Windows IoT Core Rover mit Raspberry Pi 2 bauen – Anfänger bis Fortgeschritten

Der Rover ist ein anfängerfreundlicher Roboter, der simpel startet und sich zu endlosen Möglichkeiten skalieren lässt. Für mich weckten Roboter schon immer Neugier – nach der ersten blinkenden LED wird ein Basic-Roboter zum perfekten Projekt, um neue Plattformen und Technologien zu erkunden.

Als ich Windows IoT Core ausprobieren wollte, war der Rover der natürliche erste Schritt. Sein einfaches Design macht ihn ideal für Einsteiger, doch die Architektur erlaubt spätere Upgrades.

Dieser initiale Rover fährt autonom: Er fährt geradeaus, bis ein Hindernis den Weg blockiert, dreht sich dann, bis ein freier Weg erscheint, und setzt die Vorwärtsfahrt fort. Der Kern ist ein Raspberry Pi 2 mit Windows 10 IoT Core. Zwei Motoren werden via L298N Dual-H-Brücken-Controller angetrieben, ein HC-SR04 Ultraschallsensor sorgt für Hinderniserkennung. Das Chassis ist ein günstiger, weit verbreiteter Bausatz, der gegen jede Rollplattform austauschbar ist.

Keine fortgeschrittenen Hard- oder Softwarekenntnisse nötig. Abzüglich Voraussetzungen dauert der Bau 1,5-2 Stunden für Arduino- oder Raspberry-Pi-Erfahrene. Wenn es Ihr erstes Elektronikprojekt ist, investieren Sie ein paar Stunden in Einführungsvideos zu Arduino und Raspberry Pi.

Geplante zukünftige Erweiterungen:

• Lichtabhängiger Widerstand & LEDs für Scheinwerfer.
• PWM-Geschwindigkeitssteuerung via GPIO.
• 3D-gedruckter Körper & Chassis zur Elektronikverdeckung.

Eigene Verbesserungen gerne in Kommentaren teilen!

Hilfreiche Ressourcen:

• Microsoft Windows Dev Center für IoT – Schritt-für-Schritt-Anleitung für Windows 10 IoT Core.
• ModMyPi Blogpost zu Ultraschall-Distanzsensor mit Raspberry Pi.

Voraussetzungen

1. Windows 10 IoT Core auf Raspberry Pi 2 zum Laufen bringen (Anleitung hier).
2. Windows 10 und Visual Studio 2015 auf PC installieren (Anleitung hier).
3. Einfache Windows-App auf Raspberry Pi deployen zur Setup-Verifikation (Anleitung hier).

Hinweis: Voraussetzungen dauern 2-3 Stunden,mostly unbeaufsichtigt.

Benötigte Teile

Bauteile:

1. Raspberry Pi 2 + Standardzubehör: 5 V 2 A Netzteil, 8 GB Class 10 microSD, Gehäuse, Netzwerkkabel.
2. Jumperkabel – male/male und male/female.
3. Mini-Breadboard.
4. Roboter-Auto-Chassis-Bausatz (Basis, Motoren, Räder).
5. L298N Motortreiber.
6. HC-SR04 Ultraschall-Distanzsensor.
7. 1 kΩ und 2,2 kΩ Widerstände.
8. LM2577 DC-DC einstellbarer Step-Up-Wandler.
9. 3 × 1,5 V AA-Batteriehalter.
10. Optional: 4×1,5 V AA-Halter mit Ein/Aus-Schalter & Abdeckung.
11. Optional: Doppelseitiges Klebeband, Klett, Gummibänder.

Werkzeuge:

1. Multimeter.
2. #1 Kreuzschlitzschraubendreher.
3. Flachzange.
4. Optional: Abisolierzange.
5. Optional: Lötkolben.
6. Optional: Isolierband.

Referenzen:

Projektschritte

Schritt 1: Roboter-Chassis zusammenbauen

Zeit: 30 Minuten

Werkzeuge: #1 Kreuzschlitzschraubendreher; Lötkolben oder Isolierband; optional Abisolierzange

Teile: Roboter-Chassis-Bausatz; optional 4×AA-Batteriehalter mit Ein/Aus-Schalter

Bausatzanleitung folgen, um Grundplatte, Motoren und Räder zu montieren. Bei Lötkolben Motorkabel verlöten; sonst Kabelenden biegen, an Klemmen sichern, mit Isolierband umwickeln.

Tipp: Motorkabel durch Bohrungen in der Basis führen, um Verheddern zu vermeiden.

Ich ersetzte den Bausatz-Batteriehalter durch einen mit Abdeckung und Ein/Aus-Schalter für komfortable Stromkontrolle. Der Raspberry Pi sitzt direkt auf dem Batteriehalter, so kann man Motoren abschalten ohne Pi zu trennen.

Batteriegehäuse mittig auf Basis montieren für Balance. Schrauben, Klett, doppelseitiges Klebeband oder Gummibänder nach Bedarf.

Schritt 2: L298N Motortreiber verdrahten

Zeit: 20 Minuten

Werkzeuge: #1 Kreuzschlitzschraubendreher; Flachzange

Teile: L298N Motortreiber; Jumperkabel

Motorkabel an L298N-Klemmen anschließen: rot/schwarz an Motor A, rot/schwarz an Motor B. 4×AA-Batteriehalter an +12 V Eingang (rot) und Ground (schwarz). L298N Ground an GND-GPIO-Pin des Raspberry Pi (Pin 6).

Die 5-V-Versorgung des L298N kann bei Motorlast schwanken und den Raspberry Pi resetten. Um dies zu vermeiden, L298N-Logik vom Pi's 5-V-Rail speisen und separates Batteriepack für Motoren nutzen.

Wichtig: 5-V-Enable-Jumper auf L298N entfernen, um variable Ausgabe zu verhindern.

5-V-Stromschiene auf Breadboard erstellen: Female-to-Male-Jumper von Pi-Pin 2 (5 V) zu freier Reihe, dann Male-to-Male-Jumper vom L298N +5 V Terminal zu dieser Schiene.

Vier GPIO-Pins an L298N-Eingänge verdrahten: IN1 → GPIO 27 (Pin 13), IN2 → GPIO 22 (Pin 15), IN3 → GPIO 5 (Pin 29), IN4 → GPIO 6 (Pin 31). ENA/ENB-Jumper dranlassen.

Die resultierenden Verbindungen entsprechen dem Diagramm unten.

Schritt 3: DC-DC Step-Up-Wandler verdrahten

Zeit: 20 Minuten

Werkzeuge: Multimeter; Lötkolben oder Isolierband; optional Abisolierzange

Teile: DC-DC Step-Up-Wandler; 3×AA-Batteriehalter; Jumperkabel

Mit drei AA-Zellen (4,5 V) steppt der DC-DC-Wandler auf stabile 5 V für den Raspberry Pi hoch. Batterieleiter an In+ und In- des Wandlers löten/fixieren, Ausgang per Onboard-Poti auf 5 V einstellen.

Wichtig: Wandlerausgang vor Pi-Verbindung auf 5 V prüfen.

Wandlerausgang an Pi anschließen: Kabel an Out+ (rot) und Out- (schwarz) löten/verdrehen, dann an Pi 5 V (Pin 4) und GND (Pin 14).

Mehr Details: Rover

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