Hologram Nova Starter Kit: Umfassender Raspberry Pi Setup & Sensor-Integration Guide

Neu bei Nova? Neu bei Raspberry Pi? Neu bei Python? Dieses Tutorial führt Sie durch jeden Schritt des Hologram Nova Starter Kits.

Story

Dieses Tutorial ist Teil des offiziellen Hologram Nova Starter Kits, erhältlich bei Hologram.io.

Raspberry Pi einrichten – Headless

Hinweis: Falls Sie bereits Raspbian auf SD-Karte haben und per SSH zugreifen können, springen Sie zum nächsten Abschnitt.

Headless-Setup bedeutet, der Pi bootet ohne Monitor, Tastatur, Maus. Gesamte Konfiguration erfolgt von Ihrem Hauptrechner via SSH.

1. Raspbian OS herunterladen und auf SD brennen

Wichtige Punkte:

• Raspbian ist ein Debian-Derivat für Raspberry Pi's ARM-Architektur.
• Sowohl Lite (kein Desktop) als auch Full Version funktionieren; Lite reicht für dieses Tutorial.
• NOOBS ist unnötig und fügt Extra-Schritte hinzu.
• Etcher, plattformübergreifendes Tool, zum Flashen des OS-Images nutzen.

Raspbian herunterladen: raspbian.org/downloads/raspbian

Etcher herunterladen/installieren: etcher.io

Raspbian auf SD-Karte brennen:

• SD-Karte in Computer einlegen.
• Etcher öffnen.
• Heruntergeladene Raspbian ZIP als OS wählen.
• SD-Karte als Ziel-Laufwerk wählen.
• „Flash!“ klicken.
• Etcher-Interface sieht ähnlich wie Screenshot unten aus.

2. Raspbian konfigurieren

Nach Flashen SD-Karte erneut in Computer einlegen. Terminal öffnen und zur Boot-Partition navigieren.

cd /Volumes/boot

SSH aktivieren durch Erzeugen einer leeren Datei:

touch ssh

Wi-Fi vorkonfigurieren, damit Pi beim Boot Ihrem Netzwerk beitritt. Pi unterstützt nur 2,4 GHz.

sudo nano wpa_supplicant.conf

Folgendes einfügen, Platzhalter mit Ihren Credentials ersetzen:

country=US
ctrl_interface=DIR=/var/run/wpa_supplicant GROUP=netdev
update_config=1
network={
    ssid="**your-wifi**"
    psk="**your-password**"
    key_mgmt=WPA-PSK
}

Für ungesicherte Netzwerke:

country=US
ctrl_interface=DIR=/var/run/wpa_supplicant GROUP=netdev
update_config=1
network={
    ssid="**your-wifi**"
    key_mgmt=NONE
}

Mit STRG+X, dann Y und ENTER speichern und Nano beenden. SD-Karte auswerfen und in Pi einlegen.

3. Per Wi-Fi SSH mit Pi verbinden

Pi mit mitgeliefertem 5 V 2,4 A Adapter mit Strom versorgen. Minute warten bis Netzwerk hochgefahren.

Von Host-Computer Terminal öffnen und SSH verbinden:

ssh pi@raspberrypi.local

Passwort: raspberry.

Fehlerbehebung:

• Gerät nicht gefunden? Wi-Fi-Credentials prüfen und sicherstellen, dass Pi in 2,4 GHz Netz ist.
• Mehrere Pis mit gleichem Hostname? Per lokaler IP verbinden: ssh [email@pi-ip].

Nach Login Raspberry Pi Konfigurationstool starten:

sudo raspi-config

Im Menü folgende Aktionen durchführen:

• 7 – Advanced Options → A1 Expand Filesystem
• 5 – Interfacing Options → SPI (I2C falls nötig aktivieren)
• 1 – Change User Password
• 2 – Hostname (einprägsamen Namen wählen)
• Finish wählen und Pi neustarten lassen.

Nach Reboot per neuem Hostname per SSH wieder verbinden: ssh [email@neuer-hostname].

4. Dependencies installieren

Pi's Paketliste aktualisieren:

sudo apt-get update

Essenzielle Pakete installieren:

sudo apt-get install git git-core build-essential python-dev python-openssl python-smbus python3-pip python-pip screen

Holograms Python SDK installieren:

curl -L hologram.io/python-install | bash

CLI-Version prüfen:

hologram version

Version > 0.6.0 sollte angezeigt werden. Glückwunsch – Pi ist bereit.

Lektion 1 – LED blinken lassen

Wir nutzen Pi's GPIO-Pins (BCM-Nummerierung). Für schnellen Refresher siehe StackOverflow GPIO Guide. Folgender Pinout wird referenziert.

Falls neu an Breadboards, dieses ScienceBuddiesTv Video ansehen.

In dieser Lektion setzen wir einen GPIO-Pin als Output zur LED-Steuerung.

Verdrahtungsdiagramm

LED über 220 Ω Widerstand anschließen. Strom meist rotes Kabel, Ground schwarzes Kabel. Immer Strom trennen vor Verkabelung.

Strom wieder anschließen, Minute warten, SSH neu herstellen.

Code ausführen 🏃💨

Starter-Kit Repository klonen:

git clone https://github.com/benstr/nova-starter-kit.git

Ordner prüfen:

ls nova-starter-kit/

Blink-Skript ausführen:

sudo python nova-starter-kit/01_blink/main.py

Anzahl Blinks eingeben. LED sollte entsprechend togglen.

Quelldateien ansehen:

cat nova-starter-kit/01_blink/main.py
cat nova-starter-kit/01_blink/myLED.py

Ehrgeizig sein!

