DVD

Datenträger enthält Info- und

Q) Lehrprogramme 1/1 ·c; gemäß § 14 JuSchG J:

�

Hardware

ac Kreativ basteln mit Technik

SCANBYBLAC KBURNER 2012

Obst-Orgel und Knete-Joystick Mit dem Makey-Makey-Board kann man fast alles z�m Eingabegerät machen: �bst, Gemuse und Knete. Damit ergeben s�_

ch ungewöhnliche Steuermethoden fu� C?mpu�erspiele und interessante M?ghchke1ten für Orgel- und Schlagzeug­spieler.

12 Makey Makey

12 Makey Makey Obst-Orgel mit Arduino-Cione

18 Hackerspace-Report Raumfahrtagentur Berlin

26 Schleifgerät Festplattenmotor treibt Schleifscheibe an

32 Lasershow Festplattenkopf dreht Ablenkspiegel

38 Klingel Wechselstrom lässt Festplattenkopf schnarren

40 Photonenseparator Festplattenscheibe reflektiert Photonen

44 Lieblingswerkzeug Digitalmultimeter

46 Bastlerporträt t.1fdS-Gewinner Georg Zimmermann

52 Mikrocontroller-Beratung Welches Board für wen und was?

62 Interview Arduino-Erfinder Massimo Banzi

68 Dreiachsmotorsteuerung Portalfräse mit Arduino

74 Lichtsteuerung Arduino schaltet Funksteckdosen

80 Lieblingswerkzeug Die Biegelehre

82 Sensoren am Arduino Anschluss und Programmierung·

90 LCD-Pinball Virtueller Flipper im echten Spieltisch

Controller-Übersicht Arduino, PIC, ChipKit, Raspberry Pi, Pandaboard,

Gnublin, mbed: Die Fülle der mittlerweile

erhältlichen Controller-Boards in verschiedenen

Preisklassen und Ausstattungen erleichtert die

Umsetzung eigener Projekte : abe� nur �ür d�n, de.�

sich damit auskennt. Unsere Ubers1cht g1bt T1pps fur

den Einsatzzweck und mit welcher Entwicklungs­

software sich die Hardware programmieren lässt.

52 Mikrocontroller-Beratung

100 Arcade-Cabinet Emulator-PC im Spielhallengehäuse

110 FPGA-Asteroids Spieleklassiker geschrumpft

116 Ohne Worte Schwebestativ, Regal, Grill

118 Gitarren-Verstärker Stromsparend für unterwegs

124 Fotareport Besuch beim Platinenbestücker

128 Kurzvorstellungen Stellaris, Teensy, Arduino Due

132 Kugelroboter Sphero selbst programmieren

140 Dampfphasenlöten Löten in der Friteuse

144 Hacks für Kids Fischertechnik, Elektronikkasten

146 Funktionsgenerator CO-Piayer spielt gebrannte Messtöne

148 Akkuschrauberumbau Netzteilanschluss, Spulenwickler

150 Serielle Schnittstelle Programmieren unter C, C#, Python und Co.

158 .Buchvorstellungen mbed, Roboter, Satelliten, Akkus

162 Tablet-Hülle Altes Buch ausgehöhlt

166 Nachlese Baumarktorgel, Laserschutz

Zu H eft und DVD 3 Editorial 167 Impressum 6 Leserforum 168 DVD-Inhalt 8 c't Hacks App 169 DVD-Highl ights

10 Hacks onl ine 170 Vorschau

l>

Festplatten-Hacks K�um ein C�mputerteil enthält so viele hochpräzise Femmechamk-Komponenten wie eine PC-Festplatte· M.ot�ren, Magn�te, La�er und Magnetscheiben .

. mit emer Oberllachengute, die Spiegel vor Neid erblassen lassen. Dabei spielen Modell Größ d A.lter �eine Rolle. Wir zeigen Bauanleit�ngen �ü�n d1e Wiederverwendung der Datengräber.

26 Schleifgerät 32 Lasershow 38 Klingel 40 Photonenseparator

Spaß mit Arduino Mit dem universellen Entwicklungstool lassen sich Ideen schnell umsetzen. Unsere Projekte lassen sich auch in eigene Entwicklun�e� einb��de.n. Mit dem Arduino-Erfinder haben Wir uber kunft1ge Entwicklungen und die Maker-Szene gesprochen.

62 Interview 68 Dreiachs-Motorsteuerung 74 Lichtsteuerung 82 Sensoren am Arduino

Spielautomaten nachgebaut Früher gab es keine Kneipe ohne Flipper un� . Daddei-Automaten, heutzutage finde� �a.n le

nnshohen Automaten fast nur noc el .

ma I Glücklicherweise bilden Emulatlons-Samm ern.

·k · wischen .

kte die Spielhallenklass1 er mz . proJe . . I treu nach - bis hm zu faszinierend o�.'gma ge d Abschussbolzen. Münzprüfer, Ruttelsensor un

90 LCD-Pinball

1oo Arcade-Cabinet

110 FPGA-Asteroids

Heft-DVD und Aktionen Arduino, AVRco, Bascom, Fritzing, Edipse, Audacity, PonyProg, Avrdude, Disklmage, MPIDE, Raspbian Wheezy, Putty

168 DVD-lnhalt 169 DVD-Highlights, Aktionen

Leserforum

Leserforum Vergaloppiert

Radioaktive Strahlung messen,

Ausgabe 2112, 5. 34

Vielen Dank für das zweite .,Hacks"-Heft, das zu lesen mir wie das erste viel Spaß gemacht hat. Angenehm überrascht war ich auch über das gut informieren­de Kompendium zum Thema .,Ra­dioaktivität". Die kleine Schwäche, dass im Kasten .,Neutronenstrah-lung" Metallwän­de zur Abschir­mung empfohlen werden, fand ich

Da. At""' �o..ru-nlt•

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verschmerzbar (Metalle, sieht man von den sehr leichten Lithium und Beryllium ab, sind durchgängig sehr schlecht als Neutronen­abschirmung geeignet).

Für das Prädikat .,gut informiert" muss ich leider den Kasten .,Das Atom, Kernkräfte" aus­nehmen. Hier haben Sie sich mächtig ver­galoppiert. Die moderne Physik unterscheidet vier verschiedene fundamentale Kräfte (Wechselwirkungen): Die Starke Kraft, die Schwache Kraft, den Elektromagnetismus und die Gravitation. Korrekt wird erwähnt, dass die Gravitation im gegebenen Kontext keine Rolle spielt. Die Starke Kraft, häufig auch etwas ein­geschränkt .,Kernkraft" genannt, wird weitge­hend richtig beschrieben, jedoch völlig falsch .,elektrostarke Kraft" genannt

Dr. Peter Rottengatter

61 c't Hacks 3/20 1 2

Vielen Dank für die Korrektur, der Begriff.,elek­trostark" macht in der Tat keinen Sinn: Streiche

"elektro", behalte starke Kraft.

Achtung, Magnetscheiben

aus Hartglas

Magnetschale für Kleinteile,

Ausgabe 2112, 5. 152

Ein sehr interessantes Heft, das die guten An­fänge sinnvoll fortsetzt! Allerdings ist auf Seite 1 52 die Magnetschale beschrieben, ein Projekt, bei dem es unter Umständen zur Ge­fährdung ihrer Leser kommen kann. Das Pro­blem ist, dass schon seit geraumer Zeit die Scheiben aus Hartglas gefertigt werden. Wenn man beim Ausheben der Magnete nicht aufpasst, oder wie im Kasten unten rechts beschrieben die Daten vernichten will, sind Hände und Augen in Gefahr.

Außerdem nutze ich schon seit Jahren zur Gewinnung der Magnete einen Trick, der zu­gegeben nicht immer funktioniert. Man kann entweder versuchen, das Trägerblech mit zwei Zangen zu biegen, normalerweise platzt der Magnet dann ab. Oder es ist ein Gewinde im Blech hinter dem Magneten, dann reicht eine vorsichtig eingedrehte Schraube und dieser fällt ebenfalls ab. Eventuell muss man die Sache erst mit etwas heißem Wasser ge­fügig machen, da besteht aber das Risiko jedoch, dass der Magnet an Kraft verliert.

Jens Middendorf

Weiteres Projekt Simulation

einer Harnmond 8 3 Die Baumarkt-Orgel,

Ausgabe 2112, 5. 80

Mit großer Freude und Interesse habe ich in der aktuellen c't Hacks den Bericht über die HOAX 3 gelesen. Glückwunsch an den Ent­wickler zu einem absoluten professionellen Gerät. Gleichzeitig möchte ich hiermit auf ein Projekt hinweisen, das sich mit demselben Thema .,Simulation einer Harnmond B3" be­schäftigt: http:/ /bolltone.de/Projekte/PropB3/ PropB3.html

Hier steht allerdings der DIY-Charakter im Vordergrund: Also nur Standardbauteile, keine SMDs, einseitige billige Pla.tine, und keine Softwarekosten. Gemessen an dem ge­ringen Aufwand im Vergleich zur HOAX ist das Ergebnis beachtlich.

Hubert Bollig

Bezugsquelle Messwiderstand

für Fliegenklatsche

Fliegenklatsche als Hochspannungsnetzteil,

Ausgabe 2/12, 5. 42

Mit Aufmerksamkeit habe ich den Umbau der Fliegenklatsche zur Hochspannungs­quelle gelesen. Nun habe ich eine Frage: Können Sie mir die Bezugsquelle für den auf Seite 44 abgebildeten externen Messwider­stand ( 1 GOhm) für den Multimeter-An­schluss nennen? Trotz Suche bei diversen Herstellern habe ich nichts gefunden .

Uwe Burzlaff

4 q

Bei dem gezeigten

Messwiderstand handelt es sich um

einen Selbstbau

aus einem Doppel­laborstecker und einem passenden Drahtwiderstand. Nach passenden Steckern mit Durch­führung und Kon­takten musste ich

auch erst suchen, bin aber bei Pewa fündig geworden (http://is.gd/nShJ4n). Beispielsweise PO 7 330 und

POMDP-ST sollten für den Aufbau geeignet sein.

Folgender Hack aus üblicherem Zubehör soll­te aber genau so gut funktionieren: Nehmen

Sie ein Standardlaborkabel mit stapelbaren Turmsteckern kleben Sie die beiden Turmste­cker parallel aneinander, kneifen Sie einen der beiden Stecker ab und ersetzen Sie das Kabel

durch einen passenden Widerstand.

Auch Holzbasteleien in c't Hacks?

I ch habe durch e inen g uten F reu nd I h re Zeitsch rift c't Hacks empfoh len bekommen. Das Heft, das ich mi r zu legte, be i nha ltet Baste le ien aber n u r in E lektron i k. Meine be­scheidene Frage an Sie wäre: G i bt es auch Ausgaben , d i e Ho lzbaste le ien oder Pappe betreffen?

Karl Scherer

Vielen Dank für die Anfrage. Holzbasteleien haben wir in Ausgabe 2/7 2 auf Seite 7 54, Pa­

pierbasteln auf S. 7 4 7. Der Schwerpunkt liegt aber in der Tat auf Technik, auch wenn es in jeder Ausgabe Ausflüge in andere Basteigebie­

te gibt. Für Vorschläge sind wir da jederzeit

offen. Dabei interessiert uns, wie die Leser das sehen: Sollen wir ausschließlich "kreativ bas­teln mit Technik", so wie es auf dem Titel steht

oder doch mal die Anleitung zum Stadtguerilla­Häkeln bringen?

Heftkritik

Kurze Rückmeldung zum Heft c't Hacks 2/20 1 2: Es gefä l l t m i r seh r gut. E in ige Projek­te s ind jenseits dessen, was ich i n end l icher Zeit rea l i s ieren kan n (Orgel) , anderes ist ein­fach. Dort macht das Lesen Spaß, da ich an

die Dinge ä h n l i ch herangehe (Hochspan­nungsnetztei l fü r Geigerzä h ler) . I ch habe g roße Zweife l , ob das E igenbau-Zäh l rohr d ie U nterg ru ndst ra h l u ng messen kan n . · Wen n ich d i e Empfind l i chkeit meiner Messverstä r­ker deut l ich erhöhte, bekomme ich d ie E i ­genschwingungen n icht i n den Griff.

Enttäuscht hat mich der Artikel über d ie Speichererweiterung fü r den Atmega . E r stützt s ich auf e ine App l i kat ionsbeschre i ­bung von Atmel . Die Rea l is ierung mit e inem Ardu i no-Board reduziert s ich auf e ine ku rze Notiz. S icher l ich g ibt es e in SD-Ka rten-Shie ld

-:.::" 3D-scannen und drucken � Glgensllnde scaMift: DlgflalkiiMrl, Smlrtphone oder IOnlet genügt .. Test 30·Drucket lb 800 Eur", auch als Billlatz •

fü r Ardu ino. Es sol lte aber mögl ich sein, Ar­du ino mit Speicherch ips des Typs AT25DF zu erweitern . Die Pu l sweiten modu lat ion erfor­dert e inen E ingriff in d ie Timer-Prog ram mie­rung des Ard u i no. Von Hause aus l i egt d ie Abtastfreq uenz be i ca . 400 Hz . Zu beidem fi nden s ich H inweise im Web. Fü r e ine Um­setzu ng brauche ich a ber deut l ich mehr H i lfeste l l ungen.

Name der Redaktion bekannt

Neuer Basteiboom

Nachdem ich i m mer noch n icht d ie E rstaus­gabe i m Heise Shop beste l l t habe, habe ich

mich heute u mso mehr gefreut, d ie zweite Ausgabe von c't Hacks be im Händ le r im Zeitungsrega l zu fi nden . Schon seit Jahren bin i ch der Ans icht, dass es einen neuen Baste i boom geben kön nte, wen n s ich der Embedded-Bereich den Hobbyisten öffnet, u n d Erschei n u ngen wie c't Hacks zeigen deut l ich, dass es jetzt schei nba r so weit ist. Auch auf der l etzten Em bedded World i n N ü rn berg kon nte man k lar den Trend er­ken nen .

Womit ich mich a l s a lter E lektron ik- und IT-Hase jedoch n icht anfreunden kann, i s t d ie Vermischung von emsten und freakigen ln ­ha lten . Das i st woh l aber e in dem Alter ge­schu ldetes persön l iches Problem - bei m i r w i rd der Nachwuchs auch n i cht "Kids" ge­nan nt, und ich fi nde auch n icht, dass die kreative Beschäftigung mit Techn ik zwangs­weise so aussehen muss wie das I n nen leben von Wa i i -E's Wohnconta i ner.

F rank Nerstheimer

Zwei oder drei Dioden

Holzakku für Netzbetrieb,

Ausgabe 2/12, S. 154

Es freut mich , dass es d ie ct' Hacks nun re­ge lmäß ig geben wird. Ich schätze i h re E lek­tron i k-Art ike l sehr . Jedoch muss ich a l s I n ­gen ieur ma l ganz k lar widersprechen, wenn s ie i n I h rem Art ikel zu den Batter ie-Dum­mies sch re iben, dass zwei Dioden i n Rei he etwa 2 V verbraten . Bei e i ne r Schwe l len­spannung von ca. 0 ,7 V pro D iode übertrei­ben S ie hier mal ganz fix um ca. 0,6 V. Wenn ich m i t so l chen g roßen Feh le rg renzen a r­beiten würde, gäbe es aber z ieml ich was auf d ie Mütze . . .

Ansonsten, weiter so, ich b le ib Ihnen je­denfa l l s gewogen ;-)

Robert Kon ieczny

Tja, das kommt davon, wenn werte Kollegen

Artikel verbessern. Ich hatte anfangs drei Dioden vorgesehen, dann kam einer und sagte: Hier, im 7 N4007-Datenblatt von Fair­child steht aber was von 7 V, dann wären es ja

3 V Spannungsabfall, also eigentlich zu viel. Nachgesehen, OK, ich lese 0,95 V aus dem Dia­gramm, also habe ich doch nur zwei Dioden genommen. Zum Glück weiß die Kamera

nichts davon, frische Batterien haben ja auch etwas mehr als 7,5 V.

c't Hacks 3/20 1 2 1 7

iPad-App

c't Hacks c'�t Hacks auf dem iPad

Mit der iPad-App c't Hacks hat man immer a l le Hefte pa rat.

