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Kai-Uwe Mrkor und Cornelia Schröder 48

Arduino-Projekt: Mini-Mac statt Grußkarte

Digitale Grußkarte: Ein weißer Mini-Mac aus dem 3D-Drucker mit Arduino-Innenleben und Display

Glückwunschkarten waren gestern. Stattdessen verschenken wir einen winzigen Mini-Computer, der Geburtstagsgrüße als Animation auf dem Bildschirm anzeigt. Vom 3D-gedruckten Gehäuse bis zum Arduino-Sketch ist alles selbst konzipiert.

Dank Arduino und 3D-Drucker lässt sich mit geringem Aufwand ein kleiner Grüßaugust sehr einfach realisieren. Bauteile sind lediglich ein Mikrocontrollermodul, ein grafikfähiges Display und die Stromversorgung (Akku, Charger + Booster) sowie Schalter und Kabel. Alle Komponenten sollten dabei so klein wie möglich sein. Immerhin muss die gesamte Elektronik in das selbstgedruckte Gehäuse passen. Das wiederum soll (für einen Computer) richtig klein, fast winzig, werden. Am liebsten nicht viel größer als ein Radiergummi.

Display, Arduino Pro Mini, Lithiumbatterie und Modul zur Spannungsversorgung
Nur wenige Bauelemente sind nötig

Als Grundlage für das Gehäuse dient ein freies Design, das wir auf der Plattform für CAD-Dateien Thingiverse gefunden haben: der Apple Macintosh 128k aus dem Jahre 1984, also ein absoluter Klassiker der Computertechnik. Zur Anpassung an unsere Bedürfnisse sind nur wenige Veränderungen nötig. Für die Befestigung des Lademoduls brauchen wir zwei Führungsbolzen. Außerdem bauen wir eine Aussparung für den USB-Anschluss zum Laden des Akkus ein. Auch für den Einbau des An-/Aus-Schalter gibt es eine kleine Kerbe. Und damit auch die Anzeige richtig schick wird, bekommt das Display eine schwarze Frontblende, welche die Umrandung des verwendeten OLEDs (Organic Light Emitting Diode) formschön verdeckt.

Die Gehäuseteile aus dem 3D-Drucker
Das Gehäuse besteht lediglich aus drei Teilen.

Die Anforderungen an den Mikrocontroller, also das Herzstück unserer Schaltung, sind minimal. Hier geht es mehr um einen möglichst kleinen Formfaktor, als um maximale Rechenleistung. Daher fiel die Wahl auf den Arduino Pro Mini. Seine Abmessungen sind mit 18 × 33 mm² fast als winzig zu bezeichnen. Trotzdem hat er genügend Pins zum Anschluss der verwendeten Peripherie. Seine inneren Werte sind für die gestellte Aufgabe völlig ausreichend. So verfügt der kleine 8-Bitter über 32 kB Flash, 2 kB RAM und in der 5V-Variante über eine Taktfrequenz von 16 MHz. Außerdem gibt es für ihn, immerhin trägt er Arduino im Namen, viele Software-Bibliotheken. Man muss also die Welt nicht neu erfinden, sondern kann sich komfortabel auf vielfach eingesetzte und geprüfte Codeschnipsel verlassen.

Eine Kombination aus einem kleinen 3,7 V-LiPo-Akku und einem Lademodul mit integrierten Step-Up-Regler auf 5 Volt vom Elektronikanbieter SparkFun machen unseren kleinen Geburtstagscomputer unabhängig von einem Steckernetzteil. Statt des verwendeten Kombimoduls ist auch der Einsatz von zwei separaten Modulen zum Laden des Akkus und für den Step-Up-Regler denkbar.

Als „Monitor“ kommt bei unserem Mini-Computer ein kleines OLED zum Einsatz. Es handelt sich um ein monochromes Grafik-Modul mit 128 × 64 Pixeln und einer Bild-Diagonalen von 0,96-Zoll. Damit passt es genau in unser Gehäuse. Außerdem ist es ein Standardmodul, welches gut verfügbar und vor allem sehr preiswert ist. Sein Stromverbrauch ist gering und der Kontrast und die Ablesbarkeit von der Seite sind sehr gut.

Angesprochen wird das Display über I²C, ein serielles Protokoll mit zwei Leitungen: SDA (serial data, Pin A4) für die Daten und SCL (serial clock, Pin A5) für den Takt. Inklusive der Spannungsversorgung und einer Masseleitung sind somit lediglich vier Kabel zur Verbindung des Displays mit dem Arduino-Board nötig. Insgesamt ist der Verdrahtungsaufwand daher minimal.

Fritzing-Schema der Mac-Minigrußkarte
Der Verdrahtungsaufwand unseres Geburtstagscomputers hält sich in Grenzen.

Hier gibt es alle Dateien zum Download.

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