Raspberry Pi RTC

Passende Hardware im Überblick

RTC-Module zum Nachrüsten:
DS3231 RTC-Modul mit I2C – die Standard-Empfehlung (Link)*
Tiny DS3231 – die Mini-Version zum Aufstecken (Link)*

Boards – ab dem Pi 5 ist die Uhr schon drin:
Raspberry Pi 5 mit 8GB RAM – die Empfehlung (Link)*
Raspberry Pi 5 mit 16GB RAM (Link)*
Raspberry Pi 5 mit 4GB RAM – wenn es günstig sein soll (Link)*
db-tronic Pi 5 Komplett-Set mit Gehäuse und Netzteil (Link)*
Raspberry Pi 4 Starter-Set – hier lohnt das Modul (Link)*
Raspberry Pi Zero 2 W – der Klassiker für Datenlogger (Link)*

Strom und Notstrom – Zeitverlust beginnt mit dem Stromausfall:
Offizielles 27-W-Netzteil für den Pi 5 (Link)*
Offizielles Netzteil für den Pi 4 (Link)*
Geekworm X1200 USV für den Pi 5 (Link)*
Geekworm X703 USV für den Pi 4 (Link)*
PiSugar 3 Plus – Akku für mobile Projekte (Link)*

Für Offline-Datenlogger:
SanDisk Extreme A2 128GB – schnelle Speicherkarte (Link)*
DS18B20 Temperaturfühler 5er-Set mit 3m Kabel (Link)*
NEO-6M GPS-Module 2er-Set – Zeit ganz ohne Netz (Link)*
37-Sensoren-Kit für den Messaufbau (Link)*

Kurz gesagt: Warum vergisst der Raspberry Pi die Uhrzeit?

Die Raspberry Pi RTC in sechs Punkten:

• Das Problem: Alle Modelle bis einschließlich Pi 4, Pi 400 und Zero 2 W haben keine batteriegepufferte Echtzeituhr. Ohne Netzwerk startet der Pi deshalb mit falscher Zeit.
• Die Notlösung ab Werk: Das Paket fake-hwclock merkt sich beim Herunterfahren die letzte bekannte Zeit und liest sie beim Start zurück. Die Uhr geht damit nach, statt auf das Jahr 1970 zu springen.
• Die richtige Lösung: Ein DS3231-Modul für wenige Euro, angeschlossen an vier GPIO-Pins über den I2C-Bus.
• Drei Handgriffe: dtoverlay=i2c-rtc,ds3231 in die config.txt, fake-hwclock entfernen, einmal sudo hwclock -w ausführen.
• Beim Pi 5 ist die Uhr eingebaut – nur die Knopfzelle fehlt. Sie wird an den zweipoligen J5-Anschluss neben dem USB-C-Port gesteckt.
• Wann es egal ist: Hängt der Pi dauerhaft am Internet, korrigiert NTP die Zeit binnen Sekunden nach dem Start. Dann ist die RTC reiner Komfort.

Warum dem Raspberry Pi die Echtzeituhr fehlt

Jeder normale PC hat auf dem Mainboard einen kleinen Quarz mit Knopfzelle, der die Zeit auch dann weiterzählt, wenn das Gerät vom Strom getrennt ist. Beim Raspberry Pi wurde genau dieses Bauteil jahrelang eingespart – aus gutem Grund: Quarz, Batteriehalter und Zelle kosten Geld und Platz, und der typische Einsatz war ohnehin ein Gerät am Netzwerk. Die Raspberry Pi RTC war deshalb bis zum Pi 5 immer Zubehör und nie Standard.

Was beim Start tatsächlich passiert, ist ein kleiner Trick: Raspberry Pi OS installiert das Paket fake-hwclock. Es schreibt in regelmäßigen Abständen und beim Herunterfahren den aktuellen Zeitstempel in die Datei /etc/fake-hwclock.data und stellt die Systemzeit beim nächsten Start auf diesen Wert. Der Pi wacht also nicht im Jahr 1970 auf, sondern in dem Moment, in dem er zuletzt lief. Nur: Jede Stunde ohne Strom fehlt anschließend in der Rechnung.

Sobald eine Netzwerkverbindung steht, greift systemd-timesyncd ein und holt sich die korrekte Zeit von einem NTP-Server. Das dauert im Regelfall wenige Sekunden, und der Fehler fällt niemandem auf. Kritisch wird es genau dort, wo dieser Rettungsanker fehlt: im Gartenhaus ohne WLAN, im Wohnmobil, an einer Solaranlage im Feld oder in einem abgeschotteten Netz ohne Zeitserver.

