ist.
Ich habe die Probleme und Gründe und auch die richtige Methode dokumentiert.

• Raspberry Pi Pico: ADC richtig initialisieren

 

Stromausfall-Monitor bei Abwesenheit

Aus der Kategorie „Kompliziert, wenn es auch einfach geht.“

In einem Artikel von Heise Online wurde einmal die Bauanleitung für einen Stromausfall-Monitor vorgestellt. Inklusive Mikrocontroller und Akku.
Ich habe mich dann für ganz clever gehalten und gedacht, dass das auch einfacher gehen müsste, und mit einem Raspberry Pi Pico und einem Taster nachgebaut. Der Raspberry Pi Pico signalisiert mit seiner Onboard-LED, wenn bei Abwesenheit der Strom weg war. Der Taster setzt den Zustand zurück

• Raspberry Pi Pico: Stromausfall-Monitor bei Abwesenheit

Im Prinzip ist das nur eine LED mit einer Speicher- und Rücksetz-Funktion. Deshalb habe ich mir dann gedacht, dass das noch viel einfacher gehen müsste und habe kurzer Hand diese Funktion mit ein paar elektronischen Bauteilen nachgebaut. Ohne Mikrocontroller.

• Bausatz: Stromausfall-Monitor ohne Mikrocontroller

 

Aktuelle Projekte

NEU: VSYS mit ADC am Raspberry Pi Pico messen

Der Raspberry Pi Pico ermöglicht das Messen der Versorgungsspannung (VSYS) über den ADC 3 (GPIO 29), der intern mit einem Spannungsteiler verbunden ist.
Bisher waren meine Versuche die korrekte Spannung zu messen daran gescheitert, weil ich bisher für die Initialisierung des ADCs die falsche Methode verwendet habe.
Da ich das jetzt, siehe oben, geklärte habe, wollte ich mir das nochmal anschauen und nützliche Funktionen ableiten.

Demnächst mehr dazu.

Alte Raspberry Pis sinnvoll nutzen

Weil ich einige alte ungenutzte Raspberry Pis in der Schublade liegen habe, habe ich nach sinnvollen Anwendungen gesucht. Das Ziel war alte ungenutzte Raspberry Pis vor dem Elektroschrott zu retten.

Die erste Suche im Internet und auch mit einem KI-Chatbot ergab die üblichen Verdächtigen:

• Retro-Spielekonsole
• Smart-Home-Zentrale
• Media-Center

Das sind alles nette Ideen, die aber sehr speziell sind und niemand wirklich braucht. Außerdem sind das Anwendungen für die die alten Raspberry Pis viel zu lahm sind. Habe ich alles ausprobiert und keinen Spaß damit gehabt.

Ich habe deshalb noch ein wenig in alten Aufzeichnungen gekramt und bin tatsächlich fündig geworden. Das sind aber alles Dinge, die nie wirklich gut funktioniert haben. Es reicht manchmal nicht, wenn es irgendwie funktioniert. Es muss auch stabil und benutzbar sein. Das war es oft nicht. Also klassische, gescheiterte Projekte. Ich werde denen eine zweite Chance geben und weitere Versuche wagen, es besser zu machen.
Demnächst mehr davon mit funktionierenden Anleitung oder vielleicht auch einer Gescheitert-Botschaft.

Meine weitere Suche umfasste auch mein direktes Umfeld und da befinden sich doch tatsächlich ein paar Raspberry Pis im dauerhaften Einsatz, die ich auch wirklich nutze:

• Raspberry Pi Zero als DNS-Server mit Werbeblocker
• Raspberry Pi 3 B+ als Cloud-Server mit Nextcloud
• Raspberry Pi 2 B als Backup-Server für Webhosting-Pakete
• Raspberry Pi Zero W als AirPrint-Server für einen alten USB-Drucker

Ich habe dafür leider keine funktionierenden Anleitungen. Ich werde das nachholen.

Vielleicht hat jemand tatsächlich einen Raspberry Pi im Einsatz. Das würde mich interessieren. Schreib doch mal.

Schaltungen mit dem Timer-IC NE555 zum Experimentieren

Die folgenden Schaltungen sind ein Teil des Elektronik-Sets Timer Edition. In diesem Elektronik-Set sind Grundschaltungen, dazugehörige Experimente zum besseren Verständnis und anwendungsorientierte Schaltungen zum Timer-IC NE555 kombiniert.

• Elektronik-Set Timer Edition

NE555 als astabile Kippstufe

Die astabile Kippstufe mit dem NE555 erzeugt ein kontinuierliches Rechtecksignal, das zwischen HIGH und LOW wechselt. Sie wird häufig für Impuls- und Tongeneratoren verwendet, etwa um LEDs zum Blinken zu bringen. Wichtige Bauteile sind Widerstände und ein Elektrolyt-Kondensator, die die Blinkgeschwindigkeit beeinflussen.

• Grundschaltung: NE555 als astabile Kippstufe
• Experimente: NE555 als astabile Kippstufe
• Einfacher LED-Blitzer mit NE555
• Einfacher LED-Blinker mit NE555
• Einfacher LED-Wechselblinker mit NE555