Zusätzliche Funktionen in myLED.py erkunden, indem main.py bearbeiten und Skript erneut ausführen.

sudo nano nova-starter-kit/01_blink/main.py

Lektion 2 – Digitalen Sensor auslesen

DHT11 Feuchtigkeits-/Temperatursensor hinzufügen. Adafruits DHT Bibliothek vereinfacht Datenabruf.

Mehr zu DHT Sensoren unter Adafruit DHT Seite.

Verdrahtungsdiagramm

10 kΩ Pull-Up Widerstand nutzen.

Strom vor Verkabelung trennen.

Strom wieder anschließen, Minute warten, SSH neu herstellen.

Code ausführen 🏃💨

Sensor-Ordner prüfen:

ls nova-starter-kit/02_digital_sensor/

Adafruits DHT Bibliothek installieren:

git clone https://github.com/adafruit/Adafruit_Python_DHT.git
sudo python Adafruit_Python_DHT/setup.py install

Sensor testen:

sudo Adafruit_Python_DHT/examples/AdafruitDHT.py 11 21

Lektions-Skript ausführen:

sudo python nova-starter-kit/02_digital_sensor/main.py

LED blinkt dreimal und zeigt Temperatur/Feuchtigkeit.

cat nova-starter-kit/02_digital_sensor/main.py
cat nova-starter-kit/02_digital_sensor/myDHT.py

Lektion 3 – Analogen Sensor auslesen

Pi kann nur digitale Signale lesen. Für Analogdaten nutzen wir MCP-3008 ADC zur Umwandlung eines Fotowiderstand-Outputs.

MCP-3008 bietet acht Kanäle; wir nutzen Kanal 0. Adafruits MCP3008 Bibliothek handhabt Kommunikation.

Verdrahtungsdiagramm

MCP-3008 Kerbe nach links ausrichten. Alle Verbindungen doppelt prüfen.

Strom vor Verkabelung trennen.

Strom wieder anschließen, Minute warten, SSH neu herstellen.

Code ausführen 🏃💨

Analog-Sensor-Ordner prüfen:

ls nova-starter-kit/03_analog_sensor/

MCP3008 Bibliothek installieren:

git clone https://github.com/adafruit/Adafruit_Python_MCP3008.git
sudo python Adafruit_Python_MCP3008/setup.py install

Analog-Sensor-Skript ausführen:

sudo python nova-starter-kit/03_analog_sensor/main.py

LED blinkt viermal und gibt Temperatur, Feuchtigkeit, Helligkeit aus.

cat nova-starter-kit/03_analog_sensor/main.py
cat nova-starter-kit/03_analog_sensor/myMCP.py

Lektion 4 – Mit Button triggern

Um manuelle SSH-Sessions zu vermeiden, Button verdrahten zum Triggern von Sensor-Reads und Skript als Autostart beim Boot konfigurieren.

Verdrahtungsdiagramm

Verkabelung simpel – Button an GPIO-Pin und Pull-Up-Widerstand anschließen.

Strom wieder anschließen, Minute warten, SSH neu herstellen.

Code ausführen 🏃💨

Button-Ordner prüfen:

ls nova-starter-kit/04_button/

Button-Skript ausführen:

sudo python nova-starter-kit/04_button/main.py

Skript wartet in Endlosschleife auf Button-Druck. STRG+C zum Stoppen.

cat nova-starter-kit/04_button/main.py

Code beim Start ausführen 🔌🏃💨

/etc/rc.local bearbeiten für Boot-Start:

sudo nano /etc/rc.local

Vor exit 0 Zeile hinzufügen:

sudo python /home/pi/nova-starter-kit/04_button/main.py &

Speichern, rebooten:

sudo reboot

Nach Reboot sollte Button-Druck vier LED-Blinks triggern.

Lektion 5 – Daten per Wi-Fi senden

Skript läuft nun beim Boot, aber wir wollen Daten lokal sehen. Sensorwerte an Holograms Data Engine weiterleiten.

Falls SIM nicht aktiviert, unter dashboard.hologram.io/activate aktivieren.

Im Hologram Dashboard, Ihr Nova Gerät öffnen, zu Configuration navigieren, „Show Router Credentials“ klicken, 8-stelligen Key generieren, bereithalten.

Credentials-Datei bearbeiten:

sudo nano nova-starter-kit/credentials.json

Platzhalter mit generiertem Key ersetzen.

/etc/rc.local aktualisieren für Cloud-Skript:

sudo nano /etc/rc.local

sudo python /home/pi/nova-starter-kit/05_cloud/main.py &

Reboot:

sudo reboot

Nach paar Minuten sendet Button-Druck Daten in Cloud. Ergebnisse prüfen unter dashboard.hologram.io.

Cloud-Skript ansehen:

cat nova-starter-kit/05_cloud/main.py

Lektion 6 – Daten per Mobilfunk senden

Deployment in Wi-Fi-armen Umgebungen ist unkompliziert. Nach Nova-Zusammenbau und SIM-Einlegen zeigen die zwei LEDs auf der Nova Netzwerk-Bereitschaft an.

/etc/rc.local bearbeiten für Cellular-Skript:

sudo nano /etc/rc.local

sudo python /home/pi/nova-starter-kit/06_cellular/main.py &

Reboot:

sudo reboot

Datenübertragung prüfen unter dashboard.hologram.io.

Cellular-Skript ansehen:

cat nova-starter-kit/06_cellular/main.py

Sie haben nun einen Wetter-Sensor-Roboter gebaut, der weltweit per Mobilfunk operieren kann.

Quelle: Hologram Nova Starter Kit