Diese Raspberry Pi 5 IoT Projekte zeigen, was der neueste Pi besonders gut kann: mehr CPU-Reserven, schneller NVMe-Speicher, zwei Kameraanschlüsse und ein optionaler KI-Beschleuniger – auf einem Board, das weiterhin dieselben Python- und Node-RED-Werkzeuge ausführt wie zuvor. Jedes der zehn Projekte unten nutzt MQTT für das Messaging, sodass die Komponenten miteinander, mit Dashboards und mit Ihrem Smartphone kommunizieren können. Sie können jedes Projekt mit dem kostenlosen Broker unter broker.connectmq.com ausprobieren, bevor Sie es auf private Zugangsdaten umstellen.
Was der Raspberry Pi 5 für IoT verändert
Für Projekte im Dauerbetrieb ist der Pi 5 ein deutlicher Fortschritt gegenüber dem Pi 4. Seine Quad-Core-CPU vom Typ Cortex-A76 bewältigt anspruchsvollere Lasten wie lokale Datenbanken, Computer Vision und mehrere Protokoll-Bridges gleichzeitig. Ein PCIe-Anschluss nimmt über den M.2 HAT+ NVMe-SSDs auf und beseitigt damit die SD-Karte als Schwachstelle für die Zuverlässigkeit. Das Board bringt eine Echtzeituhr (mit Batterieanschluss), einen Ein-/Aus-Taster und zwei vierspurige Kamera-/Display-Anschlüsse mit. GPIO wurde auf den neuen I/O-Controller RP1 verlagert, weshalb aktuelle Bibliotheken wie gpiozero mit dem lgpio-Backend der richtige Weg sind, Pins anzusteuern.
Die Kehrseite sind Leistungsaufnahme und Wärme: Der Pi 5 braucht ein USB-C-Netzteil mit 5 V und 5 A, um USB-Peripherie mit vollem Strom zu versorgen, und profitiert unter Dauerlast vom Active Cooler. Für batteriebetriebene Sensorknoten ist ein Pico W oder ein ESP32 oft die bessere Wahl, mit dem Pi 5 als Hub, denn diese schlafen zwischen den Messungen und wachen nur zum Senden auf.
Eine gemeinsame Topic-Struktur
Alle zehn Projekte nutzen dieselbe Topic-Konvention, sodass Sie sie später kombinieren können, ohne etwas umzubenennen:
connectmq/demo/<your-id>/<project>/<device>/<measurement>
connectmq/demo/<your-id>/<project>/<device>/status (retained, Last Will)
connectmq/demo/<your-id>/<project>/<device>/<output>/set (commands, not retained)
Dazu kommt derselbe minimale Publisher, den jedes Projekt erweitert:
import json, time, uuid
import paho.mqtt.client as mqtt
PREFIX = "connectmq/demo/p5x9m3"
client = mqtt.Client(mqtt.CallbackAPIVersion.VERSION2, client_id=f"pi5-{uuid.uuid4().hex[:8]}")
client.will_set(f"{PREFIX}/hub/pi5/status", "offline", qos=1, retain=True)
client.connect("broker.connectmq.com", 1883, keepalive=30)
client.loop_start()
client.publish(f"{PREFIX}/hub/pi5/status", "online", qos=1, retain=True)
while True:
with open("/sys/class/thermal/thermal_zone0/temp") as f:
cpu_c = int(f.read()) / 1000
client.publish(f"{PREFIX}/hub/pi5/cpu_temp", json.dumps({"value": cpu_c, "ts": int(time.time())}), qos=1)
time.sleep(10)
Die 10 Projekte im Überblick
| # | Projekt | Wichtige Hardware | Schwierigkeit |
|---|---|---|---|
| 1 | Sensor-Hub für zu Hause | BME280, DS18B20 | Einsteiger |
| 2 | Energiemonitor | Modbus-Energiezähler oder Stromzangen-ADC | Fortgeschritten |
| 3 | KI-Kamera mit Objektereignissen | Camera Module 3 oder AI Camera, AI Kit | Experte |
| 4 | Multiprotokoll-Gateway | BLE, LoRa, Modbus | Fortgeschritten |
| 5 | MQTT-Dashboard an der Wand | Touch-Display | Einsteiger |
| 6 | Lokaler Zeitreihen-Stack | NVMe-SSD | Fortgeschritten |
| 7 | Intelligente Bewässerungssteuerung | Relais, Bodenfeuchtesensoren | Fortgeschritten |
| 8 | Luftqualitätsstation | PM2.5- und CO2-Sensoren | Einsteiger |
| 9 | Gateway zur Maschinenüberwachung | Modbus TCP oder CAN | Experte |
| 10 | Zustandsmonitor für die Geräteflotte | Nichts zusätzlich | Einsteiger |
1. Sensor-Hub für zu Hause
Schließen Sie einen BME280 (Temperatur, Luftfeuchte, Luftdruck) über I2C und einige DS18B20-Fühler über One-Wire an und veröffentlichen Sie jeden Messwert minütlich als Retained Message, damit Dashboards sofort Werte anzeigen. Der Pi 5 hat genug Reserven, um auf demselben Board zusätzlich Node-RED oder Home Assistant auszuführen. DS18B20-Fühler sind wasserdicht und eignen sich daher gut für Tanks, Kühlschränke und Außenmessungen.
