100 Anwendungsmöglichkeiten für Bastler
Bastler und Tüftler lieben technische Herausforderungen. Die Automation des eigenen Zuhauses bietet viele Möglichkeiten, sich kreativ zu betätigen. Während die einen sich bereits über smarte elektronische Heizungsventile freuen, möchten andere noch viel mehr abrufen können. Wer gleich mehrere Funktionen miteinander verknüpfen möchte, genießt über die individuelle Programmierung eines Raspberry Pi vielfältige Möglichkeiten.
Der Raspberry Pi ist ein kleiner, sogenannter Einplatinencomputer. Als erschwingliches Lernsystem konzipiert, ist er multifunktional einsetzbar. Durch die Programmierung ist er in der Lage, z.B. einem Roboter Leben einzuhauchen, einen Medienserver zu betreiben oder das Haus zu automatisieren. Anders als eine simple Zeitschaltuhr kann der Raspberry aber nicht nur für »Licht an – Licht aus« sorgen, sondern mit Sensoren verknüpft ganze Szenarien steuern. Eine sinnvolle Spielwiese, etwa wenn damit die Pflege eines Terrariums gesteuert wird oder alle hauseigenen Nutzer einer Photovoltaik-Anlage koordiniert werden sollen.
Was man neben dem Minicomputer und etwas Zubehör dafür braucht, ist die Bereitschaft, sich mit dessen Programmierung auseinanderzusetzen: Linuxbasiert arbeitet der Raspberry Pi mit der Programmiersprache Python. Oder, noch einfacher, man installiert eine Low Code Programming-Plattform wie NodeRED. Diese ermöglicht IT-Einsteigern, einfache und wirkungsvolle Programme zu erstellen. Diese werden über einen Computer mit Sensoren und Aktoren verbunden. Wie genau das funktioniert, vermittelt Georg Keller im vhs-Seminar.
Mit NodeRED, einer visuellen Programmiersprache, kann Georg Keller seine Zählerstände jederzeit abrufen. Über Sensoren ausgelesen, kann die auf einem Baukastenprinzip entwickelte Software alle Befehle grafisch anzeigen. Der Entwickler zieht die vorgefertigten passenden Befehle aus einem Menü an die richtige Stelle.
Im Laufe der Zeit haben sich die vhs-Kurse über den Raspberry Pi bereits weiterentwickelt: Neben dem Raspberry Pi geht der Trend verstärkt in Richtung Cloud und virtuelle Server. Diese sind günstig zu mieten, leistungsstärker und vor allem von überall aus dem Internet zu erreichen. Informationen auch hierzu bereichern den Kurs über den Raspberry Pi. Für die Teilnehmenden optimal: Im Seminar wird in einer Online-Umgebung gearbeitet, alle haben im Kurs Zugriff auf die Komponenten und können sie in ihrem Zuhause sofort testen oder auftretende Fragen und Probleme dann gemeinsam im Team lösen.
Weil sich die subtropischen, nachtaktiven Gekkos im Terrarium nur unter bestimmten Lebensbedingungen wohlfühlen, sind für eine erfolgreiche Haltung viele Parameter zu beachten. Diese können über Sensoren sehr präzise kontrolliert werden. Es gibt Sensoren oder Module für NodeRED, die die Licht- und Tagesverhältnisse überprüfen und das Licht entsprechend ein- oder ausschalten. Oder die, die die Temperatur bei Unterschreiten oder Überschreiten regeln, ebenso die Luftfeuchtigkeit. Man kann auch programmieren, dass eine warnende Nachricht auf das Handy kommt oder im Raum eine rote Lampe angeht, wenn man vergessen hat, die Türe zu schließen. Es geht also eigentlich immer um »Wenn-Dann-Aufträge«. Oder: Wenn das E-Auto über die heimische PV-Anlage fertig geladen wurde, dann soll, sofern die Erde trocken ist, das Tomatengewächshaus gewässert werden, bevor einmal der Poolreiniger in Gang gesetzt wird und abschließend der sonnenproduzierte Strom in den heimischen Batteriespeicher fließt.
Über Sensoren kann allerlei abgefragt und kontrolliert werden, die Möglichkeiten sind schier unbegrenzt. Genau deshalb macht der Raspberry Pi als vollwertiger, netzwerkfähiger Computer mit Hardware- und Grafikeinheit, Arbeitsspeicher und USB-Anschlüssen zum kleinen Preis Sinn und großen Spaß. Wer es effektiver und leistungsstärker benötigt, wechselt dann auf einen virtuellen Server und installiert dort Dienste in sogenannten Containern auf der Basis der Open-Source Plattform „Docker“.
Die Containertechnologie, umsetzbar etwa mit der Open-Source-Plattform „Docker“, erfreut sich in der Industrie und überall dort, wo Dienste wie Webserver, Datenbank, Webapplikationen, installiert und betrieben werden müssen, zunehmender Beliebtheit. Mit ihrer Hilfe lassen sich Software-Anwendungen und ihre dazugehörige Umgebung in sogenannte Container „einkapseln“. Alle Komponenten, die eine Software benötigt (Code, Bibliotheken, Einstellungen etc.) werden dafür in den Container abgelegt.
Das sorgt dafür, dass der Container unabhängig vom Betriebssystem aktiviert werden kann. So werden bestimmte Anwendungen blitzschnell zur Verfügung gestellt, ohne sich gegenseitig zu stören. Anwendungsabläufe laufen dann überall gleichermaßen – egal ob auf dem stationären PC, im Netzwerk oder in der Cloud. Ideal also, wenn mehrere Menschen mit den gleichen Programmen arbeiten und es wichtig ist, dass es überall auf gleiche Weise geschieht.
Die Installation und Konfiguration sowie der Betrieb solcher Servicecontainer ist standardisiert. Und er ist auf wenige leicht verständliche Konfigurationsparameter reduziert. Durch die modularen Servicecontainer wird die sonst so energiefressende Servicebereitstellung auf ein Minimum reduziert. „Das ist ressourcensparend, sowohl personell als auch technisch – und wirtschaftlich von großer Bedeutung“, weiß Dozent Georg Keller.
Die enorme Zeitersparnis, die die gewünschte Arbeitsumgebung über das Aufrufen des jeweils passenden Containers darstellt, ist ein weiterer Pluspunkt. Und: Der Betrieb, inklusive Datensicherung und
Wiederherstellung, sind einfacher.
Auf seinem Hausdach hat Georg Keller vier PV-Module installiert und diese in seiner von ihm automatisch überwachten Energiebilanz eingebunden. Deren Daten nur über eine App auszulesen, war ihm nicht genug: Als gelernter Elektroinstallateur und zertifizierter IT-Projektmanager reizte es ihn, die exakten Wetterdaten seiner Heimatgemeinde einzubinden. Zudem kann er jederzeit und von überall auslesen, wieviel und wofür vom gerade bei ihm produzierten Strom verbraucht wird.
Wie genau Servicecontainer installiert, konfiguriert und betrieben werden, erklärt Georg Keller in seinem vhs-Angebot, bei dem sich die Teilnehmer live und auf einer Cloud-Umgebung in dem Kurs gemeinsam zuschalten.
Text und Fotos: Almuth Thöring