Mehrere Raspberry-Pi-Boards liegen nebeneinander
IoT

Raspberry Pi-Projekte: Große Ideen für den Kleinstcomputer

Vom Desktop-Computer-Ersatz bis hin zum Klimalogger für die Werkstatt: Den Möglichkeiten der Klein- und Kleinstcomputer sind kaum noch Grenzen gesetzt. Ganz egal, ob Sie den Raspberry Pi und seine Alternativen als PC-Ersatz im Büro nutzen oder damit Ihr WLAN erweitern – diese Projektbeispiele zeigen Ihnen, was der Kleincomputer alles kann und wie Sie ihn vielleicht auch in Ihrem Business sinnvoll einsetzen können.

Bis zu 8 Gigabyte Arbeitsspeicher, diverse Schnittstellen für USB, Monitor und microSD-Karte – und das alles im Skatkartenformat. Dazu ein individuell programmierbares GPIO-Board für Sensoren und Aktoren: Der Raspberry Pi liefert wie seine Alternativen derzeit jede Menge Erfinderpotenzial für die vernetzte Zukunft von morgen. In der neuesten Variante Raspberry Pi 5 hat der Kleincomputer noch einmal bei Schnittstellen und Prozessorleistung zugelegt. Aber auch mehrere Vorgängermodelle sind weiter im Handel, sodass Sie für jedes Projekt den passenden Raspberry Pi finden.

Wir haben uns umgesehen und spannende Raspberry-Pi-Einsatzgebiete identifiziert, die als Grundlage und Inspiration für Ihre eigenen IoT-Bestrebungen dienen können. Viele IoT-Projekte auf Pi-Basis können Sie sogar als Bausatz käuflich erwerben – oder mit entsprechenden Fachkenntnissen relativ leicht nachbauen.

Inhaltsverzeichnis

Projekt 1: Den Pi als Desktop-Computer nutzen

Sie brauchen einen zusätzlichen Computer in Ihrem Büro, Ihrem Lager oder Ihrer Werkstatt – zum Beispiel zum Aufrufen von Bestell- oder Kundendaten? Oder als Drittgerät, an dem Sie E-Mails lesen und schreiben? Für solche Aufgaben ist der Raspberry Pi als Desktop-Computer völlig ausreichend und zugleich deutlich platzsparender und günstiger als ein klassischer Arbeitsplatz-Computer. Dank Windows 10 IoT Core-Betriebssystem und der bereits vorhandenen Hardware-Schnittstellen lassen sich problemlos Monitor, Maus und Tastatur anschließen.
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Das brauchen Sie:
  • 1x Raspberry Pi (beispielsweise Pi 4 Modell B mit vier Gigabyte Arbeitsspeicher) (oder anderen Kleinstcomputer)
  • 1x 220-Volt-Netzteil (5 Volt DC, 3 Ampere, USB-C)
  • 1x microSD-Karte mit bis zu 32 Gigabyte an Kazpazität
  • 1x Gehäuse für den Pi (beispielsweise ABS Typ H, Joy-it oder im Selbstbau)
  • 1x microHDMI auf HDMI-Adapterkabel
  • 1x Ethernet-Kabel zur Verbindung mit einem Router oder USB-WLAN-Adapter
  • 1x beliebiges USB-Keyboard
  • 1x beliebige USB-Maus
  • 1x beliebiger Monitor mit HDMI-Eingang (oder einen Fernseher)
Montieren Sie zunächst den Pi in das Kunststoffgehäuse. Stecken Sie anschließend die microSD-Karte hinein, schließen Sie alles an und starten den Pi.
Installieren Sie nun Windows 10 IoT Core auf dem Gerät. Beachten Sie jedoch, dass der kleine Computer nicht für grafikintensive Anwendungen oder schnelle, komplexe Berechnungen ausgelegt ist. Für viele Standardaufgaben im Büro reichen seine Leistungsdaten jedoch allemal.
Die möglichen Anwendungszwecke für ein Mini-Gehäuse nebst Netzteil für den Pi sind vielfältig: Bauen Sie einen Webserver für Ihr Büro, installieren Sie einen POS-Computer in Umgebungen mit wenig Platz oder nutzen Sie den Pi als praktischen Klein-PC für mobiles Arbeiten. Im Internet of Things (IoT) vernetzen Sie Ihren Raspberry Pi bequem mit vielen anderen Geräten und Maschinen.