2. Energiemonitor
Lesen Sie einen Hutschienen-Energiezähler über Modbus RTU mit einem USB-RS485-Adapter aus, oder messen Sie den Strom mit Stromzangen und einem ADC-HAT. Veröffentlichen Sie die Leistung alle paar Sekunden und die Energiesummen jede Minute. Schwellwert-Alarme auf die Leistungsaufnahme warnen Sie, wenn ein Gerät eingeschaltet bleibt. Lassen Sie alles, was in einen Verteilerschrank gehört, von einer Elektrofachkraft einbauen.
3. KI-Kamera mit Objektereignissen
Hier glänzt der Pi 5. Nutzen Sie das Camera Module 3 mit dem Hailo-basierten AI Kit oder AI HAT+ oder die Raspberry Pi AI Camera, die das Modell direkt auf dem Sensor ausführt. Führen Sie die Erkennung lokal aus und veröffentlichen Sie Ereignisse, kein Video: eine kleine JSON-Nachricht wie {"label": "person", "confidence": 0.91, "zone": "driveway"} auf .../camera/front/detections. Behalten Sie Bilder auf dem Pi oder laden Sie sie separat hoch; MQTT transportiert die Metadaten. Das Tutorial zur Kamera-Bewegungserkennung über MQTT ist ein guter Einstieg ohne KI.
4. Multiprotokoll-Gateway
Kombinieren Sie Bluetooth-Sensoren, ein LoRa-Funkmodul und ein Modbus-Gerät auf einem Pi 5, jeweils als eigener Dienst, der in einen gemeinsamen Topic-Baum veröffentlicht. Dank der zusätzlichen Kerne laufen alle drei Bridges, ohne um CPU-Zeit zu konkurrieren. Folgen Sie für die Bluetooth-Seite der Raspberry Pi BLE-zu-MQTT-Bridge und ergänzen Sie die anderen nacheinander.
5. MQTT-Dashboard an der Wand
Schließen Sie das offizielle Touch-Display an, starten Sie in einen Vollbild-Browser und zeigen Sie ein Dashboard, das über sicheres WebSocket auf Port 8084 abonniert. Da der Pi 5 Webseiten flüssig rendert, bleiben Diagramme und Live-Anzeigen reaktionsschnell. Ergänzen Sie Schaltflächen, die Befehle an .../set-Topics für Lampen oder Relais im übrigen Haus senden.
6. Lokaler Zeitreihen-Stack
Setzen Sie eine NVMe-SSD auf den M.2 HAT+ und betreiben Sie Telegraf, InfluxDB und Grafana. Telegraf abonniert Ihre MQTT-Topics als normaler Client und schreibt in InfluxDB, Grafana visualisiert die Historie. Die SSD verkraftet die ständigen Schreibvorgänge weit besser als eine SD-Karte. Die Einrichtung beschreibt der Leitfaden zu Grafana und InfluxDB auf dem Raspberry Pi.
7. Intelligente Bewässerungssteuerung
Kapazitive Bodenfeuchtesensoren über einen ADC, eine Relaisplatine für die Ventile und eine Wettervorhersage, die ein kleines Skript abruft: Der Pi entscheidet, wann gegossen wird, und veröffentlicht jede Entscheidung. Senden Sie Befehle ohne Retain und legen Sie im Code eine maximale Laufzeit pro Ventil fest, damit eine abgebrochene Verbindung das Wasser nie laufen lässt.
8. Luftqualitätsstation
Ein PM2.5-Feinstaubsensor über die serielle Schnittstelle und ein NDIR-CO2-Sensor über I2C liefern ein aussagekräftiges Bild der Raumluft. Veröffentlichen Sie beide Werte alle 30 Sekunden und alarmieren Sie, wenn der CO2-Wert steigt – eine praktische Erinnerung, den Raum zu lüften. Geben Sie den Sensoren einige Minuten zum Aufwärmen, bevor Sie den ersten Messwerten vertrauen.