D ie i Pad-App c't Hacks (siehe L ink) enthält al le Ausgaben der c't Hacks i n d ig ita ler

Form. Abonnenten der Zeitsch rift können kosten los auf d ie d ig ita len Ausgaben i n de r App zug reifen u n d bekommen dafür e i n Passwort.

Aus l izenzrecht l ichen Gründen kön nen wir derzeit le ider kein rei n d ig ita les Abonne­ment a nbieten . Stattdessen haben N icht­abonnenten jedoch die Mög l ichkeit, die d ig i ­ta le c't Hacks einze ln zu erwerben.

Auf den Inhalt der dem Heft bei l iegenden DVD muss dabei keiner verzichten. Wir l iefern den DVD-Inhalt als iso-Datei mit. Dafür g ibt es den Button .. Heft-DVD", ü ber den Sie aufgefor­dert werden, I h re E-Mai l -Adresse in dem Frei-

""""'' -·n c I tt<lcks 212012 ,.."ovu 0. CO ? ·- -

Radioaktivität messen

Beim Lesen in der iPad-App kann man jederzeit das Inhaltsverzeichnis einblenden.

8 1 c't Hacks 3/20 1 2

feld anzugeben. Der L ink zum DVD-Download wird an d iese E-Mai l -Adresse geschickt.

Auch ohne iPad haben Abonnenten Zu­g riff a uf d ie Art ike l i n d ig ita ler Form. U nser PDF-Arch iv (s iehe L ink) enthä l t a l l e Artikel der c't Hacks. Die i Pad-App und I nformatio­nen zum c't-Hacks-Abo fi nden Sie ü ber den u ntenstehenden L ink.

www.d.de/cs1208008

DVD-Image downlosden Zu diesem Heft steht die Hcft"OVD ol3 DVO·Imago zum DowniOtld zur VerfUgung.

Bitte trogen Sie oben lhro E-Mo�·Adrosso ein. Mil dom Druck ouf 'Fertig' tordem Sie eine E-MttJIIT'dt einem individuellen Link zum Download der Image-Datei lln. Dazu ist eine Verbindung zum Internet erlorderlich.

Haben Sie noch Fragen?

SCANBYBLAC KBURNER 2012

Ha rdware Hacks

http://www .heise.de/ha rdware-hacks/

F ür a l le, d ie i h re Spie lekonsole l ieber auf­sch rauben, a ls nu r damit vor der G lotze

herumzudadde ln , l iefert der heise-on l i ne­Channe l Ha rdware Hacks i nteressante I nfos und viel I nsp i rat ion. Neben aktue l len Mel­d ungen über neue Produkte und i nteressan­te Projekte l iefern wir Tests und H intergrund­berichte zu Hardware und Software.

onlin

THEMEN HINTERGRUND

Audio&r.tus�

CD-& OVO-Hacks Controllerboard

Drucker & Scanner Carambola

ElektrOnik & �

Foto& VIdeo Gehäuse aMer Art Haushalt & Büro

HDs & Ma;nete

Kunst & SkltlptUr

Uch.t&luer

Moloren & Lüfter Das günstige MIPS.Soard hat PC& PelipbeOe 'WI...AN sChon an Bora und läuft

Seilmuck & Deko unter OpenWrt.lm Test hakelte

Strom & Energie es jedoch manchmal

Telefon & Hancty Minicomputer Rupberry PI

TERMINE � Oktober 2011 �

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c"t Hacks in digital

Jetrt auch in Clloitaler Fonn auf dem iPed: Des c1�Special für Freunde der kreativen

Bastelkultur.

RoboCup-WM:Romane als Vorbild

lnteMew mit dem organisatorisChen Leiter oer RoboCup-WM in MeAico JesUs Savaae.

Frontplanen-Designprogramm

AKTUELL

Progra mmierer u n d Heimwerker fi nden auf Hardware Hacks e ine P lattform zum Austausch von Bauan leitungen und Bastei­projekten, Berichte über d ie Szene, Hacker­spaces und Fab labs i m deutschsprachigen Raum. Auf der Mitmach-Seite können Bast ler schne l l und e infach Besch re ibungen ihrer eigenen Entwickl u ngen e in reichen und mit Fotos pub l ikumswi rksam veröffentl ichen las­sen. l n den Themenforen findet man U nter­stützung bei der Umsetzung eigener Ideen. Im On l ine-Ka lender sam melt und veröffent­l icht das Hardware-Hacks-Team wichtige Ter­mine bundesweiter Messen, Workshops und Präsentationen.

Doppelter Speicher fur Raspberry Pi

29 30 31

FellletleVeranstal!unll"' TeriTIJ"I e;(ltraoen

Ein erster Praxis-Test des von Das Erstellen von Skalen und 'r"ielen heißersehnten BesChriftungen für Kleincomputers im seihstgemaChte Frontplatten ChecXkartenlormat der FrontDeslonervon

Als Fol iower von twitter.com/hardware hacks verpassen Sie keine Meldung, a lterna­tiv b le ibt man ü ber RSS-Feeds auf dem neu­esten Stand . Am schnel lsten erreichen Sie Hardware Hacks ü ber www.ct-hacks.de. Also dann : Happy Hacking! (dab) ct

PROJEKTE neuesie tlt!sl�ewt.-rtel

VLC-Fulschatter

o\us Liehtseilaltem und einer USß..Tastatur entslehl ein FußsChalter zur Steuenmg einesVIdeoplayers-oder anderer

Fischfutt•rautom.at

.:u\aJhg

Mlkrowellen..PC

Zu schade zum Wegwerfen· Setliekes Küdlenger31 als neues Zuhause tur den PC

Zombie-Grafik karte

Ur1au!Jsversorguno mlt ATtlny Netztellverpflanzung Im High-und Revolverprinzip End-BereiCh tur Overdodter.

1 0 I c't Hacks 3/20 1 2

Das hlodel BWird ao sofo rt mit512 MB";te ausgeliefert-ohne -'ufpreis Damitsollen speicherhungrige Anwenl!unoen auch auf dem Raspberry laufen

Parallel-Computer tur Bastler

Ein Entwicklungskif mit 15 .,.2 CPU­Kemen !Ur 99 U8-Dollar soll mehr Ent'hidder in die Wett der Parallel­Programmierung locken.

US-P.atent schützt DRM-5ystem fLir 30-0nJck

Die US-Lilenzierungsfirma lntelledua\ Ventures hat ein gewethlidles Schutrrechl auf ein Rechtekontrollsystem fürdas Erstellen von Obieiden aus CAD­Dateien per Rapid Manufacturing erhalten.

Neues "Yps" vielerons schon ausverkauft

t..mvergangenen Freitag ersChien eine Neuauflage mit 120.000 Exemplaren. die siCh Iautvertao an Manner im After von 30 bis 45 Jahren riChtet.

Vorschau auf Router-Linux OpenWRT 12.09

Das IAodel B wird ab sofort mit 512 MB;te ausgeliefert- ohne AUfpreis. Damit sollen speiCherhungrige Anwenoungen auch auf dem Raspberr�laufen.

Parallel-Computer für Bastler

Seile •t: 3 •

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SCANBYBLAC KBURNER 2012

1 2 1 c't Hacks 3/20 1 2

Philip Steffa n

M u ltitouch einma l anders: Mit dem Ma key-Makey-Boa rd kan n ma n kinderleicht a l les, was auch n u r ein wenig leitfähig ist, zum Eingabegerät

machen: Obst, Gemüse, Knete, F lüssig keiten, Familienmitglieder.

D as Wort ,.ki nderle icht" ist h ier wört l ich zu ver­stehen : Zwei Handg riffe, und d ie Banane ist

mit dem Makey verbu nden und dient ab sofort a ls l i n ke Maustaste. Es g ibt keine zier l ichen Steckleis­ten, hier ü bernehmen zu packende, bunte Ka bel

• mit Krokod i l klemmen an beiden Enden d ie Verbin-q dung zwischen P lat ine und gewü nschtem Objekt.

Das Makey Makey hat sechs g roße Kontaktflächen mit Löchern auf der Vorderseite.

Die rot-weiße P lat ine eri n nert optisch an d ie Steuertasten der frü hen Gameboys: E i n Steuer­kreuz und zwei Buttons - das legt d ie Verwendung a l s Spiel-Contro l le r nahe. Das Ma key Makey wi rd über USB an den Computer gesteckt und g ibt s ich als Tastatur und Maus aus, Trei ber werden n icht benötigt. Gerade K inder werden mit dem Board viel Spaß haben: Welche Dinge leiten Strom? Was fü r ungewöh n l iche E inga bemethoden kan n man s i ch ausdenken? Eitern sol lten s i ch darauf e instel­len, dass d ie Küche e inma l du rchgetestet wird.

Der lebenslange Kindergarten

Das Makey-Makey-Projekt wurde im Sommer über d ie amer ika n ische Crowdfund i ng-P iattform Kick­starter vorfi nanziert und sammelte über e ine ha lbe M i l l ion US-Do l la r e in , zwa nzig Mal mehr a l s ange­strebt. I n sgesamt wurden 1 1 000 Ma key-Makey­Boards vorbestelit und du rch den E lektron ik-Distr i­butor Spa rkfu n ausgel iefert. M ittlerwei le kan n man d ie P lat ine auch fü r 40 US-Do l l a r i n Sparkfuns On­l i neshop kaufen . S ie wi rd zusa m men mit e inem M in i-USB-Kabel u n d s ieben Kroko-Verbi ndu ngs­kabeln ausgel iefert.

H i nter dem Makey Makey stehen Er ic Rosen­bau m und Jay S i lver, zwei Doktoranden der For­sch u ngsgruppe ,. L ife long K indergarten" a m MIT Media Lab. S ie erforschen, wie man spie lerisch Be­geisteru ng fü r Techn ik in a l len Altersg ruppen we­cken kann . Vor dem Makey Makey haben sie be­reits Projekte wie den Quietsch-Ble istift ,.Drawdio"

erdacht: E ine e infache Oszi l latorscha ltung mit 555-Baustein, bei der der Strom d u rch den Graph it­strich fl ießt und dabei je nach Widerstand die Ton­höhe ändert. Drawdio schafft es dabei , g le ichzeitig eine Lötübung fü r Anfä nger, ein Spielzeug u nd e in m in imaler Synthesizer zu sei n .

Mit dem Makey-Makey-P rojekt haben s ie s ich vorgenommen, e inen ,. E rfi nderbaukasten fü r a l l e"

zu schaffen. Techn isch ist das Makey Makey e in e in­faches M i krocontro l le r-Board: Vom Ardu i no Leo­nardo hat es den Ch ip (ATMega32u4) und die F i rm­ware geerbt. Externe Pu l l -u p-Widerstä nde ha lten die offenen E ingänge auf H ig h-Pegel . Soba ld e in mit Masse verbundener Ben utzer e inen E ingang berüh rt, fä l lt der Pegel ab und löst damit im Pro­g ramm ein E reign i s aus.

Der Trick der Berü hrungsscha ltung l iegt da rin , e inen sehr hohen Pu l l-up-Widerstand zu benutzen . Beim Makey Makey l iegt d ieser bei 22 Megaohm. Der mensch l iche Körper und d iverses Obst br ingt es ,.n u r" auf wenige Megaohm Widerstand . Bei Be­rührung entsteht a l so ein Spannungstei ler, sodass d ie Spannung am Digita l -E ingang abfä l lt .

UnoJoy

I m I nternet g ibt es d iverse Open-Sou rce-Prog ramme, d ie den Ardu ino i n e in USB­E ingabegerät verwande ln . UnoJoy (s iehe c't-Li n k) i st e ine F i rmware fü r den USB­Ch ip des Ardu ino U no, mit der s ich d ieser an PC und Playstation 3 a l s Game-Con­tro l le r ausg ibt. Mit der Vor­widersta nds-Scha ltung aus dem Arti kel kan n man a l so auch an der Spie lkonsole kreative Steuerungsideen ausprobieren.

Tastatur, Maus, Banane

Die Kontakte auf dem Steuerkreuz verhalten sich wie d ie Pfei l tasten der PC-Tastatu r, d ie zwei runden Felder senden d ie Signale fü r Leertaste und l i nke Maustaste. Fü r viele e infache On l i ne-Spiele reicht das schon aus: Mit entsprechenden Suchbegriffen fi ndet man schne l l Browser-Versionen von Klassi­kern wie Tetris, Pacman oder Super Mario Bros. Auf der Projekt-Hornepage www.makeymakey.com g ibt es im Bereich ,.How-to" eine L ink l iste mit wei­teren Spie len.

Mit welchem I nterface dann gesteuert wird, b le ibt der Fa ntasie der Nutzer ü ber lassen: Obst s ieht a m interessa ntesten aus, mit Knete lassen s ich dagegen schne l l verschiedene Aufbauten um­setzen. Mit e inem weichen Ble istift kann man wie beim Drawd io Leitu ngen und Kontaktflächen auf Papier aufmalen und als E ingabemethode nutzen. Da s ich der Kontakt auch mit zwei oder mehr Men­schen sch l ießen lässt, kan n man fast jedes Spiel zum akt ionsgeladenen Mu lt ip layer-Game mit Ab­klatschen u mfunktionieren.

Wen n d ie sechs Ansch lüsse auf der Vorderseite n icht mehr ausreichen und das I nteresse an der Verbi ndung von Obst und Computer geweckt wurde, sol lte man sich m it der Rückseite des Makey Makey beschäftigen. Dort s ind zwölf weitere E in­gänge auf Buchsenle isten herausgefüh rt. Die l i nke Leiste sendet in der Werkskonfiguration d ie Buch­staben W, A, S, D, F und G, womit s ich bereits d i­verse 3D-Spiele steuern lassen. An der rechten Leis­te angesch lossene S igna le steuern den Mauszeiger i n v ier R ichtungen und lösen Rechts- und L inks­kl icks aus .

Genau wie d ie E ingänge fü r Krokod i l klemmen s ind die zwölf h interen Eingänge mit Pu l l-up-Wider­ständen von 22 MO versehen. Sol lten d iese Wider­stände eigenen Schaltungsplänen in d ie Quere kommen, kan n man sie auch deaktivieren, indem man die Leiterbahn nach SV an einer dafü r vorgese­henen Stel le mit einem scharfen Gegenstand durch­trennt. Die Unterbrechung kann durch eine Lötbrü­cke auch wieder rückgängig gemacht werden.

c't Hacks 3/20 1 211 3

Ma key Ma key

Um die rückwärt igen Ansch lüsse genauso e in­fach verbinden zu können, empfiehlt s ich der Eigen­bau einer Adapterplatine, d ie unter das Makey Makey gesteckt wird. Wir haben dafür eine Loch ras­terp latine genommen und über Steckleisten d ie Makey-Eingänge auf dickere Drähte geführt, d ie sich gut mit Krokod i lklemmen greifen lassen. Wem diese Lösung zu u nschön (und viel le icht n icht k inder­sicher genug) ist, muss darauf hoffen, dass es in Zu­kunft ein entsprechendes . . Shield" im Handel g ibt.

Hin und wieder reagierte das Makey Makey bei unseren Versuchen n icht - der Grund dafü r war aber immer, dass d ie Masseverb indung zum Kör­per u nterbrochen war. Es trü bt den Touch-Spaß etwas, wenn man ständ ig e ine Krokod i l klemme in der zweiten Hand ha lten muss. Am besten befes­t igt man die K lemme daher an e inem R ing oder Armreif. Am komforta bel sten ist e in Ant istati k­Armband aus dem E lektron i k-Fachhandel : Es kos­tet rund 1 0 Eu ro und hat am Ende des E rd u ngs­kabels meist g leich e ine Krokod i l klemme, d ie man auf die Plati ne k lemmen kann .

Umprogrammieren

Sendet das Makey Makey fü r den gewü nschten Zweck nicht d ie r ichtigen Tastatu r- und Mausein­gaben, lässt es s ich Ardu ino-typisch sehr e i nfach umprog rammieren. Damit das Boa rd aus der IDE angesprochen werden ka nn , mus s man e inma l ig das .. Ardu ino-Addon" vom Herste l le r (c't-Li n k auf

1 4 1 c't Hacks 3/20 1 2

Von hinten sieht das Makey Makey schon eher wie ein Mikrocontroller­Board aus. ln der Mitte sitzt der ATMega32u4-Prozessor.

