Raspberry Pi als Headless-Server mit Touch-Display für den Einbau in die Verteilung

[araeubig]

Um meinem Wunsch nach Wertaufzeichnung gerecht zu werden und diese Daten auch sinnvoll visualisieren zu können, habe ich mich für eine Umsetzung auf Basis eines Raspberry Pi 5 entschieden.

Der kleine Headless-Server wird in ein DIN-Gehäuse montiert und über PoE mit dem notwendigen Strom versorgt werden. Die leidigen Unzulänglichkeiten der SD-Karte werden durch den Einsatz einer NVMe-SSD zunichte gemacht.

Die ersten Tests sind abgeschlossen und ich werde das Projekt zum Nachbauen auf GitHub dokumentieren (Hardware, Software, 3D-Dateien, Dokumentation). Vorab aber mal ein Bild des kleinen Touch-Displays, welches die wichtigsten Status-Informationen im Betrieb liefert (Geht nach einstellbarer Zeit in den Standby-Betrieb, über Touch-Gesten wird der Raspberry auch heruntergefahren oder neu gestartet werden können). Basis war ein bestehendes Repository, welches ich mehr oder weniger neu gebaut habe.

Aber nun vorab mal die ersten Bilder:


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Gruss und schönes Wochenende an alle, André

[araeubig]

Link zum GitHub-Repository: https://github.com/araeubig/Raspberry-Pi-Dashboard

Kurzversion der README.md in Deutsch:

Über das Projekt
Da der Raspberry als Server im Verteilerschrank betrieben werden soll, benötigt er nicht nur ein DIN-Gehäuse, sondern auch ein Display, um die wichtigsten Systeminformationen anzeigen zu können. Ausserdem war die Anforderung den Raspberry über Knöpfe oder ein Touch-Display neustarten und herunterfahren zu können. Zuguterletzt soll der Raspberry nicht nur über PoE mit Strom versorgt werden, sondern auch einen M.2 Steckplatz für eine NVMe-SSD bieten - denn nur damit ist ein lanfristiger Betrieb - ohne mögliche Ausfälle der SD-Karte - möglich.
Die Suche nach den nötigen Komponenten gestaltete sich schwieriger als gedacht. Der Markt bietet nur wenige DIN-Gehäuse für den Raspberry Pi 5. Es gibt nur wenige Displays mit Touch-Option, die klein genug sind um in das Gehäuse zu passen. Das Angebot an kombinierten PoE-M.2 HATS ist überschaubar, aber mehr als ausreichend.
Während des Tests der möglichen Komponenten habe ich entschieden zwei Varianten für die Montage auf einer DIN-Schiene und eine weitere Variante für den Desktop-Einsatz zu dokumentieren:
1. Konfiguration mit 4TE breitem Gehäuse zur ausschliesslichen Stromversorgung über PoE
2. Konfiguration mit 6TE breitem Gehäuse zu optionalen Stromversorgung über 24V bzw. 220V
3. Konfiguration mit Stabndard-Gehäuse zu Stromversorgung über USB-Steckernetzteil ohne Touch Funktionalität

Anforderungen
- Raspberry Pi 5
- Touch-Display, welches in das DIN-Gehäuse oder Standard-Gehäuse passt (vorzugsweise mit ST7789V2-Ansteuerung)
- DIN-Gehäuse / Standard-Gehäuse
- 3D Druck des Deckels DIN-Gehäuse / Deckel des Standard-Gehäuses
- Python >= 3.9

[henfri]

Danke, dass du das hier dokumentiert
Klingt spannend!

[araeubig]

dokumentiert

Ja gerne - es sind immer so viele offene Fragen hier zu einer sauberen Installation von OS, Influx, Grafana, etc., dass ich nun selbst das Thema in Angriff genommen habe und eben dazu noch die Punkte "Verteilereinbau, Stromversorgung und Status-Display / Dashboard" in Angriff genommen habe. Das testen der einzelnen Komponenten und vielfach in Verbindung mit einer sauberen Neuinstallation des System braucht es einfach seine Zeit.

Ich fand es mehr als sinnvoll dies nun dann auch sauber zu dokumentieren und somit auch Allen die Möglichkeiten zu geben auf GitHub im Zweifel mitmachen zu können.

[BadSmiley]

Und wenn ich dann vor dem Mäuse Kino am Verteiler bringt mir das was?

Mir fehlt da irgendwie für Aussicht auf Praxis gerade?

Es gibt schon ein ganz gutes, headless OS für den PI. Nennt sich home assistant, sitzen ein paar 100 oder 1000 Leute dran. Ich sehe schon wieder eine Insel Lösung. Warum beteiligst du dich nicht an HA?

[araeubig]

Warum beteiligst du dich nicht an HA

Ich mache keine Insellösung, sondern dokumentiere ausschliesslich wie man den RasPi mit Display in ein DIN-Gehäuse für den Verteiler aufbauen kann. Das "Mäusekino" liefert dem Nutzer die wichtigsten Status-Informationen und reicht von der Grösse her völlig aus (Das Display einer Weinzierl KNX-Spannungversorgung ist ähnlich gross. Und die Kontrolle der IP-Adresse kann ebenfalls für manchen Nutzer hilfreich sein (ohne irgendeinen Computer zu starten und eine SSH-Verbindung aufbauen zu müssen).

