A számítógép csak akkor tud végrehajtani egy Python nyelvben megírt programot:

1. ha szintaxisa (nyelvezete) teljesen korrekt;
2. ha nincs benne szematikai (logikai) hiba;
3. ha végrehajtás közben nem lép fel hiba (Runtime error)

Egy speciáli fejlesztő környezetben, mint amilyen az IDLE, nagyrészt ezek a hibák kiküszöbölhetőek, ettől függetlenül tudni kell Pythonul...

Egyszerű kapcsolásokkal célszerű elkezdeni a programozást, mert egyszerű feladatokból is sokat lehet tanulni, ha kellő mértékben elmerülünk bennük. Akárcsak a házépítésnél, az alap határozza meg a ráépíthető épület méretét.

Egy LED diódát (vagy bármilyen más eszközt) bekapcsolhatunk, ha zárunk egy érintkezőt. Bekapcsolhatunk akkor is , ha nyitunk egy érintkezőt. A bekapcsolást akár logikai fuggvények is eldönthetik, vagy érzékelők kimenő jelétől tesszük függővé...

Törekedjünk mindig az egyszerű megoldásokra!

Jelen pillanatban nem sok magyar nyelvű könyv létezik a Raspberry Pi számítógépről, és ismereteim szerint sok parancs és függvény nem lett magyar nyelvre lefordítva. Ilyen például a callback, even detected, wait for edge függvények.

Ezeket a függvényeket (magyar elnevezés hiányában) körülírtam, alkalmazásukat és parancssorait megmagyaráztam. Hatásukat egyszerű példákban szemléltettem.

A riasztó rendszerek talán legfontosabb eleme a mozgásérzékelő, ezért a könyvben első helyre került az érzékelők sorában.

A HC-SR5601 típusú PIR (Passive Infrared) mozgásérzékelő a testek által kibocsájtott hő változásának alapján képes mozgást észlelni.

A továbbiakban az érzékelők sorából nem maradhatott ki az SS495A Hall szenzor, vagy az LM35 hőmérséklet érzékelő sem, hogy csak a fontosabbakat említsem.

A PWM üzemmód (Pulse Width Modulation) impulzusszélesség-moduláció, teljesítmény eszközök vezérlésére szolgál. Ilyen lehet például egy egyenáramú motor fordulatszámának szabályozása.

A PWM állandó frekvenciájú impulzussorozat-jelek, amelyek hoszabb időtartamra vonatkoztatott átlagfeszültsége egyenértékű az analóg feszültségjellel.

Előfordulhat, hogy a villamos mennyiséget folyamatosan vagy fokozatosan kell szabályozni. Ez a feladat vagy a kitöltés, vagy a frekvencia megváltoztatásával oldható meg. Példa erre a mellékelt ábra, a K1 kapcsoló nőveli, a K2 kapcsoló csökkenti a PWM mód frekvenciáját. Hasonló módon két gomb segítségével a kitöltés is növelhető, illetve csökkenthető.

Infravörös érzékelőket használnak a hétköznapi életben a riasztó rendszerekben, beléptető rendszerekben, automata kapuzárás védelemnél, hogy csak a fontosabbakat említsem. Ugyanakkor nagyon gyakran alkalmazbak IR kapukat a robot- és vezérléstechnikában is (számláló, fordulatszámmérő, végáláskapcsoló, stb.).

Az infravörös sorompó két fő egységből - egy adó és egy vevő részből áll. Az adó rendszerint egy infravörös LED dióda, a vele szmben elhelyezett vevő pedig egy fototranzisztor, vagy amint a mellékelt ábrán látható egy IR vevőmodul.

Kivitelezés szempontjábó léteznek "mini infravörös kapuk" is, nevezzük ezeket egyszerűen foto-megszakítóknak vagy réselt optikai kapcsolóknak (Transmissive Optical Senzor).

Az ultrahanggal történő távolságmérés elve az ultrahang (a hallható tartomány fölötti hang) visszaverődésén alapul, hasonlóan a radaréhoz. A mért időből (amit az ultrahang a szenzortól a tárgyig, majd a visszavert ultrahang a tárgy és szenzor között megtett) kiszámolhatjuk a távolságot, ismerve a hang terjedési sebességét. 

A képen látható HC-SR04 típusú ultrahang szenzor távolságmérésre lett kifejlesztve és négy csatlakozási ponttal rendelkezik:

1. test (GND);
2. az  ECHO szintje 5V-ra változik, "ha megjön a viszhang";
   
3. a TRIG bemenet küldi az ultrahang impulzust;
   
4. tápfeszültség (+5V).
   

A Raspberry Pi számítógép GPIO portja nem képes analóg jeleket fogadni. A gyakorlatban nagyon sok olyan érzékelő létezik, aminek csak analóg kimenete van, ezért kénytelenek vagyunk analóg-digitális konvertereket (ADC vagy A/D) használni.

Egy ilyen konverter az SPI alapú, analógról digitálisra átalakító MCP3008 chip is. 8 analóg csatorna bemenetet képes fogadni, a kimenet 0-tól 1023-ig vehet fel értékeket.

A mérések során a bemeneti feszültséget mérjük a rezisztív érzékelőkön, ezért ezeket feszültségosztó kapcsolásban kell alkalmazni.

A bemenő analóg értékekkel akár matematikai műveleteket is végezhetünk, és az eredmény függvénye alakítja a vezérlést.

A szervomotor egy olyan szerkezet, amely a tengelyére szerelt kar helyzetét (szögét) változtatni tudja. A kar által bezárt szöget egy impulzus sorozattal határozhatjuk meg, és ez a pozíció megmarad mindaddig, amíg az impulzus sorozat meg nem szűnik.

A szervo működtetését a gyakorlatban úgy valósítják meg, hogy ezt egy változtatható kitöltésű impulzussorozattal vezérlik.

A szervo vezérlése a Raspberry Pi GPIO portján keresztül a PWM modul alkalmazásával oldható meg. A PWM modul behívásánál a frekvenciát 50Hz-re állítjuk és a kitöltést (duty cycle) változtatjuk a kívánt szögbe állás függvényében.

A decimális számok kiírására a legegyszerűbb eszköz a hétszegmenses kijelző. Működési elve is hasonlóan egyszerű. Egyedüli dolog amire oda kell figyelni az, hogy a típusa közös anódú vagy közös katódú-e.

Az LCD kijelző vezérlése sem bonyolult. A legelterjedtebb a HD44780 (Hitachi) típusú, ezért a könyvben ennek a kijelzőtípusnak az alkalmazását mutattam be.

A Raspberry Pi rendelkezik egy csatlakozósorral, melyre LCD képernyő csatlakoztatható. Ez nem a legolcsóbb, de a legegyszerűbbb megoldás.

A Raspberry Pi GPIO portjára törénő csatlakoztatásoknál figyelmbe kell venni, hogy a port maximális feszültsége 3,3V, áramfelvétele max. 50mA és az 5V-os feszültségen az áramfelvétel nem lehet nagyobb 300mA-nél.

A könyvben különböző megoldásokat ismertettem  a GPIO kimenetének vagy bemenetének védelmére, sőt a programok illetéktelen személyek által történő futtatásának megakadályozására is megodás található (mellékelt ábra).