STEMMA QT, Qwiic, Grove, Gravity & Pimoroni Garden: Welche Schnittstelle hat mein Sensor?

Um die Verdrahtung von Schaltkreisen ohne Löten zu ermöglichen, gibt es viele unterschiedliche Verbindungssysteme. Diese Systeme funktionieren über Steckerverbindungen, was das Basteln am eigenen Projekt um einiges einfacher gestaltet. Firmen wie Adafruit, Pimoroni, Seeed, DFRobot und SparkFun haben jeweils ihr eigenes Verbindungssystem entwickelt. Diese heissen wie folgt:

• STEMMA & STEMMA QT - Adafruit
• Grove - SeeedStudio
• Qwiic - Sparkfun
• Gravity - DFRobot
• Pimoroni Garden - Pimoroni

Bei diesen Systemen können unterschiedliche Kommunikationsprotokolle (Analoge/Digitale Signale, I2C, UART, etc.) auftreten. Je nach Artikel, auch innerhalb des gleichen Herstellers, muss dieses beachtet werden.

Aber was ist nun der Unterschied zwischen diesen Schnittstellen und welche lassen sich auch untereinander verbinden?

STEMMA & STEMMA QT- Adafruit

Adafruit verwendet auf ihren Development Boards die STEMMA-Anschlüsse. Dabei gibt es drei verschiedene anzutreffende Anschlüsse:

STEMMA 4 Pin JST PH

Diese sind grössere 2.0mm Pitch-Anschlüsse und für den I2C Gebrauch:

STEMMA 3 Pin JST PH

Auch diese sind grössere 2.0mm Pitch-Anschlüsse und sind für den Gebrauch von PWM/ Analoge und Digitale Signale

Die beiden JST PH 2.0mm Pitch-Anschlüsse sind auch kompatibel mit Grove/ Gravity.

STEMMA QT sind 4 Pin JST SH

STEMMA QT ist ein kleiner 1.0mm Pitch-Anschluss nur für I2C Verbindungen. Wenn der grössere JST PH Anschluss nicht auf das kleine Sensorboard passt wird der kleinere STEMMA QT verwendet. STEMMA QT behaltet die Regulierung bei, so ist STEMMA QT mit Qwiic/ Grove/ Gravity und STEMMA in jeder Spannung kompatibel.

Hier ein Beispiel für ein STEMMA QT Sensorboard mit einem direkten Vergleich zu dem grösseren STEMMA-Anschluss:

Grove - Seeed Studio

Grove Anschlüsse werden von Seeed Studio angeboten und ist ein 2.0mm 4 Pin Anschluss. Dabei ist das Grove Kabel in 4 Farben unterteilt:

• Pin 1 - Gelb (z.B SCL bei den I2C Grove Anschlüssen)
• Pin 2 - Weiss (z.B SDA bei den I2C Grove Anschlüssen)
• Pin 3 - Rot, VCC auf allen Grove Anschlüssen
• Pin 4 - Schwarz, GND auf allen Grove Anschlüssen

Es gibt 4 verschiedene Typen an Schnittstellen bei den Grove Modulen, alles hauptsächlich mit 5V/3.3V Stromversorgung

• Grove Digital: kommt häufig bei Switch Modulen, Lüftermodulen und LED Modulen vor.
• Grove Analog
• Grove UART: Dies ist eine spezialisierte Version von dem Grove Digital Module
• Grove I2C: von diesem gibt es eine besonders grosse Auswahl an Sensoren. Hier ist Pin 1 das SCL Signal und Pin 2 das SDA Signal.

Grove ist mit den STEMMA Komponenten kompatibel, aber nur für I2C Geräte während analog, PWM und digitale IO nicht kompatibel sind. Wenn Sie unsicher sind, schauen Sie auf den Komponenten nach; Wenn es SDA/ SCL Pins sind, ist es ein I2C Gerät.

Ein guter Start mit den Grove Modulen ist das GrovePi Starter Kit für Raspberry Pi. Dieses Kit umfasst 12 Sensoren wobei die Kommunikation zum Raspberry Pi über die I2C Schnittstelle läuft.

Qwiic - Sparkfun

Das Qwiic Anschlusssystem verwendet für alle Module das I2C Kommunikationsprotokoll und 4 Pin JST SH Anschlüsse. Dies vereinfacht stark das Verknüpfen der Module, da dank dem I2C Protokoll die Boards ohne Probleme auch in Reihe geschaltet werden können.

Qwiic ist deshalb auch mit STEMMA QT kompatibel über das I2C Protokoll. Hinweis: Es gilt die Spannungsregulation von den Geräten zu überprüfen.

Zu diesem System gehört beispielsweise der SparkFun Spectral Sensor Breakout - AS7263 NIR (Qwiic). Dieser Sensor vereinfacht das Messen und Charakterisieren, wie verschiedene Materialien verschiedene Wellenlängen von Licht absorbieren und reflektieren.

Gravity - DFRobot

Gravity Anschlüsse hat mit den Steckerkabel das selbe Prinzip wie STEMMA oder Grove Anschlüsse und funktionieren über einen 2.0mm Pitch Anschluss. Gravity kommt bei den Produkten von DFRobot vor, für ein leichteres Verknüpfen von Modulen.

Gravity benutzt einen farbcodierten Pinheader zur Darstellung von Pin Eigenschaften. Zum Beispiel:

Da der Input und Output je nach Artikel variiert dient ein Wiki zu dem jeweiligen DFRobot Artikel für die Überprüfung des Kommunikationsprotokolls (I2C, Digital, Analog, etc.).

Als Beispiel für eine Gravity Sensor ist der Gravity: CO Sensor (Calibrated), welcher das giftige Kohlenstoffmonoxid erkennt. Der Sensor unterstützt die Protokolle Analog, I2C und UART.

Pimoroni Garden - Pimoroni

Die Lösung von dem Hersteller Pimoroni zur Vereinfachung von Sensorschnittstellen funktioniert über den sogenannten Breakout Garden.

Dies ist ein HAT für auf den Raspberry Pi und bietet Slots für das Anbringen von mehreren Sensoren. Dies sieht dann wie folgt aus:

Die Steckplätze auf dem Breakout Garden besitzen jeweils 5 Pins worüber die Stromversorgung und I2C Datenübertragung geht. Die Wahl welchen Pimoroni Sensor Sie auf den HAT befestigen möchten steht frei zur Auswahl.

Hier eine Übersicht von Pimoroni Sensoren in unserem Shop.

Fazit - Übersicht über alle Schnittstellen

Bemerkung: Die Spannung kann je nach Modul variieren und ist in der jeweiligen Beschreibung des Artikels nachzuprüfen.

Welche Schnittstelle ist nun die beste Wahl?

Je nach Board/ Modul und Sensor man bereits besitzt, lässt sich diese Frage unterschiedlich beantworten. Mit Adafruit-Platinen steht einem die grosse Auswahl von STEMMA und STEMMA QT zur Auswahl wie auch die Kombination mit Qwiic von Sparkfun. Grove arbeitet wunderbar mit Arduino und Raspberry Pi, wie auch Gravity von DFRobot.

Das eigens gewählte Projekt bestimmt meist in welche Richtung man gehen kann für die optionale Wahl der Schnittstelle. Schlussendlich, egal welche Schnittstelle Sie wählen, alle Stecker machen das Bauen und Basteln mit den Geräten einiges einfacher ohne Löten zu müssen und ohne sich Sorgen um die Verdrahtung zu machen.