Und zuguterletzt:
Ich will kein HomeAssistant, sondern einfach nur eine InfluxDB und Grafana in der von mir definierten, für mich sinnvollen Version und Konfiguration (Darstellung G1, SmartHome App auf allen Plattformen) - was jeder auf seinem Raspberry installiert ist mir völlig gleich - da es aber für den ungeübten Nutzer (wie mich) nicht ganz trivial ist, habe ich es dokumentieren wollen. Ich für mich möchte nur das laufen haben, was ich benötige.

Und PS: Die Auswahl des Raspperrys, des PoE-HATS, der M.2 Schnittstelle, des Displays und des Gehäuses hat ja auch nichts mit der möglichen Verwendung zu tun. Da es keine OutOfTheBox-Lösung gibt, bin ich selber auf die Suche gegangen und habe getestet.

Und PS2: Es gibt Nutzer (wie mich), die keinen "fliegenden" Raspberry irgendwo im Netzwerkschrank oder der Verteilung haben wollen.

[Noschvie]

Hier sind ja zwei Dinge zu unterscheiden: die Hardware und die Software. Darüber stehen die Anforderungen an das Projekt.
Wie wird der Software Stack aussehen? Hier würde sich IOTStack anbieten. Das Display könnte ja auch einfach mit einem Pi Zero 2W betrieben werden. Viele Wege führen nach Rom…

[scw2wi]

Wo soll denn das Display eingebaut werden?

[araeubig]

eingebaut werden

siehe Bild 2 - habe es extra auf das DIN-Gehäuse gelegt - dort ist noch der transparente Deckel drauf - der neue 3D-Druck-Deckel folgt in der nächsten Woche.

[scw2wi]

Sieht gut aus, aber mein Favorit bleibt trotzdem weiterhin der Lange Lulatsch

[araeubig]

Lange Lulatsch

Ich weiss zwar nicht, wo ich den Lulatsch in den Verteiler packen sollte aber eine sehr coole Lösung :-)

[johannesbonn]

Passt der Raspberry mit m2 HAT in das DIN Gehäuse rein? Welches Gehäuse ist das?
sehr cooles Projekt!

[Noschvie]

Warum hast du dich für POE entschieden? Es sollte doch einfacher sein, im Schrank die 5V bereitzustellen, oder?
Welchen Software Stack hast du in Verwendung?

Und danke fürs Teilen deiner Erkenntnisse und Erfahrungen.

[araeubig]

Warum POE

in das DIN Gehäuse rein

In den nächsten Tagen wird der erste Teil der Dokumentation auf GitHub online sein aber so viel vorab:

- die Anzahl an verfügbaren DIN-Gehäusen für den Raspberry 5ist mehr als überschaubar. Aktuell kommt nur das Gehäuse von Waveshare in Frage, da das Gehäuse von Italtronic keine Lüftungsöffnungen hat. Ausserdem warte ich noch auf die Musterlieferung von Phoenix Contact. Da ist das Gehäuse zwar noch nicht für den Pi 5 optimiert aber da wird es Anfang 2025 wohl eine Anpassung geben. (das Gehäuse ist 6TE statt 4TE aber würde Platz für eine Breakout-Platine und/oder ein internes Netzteil bieten).

- Der Plan war natürlich den Pi inklusive Lüfter und HAT in das 4TE-Gehäuse zu setzen - dies funktioniert auch perfekt (allerdings nicht mit allen verfügbaren PoE-M.2 HATS. Das Waveshare HAT funktioniert - das werde ich in Details auf GitHub ausführlicher beschreiben. Das kleine 52Pi passt auch , das grosse 52Pi werde ich nächste Woche testen.

Warum PoE? Weil ich sowohl im Netzwerkschrank (PoE Switch), als auch im Verteiler (ABB PoE Switch) PoE zur Verfügung habe, weil ich ein weiteres Netzteil einspare, weil ein 5V-5A-Netzteil als REG-Gerät recht gross ist.....

Ich werde zwei Varianten dokumentieren:
- Pi 5 im Waveshare DIN-Gehäuse, ausgestattet mit Waveshare PoE-M.2 Kombi HAT + Waveshare Touch-Display im Deckel - alternativ andere auch passende HAT's im selben Gehäuse
- identische Hardware aus Variante 1 allerdings im Phoenix Contact Gehäuse 6TE mit Breakout-Platine von Waveshare und optionalem internen Netzteil 5V-5A - da werden allerdings noch einige Telefonate und 3D-Druck, PCB-Entwicklungen anstehen. Der Vorteil am Phoenix-Gehäuse ist, dass es ein passendes Touch-Display für das Gehäuse gibt.

Warum überhaupt Touch? Weil ich gerne einen Neustart / Shutdown direkt am "Server" möglich machen will und die verfübaren Lösungen von Display mit Knöpfen entweder sehr klein oder zu gross sind.

[sewi]

Von welchen Kosten reden wir da?
Also RPI5 (85 Euro?), und dann noch - den POE Hat (20 Euro?), NVM SSD, was nimmst du da und wieviel? Ventilator? Touch-Display? Gehäuse? Hab ich noch was vergessen?