Widerstände Hochohmige Widerstände bekommt man n icht be i a l len Anbietern und n icht immer i n a l len Werten . Fü r unseren Testaufbau haben wir e infach fünf vorhandene Widerstände mit 4.7 MO in Reihe gescha ltet.

Seite 1 6) herunterladen und den I n ha lt des Archivs i n den U nterord ner .. ha rdware" des Ardu i no­Sketch-Ord ners kopieren. Dadu rch wird im Menü Tools-+Board ganz u nten der E i ntrag . . Ma key Makey" h i nzugefügt. Ardu i no-Prog ramme kan n m a n d a n n ei nfach per Kl ick a u f d a s U pload-Symbol auf den M ikrocontro l ler laden.

U m d ie normale F u n kt ion des Modu l s wieder­herzuste l len oder zu verändern, braucht man den u rsprüng l i ch a ufgespie lten Ard u i no-Sketch. Die aktue l l ste Fassung fi ndet man im Github-Reposito­ry von SparkFun (s iehe c't-Li n k) . Öffnet man den Sketch makey_makey.ino i n der Ardu i no-I DE, kan n man i n d e r zugehör igen Datei settings.h im Array keyCodesO auch verändern, welche Tastatu r- oder Maus-Ere ign isse d ie 1 8 Ansch lüsse aus lösen.

Damit war es fü r uns im Test sehr e i nfach, schnel l e ine Obst-Orgel zu bauen, über d ie man vi r­tue l le Mus ik inst rumente i n Mus ikprog rammen spielen kann . Dazu braucht man keine M IDI-Signale: l n vie len Prog ram men wie Garageband oder Able­ton Live kan n man auch über die Tastatur Noten e insp ie len, die Noten C-D-E-F- . . . l iegen dabei oft auf der m ittleren Buchstaben reihe, a l so A, S, D, F . . . , d ie .. schwarzen Tasten" i n der Reihe darüber. Da e ine Oktave au s zwölf Ha lbtönen besteht, kan n m a n a l l e Töne von C b i s H m i t d e n zwölf rückwärti­gen Ansch lüssen ansteuern.

Um auf der K lavia tu r wieder bei m . . C" a nzu­kom men, ha ben w i r den . . C i i ck"-Konta kt fü r d ie entsprechende Taste K u mgewidmet. Die Pfei ltas­ten des Ma key Ma key haben wir mit Y, X, C und V be legt, u m d i e Oktave u n d Ansch lagsgeschwin­d i g ke it e i nzuste l l en . Der Leertasten-Kontakt wurde n icht verändert - dami t ist i n v ie len Mus ik­p rog ra m men d i e F u n kt ion P lay/Stop belegt. Da das Ma key Ma key e i ne eng l i sche Tastatur emu­l ie rt, muss man a u ßerdem Y u n d Z im Code ver­tauschen .

Das fo lgende Li sti ng zeigt den veränderten Ab­schn itt in der Datei settings.h.

int keyCodes[NUM_INPUTS] = { I I top side of the makey makey board 'x', II up arrow pad 'z'

, II down a rrow pad 'c', II left a rrow pad 'v', I I right arrow pad

f (!

};

I I space button pad

'k', II dick button pad

II female header on the back left side

't',

'g', 'y', 'h',

'u', 'j',

II pin OS II pin 04

II pin 03

II pin 02

II pin 01

II pin DO

II female header on the back right side

'f, 'd',

'e',

's', 'w',

'a'

II pin AS

II pin A4

II pin A3

II pin A2

II pin A 1

II pin AO

Nachbau

Die Funktion des Makey Makey lässt s ich mit vie len M ikrocontro l lern nachbauen, wen n man auf das besondere Plat i nendesign verzichten kan n: Die d i ­g ita len E ingänge s ind dafü r mit Pu l l -up-Widerstän­den nach SV zu versehen, die dafü r sorgen, dass

Unter dem Makey-Makey-Board sieht man unseren selbst gelöteten Adapter, der die zwölf Eingänge an der Unterseite zugänglich macht. Die Traubenorgel hat acht Trauben für eine komplette C-Our-Oktave.

ständ ig e in H igh-S igna l gelesen wird. Fasst e in Mensch a n den Pin, fä l l t der Pegel auf Low. l n der Softwa re muss man a l so da rauf achten, dass mit negativer Log i k gea rbeitet wird, das heißt, es pas­s iert immer dann etwas, wen n ein E ingang auf nu l l l iegt.

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c't Hacks 3/20 1 2 1 1 5

Ma key Ma key

Beim Eigenbau sol lte man du rchaus noch aus­probieren, welcher Wert fü r den Pu l l -u p-Wider­stand das beste Ergebnis br ingt. Bei höheren Wi­derständen ist d ie Scha ltung nicht mehr so emp­fi nd l i ch und lässt s ich schwier iger a us lösen, bei nied rigeren Werten reag iert s ie öfter auch u n beab­sichtigt. Das u ngewol lte Aus lösen mehrerer Tas­tendrücke bei e iner Berü hrung kan n man ü ber Software i n Griff bekommen, indem man wieder­holte S igna le in e inem Zeitbereich von e in igen Mi l ­l i sekunden nu r e inma l zäh lt. Das Ardu ino-Beispiel­skr ipt zum Entpre l len, . . Debounce" ( in der Ardu ino­IDE im Menü Beisp ie le-+02.Dig ita l ) kan n h ie r a l s Ausgangspunkt d ienen.

Human Interface Device

R1 22MO

Bezugsquelle

Bei den meisten Ardu ino-Model len, d ie vor dem Leonardo herausgekommen s ind, ist es etwas kom­pl izierter: Dort i st fü r d ie USB-Kommun ikation e in e igener k le iner Ch ip vorgesehen, der im Werkszu­stand dem PC aber n u r e inen v i rtue l len serie l len Port vorspielt .

Der ATMega8U2 oder 1 6U2 auf dem Ardu ino Uno lässt s i ch zum H I D-Gerät umprogrammieren (auch dafü r g ibt es bereits fun ktion ierende Code­B ib l iotheken aus der Comm u n ity), was aber in der Praxis n icht besonders benutzerfreund l ich ist. Für

Herste l ler und Distr ibutor jede Änderung a m Ardu ino�Code muss man d rei

des Boa rds i st d ie i n DIY-Sch ritte ausfüh ren :

E lektron ikerkreisen bekann-1 . F i rmware fü r serie l le Kommun ikation auf

te US-F irma Sparkfun . Wer n icht i n Ü bersee bestel len

den USB-Ch ip spie len 2 . Geä ndertes Ardu i no-Skr ipt e inspie len

wi l l , fi ndet auf der Shop-3. F i rmware fü r H I D-Kommun i kation auf

Website (s iehe Webcode) Damit der Makey-Nachbau sich gegenüber dem den USB-Ch ip spie len

Rese l ler i n Deutsch land und Rechner a l s Maus und Tastatur ausg ibt, m uss der Ältere Ardu i nos und M ikrocontro l ler, d ie fü r d ie

Eu ropa. Mikrocontrol ler s ich über USB a ls . . Human I nterface USB-Verb indung e inen FTD I-Ch ip e insetzen, kön-Device" (H ID) anmelden können. Von Haus aus kön- "if===========::f- nen gar kei n H I D: Der Computer s ieht h ier n u r nen das z u m Beispiel Ardu ino Leonardo u n d Korn- einen serie l len Anschl uss, auf dem Datenbytes an-pat ib le wie Teensy 2.0 mit Atmels ATMega32u4- kom men. Um Tastatur u n d Maus zu emu l ieren, Ch ip, der d i rekt USB on board hat. H ier g i bt es in b raucht man in d iesem Fa l l a l so noch e in Pro-den Beispiel-Skripten in der Ardu ino-IDE ebenfa l l s g ramm auf dem Computer, dass den serie l len Da-fertigen Code, um den Ardu ino per U pload in e in tenstrom em pfängt und dem Betriebssystem H ID-Gerät zu verwandeln . Maus- und Tastatu re ingaben vorgaukelt . Je nach

Baste i l aune ist es a l so v ie l leicht e infacher, s ich e inen Leonardo fü r rund 20 Eu ro zu kaufen.

1 6 1 c't Hacks 3/20 1 2

Fazit

Das Makey Makey macht Spaß und hat d ie Chance, so manchen düsteren Winterabend zu retten . Kin­der werden s ich am meisten über d ie vielfä lt igen ungewöhn l ichen Steuermethoden fü r Computer­spie le und das experimente l le Ausprobieren freu­en. Für Jugend l iche und Erwachsene eröffnet s ich bei I n teresse e in e infacher E i n st ieg i n d ie Mi kro­contro l ler-Prog ram mieru ng. (phs)

www.d.de/cs 1108011

SCANBYBLAC KBURNER 2012

Szene-Report

Was i n Berl in vor fünf Jahren a ls kleine Gemeinschaftswerkstatt begann, hat sich durch den jüngsten Umzug zu einem der größten Hackerspaces im deutschsprachigen Raum entwickelt. c't erkundet die Geschichte und

Gegenwart des auffäl l ig gut ausgestatteten Hackerspaces mit einem ungewöh nlichen Finanzierungskonzept.

Die Empfangstheke verströmt noch den alten Sonnenstudio-Fiair, die LED-Laufschrift hingegen zeigt, dass hier Bastler wohnen.

Die technische Ausstattung ist dank Vermieter

"Sonnenstudio"

exzellent.

Haupteingang an der Front des "Stattbad Wedding"

S chwi mmen kan n dort schon seit 1 999 n iemand mehr. Erst 2009 keh rte unter

dem Namen "Stattbad Wedd ing" dank eines schrägen Berl iner Investors wieder kulturel­les Leben ein i n den 1 907 err ichteten und 1 960 san ierten Bau. Derzeit lässt der Besitzer die a lten Becken fü r Mus ik- und Kunstveran­sta l tungen ausbauen . 201 1 hat auch die Rau mfah rtagentu r ihr Quartier i n dem impo­santen Klotz bezogen.

Meine Reise i n d ie Raumfahrtagentur be­g i n nt mit e iner Gartenpa rty: Der Berl iner Hackerspace feiert an d iesem sonn igen Au­gustabend die Eröffnung der neuen Bar des

"Stattgarten"-Projektes. Auf dem Weg dort-· h i n geht es d u rch d ie Seiteneinfahrt des a lten Stadtbads in Berl in-Wedding zunächst vorbei an Baugerüsten und e inem Haufen Bauschutt, der bei der laufenden Sanierung der tr isten, baufä l l igen Immobi l ie anfä l lt.

Garten-Hacker

Als ich um die Ecke ent lang der H i nterseite des Gebäudes schaue, fä l l t der B l ick auf eine k le ine grüne Oase i nm itten der grauen Groß­stadt. ln rund 20 säu ber l ich beschrifteten Holzkü be ln und Wa ndrega len gedeihen Tomaten, Mangold, Radieschen, Spinat, Sala­te und e ine erstaun l iche Menge weiterer Ge­müse und Kräuter. Holzbänke und zah l reiche

c't Hacks 3/201 2 I 1 9

andere Sitzgelegenheiten laden e in zum Verwei len zwischen den Beeten. Ver­träu mte elektronische Mus ik fü l l t die Luft.

Dass h ie r ke ine gewöh n l i ch Garten­pa rty stattfi ndet, merkt man spätestens an den D iskuss ionen ü ber LED-L icht­spektren fü r die opti male Pfla nzenzucht, Mi krocontro l l e r-gesteuerte Orch idarien , B ierbrauerei und Typog rafiegesch ichte. E inen der Anwesenden spreche ich auf den U rsprung des Namens ., Rau mfah rt­agentur" an . ., S i nd w i r n icht a l l e Raum­fa h rer? D ie Haut ist un ser Rauma nzug und d ie Erdatmosphäre un ser Weit­raum", ph i losoph iert er vor s ich h i n .

Im h i nteren Tei l de s Gartens ist wä h renddessen e in j u nger M a n n mi t b londem Pferde­schwanz und g raug rünem Over­a l l an e inem g roßen Kochtopf zu­gange . .,Was g i bt es?", frage ich . An sei nem fu n ke lnden B l i ck ist gut zu erkennen , dass er s ich auf d ie Antwort freut: ., Kürb i ss uppe! Wir haben unsere d rei Kürbisse ge­erntet." Der erd ige Duft von fri­schem Gartengemüse steigt m i r in die Nase, als e r den Deckel kurz zum U m r ü h ren a n hebt. I m Wi nter g i bt es, so erfa h re ich , i n der Ra um-

ln den Wandregalen wachsen mehrere

dutzend Kräuter, darunter wilder Basilikum.

Hinweisschildchen geben Tipps, wozu sie

am besten schmecken.

Fahrtagentur fast täglich Volksküche -

selbstgemachtes Essen für kleines Geld.

Volksküche

Neben der freistehenden Kochtheke sitzt

Maximilian Bauer, den hier alle Gismo

nennen. Er steckt ebenfalls in einem

Overall und seine schulterlangen, fast

schwarzen Haare trägt er offen. Schnell

verstricken wir uns in eine Unterhaltung

über die Vorzüge von Overalls als All­

tagsbekleidung und ihre Verwandtschaft

zu den Raumanzügen. Trotz seiner zu­

rückhaltenden, unaufdringlichen Art hat

Gismo das Sagen in der Raumfahrtagen­

tur. Denn sein Kleinunternehmen SCNR

GmbH bildet das finanzielle und organi-

sato r ische Dach fü r d ie Rau mfa h rt­agentur und i h re Ausstattung , was ihm auch den Titel .,woh lwol lender Di ktator" e ingebracht hat.

Er war auch bei der Gründung der Raumfahrtagentu r im November 2008 dabei, als eine Gruppe von 1 0 Leuten aus der CCC-Per ipher ie die Erstmiete fü r e ine k le ine 60-Quad ratmeter-Ge­meinschaftswerkstatt in Berl i n-Prenz­lauerberg zusa m men legte. G ismos Motivation zur Bete i l igung war seiner­zeit, die E lektrofah rräder, mit deren Um- und Aufrüstung er auch heute noch sein Geld verd ient, n icht mehr i n die kleine Altbauwoh nung im zweiten Stock schleppen zu müssen. Die CNC­Fräse, d ie er zur Fertigung der se lbst­entwickelten Motortei le nutzt, hatte er damals schon angeschafft.

P11Mihi1 Seit dem Umzug im Apr i l 201 1 i n s Stattbad stehen den m itt lerwe i le 28 Hackern der Rau mfah rtagentu r d ie rund 200 Quad ratmater des ., Ehemal i ­gen So lari ums" zur Verfügung . Am E ingang mit der sel bstgebauten Sie­bensegment la ufsch rift steht noch immer d ie typische Em pfangstheke. Der I n nenausbau wurde weitgehend übernommen. Die neuen Nutzer

Die CNG-Frlse (oben) geh6rte zu den ersten Geräten ln der Raumfahrtagentur. Rechts 1st die Drehbank zu sehhen.

I c't Hacks 3/201 2

Nur wenige Hackerspaces verfügen über ein Bio-Labor - schon gar nicht über ein derart gut ausgestattetes.

ha ben nu r e in paar Sta l lwä nde ent­fernt und im h i nteren Bereich e ine Wand zur Scha l l isol ieru ng des Tonstu­dios e ingezogen . .. Die Raumauhei lung mit den 25 Solar ienstä l len ist perfekt", freut s ich Gismo.

Wen n man du rch den U-förmigen Hauptgang sch lendert, entdeckt man i n v ie len der rund sechs Quadratmeter g roßen Sepa rees weitere kleine Werk­rä ume: CNC-Fräse, Dreh bank, Laser­cutter, e ine vorzüg l i ch ausgestattete E lektroni kwerkstatt u n d ein Podcast­Studio, in dem unter anderem Alterna­tivlos, Pandroid und das Colaboradia aufgezeich net werden . ln einem ge­fl iesten ehemal igen Küchenraum be­treibt Lisa ein Bio-Labor.

l n e inem der beiden offenen Berei­che hat Betty die Nähwerkstatt .. Sekt­rausch" aufgebaut. Gegenüber befi n­den sich d rei I nternet-Arbeitsplätze, zwei 3D-Drucker des Projektes .. cam­geeks" (von CAM, Computer-Aided Man ufactur ing), sowie die Werkstatt fü r G ismos .. E iekt ronenrad"-Projekt. Der zweite offene Bereich h i nter der Em pfa ngstheke beherbergt den lau­schigen Gemeinschahsbereich.