Die Folgen sind unangenehmer, als es zunächst klingt. Messwerte bekommen falsche Zeitstempel und sind damit für jede Auswertung wertlos. Cronjobs laufen zur falschen Uhrzeit oder gleich mehrfach. Und HTTPS-Verbindungen scheitern mit kryptischen Zertifikatsfehlern, weil ein Zertifikat aus Sicht des Pi „noch nicht gültig" ist. Ein Modul für den Preis eines Kaffees räumt all das dauerhaft ab.

Raspberry Pi RTC einrichten – Schritt für Schritt

Die folgende Anleitung gilt für ein DS3231-Modul an einem Pi 3, Pi 4 oder Zero unter aktuellem Raspberry Pi OS (Bookworm oder Trixie). Rechne mit rund zehn Minuten.

1. Modul aufstecken: Vier Leitungen genügen – 3,3 V auf Pin 1, SDA auf Pin 3, SCL auf Pin 5 und GND auf Pin 9. Die kleinen Aufsteck-Module decken genau diese Position ab. Wichtig: 3,3 V, nicht 5 V – die Datenleitungen des Pi vertragen keine 5-V-Pegel.
2. I2C aktivieren: sudo raspi-config → Interface Options → I2C → Yes, danach neu starten. Wer den Bus lieber von Hand einschaltet, setzt dtparam=i2c_arm=on in die config.txt.
3. Modul suchen: sudo apt install i2c-tools, dann sudo i2cdetect -y 1. Auf Adresse 0x68 muss eine Zahl auftauchen – erscheint dort nichts, sitzt die Verkabelung nicht.
4. Overlay eintragen: In /boot/firmware/config.txt die Zeile dtoverlay=i2c-rtc,ds3231 ergänzen und neu starten. Auf älteren Systemen liegt die Datei noch unter /boot/config.txt.
5. Erfolg prüfen: ls /dev/rtc* zeigt jetzt /dev/rtc0, und sudo hwclock -r liest die Uhr aus. In i2cdetect steht an der Stelle 0x68 nun ein UU – der Kernel hat das Gerät übernommen.
6. fake-hwclock entfernen: sudo apt -y remove fake-hwclock. Der Software-Ersatz würde die echte Uhr sonst beim Start überschreiben.
7. Zeit einmalig übertragen: Mit bestehender Internetverbindung timedatectl aufrufen und prüfen, ob die Systemzeit stimmt und die Zeitzone passt. Dann sudo hwclock -w – damit wandert die Systemzeit in die RTC.
8. Testen: Netzwerk trennen, Pi ausschalten, ein paar Minuten warten und wieder starten. date muss weiterhin die korrekte Uhrzeit zeigen. Erst dann ist die Einrichtung wirklich abgeschlossen.

Der Raspberry Pi 5 hat die RTC ab Werk an Bord

Mit dem Raspberry Pi 5 hat sich die Lage grundlegend geändert: Die Echtzeituhr sitzt fest auf dem Board, ein Modul ist überflüssig. Was fehlt, ist ausschließlich die Pufferbatterie. Sie kommt an den zweipoligen JST-SH-Anschluss mit der Bezeichnung J5 beziehungsweise BAT, der rechts neben dem USB-C-Stromanschluss sitzt. Ohne Batterie liefert die RTC beim Start trotzdem eine Zeit – nur eben keine, die einen Stromausfall überlebt.

Die offizielle Pufferbatterie ist eine wiederaufladbare Lithium-Mangan-Knopfzelle mit vorkonfektioniertem Stecker und Klebepad. Das ist kein Zufall: Der Ruhestrom der RTC im Pi 5 liegt höher als bei dedizierten RTC-Chips, weshalb Raspberry Pi ausdrücklich von normalen, nicht wiederaufladbaren Lithiumzellen abrät – die wären zu schnell leer. Eine Li-Ion-Zelle gehört ebenfalls nicht an diesen Anschluss. Mit der passenden Zelle liegt die Überbrückungsdauer im Bereich mehrerer Monate.