Projekt 2: Raspberry Pi für Ihre Versandarbeitsplätze

Sie versenden täglich viele Pakete an Ihre Kunden? Dann haben Sie sicher mindestens einen speziellen Versandarbeitsplatz in Ihrem Lager eingerichtet mit großem Packtisch, Etikettendrucker und den passenden Spendern für Folien und Polstermaterial.
Logistikexpert:innen empfehlen, jede zu versendende Ware im offenen Versandkarton zu fotografieren und zu wiegen, falls es später zu Verlusten oder Unstimmigkeiten kommt. Solche sich wiederholenden Tätigkeiten kosten allerdings viel Arbeitszeit, die Sie durch Automatisierung einsparen können. Auch hier hilft Ihnen der Raspberry Pi als Versandhelfer.
Das brauchen Sie:
  • 1x Raspberry Pi (beispielsweise Pi 4 Modell B mit vier Gigabyte Arbeitsspeicher) (oder anderen Kleinstcomputer)
  • 1x 230-Volt-Netzteil (5 Volt DC, 3 Ampere, USB-C)
  • 1x Kamera-Modul mit 8 Megapixel Auflösung 
  • 1x Gehäuse für den Pi
  • 1x elektronisches Wiegemodul für den Profi-Einsatz, zum Beispiel von Adam oder Bosche
  • (nach Bedarf) Stativ oder Deckenhalterung für das Kameramodul
  • (nach Bedarf) RS232-Shield für Kommunikation mit Wiegemodul
Befestigen Sie zuerst das Kameramodul genau oberhalb Ihres Packtisches. Eine gute Ausleuchtung sollte vorhanden sein und idealerweise das Wiegemodul direkt von oben anleuchten, parallel zur Kameraausrichtung.
Verbinden Sie nun den Raspberry Pi mit Kameramodul und Wiegemodul. Viele professionelle Wiegemodule besitzen einen USB-Anschluss oder eine RS232-Schnittstelle. Letztere ist beim Raspberry Pi nicht serienmäßig an Bord. Es gibt aber Zusatzboards (sogenannte Shields), über die Sie Ihren Raspberry Pi entsprechend aufrüsten. Für die Arbeitsabläufe haben Sie nun verschiedene Möglichkeiten, wie Sie Fotografieren und Wiegen automatisieren, zum Beispiel so:
Raspberry Pi CM

Wussten Sie schon? Die Industrievariante des beliebten Kleinstcomputers mit dem Namen Raspberry Pi CM gibt es auch zertifiziert nach EN 61131-2 und im robusten Gehäuse für die Hutschienenmontage in Schaltschränken.

Sobald die Kamera eine Bewegung auf dem Wiegemodul feststellt, wartet sie eine einstellbare Zeit ab (zum Beispiel 2 Sekunden) und macht dann ein Foto vom geöffneten Paket. Gleichzeitig schickt das Wiegemodul seinen Messwert an den Raspberry Pi und Foto und Gewichtswert werden gemeinsam in Ihrer Versanddatenbank hinterlegt. Praktisch dabei: Mit dem Raspberry können Sie direkt per SQL-Zugriff in Ihre Logistik-Datenbank in Ihrem Cloud-Speicher schreiben und dabei zeitgleich den Ausdruck des zugehörigen Versandetiketts anstoßen.
Alternativ können Sie die Packtischkamera auch immer dann aktivieren, wenn Ihr Wiegemodul einen neuen Messwert an den Raspberry Pi übermittelt. Oder Sie installieren eine zusätzliche Lichtschranke, die Waage, Fotografieren und Etikettausdruck aktiviert, sobald ein Paket auf das Wiegemodul geschoben wird. Mit dem flexiblen Raspberry Pi haben Sie hier viele Möglichkeiten.
Sie verwenden einen mobilen Packtisch, mit dem Sie Ihre Lagerregale abfahren? Auch das ist kein Problem: Für viele professionelle Wiegemodule gibt es einen zusätzlichen oder bereits integrierten Akku und auch den Raspberry Pi können Sie über ein eigenes Akkumodul überall mit Strom versorgen. Die Verbindung zum Firmennetz bauen Sie dann einfach per WLAN auf (bei vielen Raspberry Pi bereits an Bord).
In Verbindung mit dem Vodafone Easy Connect Prepaid-Tarif können Sie Ihre Verpackungsstation auch per Mobilfunk anbinden, falls Sie im Lager kein WLAN haben.