Ausstattungswunder

Mit i h rer vielfä lt igen, profess ionel len Ausstattung geht die Raumfahrtagen­tur techn isch weit über das h inaus, was i n Hackerspaces und Fablabs üb l ich ist. Doch die Ausstattung hat auch ih ren

Szene-Report Hackerspace

Preis: M indestens 40 Eu ro kostet d ie

"Schrau berpauscha le" pro Monat und Sch lüsselzugang g ibt es nu r auf Vertrau­ensbasis fü r 65 Euro - ja, selbst e ine Ta­geskarte fü r Besl,Jcher kostet 1 3,37 Eu ro. Wer darüber h inaus Geld mit sei nen Pro­jekten verd ient, zah l t je nach Nutzung und Umsatz e inen Ta rif ab 1 20 Euro mo­natl ich.

Als Coworki ng-Space wil l Gismo d ie Raumfahrtagentur dennoch n icht verste­hen: "Coworki ng ist WLAN, Schre ibt isch und Kaffeemasch ine", entgegnet er, "aber das hier ist schon 'ne echte Hackerparty". Der Zeitvertre ib in dem kle inen Macher­un iversum besteht se iner E inschätzu ng nach fü r gewöh n l ich nu r zu e inem Drittel aus "Hobby, Hacken, Feierabend", wie er es nen nt. Ein weiteres Drittel fü l len Gele­gen heitsnutzer, d ie die Ausstattung ge­zielt nur fü r einzelne Projekte aufsuchen. Das letzte Drittel h i ngegen s ind Auftrags­arbeiten, mit denen d ie Hacker Geld ver­d ienen. "Wir wol len h ier auch kommer­z ie l le Projekte haben", bekennt s ich Gismo zu dem i n Hackerkreisen u nge­wöhn l ichen F inanzieru ngskonzept

Gleich zwei 3D-Drucker sind hier im Einsatz: Shaper Cube (oben) und Ultimakar (rechts).

24 1 c't Hacks 3/20 1 2

r

Trotz der merk l ichen Kommerzia l is ie­rung der Rau mfah rtagentur ble iben die Hacker i h ren Pr inzipien treu. Sel bst d ie Bautei le fü r G i smos M i l l iway-E iektromo­toren- gewissermaßen d ie Cash Cow des Hackerspaces - sind u nter e iner Open­Ha rdware-Lizenz der A l lgemei n heit zu­gäng l ich .

P läne fü r d ie Zukunft des Hackerspaces ·

s ind auch schon geschmiedet. Gerne wür­den d ie Rau mfah rer weitere Tei l e des

Stattbades n utzen, was jedoch im We­sent l ichen von den weiteren Umbau maß­nah men des Bes itzers abhängt. Beson­ders begehrt ist der Zugang zu der ehe­ma l igen Sonnenterrasse fü r Badegäste, die das ehemal ige Sonnenstud io d i rekt mit dem Garten verb inden und den Umweg ü ber d ie Hofei nfah rt sparen würde.

Expansionskurs

Als s ich d ie Gartenparty fü r mich dem Ende nähert, u nterhalte ich mich an der fri sch e ingewei hten Gartenba r mit G re­gor. Der 33-Jäh rige hatte a l s E lektrome­chan i ker b isher n u r wen ig Konta kt zur Hackerszene, doch seitdem der Stattgar-

ten im Winter des Jahres eröffnete, ist er rege lmäßig h ier und h i lft bei der Ga rten­arbeit, an der sich auch viele Kosmonau­ten der Rau mfa h rtagentur betei l igen . Was i hn an der Umgebung und den Men­schen reizt, möchte ich von i h m wissen.

"Hier sind d ie Leute, die sich Sachen n icht nur ausdenken, sondern s ie auch ma­chen", antwortet er.

Das Machen steht bei den erdgebun­denen Berl i ne r Rau mfahrern wie nur an wen igen Orten i n der Hackerszene im M itte lpunkt. Und a l s ich das Wedd i nger Stattbad verlasse, verspüre ich noch ein­mal den besonderen Reiz der U mgebung: l n bu nten Fa rben male ich mir aus, was man mit d ieser Ausstattung a l les anstel­len kann , denn a l l e in d ie Mög l ichkeiten insp i rieren. (er) c'l:

Zutaten - Festplatte, mög l ichst 7200 U/min

- ATX-Netzteil oder Netztei l für

externe Festplatten

- Schleiftel leraufsatz mit Kl ettfläche

für Bohrmaschinen

- Holzbrett, etwa 500 x 200 x 18 mm

- Zyl i nderkopfschrauben M2,5 x 10 - 20 Spaxschrauben, 30 mm,

ggf. 4 Holzdübel statt Schrauben

für Tischmontage

- ggf. Rändel kopfschraube M5 x 45 mit

Unterlegscheibe und Flügelschraube

AC H T U N G !

Der gezeigte Festplattente l ler­schleifer ist kei neswegs e in

Hoch le istungsgerät, dennoch fl iegen beim Schle ifen mitunter

d ie Fetzen . Achten Sie i nsbesondere auf ausreichenden

Augenschutz etwa mit einer S icherheitsbri l le .

Kurzinfo Zeit:

S Stunden

Kosten:

rund 30 Euro

Feinwerkzeug:

Torx Größe 9 oder 8, feine Sch l itz­und Kreuzschraubendreher, Maß

Grobwerkzeug:

Bohrmasch ine, Boh rer-Set Schrau­bendreher, ggf. Gehrungsäge und Kegelsenker

1 Fast a l l e Schrauben in Festplatten der derzeit igen Aus laufgenerationen s ind Torx der G röße 9 oder 8. Soba ld a l le Sch rauben des Decke ls entfernt s ind, sollte er s ich problem los abnehmen las­sen und den B l ick auf das I nnen leben freigeben. Die Festplatte ist spätestens jetzt nicht mehr a l s Speichermed i um zu gebrauchen.

te l ler befestigt werden. Nach dem Erör­tern d iverser Lösu ngen mit Klebern und sebstgebauten Boh rfutteradaptern en­schieden wir uns dafü r, d rei der vorhan­denen Gewinde mit verlängerten Schrauben zu versehen, d ie den Schleif­tel ler in Position halten.

2 Je weniger Tei le i n der Festplatte verbleiben, desto geri nger ist die Ge­fah r, dass Staub und Späne im Laufe der Zeit d ie Mechan ik b lockieren . A l lerd ings scha ltet manche F i rmware pa n isch den Motor ab, soba ld sie festste l lt, dass ihr der Schreib/Lese-Kopf oder andere wichtige Tei le feh len . l n dem Fa l l h i lft e ine zugeschn ittene P last ikabdecku ng, d ie s ich mit den Deckelschrauben befes­tigen lässt.

5 Idea lfa l l : Beim I BM-Aitertümchen konnten wir das komplette I nnen leben bis auf den Motor ausräumen. Sel bst der P lattenstapel i st verzichtbar, er kann dem Schle ifer jedoch a l s zusätzl iches Schwungrad d ienen.

3 Entfernen Sie testweise den Lese­kopf. Bei v ie len Model len ist das F lach­band n icht fest verlötet, sondern etwa per Fol ienstecker mit der Steuerplati ne verbunden. Unser 2 1 60-MByte-Model l von IBM d reht auch kopflos mu nter vor sich h in , soba ld die Stromverbindung steht. A l so raus mit dem Kopf.

D ate nto d Mit erhebl ichen Kosten kan n e in Daten rettungsunternehmen d ie aus­gebauten Magnetscheiben zumindest tei lweise noch aus lesen. Um wirkl ich s icher zu gehen, dass d ie Daten un­wiederbri ng l ich zerstört s ind, genügt es schon, d ie Magnetscheiben kräftig zu knicken.

6 Die F lanschgewinde sitzen auf e inem Loch kreis mit 20 mm Du rchmesser. Die d rei langen Schrauben erfordern eine 2,5 mm-Bohrung im Tel ler. Auf der Klettseite sind die Schrauben mit einer 5-mm-Bohrung versenkt, sodass s ie wenige M i l l imeter i n den F lansch h ine in ragen.

7 Sobald der Schle ifte l ler montiert ist, ergeben sich d ie Maße fü r den Holzrah­men. Der Tel le r steht an der Längsseite jewei ls 1 2,5 mm über das Plattengehäu­se, was e ine Bodenplatte unter dem Ge­häuse sowie e inen erhöhten Arbeitstisch erforder l ich macht. l n unserem Fa l l ist der Stapel aus Festplatte und Schleif­tel ler 36 m m dick. Daraus erg ibt s ich

. - - -

de r passende Mindestabsta nd zwischen Tisch und Schleiftel ler.

8 l n der Sketch Up-Konstruktion werden die Maße fü r den Holzzuschn itt deut l ich . Ziel unseres Aufbaus ist, mit mögl ichst ei nfachem Ausgangsmateria l auszukommen. Daher haben mög l ichst vie le Tei le d ie g leiche Breite. Das 3D-Model l besteht aus d rei Tei len : Grundplatte, Tisch und Festplattenha lter .

Die meisten Maße s ind weitgehend bel iebig. Das verti­ka le I nnenmaß des Festplattenha lters m uss recht exakt 99,5 mm betragen, damit der Hol rahmen d ie Festplatte ausreichend kräftig e inklemmt. Bei dem gezeigten Maß von 1 0 1 mm muss man mit zusätzl ichem Klemmmateri­a l a rbeiten, um die P latte s icher einzuspan nen. Die U nterplatte des Ha lters muss m indestens 1 5 mm dick sein, damit der Schle iftel ler frei d rehen kann .

9 Für das Geste l l haben wir uns fü r e in hartes Leimholzbrett mit den Maßen 500 x 200 x 18 mm aus dem Baumarkt entschieden. Wer daheim n icht das passende Werkzeug fü r den Zuschn itt hat, kann dies g le ich an der Holztheke im Baumarkt erled i­gen lassen. Die Kosten l iegen bei etwa einem Euro pro Schn itt.

Alle Schrauben löcher müssen mit dem passenden Bohrer vorgebohrt werden . Bei wei­chen Hölzern ist ohne Vorbohrung die Gefah r zu g roß, dass die Schrauben das m ühsam zugeschn ittene Bautei l spalten, i n hartes Holz lässt s ich d ie Sch raube gar n icht erst e in­d rehen. Be i ha rten Hölzern müssen d ie Schraubenköpfe außerdem versenkt werden.

LANGLÖCHER

1 0 Der Rahmen hält d ie Festplatte d u rch e ine Presspassung in Posit ion. ·wer dem Braten n icht traut, kann bei­sp ie lsweise mit g roßzügig vertei ltem He ißkleber oder zusätzl ichen Schrauben i n den Plattenrahmen nachhelfen .

U m ein sauberes Langloch

i ns Holz zu bekommen ,

verwendet man am besten

eine F räse. Es geht aber .

auch ohne Fräse: Bo� re� Sie

entlang der Lochlime eme

Reihe von eng

benachbarten Löchern u n? entfernen Sie d ie Stege mit

einer Holzfeile.

1 1 Um den Festplattenha lter mit der Grundp latte zu verbinden, genügen zwei oder d rei Spaxschrauben . Wir entschieden uns fü r eine i n der Grundplatte versen kte Rändel­schraube mit passender F lügelmutter, u m den Festplattenha lter zum Schleifscheiben­wechsel leicht entnehmen zu kön nen. Wer möchte, kan n i n d ie Bodenplatte des Ha lters e in Langloch e inbr ingen, damit der Tischabstand verste l l ba r ist.

1 2 Der komplette Festplattente l ler­sch le ifer. Ein s innvo l les Zu behör wäre noch e in auf das Tischmaß zugeschn itte­nes Meta l l b lech. Die Performance e ines 600-Watt-Tel lersch leifers darf man von dem Leichtgewicht natür l ich n icht er­warten. Zum Messerschärfen, Entg raten, Bearbeiten von weichen Materia l ien und zur Oberflächenverede lung taugt e r aber a l lema l .

Zeitaufwand:

30 Minuten bis 1 Stunde

Kosten:

0-2 Euro für Spiegel

und Sekundenkleber

Löten:

einfache Lötarbeiten

Werkzeug:

Schraubendreher Torx TB

oder Kreuzschlitz

eingeklemmte Finger,

Augenschäden

1 Alle Schrauben aus dem Deckel drehen.

Oft verbergen sich unter dem Aufkleber

weitere. ln der Regel kann man mit dem

Schraubendreher die Folie leicht durch­

stoßen und die Schrauben herausdrehen.

2 Mit e inem Schraubendreh:r (Sch l itz) oder e iner Messerspitze lässt S ich der Deckel hochhebei n und entfernen.

zutaten _ 2 Festp latten

_ Draht

- Minisp iegel

- Unterlegscheiben

- Sekundenkleber . ld . 't Motorsh1e - Ardumo ml

von Adafruit . Pe-Lautsprecher - Akt ive

oder - Laserwasserwaage

Laserpointer

3 Mit e inem Torx T8 entfernt �a.n d ie Schrau ben des P latten ringes. Bel a l teren Model len wird der Ring auch von Kreuz­schl itzschrauben festgeha lten .

AC HTU N G ! Auch Laserpointer und Laserwasserwaagen der Klasse 2 können zu Schäden an den Augen führen, wenn man in den Strah l d irekt hineinschaut. Zwar geben ein ige Quellen in d iesem Zusammenhang an, dass der Lidschlussreflex das Auges schützen so l lte. Eine von der Bundesansta lt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin f inanzierte Studie hat jedoch gezeigt, dass von 1 400 getesteten Personen n ur 20 Prozent einen Lidschluss zeigten. Beim Experimentieren sol lte man daher zwingend eine für die jeweil ige Wel len länge geeignete Laserschutzbri l le tragen . Bei dem rotstrahl igen Laser l iegt die Wellenlänge bei 650 nm.

4 U m die obere Festplatten.scheibe

zu demontieren, biegt man d ie Aus­leger der Festplattk�pfe �ach o�en. Anschl ießend lässt S lc.h d ie Scheibe mit dem Schraubendreher und Gedu ld hochhebel n .

5 Das gleiche Sp ie l wiederholt s ich bei der zweiten Platte.

G a lva n o m ete rko ntro l l e Das Motorsh ield von Adafru it ist sehr flexibel bei der U nterstützung versch iedener Motorarten . Mit zwei Chips L293D kan n es vier H-Ha lb­brücken respektive zwei H-Vo l lb rücken rea l i s ieren. Damit lassen s ich 4 Gle ichstrommotoren i n eine Richtung oder zwei Gle ichstrommotoren in jewei l s zwei Richtu ngen betre iben. Mittel s PWM kan n man dabei den Strom und somit die Drehzah l va r i ieren. Die Galvanometer werden i n unserem Beispiel a l s G leichstrommotoren betr ieben. Alternativ treibt das Motorshield auch zwei bi- oder Un id i rekt iona le Schr ittmotoren an .

Standard mäßig l iefert der USB-Port e ines PC d ie nötige Spannung für d ie Motoren. Benötigt man mehr a l s 5 Volt und 500 mA, so lässt s ich e ine externe Spannungsversorgu ng (4,5 bis 25 V) ansch l ießen. Um versch iedene Zeichenmuster des Lasers zu erha lten, lohnt es s ich, n icht nur das Programm a uf dem Ardu ino zu verändern, sondern auch die externe Spannung zu vari ieren.

Galvanometer Die Sch ·b 1 re1 - Leseköpf d den von Linearmotoren

\ er Festplatten wer-Platte positioniert I � er der rotierenden dabei um sogenannt � /runde handelt es sich auch in brehspui-M

e .a vanometer, wie sie Einsatz kommen E ' es�nstrumenten zum zwischen zwei

p . lne rehbare Spule ist F/ . ß ermanentma t le t ein Strom d h d ' gne en verbaut ein Magnetfeld d urc . le Spule, entsteht

. seiwirkt und zu

,ei�s �t den Magneten wech­führt. Je höher de��t

ewegung oder Rotation Kraft und somit die w· r�m, desto größer die

Le t . ln elgeschwindigkeit g man eine Spann . Galvanometers an

·�J an die Spule des ohne Gegenkräft

, .wur e der Festplattenkopf f h e Immer an de A a ren. Dagegen wirken n nsch lag Lagerreibung die S

aber unter anderem zu/eitungen u�d dpannung der Fo/ien-

h ' d an ere Kräft z d 1n ert ein sehne// U e. u em Ver-richtung, dass die �� f

mschalten der Strom-sehen Begrenzungenora�r���en die mechani-

6 Mit dem Schraubend reher wi rd der obere Ha lter des Magneten angehoben und abgenommen. Achtung: Wenn man n icht aufpasst, kann man s i ch die F i nger e inklemmen.