Geladen wird die Zelle nicht automatisch. Die Ladefunktion ist ab Werk abgeschaltet und wird über einen Eintrag in der /boot/firmware/config.txt scharfgeschaltet: dtparam=rtc_bbat_vchg=3000000 lädt mit konstanten 3 mA auf 3,0 V. Nach dem Neustart lässt sich das Ergebnis mit grep . /sys/class/rtc/rtc0/charging_voltage* kontrollieren. Wer das Laden wieder beenden will, entfernt die Zeile einfach.

Der eigentliche Bonus der eingebauten Uhr ist der Weckruf. Nach sudo rpi-eeprom-config --edit und den beiden Einträgen POWER_OFF_ON_HALT=1 und WAKE_ON_GPIO=0 versetzt sudo halt das Board in einen Zustand mit etwa 3 mA Verbrauch. Ein vorher gesetzter Alarm – etwa echo +600 | sudo tee /sys/class/rtc/rtc0/wakealarm – startet den Pi zehn Minuten später von selbst wieder. Für Zeitraffer-Aufnahmen oder batteriebetriebene Messreihen ist das der entscheidende Unterschied zwischen „läuft eine Woche" und „läuft einen Tag". Zu beachten: Die Tastatur-Rechner Pi 500 und Pi 500+ tragen zwar denselben Prozessor, führen den Batterieanschluss aber nicht nach außen.

DS3231, DS1307 oder PCF8563 – welches Modul taugt?

Für kleines Geld gibt es eine erstaunliche Vielfalt an RTC-Chips. Praktisch relevant sind vier davon, und die Unterschiede sind größer, als der Preis vermuten lässt.

Die gute Nachricht: Das Overlay i2c-rtc kennt alle diese Chips und noch ein gutes Dutzend mehr. Der Chipname wird schlicht als Parameter angehängt – dtoverlay=i2c-rtc,pcf8563 etwa. Sitzt das Modul auf einem abweichenden I2C-Bus, hilft der zusätzliche Parameter i2c-bus. Ein Blick in die Datei /boot/firmware/overlays/README auf dem laufenden System zeigt die vollständige Liste.

Wann sich die RTC am Raspberry Pi wirklich lohnt

• Offline-Datenlogger: Messreihen mit einem Temperatursensor oder einer Wetterstation im Gartenhaus. Ohne korrekte Zeitstempel ist die schönste Kurve wertlos.
• Anlagen ohne Netz: Kamerafallen, Zeitraffer im Feld, Wohnmobil- und Solarprojekte. Erfahrungswerte aus der Community zeigen, dass hier fast immer die Zeit das erste ist, was nach einem Stromausfall auffällt.
• Zeitkritische Automatisierung: Eine Bewässerung, die um 5:30 Uhr startet, soll das auch nach einem nächtlichen Stromausfall tun – und nicht mit drei Stunden Versatz.
• Eigener Zeitserver: Wer den Pi als NTP-Server im Heimnetz betreibt, gibt ihm besser eine eigene Uhr mit. Sonst verteilt er nach einem Kaltstart erst einmal Unsinn.
• Forensik und Protokolle: Log-Dateien lassen sich nur dann sinnvoll auswerten, wenn die Zeitachse stimmt. Das gilt besonders für einen Pi, der aus dem Internet erreichbar ist.
• Nicht nötig: Für Server, die dauerhaft am Netz hängen. Hier ist die RTC nur bequem, aber nicht entscheidend – ein sauber konfigurierter Zeitabgleich reicht völlig.

Eine hübsche Alternative für den Außeneinsatz sind übrigens GPS-Empfänger: Sie liefern neben der Position auch eine hochgenaue Uhrzeit und funktionieren überall dort, wo der Himmel frei ist. Der Aufwand ist allerdings deutlich höher als bei einem aufgesteckten Modul, und im Innenraum fällt diese Lösung aus.