Projekt 3: Der 3D-Scanner mit Druck-Schnittstelle

Dank der Vielzahl an Sensoren, die Sie an den Pi anschließen können und dessen geringer Anschaffungskosten lassen sich auch komplexe(re) Projekte mit endlichem Einsatz realisieren. Eines davon ist der Pi-3D-Scanner des Niederländers Richard Garsthagen.
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Er hat 39 Pis, jeweils ausgestattet mit einer SD-Karte und einem Kameramodul, zu einer selbstgebauten 3D-Scan-Maschine zusammengebaut. Sofern Sie also über einen 3D-Drucker verfügen oder einfach nur an 3D-Abbildern realer Objekte interessiert sind, ist dieses Projekt einen detaillierten Blick wert.
Das brauchen Sie:
  • 39x Raspberry Pi 4 oder 5 (oder anderen Kleinstcomputer)
  • 39x microSD-Karte mit je acht Gigabyte Speicherplatz
  • 39x Kameramodul
  • 1x 60-Ampere-Netzteil mit Stromverteiler (oder eines für jeden Pi)
  • Entsprechend dimensionierte Ethernet-Switches nebst Verkabelung
  • Diverse Kunststoff-Konstruktionsbauteile für den Scanner
  • Diverse LED-Strips zur gleichmäßigen, schattenfreien Ausleuchtung des Objekts
  • Die 3D-Scan-Software des Niederländers Richard Garsthagen – oder eine eigene Entwicklung
Ursprünglich wollte der Niederländer lediglich aus Spaß 3D-Modelle seiner Kinder erstellen – allerdings erfordern herkömmliche 3D-Scanner, dass man während der Aufnahme still sitzt oder steht. Je nach Objekt kann das ein Problem darstellen, da sich herkömmliche Scanner um das Objekt (oder die Person) herum bewegen. Der Pi-Scanner aus den Niederlanden hingegen macht einfach eine Vielzahl von Aufnahmen gleichzeitig – und setzt diese auf intelligente Weise zu einem 3D-Modell zusammen. 
Details zu diesem Projekt finden Sie auf der Projektseite „Multiple Raspberry Pi 3D Scanner” von Richard Garsthagen.
Agrarwirtin arbeitet am Tablet. Im Hintergrund sind Erntemaschinen zu sehen.

Internet of Things: Alles aus einer Hand

Durch die intelligente Vernetzung von Maschinen und Gegenständen werden unter anderem Produktion und Logistik effizienter gestaltet. So sparen Sie wichtige Ressourcen und erweitern Ihre Geschäftsmodelle.

Optimieren Sie jetzt Ihre Prozesse: Wir sind mit über 118 Millionen Connections führend im Bereich IoT und diese Zahl wächst täglich.

Projekt 4: WLAN-Netzwerke verbinden per Raspberry-Pi-Bridge

Sie haben auf Ihrem Firmengelände mehrere WLAN, die Sie gerne verbinden möchten, doch die Reichweite Ihrer WLAN-Router reicht dafür nicht aus? Mit einer WLAN-Bridge verbinden Sie Ihre Funk-Netzwerke einfach und bequem miteinander.
So können Sie beispielsweise gemeinsame Server für Ihre WLAN betreiben oder den Internet-Zugang des einen WLAN für das andere WLAN freigeben. Auch mobile IoT-Geräte können Sie dann überall im Unternehmen betreiben und sich dabei immer in das passende WLAN einwählen oder durchverbinden.
Der Raspberry Pi besitzt ab der Versionsnummer 3 ein integriertes WLAN-Modul. Die Versionen 3 Model A+, 3 Model B+ und neuer übertragen jeweils im 2,4- und 5-Ghz-Band. Damit ist der Kleincomputer prädestiniert für den Einsatz als WLAN-Bridge.
Das brauchen Sie:
  • 1x Raspberry Pi (idealerweise Version 3 Model A+, Version 3 Model B+ oder neuer)
  • 1x 230-Volt-Netzteil (5 Volt DC, 3 Ampere, USB-C)
Zum Programmieren einmalig Netzwerk-Zugang per Ethernet-Kabel, eine externe Tastatur und einen Bildschirm, den Sie je nach Gerätevariante über HDMI oder Micro-HDMI anschließen. Alternativ reicht eine SD-Karte mit einem Image (siehe unten).
Zuerst sollten Sie sich das neueste Update für Ihren Raspberry Pi mit dem Befehl „sudo apt update && sudo apt -y upgrade“ herunterladen. Anschließend richten Sie unter Linux die passende Netzwerksoftware und gegebenenfalls eine Firewall ein.
Beides finden Sie mit den Suchbegriffen „dnsmasq“ and „iptables“ als kostenlosen Download. Im Internet finden Sie auch zahlreiche Schritt-für-Schritt-Anleitungen für das Einrichten, zum Beispiel beim Chaos Computer Club.
Wollen Sie mehrere Raspberry Pi als Bridge aufsetzen und sind bereits erfahrener im Umgang mit dem Gerät, können Sie sich mit dem „Raspberry Pi Imager“ eine SD-Karte mit einem sogenannten Image erstellen, das bereits das Raspberry-Betriebssystem und alle notwendigen Apps und Zugangsdaten enthält. Diese SD-Karte stecken Sie dann einfach nacheinander in die SD-Ports Ihrer Raspberrys ein und übertragen die Daten in deren Speicher.
Natürlich können Sie den Raspberry Pi ebenso leicht als WLAN-Router, als Access Point oder auch als Bridge zwischen einem LAN und einem WLAN verwenden.