9. Gateway zur Maschinenüberwachung
In einer Werkstatt oder kleinen Fertigung kann ein Pi 5 eine SPS über Modbus TCP abfragen oder den CAN-Bus einer Maschine mithören und dann Zustände und Zähler unter einem Pfad im ISA-95-Stil wie site1/workshop/line1/press2/state veröffentlichen. Diese Struktur speist einen Unified Namespace (UNS): Die ISA-95-Ebenen Standort, Bereich, Linie und Maschine werden direkt zur Topic-Hierarchie auf dem Broker und funktionieren mit Werkzeugen, die Anlagenhierarchien verstehen. Für den Einbau im Schaltschrank empfiehlt sich ein industrielles Gerät auf Basis eines Compute Module mit 24-V-Versorgung und Hutschienenmontage.
10. Zustandsmonitor für die Geräteflotte
Wenn Sie mehr als einen Pi betreiben, lassen Sie jeden minütlich CPU-Temperatur, Throttling-Flags, freien Speicherplatz und Betriebszeit veröffentlichen, dazu einen Retained-Status per Last Will. Ein einziges Dashboard zeigt dann den Zustand aller Geräte, und Alarme greifen, bevor eine volle Festplatte oder Überhitzung zu Ausfällen führt. Der minimale Publisher oben ist bereits der erste Schritt: Ergänzen Sie die Festplattennutzung aus shutil.disk_usage("/") und die Ausgabe von vcgencmd get_throttled.
Jedes Projekt produktionsreif machen
Jedes Projekt oben startet auf dem kostenlosen öffentlichen MQTT-Broker, der sich perfekt für Experimente eignet, aber für jeden lesbar ist. Bevor Sie sich auf ein Projekt verlassen, arbeiten Sie diese Liste ab:
- Wechseln Sie auf einen privaten Broker mit TLS auf Port 8883 und Zugangsdaten pro Gerät.
- Führen Sie jedes Skript als systemd-Dienst mit automatischem Neustart aus.
- Booten Sie von NVMe oder USB-SSD statt von einer SD-Karte.
- Puffern Sie Messwerte bei Netzwerkausfällen lokal.
- Härten Sie SSH, aktivieren Sie die Firewall und halten Sie das Betriebssystem aktuell.
- Veröffentlichen Sie einen Heartbeat und einen Last Will, damit Sie wissen, wann ein Gerät ausfällt.
Die Tipps zur Zuverlässigkeit des Raspberry Pi behandeln die Punkte 2 bis 4 ausführlich, und das Raspberry Pi MQTT Tutorial ist der richtige Einstieg, wenn MQTT auf dem Pi neu für Sie ist. Die offizielle Raspberry-Pi-5-Dokumentation listet die Anschlüsse und Stromanforderungen des Boards auf.
Ein Cloud-MQTT-Broker verbindet alle zehn Projekte: Sensoren zu Hause, ein Gateway in der Werkstatt und ein Dashboard auf dem Smartphone bauen alle ausgehende Verbindungen zum selben Broker auf, ganz ohne Portweiterleitung. ConnectMQ bietet genau das als verwalteten MQTT-Broker, mit Live-Topic-Explorer, Schwellwert-Alarmen und einer Geräteansicht direkt im Portal.
Ihr nächstes Pi-5-Projekt auf ConnectMQ
Erstellen Sie unter app.connectmq.com einen kostenlosen ConnectMQ-Serverless-Broker ohne Kreditkarte, und Sie haben in wenigen Minuten TLS-Zugangsdaten. Richten Sie eines dieser Projekte darauf aus und sehen Sie zu, wie Ihre Topics im Browser erscheinen, sobald sich der Pi verbindet.
Häufig gestellte Fragen
Ist der Raspberry Pi 5 für einfache IoT-Projekte überdimensioniert?
Für einen einzelnen Sensor oft ja; ein Pico W oder Zero 2 W ist günstiger und verbraucht weniger Strom. Der Pi 5 lohnt sich, wenn ein Gerät mehrere Dienste, eine Datenbank oder Computer Vision ausführt.
Laufen Pi-4-Projekte auf dem Pi 5?
Die meisten ja. Die wichtigste Ausnahme ist GPIO-Code für RPi.GPIO, das den Pi 5 nicht unterstützt; wechseln Sie zu gpiozero oder lgpio.
Welche MQTT-Bibliothek sollte ich auf dem Pi 5 verwenden?
paho-mqtt 2.x ist die Standardwahl für Python, und die integrierten MQTT-Nodes von Node-RED eignen sich gut für flussbasierte Projekte. Beide laufen unverändert auf dem Pi 5.
Können sich mehrere Projekte einen Broker teilen?
Ja. Geben Sie jedem Projekt einen eigenen Topic-Zweig und jedem Gerät eine eigene Client ID, dann kann ein Broker alle bedienen – im Rahmen der Verbindungslimits Ihres Tarifs.
