Erstes IoT-Projekt mit Raspberry Pi, DHT11 und ThingSpeak bauen

Internet of Things (IoT) verändert, wie wir mit alltäglichen Geräten interagieren. Mit Sensoren, die Daten in die Cloud streamen, können Sie Umgebungen von überall überwachen und verwalten. Wenn Sie neu in IoT sind, ist ein einfacher Temperatur-, Feuchtigkeits- und Lichtmonitor ein hervorragender Einstieg.

Im feuchten Nordost-Sommer können Kellerbedingungen stark variieren. Meine Werkstatt liegt in einem Keller mit einem Luftentfeuchter, der die Luft trocken hält, doch er bleibt kühler als die Sommertemperaturen draußen. Ich wollte genau wissen, wie kühl und feucht es wird, was dieses erste IoT-Projekt inspirierte.

DHT11-Sensoren sind erschwinglich und messen Temperatur und relative Luftfeuchtigkeit. Obwohl sie nicht laborgenau sind, reichen sie für die Überwachung einer Kellerumgebung. Ich fügte auch einen günstigen Fotowiderstand hinzu, um zu erkennen, ob Lichter eingeschaltet blieben.

Statt einen eigenen Webserver zu bauen, wählte ich ThingSpeak, einen Cloud-Service mit einfacher API zum Posten und Visualisieren von Sensordaten.

Schritt 1: Was Sie für dieses Projekt benötigen

Wir prototypen auf einem Breadboard, daher ist kein Löten erforderlich. Sobald das Design verifiziert ist, können Sie es auf eine PCB übertragen, falls gewünscht.

Hardware:

• Raspberry Pi 2 mit SD-Karte und Raspbian OS
• USB-Netzteil
• USB-Kabel
• Breadboard und Jumper-Kabel
• 2 × DHT11 Sensoren
• 2 × 10 kΩ Widerstände
• 2 × Fotowiderstände (Photoresistoren)
• 2 × 1 µF Kondensatoren

Schritt 2: Raspberry Pi vorbereiten

Zuerst installieren Sie Raspbian auf Ihrem Pi. Falls Sie Hilfe benötigen, siehe Soldering Sunday Guide oder die offizielle Raspberry Pi OS Installationsanleitung.

Aktivieren Sie Python-Support für GPIO-Zugriff. Sie benötigen die Adafruit GPIO und DHT Bibliotheken. Folgen Sie den offiziellen Adafruit-Tutorials:

• GPIO Setup
• DHT11 Sensor Library

Schritt 3: GPIO-Pins verstehen

GPIO (General Purpose Input/Output) Pins sind die Brücke zwischen der Software Ihres Pi und externer Hardware. Alle Raspberry Pi Modelle teilen Pins 1–26; neuere Boards fügen Pins 27–40 hinzu. Überprüfen Sie immer die physische Pinnummer gegen die GPIO-Nummerierung in Ihrem Code, um Fehlverdrahtung zu vermeiden.

Für einen tieferen Einblick konsultieren Sie das GPIO Tutorial.

Schritt 4: Schaltung aufbauen

Schalten Sie den Pi aus, bevor Sie das Breadboard anschließen, um Schäden zu vermeiden. Verwenden Sie Dupont-Jumper-Kabel (female zum Pi-Header, male zum Breadboard).

Verbinden Sie Folgendes:

• DHT11 – Pin 1 an 3,3 V, Pin 2 an Pi GPIO 23 (Pin 16) mit 4,7 kΩ Pull-up-Widerstand zu 3,3 V, Pin 4 an Ground.
• Fotowiderstand – Ein Bein an 3,3 V, das andere an Pi GPIO 24 (Pin 18). Platzieren Sie einen 1 µF Kondensator zwischen dem Fotowiderstandsbein und Ground zum Filtern von Rauschen.

Überprüfen Sie Ihre Verdrahtung anhand des beigefügten Fritzing-Diagramms und Fotos.

Schritt 5: ThingSpeak für IoT-Daten einrichten

Besuchen Sie ThingSpeak, erstellen Sie ein kostenloses Konto und fügen Sie einen neuen Kanal hinzu. Benennen Sie den Kanal und seine Felder (z. B. Temperatur, Feuchtigkeit, Licht). Beachten Sie die Reihenfolge der Felder; diese bestimmt, wie Sie später Daten posten.

Wählen Sie Kanal-Sichtbarkeit (öffentlich/privat) und geben Sie optional einen Standort an. Kopieren Sie den Write API Key des Kanals; er wird in Ihrem Python-Skript benötigt, um Daten zu veröffentlichen.

Mit der verdrahteten Hardware und dem konfigurierten Kanal sind Sie bereit, ein Python-Skript zu schreiben, das Sensorwerte ausliest und an ThingSpeak sendet. Sobald das Skript läuft, ist Ihre Kellerumgebung von überall sichtbar.