Steuerung Raspberry Pi Build HAT steuert Lego-Motoren und -Sensoren

Autor Margit Kuther

Das Raspberry Pi Build HAT hat vier Anschlüsse – und eignet sich daher für vielfältige Projekte mit Legos neuesten Technic-Motoren und Legos Spike-Sensoren. Die Erweiterungsplatine passt auf alle Raspberry Pis mit 40 Stiftkontakten.

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Raspberry Pi Build HAT: Huckepack auf einem Raspberry Pi, der wiederum auf Legos Maker Plate sitzt.
Raspberry Pi Build HAT: Huckepack auf einem Raspberry Pi, der wiederum auf Legos Maker Plate sitzt.
(Bild: Raspberrypi.org)

Die Erweiterungsplatine Raspberry Pi Build HAT (Hardware Attached on Top) ist ein Gemeinschaftsprojekt von Raspberry Pi und Lego Education. Dank der immensen Vielseitigkeit können nicht nur Schüler, Studierende und Maker pfiffige Projekte damit kreieren; Legos SPIKE-Portfolio eignet sich sogar fürs einfache Prototyping.

Der Build HAT ist nach dem Raspberry Pi Pico das zweite Mikrocontrollerboard der Foundation mit dem selbst entwickelten Chip RP2040. Der Build HAT eignet sich für alle Raspberry Pis mit 40-Pin-Header, also vom energiesparenden, preiswerten Winzling Raspberry Pi Zero WH bis hin zum leistungsstarken Raspberry Pi 4B. Via Flachbandkabel kann es auch an den PC Raspberry Pi 400 angeschlossen werden. Der Build HAT soll für rund 27 Euro in Kürze etwa über Buyzero und Rasppishop verfügbar sein.

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Alle Komponenten des Raspberry Pi Build HATs befinden sich auf der Unterseite, so dass die Oberseite des Boards Platz für verschiedenste Steckplatinen und sonstiges bietet. Der HAT lässt sich mit dem beiliegenden Header direkt an einem Raspberry Pi anschließen, wobei die 9-mm-Abstandshalter einen stabilen Sitz gewährleisten. Anwender können aber auch einen extra hohen Header hinzufügen, um die ungenutzten GPIO-Pins zugänglich zu halten. Für welche Methode Sie sich auch entscheiden, stellen Sie sicher, dass der Build HAT richtig herum auf dem Raspberry Pi sitzt.

Optionales HAT-Netzteil für die Lego-Motoren und -Sensoren

Legos Technik-Motoren benötigen für den Betrieb ein externes Netzteil. Raspberry Pi hat deshalb ein spezielles Netzteil für den Build HAT entwickelt, das die Motoren zuverlässig unterstützt. Das 48-V-Netzteil (8V DC, 6A) kostet rund 17 € und ist etwa über Pi3g erhältlich. Beachten Sie: Das Netzteil ist nicht für den Raspberry Pi, sondern ausschließlich für das Build HAT entwickelt!

Wer nur die Motor-Encoder und den SPIKE-Kraftsensor auslesen möchte, braucht kein spezielles HAT-Netzteil; hier reicht die USB-Strombuchse des Raspberry Pi aus. Die SPIKE-Farb- und Abstandssensoren erfordern jedoch, wie die Motoren, eine externe Stromversorgung.

Das Lego Education SPIKE Prime

Die Technic-Geräte von Lego aus dem SPIKE-Portfolio eignen sich für das Prototypen verschiedenster Projekte wie Robotik. Zu den verfügbaren Sensoren gehören ein Abstandssensor, ein Farbsensor und ein vielseitiger Kraftsensor. Die Winkelmotoren, die es in verschiedenen Größen gibt, verfügen über integrierte Encoder, die sich zur Positionsermittlung abfragen lassen. Eine Kompatibilitätsliste der Lego-Komponenten , die sich für den Raspberry Pi Build HAT eignen, finden Sie in der „Raspberry Pi Documentation“ im Abschnitt „Device Compatibility“.

Die Lego-Technic-Geräte gibt es als Einzelteile oder in den Sets SPIKE Prime und SPIKE Prime Expansion. Letzteres enthält ein exklusives Legoelement, das erste überhaupt, das sich mit etwas verbinden lässt, das kein anderes Legoteil hat: die Maker Plate. Die Maker Plate wurde entwickelt, um einen Raspberry Pi auf einfache Weise in Legokonstruktionen integrieren zu können. Dabei handelt es sich um eine gelochte Bauplatte, die mit Lego-Technik-Pins verwendet werden kann. Darauf lässt sich etwa der Raspberry Pi 4 samt Build Hat befestigen. Das Teil ist in der neuen Variante des Bausatzes Spike Prime Erweiterungsset 45681 enthalten, nicht aber im alten Erweiterungsset 45680. Das neue Set ist etwa über Conrad für rund 125 € bestellbar.

Lego bietet das Maker Plate leider nicht als Einzelteil an. Aber es gibt viele andere kreative Möglichkeiten, den Raspberry Pi mit Legobausteinen zu verbinden.

Build HAT Python Library und Anwendungsbeispiele

Um das Arbeiten mit dem Build HAT, den Legobauteilen und dem Raspberry Pi zu vereinfachen, hat die Foundation eine Python-Bibliothek für den Build HAT entwickelt. Diese Build-HAT-Bibliothek unterstützt bereits alle Lego-Technic-Teile, die im SPIKE-Portfolio enthalten sind, sowie die Geräte aus dem Leg Mindstorms Robot Inventor Kit und andere Geräte, die einen LPF2-Anschluss verwenden.

Eine Einführung, wie das Build HAT mit Raspberry Pi und Legoteilen zu verwenden ist, bietet die Raspberry Pi Documentation. Anwendungsbeispiele bieten die Seiten Introduction to the Build HAT and LEGO. Lego Game Controller und Lego Remote controlled Car.

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