Produktübersicht
Der Raspberry Pi Build HAT ist eine Erweiterungsplatine für die 40-polige GPIO-Leiste des Raspberry Pi, die in Zusammenarbeit mit LEGO Education entstanden ist. Sie verbindet Motoren und Sensoren aus dem LEGO Technic SPIKE Portfolio mit einem Raspberry Pi und macht sie über eine Python-Bibliothek ansprechbar.
Vier Anschlüsse nehmen LPF2-Geräte auf. Dazu zählen ein Abstandssensor, ein Farbsensor und ein Kraftsensor sowie Winkelmotoren in verschiedenen Baugrößen, deren integrierte Drehgeber die aktuelle Position zurückmelden. Neben dem SPIKE Portfolio werden auch Geräte aus dem LEGO MINDSTORMS Robot Inventor Set und die meisten weiteren LEGO-Geräte mit LPF2-Steckverbinder unterstützt.
Die zeitkritische Ansteuerung übernimmt ein Raspberry Pi RP2040 auf der Platine, sodass der Hauptprozessor des Raspberry Pi entlastet wird. Anders als bei den meisten Erweiterungsplatinen sitzen sämtliche Bauteile auf der Unterseite; die Oberseite bleibt frei für ein Steckbrett oder LEGO-Elemente. Neben Python lässt sich die Platine auch aus .NET ansprechen.
Technische Daten
- Steuerung von bis zu vier LEGO-Technic-Motoren und -Sensoren aus dem SPIKE Portfolio
- Unterstützte Geräte darüber hinaus: LEGO MINDSTORMS Robot Inventor sowie die meisten weiteren LEGO-Geräte mit LPF2-Steckverbinder
- Anschlüsse: vier LPF2-Buchsen, in der Software als Ports A bis D angesprochen
- Mikrocontroller: Raspberry Pi RP2040 für die hardwarenahe Ansteuerung
- Anbindung an den Raspberry Pi: 40-polige GPIO-Leiste, Datenübertragung über die serielle Schnittstelle
- Belegte GPIO-Leitungen: GPIO 0 und 1 (ID-EEPROM), GPIO 4 (Reset), GPIO 14 (Tx), GPIO 15 (Rx), GPIO 16 und 17 (reserviert, ungenutzt)
- Stromversorgungsanschluss: DC-Hohlsteckerbuchse 5,5 x 2,1 x 11 mm (DC 5521), Pluspol innen
- Externe Stromversorgung: 8 V Gleichspannung ±10 Prozent, bis 48 W
- Software: Python-Bibliothek python3-build-hat, alternativ Ansteuerung aus .NET
- Abmessungen der Platine: 65 x 56,5 mm (HAT-Formfaktor)
- Kompatibilität: alle Raspberry Pi mit 40-poliger GPIO-Leiste, einschließlich der Modelle der Zero-Serie
Hinweise
Für den Betrieb ist Raspberry Pi OS Bookworm zu verwenden. Vor der ersten Nutzung muss außerdem die serielle Schnittstelle des Raspberry Pi aktiviert und die serielle Konsole deaktiviert werden.
Zum Antrieb der Motoren sowie für den Farb- und den Abstandssensor ist eine externe Stromversorgung mit 8 V erforderlich, beispielsweise das separat erhältliche Raspberry Pi Build HAT Netzteil. Sollen lediglich die Drehgeber der Motoren und der Kraftsensor ausgelesen werden, genügt die übliche Versorgung des Raspberry Pi über dessen USB-Anschluss. Bei angeschlossenem 8-V-Netzteil versorgt der Build HAT den Raspberry Pi mit.
Die Platine wird mit 9-mm-Abstandshaltern auf dem Raspberry Pi montiert und richtig herum aufgesetzt. Soll die GPIO-Leiste weiterhin zugänglich bleiben, lässt sich eine verlängerte Stiftleiste zusammen mit 15-mm-Abstandshaltern verwenden; beides ist nicht im Lieferumfang enthalten. Die LPF2-Stecker passen nur in einer Ausrichtung. Beim ersten Programmstart nach dem Einschalten überträgt der Raspberry Pi die Firmware auf die Platine, was einige Sekunden dauert.
Die Platine darf ausschließlich über die GPIO-Leiste mit einem Raspberry Pi verbunden werden. Ein verwendetes Netzteil muss den im Einsatzland geltenden Vorschriften entsprechen. Der Betrieb erfolgt in einer gut belüfteten Umgebung auf einer stabilen, ebenen und nicht leitenden Unterlage; wird ein Gehäuse verwendet, darf dieses nicht abgedeckt werden. Der Anschluss nicht kompatibler Geräte kann die Platine beschädigen und die Gewährleistung erlöschen lassen. Der Hersteller weist darauf hin, dass der Betrieb die Aufsicht durch eine erwachsene Person erfordert.
Raspberry Pi, Netzteil und LEGO-Komponenten sind nicht im Lieferumfang enthalten. Die LEGO Education Sets SPIKE Prime 45678 und SPIKE Prime Erweiterungsset 45681 enthalten eine Auswahl unterstützter Elemente und sind über LEGO-Education-Händler erhältlich.
Anwendungsbereiche
Der Build HAT ist vor allem für den Unterricht und die Ausbildung gedacht. Er verbindet LEGO Education SPIKE Prime mit dem Raspberry Pi und lässt sich in Informatik-, Technik- und MINT-Kursen ab der Sekundarstufe einsetzen; die Raspberry Pi Foundation stellt dazu ausgearbeitete Projekte bereit. Darüber hinaus eignet er sich für Robotikwettbewerbe, Arbeitsgemeinschaften und Maker-Projekte sowie für schnelle Funktionsmuster, bei denen Antriebe und Sensorik mit LEGO-Technic-Elementen aufgebaut und mit Raspberry Pi Zubehör wie einem Kameramodul kombiniert werden.