Projekt 5: Raumüberwachung und Klimalogging mit dem Raspberry Pi

Es gibt viele gute Gründe, das Raumklima in Ihrem Betrieb zu überwachen. Zum Beispiel, weil dort Maschinen stehen, die bestimmte Umgebungstemperaturen benötigen oder weil Sie dort empfindliche Lebensmittel verarbeiten oder weil Sie in einem Gewächshaus Ihrer Gärtnerei Pflanzen vor Frost schützen möchten.
Mit dem Raspberry Pi überwachen Sie sehr komfortabel das Raumklima auch in Ihrer Abwesenheit. Sie protokollieren automatisch alle gemessenen Werte in bestimmten Zeitintervallen und lesen diese Werte bei Bedarf auch aus der Ferne über einen Webserver aus. Natürlich kann Ihnen Ihr Raspberry Pi auch eine E-Mail oder SMS senden, wenn in Ihrer Abwesenheit bestimmte Temperaturwerte über- oder unterschritten werden.
Das brauchen Sie:
  • 1x Raspberry Pi 4 oder 5 (oder anderen Kleinstcomputer)
  • 1x 230-Volt-Netzteil (5 Volt DC, 3 Ampere, USB-C)
  • pro überwachter Messstelle ein Temperatur- und Luftfeuchtsensor (zum Beispiel DHT22 oder baugleicher Sensor AM2302)
  • Netzwerkzugang für Ihren Raspberry Pi per Ethernetkabel oder alternativ via WLAN.
  • Speicher für Ihre Messdaten, zum Beispiel eine SD-Karte
  • Elektronikkleinteile: 4,7-kOhm-Widerstände, mehradriges Kabel, zum Beispiel „Servolitze“ 4x0,25mm²
Eine junge Frau mit Schürze steht in einem Gewächshaus. In ihren Händen hält sie ein Tablet und einen Stift
Mit dem Raspberry Pi überwachen Sie das Klima in Werkstatt oder Gewächshaus und fragen die Werte bequem mit ihrem Tablet vom Webserver ab.
Zuerst verlegen Sie Ihre Messsensoren in alle zu überwachenden Bereichen und schließen die Sensoren dann jeweils über ein vieradriges Servokabel an die entsprechenden GPIO Ihres Raspberry Pi an. Achten Sie darauf, dass sich die Sensoren möglichst offen im Raum befinden und die Messwerte nicht durch die Abwärme in der Nähe befindlicher Maschinen beeinflusst werden.
Löten Sie beim Anschließen der Kontakte an Ihren Raspberry Pi jeweils zwischen die Kabel von Pin 1 und 2 des DHT22 einen 4,7-kOhm-Widerstand. Eine entsprechende Lötanleitung gibt es beispielsweise bei Claus Brell. Dort finden Sie auch Programmiertipps für ein Messprogramm in Python. Wenn Sie Ihre Messwerte im Minutenabstand auf der SD-Karte speichern, können Sie auch später noch nachvollziehen, welche Temperatur-Minima und -Maxima in Ihren Räumen erreicht wurden.
Über einen Webserver können Sie diese Daten zusätzlich auch aus der Ferne abrufen, wenn Sie beispielsweise am Wochenende sichergehen möchten, dass es in Ihrer Werkstatt noch ausreichend warm und trocken ist. Dazu richten Sie unter Linux einen Apache-Webserver ein. Auch hierzu finden Sie zahlreiche Anleitungen im Internet.
Eine Frau und ein Mann stehen auf einer Baustelle

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Das Wichtigste zu Raspberry-Pi-Projekten für Ihr Business in Kürze

  • Der Raspberry Pi ist ein preisgünstiger und vielseitiger Kleinstcomputer.
  • Neben dem aktuellen Raspberry Pi 5 sind auch noch einige ältere Modelle weiter im Handel erhältlich, mit denen Sie besonders preisgünstig einfache Projekte realisieren können.
  • Der Raspberry Pi CM ist speziell für den Einsatz in der Industrie konzipiert.
  • Über zusätzliche Sensoren und Aktoren passen Sie den Raspberry Pi für Ihre Projektideen an.
  • Mit Zusatzplatinen (Shields) erweitern Sie die Funktionen des Raspberry Pi.
  • Für den Online-Zugriff können Sie sehr einfach einen Apache-Webserver auf dem Raspberry Pi installieren.
Titelbild: Craig Dennis from Coxheath, England
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