7 Zum Festhalten der Köpfe i n der Parkposit ion ist i n den meisten Fest­platten ein zusätz l icher Magnet verbaut. Wei l der bei der Aus lenkung der Ga lva­nometer stört, sol lte man i hn mit e iner Zange entfernen.

8 Ist der Parkmagnet entfernt, setzt man den oberen Magnethalter wieder auf. Obacht: Erneut sind F inger und F ingernägel i n Gefah r.

9 Die Zule itungen der Spu le des Ga lvanometers s ind auf d ie P lat ine gefüh rt. Sie fi nden s ich auch auf der Leiste zum Ansch luss der Steuerelektron ik. Wo man d ie Zu leitungen an lötet, ist im Pr inz ip ega l, sie dü rfen nu r die Bewegl ichkeit n icht e inschränken .

1 0 Wer mag, kan n e inen Tei l des Festplattengehäuses mit e iner Bügel­säge absägen . Da das HDD-Gehäuse aus weichem A lum in ium i st, sol lte das i n zehn M inuten erled igt sei n .

1 1 An der Sägekante entsteht i n der Regel e in scharfer Grat. E ine Fei le (H ieb 1 ) entfernt ihn .

1 2 Auf den Aus leger klebt man mit Superkleber eine Unter legscheibe über die Achse. Durch die Erhöhung schleift der im nächsten Schritt besch riebene Spiegel n icht auf der Achse und bremst den Antrieb n icht aus.

� 3 . Auf die Unterlegscheibe wird et � Minispiegel geklebt. Den zweiten Sptegel klebt man senkrecht auf d

�nter.en

.Spiegel. Die Richtung ist d

eanbei

1m Pnnzt p egal.

TI PP Bei der Anordnu

Galvanomet . ng der

T er ISt Geduld

ragen einer S h und das

Der erste Spie;elutzbrille erforderlich.

den zweiten S . muss den Strahl auf

S piegel lenk d

trah l möglichst an . en, er den

d ie Wand lenkt Dadte

. �ecke oder

wieder ein Vers h' bet tst immer

in der Regel c teben erforderlich

muss ma d' '

der Galvanom n te Position

H eter auch no h .

öhe variieren D c tn der

einfach 8 .. h . azu legt man

uc er oder z · . verschied .

ettsch nften in enen Dtcken unter.

Ansteuerung mit Arduino Die Steueru ng der Galvanometer kan n

ein Ardu ino mit e inem Motorshield von

Adafruit übernehmen . Ein Motor kommt

an d ie Klemme M 1 , der a ndere an die

Klemme M2. E ine externe Stromversor­

gung benötigt man für erste Versuche

n icht, die Versorgung über den USB-Port

des PC gen ügt. Mit folgendem Code fah­

ren Spiegel theoretisch ein Rechteck ab.

#include <AfMotor.h>

Af _DCMotor motor2(2,MOTOR1 2_64KHZ);

AF _DCMotor motor1 (1 ,MOTOR1 2_64KHZ) ;

void setup() { motor1 .run(FORWARD);

motor2.run(FORWARD);

) void loop() {

motorl .setSpeed(1 0) ;

delay(1 0) ;

motor2.setSpeed(20) ;

delay (10);

motor1 .setSpeed(1 ) ;

delay(10);

motor2.set5peed(1 );

delay(10) ;

Weil die Ansteuerung ohne Rückkopp­

lung der echten Position erfolgt, die

Motoren und der Ausleger eine gewisse

Trägheit besitzen, wird daraus eine El l ip­

se oder ein Kreis auf der Wand oder der

Decke. Mit e iner Regelung l ießen sich die

Pun kte genauer anfahren . Dazu müsste

ein zusätzlicher Sensor die Auslen kung

erfassen . Schreiben Sie uns Ihre Ideen für

eine Rezeptur an hacks@heise.de

1 4 Ein Arduino mit Motorshield steuert die Galvanometer an D'

.

1 • te em-

ze nen Galvos müssen so platziert wer­den, das� der erste Motor den Strahl auf den zwetten umleiten kann. Der zweite Mo

.tor lenkt den Strahl dann beispiels­

weise an die Decke.

1 5 Der Verstä rker i n e inem ausgeschlachteten Aktiv-Boxen-Set fü r den PC eignet s ich ebenfa l l s pr ima fü r Experimente mit den Galvanometern: Jedes schaltet man para l le l an d ie Lautsprecher an. Schl ießt man ihn an d ie Sound­ka rte, wacke ln d ie Motoren im Takt abgespie lter Mus ik.

Making Things Wearable

O'REILLY® www. o r e i l l y. d e

� �

Zeitaufwand:

1 Stunde

Kosten:

5 Euro

� Löten: � ei nfache Löta rbeiten

Messgeräte:

Multimeter

Feinwerkzeug:

kleine Schrau bendreher fü r Torx 9 oder 8, Kneifzange

1 Wie die meisten Festplattenhacks beginnt a uch dieser Umbau mit dem Öffnen des Gehäuses, was die Festplatte als Datenspeicher u nbrauchbar macht. Die Schrauben sind typischerweise Torx G röße 9 oder 8. Regu läre Festplatten s ind aufgrund der größeren Magnet­scheiben besser geeignet a l s Note­bock- oder Serverplatten mit kleinen Scheiben.

Gehäuse verb le iben müssen n u r die Magnetscheiben, der Kopf samt Lager, die beiden großen Magnete (Vors icht: Quetschgefah r!) u nd gegebenenfa l l s das Fo l ienkabel zum Kopf.

3 Der schwierigste Tei l i st das Auf­spüren der beiden Kontakte fü r die Posi­t ionierungsspule, die im Magnetfeld schwebt und mit dessen H i lfe den Kopf bewegt. ln den meisten Geräten s ind die Leitungen auf dem Fol ienkabel an den deut l ich breiteren Leitungen zu erken­nen. Schon beim An legen einer klei nen Spannung an den r ichtigen Kontakten zuckt der Kopf.

Materia\ - 3 5-Zoi i -Festplatte

K'l. elanlage mit

- 1 ng

SV-Wechsel strom .

_ Kl i ngeldraht

- Bl umendraht, Durch­

messer 1 bis 2 mm

- Schaumstoff - oder

Gummi reste

6 Wem der laute, schnarrende Klang der rei nen Kopfbewegung n icht genehm ist und wer wie Georg Zimmermann feinmechan isch begabt ist, kann mit einem Schwingarm aus Blumendraht experimentieren. Dieser muss zunächst s icher am Kopf befestigt werden, etwa mit H i lfe der Fixierungsschraube in der Kopfachse. ln diesem Fa l l sol lte man den Kopfanschlag mit Schaumstoff dämpfen, um das Schna rren le iser zu machen.

4 Schl ießen Sie die Kl i nge l leitung nun an die Kontakte an. Wen n mögl ich sol l ­ten Sie das Fo l ienkabel angeschlossen lassen und den herausgefü h rten Stecker verwenden . Wen n Sie die Kl i ngel le itung di rekt an den Kopf löten, besteht auf­grund der heftigen Kopfbewegung er­höhte Gefah r fü r e inen Kabelbruch .

7 Das Problem i s t nun, den Draht so zu biegen und zu befestigen, dass er die Kopfbewegung para l le l zur Magnet­scheibe in e ine Bewegung senkrecht dazu umsetzt. Die gezeigte Zweipun kt­befestigung von Georg Z immerman n erzeugt e inen scheppernden Kl ingelton, i ndem der s ich durchbiegende Draht gegen die noch eingespan nte Magnet­scheibe trommelt.

5 Nun ist es Zeit fü r den ersten Test. Beim An legen der Wechselspannung sol lte der Kopf mit e inem lauten Schnar­ren h in und her schwingen. Vors icht: An den scha rfen Kanten besteht Verlet­zungsgefahr. Entfernen Sie a l le Tei le, die die freie Kopfbewegung beh indern, und däm pfen Sie gegebenenfa l l s die Kopf­bewegung an der Spule mit Schaum­stoff oder Gummi .

8 Um e inen hel len Klingelton zu erzeu­gen, müssen Sie die Magnetscheiben aus­bauen, eine Scheibe am Rand anbohren und am Gehäuserand verschrauben. Ver­wenden Sie etwas Gummi, um die Ver­bindung zwischen Scheibe und Gehäuse zu entkoppeln, sodass die Scheibe klang­vol ler schwingen kann. Eine brauchbare Drahtbiegung und Position der Gummi­dämpfung (schwarz) hat Zimmermann im obigen B i ld dokumentiert. (er) �t

40 I c't Hacks 3/20 1 2

Andreas Neuzner, Christia ne Rütten

-

Alt-Festp l atte sp ie lt Photonenseparator

Quantencomputer n utzen die sonderbaren physika lischen Eigenschaften gekoppelter Teilchen (Qubits), um Algorithmen mit bah n brechender

Geschwindigkeit a bzuarbeiten. Ausgerech net eine Festplatte aus dem Elektrosch rott h i lft einem Forscher-Team, Photonen, die Qubit­

lnformation tragen, effektiv und g ü nstig örtlich zu trennen.

Ana log zu einem klass ischen Computer benö­tigt man zur Konstruktion eines Quantencom­

puter stationä re Qubits, d ie Informationen zur Be­a rbeitung speichern. Diese werden du rch bewegl i­che Qubits untereinander vernetzt Ein klass ischer Arbeitsspeicher repräsentiert seine E insen und Nu l-

fi len etwa d u rch d ie An- oder Abwesenheit einer e lektr ischen Lad ung in einem Su bstrat. Quanten­computer arbeiten beisp ie lsweise mit neutra len Atomen, d ie in einer aus Laser l icht bestehenden Fa l le gefangen werden und die Information i m Spin des Atom kerns speichern. Dieser n immt bei einer Messung wie ein klassisches B it entweder den Zustand .. u p" oder . . down" an, doch ohne Mes­sung kann das Qubit auch in einem Su perposit i­onszustand mit be l ieb igen Be im isch ungen von .. up" und .. down" existieren. Der Zustand eines un­gemessenen Qu bits lässt s ich daher a l s Wah r­scheinl i chkeit besch rei ben, bei einer künftigen Messung den einen oder anderen Zustand zu er­ha lten.

Zum Aufbau eines Quantencomputers müssen jedoch nicht nu r e inzelne Qubits zu Registern ver­bunden werden, sondern auch Register und ganze Quantencomputer untereinander, und zwar ohne eine Messung du rchzufüh ren, d ie dem fragi len un­bekannten Ü berlagerungszustand ein Ende berei­ten würden. Für den Austausch eignen sich Photo­nen, d ie einen Qubit-Zustand in i h rer Pola risation kod ieren und transportieren können.

Forscher vom Max-Pianck-lnstitut fü r Quanten­optik (MPQ) in Gareh ing haben fü r d iesen Tei l des Puzz les j üngst einen Mei lenstein erreicht. A l s Qu bit-Speicher verwendeten s ie e inze lne Ru bi­d iumatome, d ie mit H i l fe e iner aus Laser l icht gebi l ­deten sogenannten optischen Pinzette zwischen zwei hoch reflekt ie renden Spiegeln festgeha lten werden. Der aus den Spiegeln gebi ldete optische Resonator verstärkt d ie Wechselwi rkung zwischen Atomen und Photonen. Photonen best immter Wel l enlänge können so in eine genau definierte Richtung ausgesendet werden. Die Emission eines Photons erfolgt auf Knopfd ruck und der verwende­te Prozess er la u bt es, d ie E igenschaften des er­zeugten Photons maßzuschneidern.

Schon vor fast fünf Jahren gelang es der Grup­pe, eine Schnittste l le zwischen Einzelatom und E in­zelphoton zu bauen, doch nun haben d ie Forscher um Stephan Ritter und Gerhard Rempe einen wei­teren großen Sch ritt geschafft: S ie konnten zwei Atomresonatorsysteme, die sich in getrennten La­borräumen· befanden, ü ber E inzelphotonen, d ie e ine 60 Meter lange G lasfaser d u rch l i efen, m it­einander zu einem elementaren Quantennetzwerk verbinden (Nature, Bd. 484, S . 1 95} .

ln e inem ersten Versuch ü bertrugen d ie For­scher den Quantenzustand des einen Quel l-Atoms auf d ie Polar isation eines ausgesendeten Photons. Dieses Photon fl itzte du rch d ie Glasfaser zum Ziel­Atom, das es absorbierte. Ana log zum Versenden von Information in einem klass ischen Netzwerk wurde somit ein Qubit von einem Quantenspei­cher auf einen anderen ü bertragen - und das auf u m keh rbare Weise. D ie Herausforderung ist je-

Zwei Rubidiumatome in optischen Resonatoren dienen als Qubit­Speicher und bi lden die ersten beiden Knotenpunkte eines Quantennetzwerks, zwischen denen einzelne Photonen kohärent Quanteninformation übermitteln.

Die perforierte Festplatte rotiert so schnell, dass deren

reflektierende Scheibe zwei unmittelbar aufeinander­

folgende Photonen separiert.

doch, dass das Quel l-Atom du rch die Übertragung seinen Zustand verl iert. ln der Quantenweit gibt es keinen klassischen Kopiervorgang. ln einem zwei­ten Versuch konnten d ie Forscher d ie beiden Rubi­d i u matome ebenfa l l s d u rch den Austausch eines Photons fü r die Dauer von 1 00 Mikrosekunden mit­einander versch ränken. S ie stel l ten damit einen neuen Rekord bei der Versch ränkung massiver Quantenobjekte auf.

Mach flott den Schrott

Ein wichtiger Baustein des Exper iments ist ku rio­serweise eine a lte Festplatte. Benötigt wu rde ein Verfah ren, den Lichtweg so u mzuscha lten, dass zwei nacheinander erzeugte Photonen mit hoher Effizienz zu versch iedenen Zielen gefüh rt werden können. Das Problem wird dadurch komp l iz iert, dass beide Photonen nu r wenige M ikrosekunden nacheinander aus dersel ben G lasfaser kommen und das Umscha lten daher entsprechend schnel l e rfo lgen muss . Darüber h inaus muss der Scha lter unbed ingt die Pola r isat ion des L ichtes, mit dem Quanteninformation befördert wird, unverändert lassen. Schaltverfah ren mit e lektrooptischen Kris­ta l len sind zwar schne l l genug, werden durch d iese Bed ingungen aber ausgesch lossen.

c't Hacks 3/20 1 2 1 41

Gelöst hat das Problem e ine handelsübl iche Schl itzen u nd wurde dort i nnerha lb e i nes Sekun-Festplatte aus dem E lektrosch rott Die I n st ituts- denbruchte i l s zu Staub zersch l iffen . Daraufh i n be-werkstatt fräste am Rand e ine Reihe von Schl i tzen stand die Festplatte i h ren Power-U p-Selbsttest of-i n die Magnetplatte und die ohneh in schon sehr fens icht l i ch n icht mehr u nd weigerte s ich zu glatte Oberfläche wurde zur Erhöhung der Reflek- drehen . tivität vergoldet. Be i 7200 U/m in bewegt s i ch der Die Ga reh i nger haben da n n da ma l s versch ie-Rand einer 3,5"-Festplatte mit 1 20 km/h. Ein erstes dene Ansätze verfolgt, etwa mi t e iner se lbstent-Photon passiert n u n die Scheibe durch e inen der wicke lten Motortreibere lekt ro n i k. Zum a nderen Schl itze. E in e in ige wen ige Mikrosekunden später kon nte ein Konta kt mit dem F i rmware-Entwick ler fo lgendes Photon wird h ingegen an der Oberflä- des Festplatten herste l lers hergeste l l t werden, der ehe des Steges zwischen zwei Schl itzen reflektiert, angeboten hatte, e ine F i rmwa re zu sch reiben, die der sich i n der Zwischenzeit i n den Strah l gedreht n ichts a nderes macht, a ls den Motor zu drehen . hat. Dieser Umschaltvorgang passiert 5000-mal pro Mehr zum Thema Quanten- Letztendl ich fand s ich jedoch eine wesent l ich Sekunde. Die enorme mechan i sche Stabi l ität u nd computer fi nden Sie on l i ne e infachere Lösu ng. l n dem verwendeten Typ Fest-Oberflächenqua l ität selbst handelsübl icher Fest- u nter www.heise.de/thema/ p latte war eine techn isch sehr a usgefei lte Trans-p latten füh rt dazu, dass der reflekt ierte Strah l geo- Quantencomputer. ports i cherung des Lesekopf-Armes e ingeba ut -metrisch sehr stabi l ist und ohne große Ver luste i n e i n du r ch Wi rbe l ströme m i tgezogener Magnet, e ine Glasfaser e ingekoppelt werden kann , die ihn ":::J:I:===========-t- der verh indert, dass s ich der Arm i m ausgescha l -zum Ziel fü h rt. Die Ausbeute des Experiments teten Zustand bewegen kan n . E rst wen n die P lat-wurde im Vergle ich zu vorherigen Aufbauten te auf Tou ren ist u nd der Magnet die S icherung durch die Festplatte um einen Faktor fünf erhöht. freigibt, ka n n sich der Arm bewegen . Ein Tröpf-