Fehler und Stolpersteine bei der Echtzeituhr

• fake-hwclock nicht entfernt: Der häufigste Fehler überhaupt. Das Paket schreibt beim Start seine gespeicherte Zeit ins System und macht die echte Uhr wirkungslos.
• Modul nie gestellt: Eine frische RTC kennt keine Zeit. Ohne einmaliges sudo hwclock -w bei bestehender Internetverbindung liefert sie beim Start Unsinn – oft ein Datum aus dem Jahr 2000.
• Falsche Zeitzone: Die RTC läuft nach UTC, die Anzeige nach lokaler Zeit. Wenn die Uhr konstant zwei Stunden danebenliegt, hilft sudo timedatectl set-timezone Europe/Berlin.
• Batterie und Ladeschaltung passen nicht zusammen: Viele billige DS3231-Platinen haben eine Ladeschaltung für eine LIR2032. Wer dort eine gewöhnliche CR2032 einsetzt, riskiert eine auslaufende oder aufgeblähte Zelle. Entweder passenden Akku verwenden oder den Ladewiderstand entfernen.
• Adresskonflikt auf dem Bus: Die Adresse 0x68 nutzen auch einige Beschleunigungssensoren, etwa der MPU6050. Zwei Geräte mit derselben Adresse am selben Bus vertragen sich nicht – i2cdetect zeigt das Problem sofort.
• Overlay in der falschen Datei: Seit Bookworm liegt die Konfiguration unter /boot/firmware/config.txt. Ein Eintrag in der alten /boot/config.txt bleibt auf solchen Systemen einfach wirkungslos.
• 5 V statt 3,3 V: Manche Module sind auf 5 V ausgelegt und ziehen die Datenleitungen entsprechend hoch. Das kann den Pi beschädigen – im Zweifel ein Modul kaufen, das ausdrücklich für 3,3 V angeboten wird.

Häufige Fragen zur Raspberry Pi RTC

Braucht der Raspberry Pi 5 noch ein RTC-Modul?
Nein. Die Uhr ist auf dem Board, es fehlt nur die Knopfzelle am J5-Anschluss. Ein zusätzliches I2C-Modul bringt beim Pi 5 keinen Vorteil mehr.

DS3231 oder DS1307 – was soll ich kaufen?
Immer den DS3231. Sein Quarz ist temperaturkompensiert und hält die Zeit auf etwa eine Minute im Jahr genau, während der ältere DS1307 pro Monat mehrere Minuten abweichen kann. Der Preisunterschied liegt im Cent-Bereich.

Wie lange hält die Batterie im RTC-Modul?
Eine dedizierte RTC zieht im Pufferbetrieb nur wenige Mikroampere. Berichte aus der Community nennen für DS3231-Module Laufzeiten von mehreren Jahren pro Zelle. Beim Pi 5 liegt die Zeitspanne wegen des höheren Ruhestroms eher bei Monaten.

Blockiert die RTC meine anderen I2C-Sensoren?
Nein. I2C ist ein Bus, an dem viele Geräte parallel hängen dürfen, solange die Adressen unterschiedlich sind. Wie das im Detail funktioniert, erklärt der Beitrag zu SPI und I2C am Raspberry Pi. Die Adresse 0x68 ist dabei selten belegt.

Meine Zeit stimmt nach dem Neustart trotzdem nicht – woran liegt das?
In neun von zehn Fällen an einer von drei Ursachen: fake-hwclock ist noch installiert, die Uhr wurde nie mit hwclock -w gestellt, oder das Overlay steht in der falschen Datei. Die Reihenfolge der Prüfung sollte genau diese sein.

Funktioniert eine RTC auch am Raspberry Pi Pico?
Der Pico bringt bereits eine einfache RTC im Chip mit, die aber ohne Dauerstrom ebenfalls vergisst. Ein DS3231 am I2C-Anschluss löst das Problem dort genauso.

Wie prüfe ich, ob die Uhr überhaupt läuft?
sudo hwclock -r liest die RTC direkt aus, timedatectl zeigt Systemzeit, Zeitzone und den Status des Zeitabgleichs. Weitere nützliche Kommandos sammelt die Übersicht der wichtigsten Raspberry-Pi-Befehle.

Fazit

Die Raspberry Pi RTC gehört zu den Upgrades, die fast nichts kosten und im Ernstfall ein ganzes Projekt retten. Unsere klare Empfehlung: Wer einen Pi 4, einen Pi 3 oder einen Zero 2 W ohne dauerhafte Internetverbindung betreibt, steckt ein DS3231-Modul auf – und zwar bevor die erste Messreihe startet, nicht danach. Vier Pins, eine Zeile in der config.txt, fake-hwclock herunterwerfen: In zehn Minuten ist die Sache erledigt und für Jahre gegessen. Beim Pi 5 reduziert sich die Aufgabe auf den Kauf der offiziellen Pufferzelle, und wer dort ohnehin mit Weckzeiten und Tiefschlaf arbeiten will, kommt an ihr gar nicht vorbei. Nur für den Server, der Tag und Nacht am Netz hängt, kann man sich das Ganze sparen – dort erledigt NTP die Arbeit zuverlässig genug.

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