E in k le ines H i ndern is a uf dem Weg zum Fest- chen Seku nden k leber wi rkte Wu nder . . . Die S i -platten photonenseparator gab es a l lerdings noch cherung war damit permanent fix iert u nd der Arm zu überwinden: Die Motorsteuerung der F i rmware, kan n s ich n icht mehr aus se iner Ruheposit ion fort-die in modernen P latten den Motor ausste l l t oder bewegen . Die Festplatte sta rtet, fi ndet den Lese-ga r n icht erst anfäh rt, wen n etwas im Gerät fau l i st. kopf u nd begin nt die Scheibe zu drehen, um den ln i h rem ersten Versuch hatten die Gareh i nger For- Arm freizugeben . I st sie e i nma l auf Tou ren, merkt scher dem Lesekopf keine Beachtung geschenkt. s ie zwar, dass s ie den Arm n icht bewegen kan n, Beim ersten Anscha lten fu h r der Kopf e inma l radi- u nd gibt sch l ieß l i ch auf, aber scha ltet den Motor a l nach außen, kam in die Zone mit den gefrästen n icht mehr ab. (er)

�-----------------•------------------�

Der Photonenseparator Von l i nks ragen die Lichtwel len leiter i n s Bi ld, die die Photonen zu r Scheibe u nd die Reflektierten wieder abfüh ren . Die beiden runden Substrate, die in e inem Winkel von 45 Grad vor den Fasern montiert s ind, sind dielektrische Spiegel . Obwohl sie im sichtbaren Bereich transpa rent s ind, reflektieren s ie mit über 99,9 Prozent das L icht im relevanten Wel len längenbe­reich um 780 nm (nahes I nfrarot) nahezu perfekt. Die Spiegel lenken die Lichtstrah len der beiden Fasern etwas versetzt durch dieselbe L inse zwischen Spiegel u nd P latte, so dass s ie auf den selben Punkt fokussiert werden . Die J ustage des Fokuspunktes auf die verspiegelte Oberfläche der Scheibe erfolgt mit den M ikrometersch rauben vorne u nd rechts am Tisch.

Die Scheibe dreht s ich mit 7200 U/min , was zu e iner Umfangsgeschwindigkeit von etwa 1 20 km/h füh rt. Die Stege s ind 0,2 m m breit, fah ren a lso bei d ieser Geschwindig­keit i nnerhalb von 6 IJS durch den Strah l . D ie Scha ltzeit von

"Licht wird transmittiert" zu "Licht wird vol l ständig reflektiert" ergibt s ich aus dem Strah ldu.rch messer.

42 1 c't Hacks 3/201 2

Die optische Pinzette ln der Mitte der Apparatur befindet s ich e in U ltrahochvakuum­gefä ß mit dem optischen Resonator. Das gefangene Rubi­d iu matom i st du rch Fenster a n a l len Seiten optisch zugäng l ich und der Zugriff auf das Atom erfolgt über d ie sternförmig außen herum a ngeordneten Optiken. I m B i ld auf der Achse von h i nten l i n ks nach vorne rechts verlaufend l i egen d ie bei-

Reflexivität E i n e Messung d e r Reflexions-Effizienz d e r e inzel nen Stege: Aufgetragen ist im Zeitverlauf der Bruchte i l des Lichts, den d ie Oberfläche der Festplatte aus der e inen Faser kommend i n d ie andere Faser reflektiert. Es i st zu erkennen, dass s ich d ie e inzel­nen Stege in i h rer lä nge u nterscheiden. Die Zeitd ifferenz beträgt bis zu einer Mikroseku nde. U mgerech net auf d ie Umlaufgeschwi ndigkeit von rund 1 20 km/h bedeutet d ies, dass die Steg längen e ine Fert igungs­toleranz von rund 30 Mikrometern aufweisen.

� 0.8 :� 0.7 ... � 0.6 ...

i 0.5 � 0.4 0.3 0.2 0.1

den Spiegel im Vakuu m, d ie den optischen Resonator bi lden. Entlang d ieser Achse verlassen auch d ie Photonen, d ie von dem Atom erzeugt werden, die Apparatur nach h inten. Die Festplatte stand in einem hier n icht gezeigten Tei l des Experi­ments, in dem Photonen von zwei solchen Apparaturen detek­tiert und gescha ltet wurden.

nach einem Aus- und Wiedere inbau hörbar lauter l ief. Tatsäch­lich zeigte sich daraufh in in der maximalen Reflexions-Effizienz eine Schwankung von 1 20 Hz, denn eine 7200rpm-Festplatte d reht s ich genau 1 20-mal pro Sekunde. ct

Die maxi male Kopplungseffizienz von 70 Prozent wird durch d ie E inkopplung i n d ie zweite Faser l im itiert und nicht du rch d ie Reflexion an der Ober­fläche. Dass a l le Stege d ie gle iche maximale Kopp­lungseffizienz erreichen, ist ein e ind rucksvol ler Be­weis der mecha n i schen Güte der Magnetscheibe. Würde die Oberfläche auch nur ein bisschen wa­cke ln oder eiern, hätten sich stark u ntersch ied l iche Spitzenwerte ergeben. E in solches Eiern zeigte s ich bei e inem früheren Model l , dessen Magnetscheibe

0 --·:::....Jc.....__ __ _j__ __ ---'... _ ____.:: --·-0 4 6 8 10

Zeit [ps)

c't Hacks 3/20 1 2 1 43

Kapazitätsmessung Beim Wechsel des Kapazi­

tätsmessbereichs muss man d ie Anzeige auf N ull

justieren.

Transistortester Er ermittelt den Ver­stärku ngsfaktor für

NPN- und PN P-Trans is­toren.

H O LD-Taste Messwerte lassen s ich damit auf der Anzeige

ei nfrieren.

•

SCANBYBLAC KBURNER 2012

Georg Zim merma n n

Bei beiden c't-Bastelwettbewerben "Mach flott den Schrott" hat Georg Zim merma n n Preise a bgeräumt. Auch sonst hat der Osnabrücker System­

admin istrator viele schlaue Ideen, doch ka um jemand erfä h rt davon. Der findige Bastler gewä h rte uns e inen E inbl ick i n se ine a nderen Projekte.

• Georg Zimmermann - Bastler, Erfinder und Heimarbeiter

G eorg Zimmermann greift nach seiner neuesten Er­

findung. ,.Da ist das Tei l . Ist doch super, nicht wahr?", fragt

er nach Bestätigung suchend. l n den Händen hä l t er e in schickes

Br i l lengeste l l aus n ickelfreiem Stah l . E ine Eigenkonstruktion, wie so

vieles, was sich i n seiner Wohnung be­findet. ,.Dafür habe ich Draht verwendet,

aus dem man Zahnspangen macht", erklärt Georg Z immermann . Den Draht hat er i n einem Denta l labor bestel lt, G läser und Nasen­polster stammen vom Optiker.

,.Es wa r e ine Herausforderung, die Schar­n ie re aus dem harten Materia l passgenau h i nzu bekommen", sagt er mit Begeisterung. D ie Bri l l e ste l l t e ine Besonderheit da r, sch l ieß l ich ist er sonst im Bereich der E lektro­n i k zu Hause: Aus elektron ischen Kleintei len baut er Ti:;ch lampen, e ine Alum in ium-Luft­Batterie, e inen Oszi l l oskop-Fernseher mit sechs Trans i storen, d i m m ba re Decken lam­pen mit Kaltkathoden-Röhren, e ine Fest­p latten-Türkl inge l (Seite 38), e ine Kurbel­Taschen lampe oder einen Laser-Pointer-TV.

Oie dimmbare Deckenlampe sorgt mit Kaltkathoden-Röhren für angenehmes Licht im Wohnzimmer.

c't Hacks 3/20 1 2 I 4 7

Die einfach ste Lösung

"Für eine e lektronische Fragestel lung kann ich mehrere Lösungen finden. Mich inte­ressiert jedoch d ie einfachste, denn auf d iese Weise kommt das Prinzip zum Vor­schein", ph i losophiert Georg Z im mer­mann. Daher versucht er stets, mit einem Minimum an Bautei len auszukommen. Er möchte mit seiner Arbeit anregen und den Aha-Effekt aus lösen. "An meinen Projekten kann man immer das Prinzip erkennen und nachvol lz iehen, sie sind Leh rstücke", er­klärt er. Es geht ihm nicht darum, Dinge se­rienfertig und massentaug l ich zu machen. Vie lmehr bezeichnet er das, was er macht, als Kunst.

Georg Z immermann hat g raue ha lb lan­ge Haare, trägt eine runde Br i l le, d ie seine funkelnden blauen Augen g roß erscheinen lassen. Während er über seine Arbeit redet,

legt er se ine Hände kurz auf der P last ik­tischdecke ab, ehe er s ich durch d ie Ba rt­stoppeln fä h rt und seine Fingerspitzen gegen d ie Sti rn presst. Auf seinem Stuh l rutscht er auf und ab, auch se ine Augen stehen se lten sti l l . Sie tasten fragend, neu­gier ig und überprüfend d ie Umgebung ab. Dabei fä l lt ihm ein weiteres seiner Projekte ins Auge, d ie Kurbel-Taschenlampe: Aus dem Motor se ines a lten 5-1 /4-Zoi i -D isket­tenlaufwerkes, einer aufgesägten Batterie, einer F i l mdose und Verpackungskunststoff entstand eine vom Stromnetz und von Bat­terien una bhäng ige Taschenlampe. "Man kurbelt 20 b is 40 Sekunden und erhält fü r viele Minuten recht he l les L icht", sagt er. Mit der Taschenlampe hat er 2005 den zweiten P latz bei "Mach flott den Sch rott"

gewonnen. "Berufsschul lehrer, Pfadfinder, beschützende Werkstätten und viele Bast­ler haben d ie Baupläne angefordert", freut sich der E rfinder.

Netzwerkadministrator der ersten Stunde

Die fü r seine Bastele ien benötigte Finger­fert ig keit hat der gebürt ige Kö lner schon früh er langt. I m Alter von 1 7 Jahren ist er nach Vechta gezogen. Dort hat er eine Ausbi ldung a l s Orthopädiemechaniker ab­solviert und wurde von der Handwerks­kam mer als Jah rgangsbester ausgezeich­net. Jedoch hat ihm das Arbeitsk l ima nicht gefa l len, zu rau ist es i h m in der Werkstatt zugegangen. Da her hat er s ich Ende der achtziger Jahre fü r ein Biolog ie-Stud ium an der Universität Osna brück entsch ieden. Das Stud ium hat er abgeschlossen und da­nach einen H i lfsjob begonnen und gehol­fen, ein Rechenzentrum zu errichten. "Da­ma ls gab es noch nicht viele Com puter. Doch ich wa r dabei, als in der Uni das erste Netzwerk entstanden i st. I ch habe nachts

Leitu ngen verlegt, tagsü ber e inen Großrechner mit Termina l s ei ngerich­tet u nd ansch l ießend das Netzwerk betreut", erinnert er s ich .

Er arbeitet noch immer an der Un i­versität Osnabrück, m ittlerwei le i n Festanste l l ung. Aber i n seiner Freizeit ist er E lektron iker und Feinmechani­ker . Für se ine Pass ion braucht man n icht nu r Geschick, sondern auch Neu­gier, Erfi ndergeist und Biss . .. Man da rf s ich n icht entmutigen lassen. Es kann Jahre dauern, Probleme auf me ine Art zu lösen", sagt er. Die notwendigen Materia l ien bezieht er größtentei ls aus dem E lektron i k-Abfa l l der Un iversität. Viele kleine noch funktionierende Bau­tei le können fü r i hn brauchbar sei n .

.. Heutzutage denken viele, etwas ist kaputt, a lso werfe ich es weg. Man er­kennt keinen Wert mehr i n den Din­gen . Ich möchte e inen Mental itäts­wechsel bewirken", erklärt er. Schon a ls Ki nd hat er so gedacht. E r füh l te sich von b l itzenden und b l i n kenden Ge­genständen angezogen . .. Mein Vater hat mich deswegen Krä he genannt", sagt er und lacht scha l lend. Er hat stun­den l ang auf dem Sch rottplatz geses­sen u nd elektron ische Gegenstände auseinandergebaut .. Ich wol lte wissen, wie es da r in aussieht. Oft waren die

Geräte ga r n icht kaputt, vieles kon nte repa­riert werden", er innert er sich. Früher wol lte er e inen Fernseher repa r ieren kön nen, heutzutage baut er ihn selber. Doch an­ders, a l s man s ie ken nt. So einfach und prim itiv wie mögl ich.

Mit seinem Laser-Pointer-Fernseher er­langte er 201 1 sogar den zweiten Platz bei

"Mach flott den Schrott". Das Gerät besteht unter a nderem aus e iner selbst gebauten Spiegeltrommel, einem Hexagonspiegel­Motor aus einer Laserdruckereinheit, e inem Sch rittmotor aus e inem Drucker, e inem Laser-Pointer und etwas diskreter E lektro­n ik. Der Laserstrah l erzeugt das Bi ld, i ndem er mit der Hel l igkeitsinformation aus dem Videosignal modu l iert und durch bewegte Spiegel vert ikal und horizonta l abgelenkt wi rd. Das Bi ld entsteht dann auf einer Diffu­sionsfol ie aus einem Notebook-Display. Das Prinzip i st vergleichbar mit der Bi lderzeu­gung be im Röhrenfernseher. Das bewegte Bi ld gibt es im Video auf der Heft-DVD zu bestau nen. Die Vers ion auf YouTube hat bis lang über 40 000 Kl icks erreicht.

Mitt lerwei le hat er e ine neue Vers ion entwickelt. D iese fu n kt ion iert n icht mehr

mit rotierenden, sondern mit h in- u nd zu­rückschwingenden Spiege ln . A ls Vert ika l­ab lenku ng a rbeitet der Sch reib/Lesekopf einer ausrangierten Festplatte. Die Horizon­ta lab lenkung übern immt ein selbst gebau­ter Torsionsfeder-Spiegel, der e lektromag­netisch abgelenkt wi rd. Das dazu benötigte Signa lformat wi rd auf e inem PC mit dem Progra m m AVISynth aufbereitet u nd am Videoausgang ausgegeben. Z immermanns großer Traum i s t es, diese Version a l s Bau­satz fü r den Schu l unterricht herzuste l len .

Lang lebe das Chaos

Diese Arbeiten entstehen in der Regel i n se inem Wohnz immer. Dort stehen e ine rust ika le E ichenschra n kwand, e i n großer Röhrenfernseher und e ine Couch. Dane­ben befi ndet s ich e in k le iner Schreibtisch samt Rechner. Drum heru m fi ndet s ich a l ler le i Kl imb im : e ine üppige VHS- und DVD-Sammlung, viele a lte Tri n k- u nd Rea­genzgläser, Mode l l autos, Sp ie lzeugraum­schiffe, meh rere U h ren . Auf de r anderen Seite des Rau mes steht Georg Z immer-

manns Arbeitsplatz: e in l anggezogener T isch, da h i nter e i n Rega l mit u nzäh l igen Werkzeugen u nd besch rifteten Sch ub­laden mit Werkzeugen u nd Baute i len .

Man kön nte meinen , h ier regiert das Chaos, doch a l les hat sei nen P latz u nd seine Berechtigung, n ichts steht h ier zufä l ­l ig. Auch das rund zeh n Quadratmeter große Studio nebenan i st vol lgestopft mit Gegenständen u nd gleicht einem E lektro­n i kmuseum: Atari-Computer, diverse Kas­setten laufwerke und Bi ldsch i rme, ein Key­boa rd, e in P lattenspie ler, e in Sampler, e in Röh renfernseher, Boxen u nd e in M isch­pu lt. Aus diesem Raum holt er e ine weitere p rämie rte Arbeit, die Festplatten-Tü r­k l i nge l . Mit der erreichte er 201 1 im c't­Wettbewerb den vierten P latz.

Chaos? Von wegen! Georg Zimmermann weiß genau, wo was zu finden ist.

Arbeit im Verborgenen

"Der ideel le Wert steht bei mir über a l lem. Aber es wäre schon to l l , wenn i ch m i t meinen Projekten Geld verdie­nen könnte", sagt der gesprächige Bastler, dem es Freude macht, über sich und sei ne Arbeit zu berichten. Endl ich Öffentl ichkeit, end l ich Kenntnisnahme seiner Ideen und Projekte. An der fehlt es nämlich. Denn so genia l seine Ideen auch s ind: Nur wenige erfah ren davon.

"E igent l ich müsste ich eine Webseite bauen, doch das schiebe ich seit Jahren vor mir her", sagt er. Nu r seine Freunde und ein ige Kol legen an der Uni sehen seine Arbeiten . Die g rößte Öffentl ich­keit bieten ihm daher Wettbewerbe wie "Mach flott den Schrott".

Stets an seiner Seite ist se ine Lebensgefäh r­t in Karen Bernhard, d ie er an der Un iversität Os­nabrück ken nengelernt hat. Die beiden leben in der überschaubaren Drei­z im merwohnung zusam­men. "Karen hä l t viel mit m i r aus und ist e ine g roße U nterstützung", sagt er mit ernstem Ton in der Stim me. Denn Georg Zim­merman n ist nachtaktiv. Da nn schle icht er während der Arbeit a n seinen Baste­le ien d u rch d ie Wohn u ng und versucht, mög l ichst leise zu sein, u m niemanden aufzuwecken . "Schon a ls Ki nd war ich e in Nacht-mensch und musste immer ins Bett gezwungen werden. Nachts habe ich ha lt d ie bes­ten Ideen", ste l l t er fest. Erst zwischen fü nf und sechs Uh r morgens geh t er i n s Bett, um s ich mit e in paar Stu nden Schlaf fü r se inen Job a l s Sys­temadmin i strator zu erholen. Der ist se in Broterwerb, doch seine Leidenschaft s ind die hei­mischen Projekte. (er) �t

Mikrocontrol ler

Da niel Bachfeld

e l c h e s a ntra l l e r­B o a r p a s st?

Die Fü l le der mittlerwei le erhältl ichen

Controller-Boards in verschiedenen Leistungs­

und Preisklassen erleichtert die Umsetzung eigener Projekte. Da nicht

jedes Board für jede Anwendung geeig net ist,

geben wir hier einen umfassenden Überbl ick. )

D ie Qua l der Wah l : Ardu i no, G n u bl i n , mbed oder Raspberry P i ? Geht es

etwa nur darum, e inen Temperatu rsensor abzufragen und d ie Daten auf e inem LC­Display anzuzeigen, reicht ein Contro l le r­Boa rd mit Atmei-Prozessor wie bei Ard u­ino . So l len d ie Daten jedoch etwa ü bers Netz an einen PC ü bertragen werden, ist womög l ich e in ARM-Board mit LAN- oder WLAN-Sch n ittste l len die bessere Wah l (s iehe Pandaboard) . Aber auch d i e Vor­ken ntni sse des Anwenders spie len e ine Ro l le : N icht jeder, der s ich mit E lektron i k auskennt, besitzt genügend L inux-Wissen, um auf einem ARM-Boa rd eine Distri bution zu insta l l ieren und zu 'konfigu rieren .

i n der Regel wi l l man mit Contro l ler­Boards i rgendetwas messen u nd/oder steu­ern. Im einfachsten Fa l l n utzt der Bastler dafü r einen Mikrocontro l ler, der den Pro­gramm- und Hauptspeicher bereits enthält und nur mit sehr wenigen zusätzl ichen ex­ternen Bautei len beschaltet werden muss. Die Peripherie für d ig itale und ana loge E in­und Ausgänge ist praktischerweise eben­fa l l s schon eingebaut. Komplexere Control­ler haben zusätzl ich noch die Hardware und teilweise F i rmware fü r Kommun ikations­schn ittstel len wie USB, CAN und SP I i nte- ·

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griert. Noch weiter fortgeschrittene Syste­me sind für den Betrieb mit vol lwertigen oder Embedded-Betriebssystemen gedacht und ermög l ichen beispielsweise die Auf­nahme und Verarbeitung von Bildern e in er Webcam. Solche Boards können dank Multi­taski ng auch mehrere Anwendungen paral­le l laufen lassen.

Al lerd i ngs verlässt man bei solchen Boa rds i n der Regel d ie Ebene des hard­warenahen Prog rammierens und begibt s ich auf e ine abstraktere Ebene. Wäh rend be i Atmei-Mikrocontro l lern der e i nfache Zugriff auf e inen Ausgang über das Setzen eines Bits i n e inem d i rekt adressierba ren Reg ister (etwa PORTB) erfo lgt, ist das unter L inux erhebl ich komp l izierter. Dort muss man d ie Steuerung ü ber Zugriffe auf das Dateisystem u nter /sys/c lass/gp io er ledi­gen oder umständ l ich per Pointer i n Spei­cherbereiche schreiben. Abgesehen von spezie l l en Echtzeitbetr iebssystemen wie VxWorks, QNX und weiteren lässt s ich mit Embedded-Li nux-Systemen kei ne zeit­genaue Steuerung der Ausgänge oder Er­fassung von E ingangszuständen umsetzen . E in Mikrosekunden-genaues Timing von ln­terrupts u nd Pulsbreiten ist kau m mögl ich . E in igen P lattformen feh len zudem be-

sti mmte Fähigkeiten wie d ie Ana log-Digi­ta l -Wandlung . Solche F u n kt ionen lassen sich leicht über den 1 2C-Bus und externe ICs wie den 8-Kana i-AD-Wand ler MAXl 27 nachrüsten. Daher ist eine einfache I ntegra­tion und Programmierung des Busses auf dem Control ler-Board wünschenswert.

Neben den Hardwa re-E igenschaften spielen die für die Boards verfügbaren Ent­wicklungstools und die Software-Bibl iothe­ken eine wichtige Rolle. Nichts ist lästiger, a ls jedes Mal im Code-Urschleim rumrühren zu müssen, um eine bestimmte Funktion zu in i­t ia l is ieren und zu nutzen. Anwendungen fü r kleinere Systeme ohne eigenes Betriebssys­tem muss man in der Regel auf einem exter­nen PC prog rammieren. Auf ARM- und MI PS-Systeme mi t Betriebssystem kann man über Skriptsprachen oder mit i nsta l l ierten Compi lern auch onboard prog rammieren. Gerade bei Linux erspart dies das nervige Aufsetzen einer Cross-Compi l i ng-Toolcha in .

Im fo lgenden ste l l en w i r Contro l le r­Boards i n versch iedenen Pre is reg ionen u n d -k lassen vor u n d wie m a n s ie pro­grammieren ka n n . Damit sol lten Anwen­der einen ersten E i nd ruck bekommen, we lches Boa rd s ich fü r welchen E i n satz­zweck e ignen kön nte.

Mit Ard u ino-Boards

Steckbrief Arduino Uno Mikrocontroller

Takt

Flash

RAM

Digitale 1/0 Analoge Eingänge

PWM

UART

Sonstige

Besonderheiten

ATmega328 (Atmel)

1 6 MHz

32 KByte

2 Kßyte

14 ( 1 0 Bit)

6 (5 V)

6

12(, SPI

Mi krocontroller Ü bersicht Control ler-Boards

RT3050 (M I PS, Ral ink)

320 MHz

8 MByte

32 MByte

1 4 (3,3 V)

2

12(, SPI

Besonderheiten WLAN

ch ipKIT Der Herste l ler Dig i lent i st auf den Ard u ino­Zug aufgesprungen und bietet mit se iner ch i pKIT-Reihe kom pati b le Entwickl u ngs­Boards an - a l lerd ings mit wesentl ich le is­tungsfäh igerer Hardware. Das g rößte Mo­de l l MAX32 l i efert D ig i lent mit e inem 32-Bit-M I PS-Prozessor P IC32MX795F5 1 2L aus, der mit 80 MHz getaktet wi rd u n d 5 1 2 KByte F lash sowie 1 28 KByte RAM m it­br ingt. Damit lassen sich auch anspruchs­vol le re P rog ra mme u msetzen . Zu r P ro­g ra mmierung bietet der Herste l ler die Ent­wickl u ngsumgebung .,M u lt ip latform Ar­du ino compatib le IDE" zum Download an , d ie auf der orig ina len Ard u i no-I DE beruht. Darin kan n man neben den chi pKIT-Boards auch Ardu ino-Boards programmieren. Auf­grund der Kompatib i l ität sol l es ein Leich­tes sein, bestehende Ard u ino-Projekte auf ch ipKITs u mziehen zu lassen: Sketch laden, neues Target wählen, übersetzen und auf das Board laden.

Steckbrief chipKIT MAX3 2

Mikrocontroller PIC32MX79SFS 1 2

(M I PS, Mikrochip)

Takt 80 MHz

Flash 5 1 2 Kßyte

RAM 1 28 Kßyte

Digitale 1/0 83 (3,3 V)

Analoge Eingänge 16 (10 Bit)

PWM 5

LAN USB 1 (OTG)

UART 4

Sonstige 12(, SPI, CAN

Besonderheiten mit Shields erweiterbar

Preis SO US-$

Neben der Softwa re-Kompat ib i l ität ver­heißt der Herste l ler auch die Kom patib i l i ­tät zu Ard u ino-Shie lds . Das Layout der Ste­cker le isten entspr icht weitgehend dem der Ard u i no-Boards. l n der Praxis fu n ktio­n ieren die Sh ie lds bezieh u n g sweise d ie dazugehör igen B ib l iotheken jedoch n u r selten a u f Anh ieb � u f d e m ch ipKIT. Bei m Übersetzen etwa der Sketches für e in Mo­torsh ie ld von Adafruit bemängelte der Compi ler d ie AVR-spezifischen Reg i ster, beim Versuch, ein Sketch fü r das USB­Host-Shie lds zu kompi l ieren, scheiterte an u n bekan nten Bezeichnungen für d ie SP I ­Schn ittste l le . Das lässt s i ch zwar a l les m i t mehr oder m inder v ie l Aufwa n d gerade­biegen, a l lerd ings nur von Anwendern, die knietief i m Thema stecken . Für Anfänger ist das Umsetzen von AVR-Feinheiten auf PIC32-Hardware kei n gangbarer Weg .

Digi lent hat i mmerh in v ie r auf d ie ch ip­KITs zugeschne iderte Sh ie lds i m P ro­g ramm: ein 1/0-Shie ld mit LED, Taster, Tem peratursensor, Display u n d Tre iber­tra nsistoren, e in WiFi-Shield, e in Pmod­Shie ld zum Anschl uss zah l reicher Sensor­Module sowie e in Network-Sh ie ld für 55

US-Do l l a r. Der ch ipKIT hat Ethernet im P rinz ip zwa r schon a n Board, muss aber Schnittste l lentechn i sch mit Tra nsceiver und Buchse noch a ufgerüstet werden. Das lässt sich im Eigenbau auch fü r u nter zehn Euro erled igen.

Im Grunde haben d ie ch ipKIT-Boards d u rch d ie hohe Leistung und den akzepta­blen P re is das Potenzia l zum Ardu ino-Ki l ­ler . Aufgrund der doch nicht hu ndertpro­zentigen Kom patib i l ität scheitert d ieses Vorhaben in der Praxis jedoch an vielen Ste l len . Nur wer viel mehr Rechen kraft be­nötigt, w i rd e inen ch ipKIT wä h len . Wen n jedoch d e r angekünd igte Ardu ino D u e mit 32-Bit-Cortex-M3-ARM den Ma rkt betritt, kön nte ch ipKIT ins H i ntertreffen geraten. Der Due sol l mit 96 MHz getaktet sein und 256 KByte F lashspeicher und 50 KByte RAM enthalten. 54 d ig ita le E in- und Aus­gänge, 1 6 ana loge Eingänge ( 1 2 Bit) , fünf SP I -Busse, zwei 12C-Schn ittstel len und fünf UARTs lassen dann keine Wünsche mehr offen . Aber auch da ist d u rch den P latt­formwechsel von AVR (8 Bit) zu ARM (32 Bit) frag l ich, ob sich die Kompatib i l ität gewäh rle isten lässt.

TIPP Hilfreiche Infos und

Hinweise zum An�ch\uss

von Ard uino-Shlelds

und weiterer Hardware

finden Sie im

chipKIT -Forum

www .chipkit.org/forum

Ü bersicht Control ler-Boards

TIPP Hat man beim Experi­

mentieren die SO-Karte

einmal völlig vergurkt,

h" \ft das Gnome-Tool I .

gnublin-insta\ler, � �e

komponentenwelse

(Boot\oader Apex, Kerne\

2.6.33, Rootfs) wiederher­

zuste\len.

Digitale 1/0 Analoge Eingänge

PWM

USB

LPC3 1 3 1 (ARM, NXP)

1 80 MHz

externe SO-Karte

32 MByte

3 (3,3 V)

3 ( 1 0 Bit)

1

12(, SP I

50 €

TIPP Um die vi rtuelle seriel le

Schnittstelle über USB

k.. en muss nutzen zu onn ' .

man unter Windows etnen

Treiber install ieren:

mbed .org/handbookl

Windows-serial­

configuration

mbed Der mbed hat ersta u n l ich viele 1/0-Ports, die sich n icht n u r zum Ansteuern von Schaltu ngen eigenen, sondern für d ie Kom m u n i kation m it d iversen Bus-Syste­men eigenen, darunter 12C, SPI und sogar der CAN-Bus. Als ei nziges Board im Feld hat das Board sogar einen Analogausgang. Es kommt i m DIL40-Format und passt für Experimente auf ein Breadboard . Dies be­nötigt man auch zum Nachrüsten von An­sch lüssen für Schn ittstel len. F ü r Ethernet muss man etwa noch selbst Tran sceiver und die RJ4S-Buchse a nschl ießen, d a n n steht e i n e m netzwerkfä higen Sensor nichts mehr im Weg.

Anders a ls bei den anderen ARM-Platt­formen läuft auf dem m bed kei n eigenes Linux-Betriebssystem, da sei n ARM-Prozes­sor keine Speicherverwaltung hat. E in klas­sisches L inux erwartet d iese jedoch. Pro­gramme fü r m bed erstel lt man extern und lädt diese über die USB-Schnittstel le i n den F lash-Speicher. Das Praktische daran ist, dass der F lash-Speicher wie e in USB-Stick in das jewei l ige Betriebssystem eingebun­den wird: Programme lassen sich im Datei­manager per Drag & Drop a uf den m bed kopieren. Ü ber e ine m bed-Seriai-Treiber fü r Windows ka n n man die U SB-Verbin­dung auch fü r die seriel le Kommunikation zum PC einsetzen .

96 MHz

512 KByte

64 KByte

Digitale 1/0 26 (3,3 V)

Analoge Eingänge 6 ( 1 2 Bit)

Analoge Ausgänge

PWM 6

USB 1 (OTG)

UART

Sonstige 12(, SPI, CAN

Besonderheiten Onl ine-Compiler

Preis 50 €

U ngewöhn l ich ist d ie Art der Program­mierun g : Der Herste l ler b ietet e ine On­l i n e-Entwickl u ngsumgebung ü ber e in Web-Interface an, d ie komplett i m Browser l äuft. D a s erspart e i n e Insta l lation auf dem PC und macht die IDE u nabhän­g i g vom Betriebssystem des Anwenders. Um Zugriff auf die On l ine- IDE zu erha lten, ---1--====�----=�--==:::i::­m u ss m a n s ich a uf der m bed-Seite e i n koste n loses Konto e inrichten. Seinen C/C++-Code g i bt man im Web-Editor ein, der Compi ler (ARM Rea lview) und L inker auf dem Server machen e i n lauffä h iges B inary dara u s, dass man herunterlädt und i n den m bed-Speicher kopiert. Die le icht zu erlernende u n d bedienbare On l i ne­Lösun g hat jedoch auch i h re Nachtei le: Einen Debug g i ng-Tool g i bt es n icht u n d professione l le Entwickler d ü rften davor zurückscheuen, i h ren Code auf einen Ser­ver zu laden, den sie n icht u nter Kontro l le haben. mbed versteht s ich aber ohnehin eher a l s e i n Comm u nity-Projekt, i n dem Entwickler rund um den Globus i h ren Code untere inander a ustauschen. Viele m bed-Anwender veröffentl ichen auf der Community-Piattform ständ ig neue Pro­grammbeispiele und eigene B ib l iotheken für Sensoren, Aktoren und a ndere Hard­ware. Die lassen s ich per Mauskl ick in ei­gene Projekte i mportieren. Die Web- IDE

stel lt ebenfa l l s zah l reiche Bibl iotheken für Sensoren und zum Ansteuern der Schnitt­stel len bereit. Da mit wird das Entwicke ln zum Kinderspiel. E in twitternder Sensor ist beispielsweise i n u nter 30 Zei len Code im­plementiert.

Den m bed g i bt es neben der h ier be­schriebenen Ausführung noch in einer Version mit dem sparsamer ausgestatteten Control ler LPCl l U24 auf Grundlage eines Cortex-MO. Er ist statt auf Leistung auf einen geringen Stromverbrauch für Batte­riebetrieb a usgelegt. Zudem kan n er n u r a ls USB-Device agieren, u m beispielsweise e ine Maus, Tastatu r oder USB-Audio zu e m u l ieren. So kan n man leicht Brücken zwischen PC und Elektron i kbasteleien schlagen. Daneben sind die m bed-Boards hervorragende und günstige P lattformen, wen n es um klassische Steueru ngs lösun­gen geht.

Flash

RAM

Digitale 1/0 Analoge Eingänge

PWM

UART

Sonstige

Besonderheiten

Preis

variabel (Atmel)

je nach Control ler 8 oder 1 6 MHz

je nach Control ler bis zu 64 K

je nach Control ler bis zu 4 K

je nach Control ler (5 V) bis zu 32

je nach Control ler bis 8

je nach Control ler bis 6

1 , mit Pegelwandler

12(, SPI , JTAG

Taster und Buzzer onboard

1 5 €

OMAP4460 (ARM, T l )

1 ,2 GHz

externe SD-Karte

1 GByte

26

1 (WLAN Bluetooth)

2

1• mit Pegelwandler

12(, SPI, HDMI, DVI, JTAG

1 50 €

TIPP Möchte man auf einem

externen PC Software für

das Pandaboard

entwickeln, so benötigt

man etwa unter Ubuntu

das Cross-Compiler-Paket

gcc-arm-\inux-gnuabihf.

Mikrocontrol ler Übersicht Contro l ler-Boards

Raspberry Pi (Mode l 8) Der scheckkartengroße Kleincomputer mit ARM-Prozessor, Grafikausgabe, Sound, diversen Schn ittstel len sowie per Software steuerbaren digitalen Ein- und Ausgängen hat in Bastlerkreisen einen rege l rechten Hype verursacht - nicht zu U n recht. Kern­element des Pi ist ein System-on-a-Chip von Broadcom mit einem ARM-Prozessor und einer Grafi keinheit (VideoCore IV GPU). Mit letzterer ist der Raspberry Pi sogar i n der Lage, HO-Videos ruckelfrei abzuspielen. Bis­lang g ibt es den Raspberry Pi nur -a l s das 35 Euro kostende Model B mit einer Ethernet­Schnittstel le und zwei USB-Ports (Model A nur ein USB-Port) sowie mit 5 1 2 MByte. (Bis Mitte Oktober noch mit 256 MByte RAM.) Ältere Mon itore mit ana logem VGA-An­sch luss lassen s ich nicht an den Raspberry anstöpseln, da er nur einen HDMI-Ausgang mitbringt. Daneben l iefert der Raspberry seine Videosignale noch per Composite aus, sodass man ihn mit jedem Fernseher (per SCART-Adapter) n utzen kann .

P i von SO-Karte, v ie le SO-Karten s ind je­doch inkompatibel mit dem Min imai-Boot­loader im Raspberry u n d verhi ndern das Booten . E in vorheriger B l ick i n d ie L iste kom patibler Speicherkarten lohnt (s iehe L ink) .

Das Aufspielen des Raspbia n-lmage auf d ie SO-Karte k lappte unter Windows a m besten m i t Win32Disklmager. Beim ersten Log i n mit N utzername pi u n d Passwort raspberry muss man auf die standardmä­ßig e ingeste l lte engl ische Tastaturbele­gung achten: z und y sind vertauscht, so­dass "raspberrz" einzutippen ist. A l s Desk­top-Umgebung dient das schlan ke Light­weight X 1 1 Desktop Environment (LXDE). I nsgesamt reagiert die Oberfläche etwas zäh. Standardmäßig bringt die Distribution nur wenige Anwendungen u nd Tools m it, u nter anderem den Browser Midori, einen Mediap layer, Editoren, Entwicklungsum­gebungen wie Scratch, ein Terminal und einen Dateimanager. Daneben sind Py­thon, Perl u nd GCC vorinstal l iert. Das Ar­beiten mit Wheezy ist insgesamt etwa zäh, S u rfen mit dem Browser Midori funktio­n iert leidl ich, Office-Arbeiten lassen sich mit Geduld erledigen. Mit der Multimedia­Distri bution Raspbmc lässt sich der Pi in einen Medienspie ler verwandeln.

Dank seiner frei verwendbaren Genera i­Purpose-10-PINs (GPIO) ist der Raspberry Pi

net. Die GP IOs s ind C!Uf e ine Stiftleiste ge­füh rt und lassen sich per Software einze ln steuern. Spezie l le B ib l iotheken (s iehe Li n k) erleichtern d ie On-Board-Programmierung u nter C und Python. Der 12C-Bus l iegt stan­dard mäßig leider brach, da der Kerne! d ie erforder l ichen Mod u le n icht lädt. Mit wenig Aufwand (s iehe L ink) kan n man den Bus jedoch beleben. Geht beim Experi­mentieren mal was r ichtig schief, schreibt mim die SO-Karte neu und steckt s ie wie­der rein . Als M in i-PC reicht der Raspberry n u r anspruchslosen Zeitgenossen, a l s Heimserver i s t e r du rchaus zu gebrauchen - als Baste ip lattform ist er der feuchte Trau m eines jeden Hobby-Bastlers mit fort­geschrittenen L inux-Kenntnissen.

Steckbrief Raspberry Pi

Mikrocontroller BCM2835 (ARM 1 1 , Broadcom)

Takt 700 MHz

Flash externe SO-Karte

RAM 5 1 2 MByte

Digitale 1/0 1 7 (3,3 V)

PWM

LAN

USB

UART

Sonstige 12(, SPI, HDMI , Composite

Preis 35 US-$

Offizie l l empfieh lt d ie Raspberry Pi Foundation a l s Betr iebssystem Raspbian

"Wheezy". Auch mehrere Monate nach Er­scheinen des Pi darf man s ich von dem vorgefertigten I mage kein P l ug-and-P iay erhoffen . l n kompati b i l itäten mit externer Hardwa re, feh lende oder nicht geladene Kerneltreiber und andere Ungerei mthei­ten können den E instieg erhebl ich er­schweren. Das Betriebssystem bootet der für Elektroni k-Experimente prima geeig- ---1--===============f::-

60 I c't Hacks 3/201 2

Fazit An Ardu ino kommt man sel bst a l s erfahrener Bastler n icht vorbe i : U m mal eben schnel l etwas zu i m p lementieren, i st es d ie idea le P lattform. Sh ie lds g i bt es für die verwegens­ten Ideen und mit den B ib l iotheken ist ein ers­ter Proof-of-Concept oft schon nach wen igen Minuten ge lu ngen. Zwar l iegt der Preis ferti­ger Sh ie lds oft u m e in Mehrfaches ü ber dem einer Sel bstbau-Lösu ng, dafü r fun ktion ierts aber auch. Durch sein Plug & Play ist Ardu ino insbesondere für Anfänger hervorragend ge­e ignet.

mbed geht h i nsicht l ich der e i nfachen Pro­g ra m m ierung in d ie g le iche R ichtung . Wen n es a be r u m e lektron i sche E rweiteru ngen geht, m uss man statt zum Sh ie ld zum Lötkol­ben g reifen . Mit se inen vie lfä lt igen F u n ktio­nen eig net s ich m bed ohneh in eher fü r den a n spruchsvol l e ren Bastler. Die c h i p KIT­Boards bieten g ru n d sätz l i ch mehr fürs Ge ld a l s Ardu i no. Kön nte man s ich ohne Probleme aus dem re ichha lt igen Sh ie lds-Angebot be­d ienen, wä re ch ipKIT d ie bessere Wa h l . M i t den l n kom patib i l itäten i s t jedoch kei n Rapid­Prototyp ing mög l i ch . Die Po l l i n -Boards s ind weder besonders le istungsfä h i g noch beson­ders le icht zu p rog ra m m ieren, sondern e in­fach nur besonders g ü n st ig . " Net- 10" b ietet fü r 20 E u ro e i n Boa rd mi t fert iger LAN­Schn ittste l l e - das schafft ke i n a n derer An­bieter.

Glossar USB OTG - Mit USB On-the-Go System als Host oder als Gerät nach Bedarf kan n ein USB-POf'ltfa etwa a l s serie l le Schn ittste l le zur Ko,nmun ikation mit dem PC fu ngieren oder alsHost-Port zum An­sch luss e iner Webcam.

SPI - Seria l Peripheral l nterface, schne l ler synchroner, serie l ler Datenbus

GPIO - Genera l Purpose 10, Contro l le r-P ins, denen beim Booten oder zur Laufzeit ver­schiedene Funktionen zugewiesen werden können, etwa als d ig ita ler Ein- und Ausgang, PWM-Port, oder a ls Tei l e iner Schnittste l le.

I m merh in kom mt Cara m bola seh r nah a n d iese Preisg renze, zumindest o h n e Develop­ment-Boa rd. Durch se ine WLAN-Schn ittste l l e u n d der OpenWRT e ig net es s i ch pr ima fü r Fernsteuerungen u n d .Messdatenerfassung entfernter Stationen. Das G n u b l i n-Board hat a l s e i nz iges der besch r iebenen Em bedded­L inux-Boards ana loge E ingänge a b Werk. Da­neben hat es a ber kei n e weiteren Featu res, mit denen es sich etwa vom Raspberry a bset­zen kön nte. Im Gegente i l : F ü r wen iger Geld bekommt man bei m Raspberry mehr. E inz ig d ie sofortige Verfü g barkeit a l ler F u n kt ionen ohne Kerne lwu rschte le i s p rechen fü r G n u ­b l i n . Mit dem Raspberry P i lassen s i c h vie lfä l ­t ige Lösungen von e infachen Steuerungen b is h i n zum Mediacenter fü r wen ig Geld um­setzen . A ls Roboter-Fan wi rd der Autor d ieses Art ike l s den Pi kü nft ig bevorzugt bei m Bau a utonomer Roboter e i n setzen . Das Panda­board s itzt indes zwischen a l l en Stühlen. F ü r e i n e Steuerung i m He im bereich i s t es e igent­l i ch zu teuer, fü r e inen M i n i-PC dagegen zu schwach. (dab)

�� �lW. www.d.de/cs 1208052

ISP - l n System Prn,nr:unl zum F lashen von Contro l lern ü ber e in Pro­grammiertool

TWI - Two Wire Interface, siehe 12C

12C - l nter- l ntegrated C i rcu it, synchrones, serie l les Bussystem. Dient der Kommun ika­t ion von ICs ü ber kürzere Distanzen.

CAN - Contro l ler Area Network, asynchrones, seriel les Bussystem. CAN wird u nter a nderem i n Fahrzeugen zur Kommun ikation der einzel­nen Kom ponenten eingesetzt. Auch d ig itale Model le isenbahnen n utzen den CAN-Bus zur Steuerung von Zügen und Weichen.

c't: Arduino ist gerade sieben Jahre alt geworden und hat sich spätestens in den letzten beiden Jahren als Standardplattform für Hacker und Oo-it-yourse/f-Bauer etabliert. Was sind die entscheiden­

den Entwicklungen?

Massimo Banzi: Zwei wesent l iche Dinge entwicke ln s ich gerade para l le l . Zum einen versucht Ardu ino gerade, eine richtige Firma zu werden. Da wir a ls Open-Source-Projekt angefa ngen haben, hatten wir eigentl ich n ie im Sinn, eine F irma zu gründen. Aber n u n, da wi r so enorm wachsen und mehr Produ kte h i nzukom­men, müssen wir auch e in ige offizie l le Schritte nachvol lziehen. Wir m ussten Zertifizierungen e i n ho len , beispie lsweise von der FCC in den USA und das cE-Siege! von der EU . Und wi r müssen den Su pport verbessern, s icherste l len, dass a l l e P rodu kte gut a uf a l len P lattformen l a ufen . Das hei ßt, intern bauen wi r derzeit Strukturen auf, um effizienter und professione l le r zu werden . A l les dies s ind Dinge, d ie man von a u ßen n icht sieht, d ie aber in­tern e ine Menge Arbeit machen. Und au ßerdem versuchen wir, Ardu ino d u rch Weiterentwickl u ngen in neue Richtu ngen vora n­zutre iben. I n sbesondere d u rch mehr Rechen power und neue Funktionen, a ber auch indem wir Dinge fü r die

c't: Arduino hat aber auc;h in der Computer- und Elektronikindustrie seinen Platz erobert - als Entwicklerplattform.

Banzi: Ja, es g i bt e ine Reihe von F i rmen, d ie bei der Projektent­wicklu n g u n d im Prototyping damit arbeiten . Apple hat Ste l len für Entwickler ausgeschrieben, bei denen Ard u i no-Erfahrung ver­langt wird. Wi r wissen selbst n icht, was diese F i rmen genau ma­chen - wir ste l len nur fest, dass der Markt immer g rößer wird. Von einem Tool , das wir für e inen ganz bestimmten Zweck entworfen haben, ist Ardu ino zu e inem Vielzweck-Entwickl u ngstool gewor­den. Die Szenerie verändert sich auch ständig .

c't: Die Maker-Bewegung hat Ihnen enorme Aufmerksamkeit ver­schafft und neue Entwicklungen angestoßen. ln den USA spricht man von einer dritten industriellen Revolution.

Banzi: Da g ibt es zwei seh r i nteressante Entwicklu ngen. Das eine s ind d ie selbstgebauten Projekte der Ma ker. Aber ebenso span­nend s ind d ie selbst entwickelten Tools. Fast al le 3D-Printer zum Beispiel basieren a uf Ardu i no. Auch ein ige Laser-Cutter, einfache

Dreh- und Bohrmasch inen wu rden von Tüftlern Anwender vereinfachen und i h re "u ser experi­ence" verbessern.

c't: Wie viele Mitarbeiter hat Arduino denn jetzt?

Banzi: I m Kern s ind wi r immer noch d ieselben fü nf Leute, d ie Ard u i n o vor s ieben Jah ren ge­gründet haben. I nzwischen beschäftigen wir aber

"Firmen sollten lerne n, wie Maker zu

denken.�'

mit H i lfe von Ard u ino-Rechnern gebaut. Da wir von Anfang an mit Open Sou rce operiert haben, haben sich d iese Tools und auch d ie Ideen zu i h rem E insatz auf unterschiedl ichen Wegen ver­breitet. Leute haben herumprobiert, experimen­t iert, i h re Pläne und Projekte weitergegeben, öffent l ich vorgefü h rt und natür l ich auch zum

ungefäh r 1 5 Mitarbeiter i n versch iedenen Rol len . E in Tei l davon a rbeitet i n Ita l ien, e in ige auch i n den U SA. Es kommen aber stän­dig neue Leute dazu. Al le in fü r d ie Web-Präsenz, d ie wir frü her nebenbei gemacht haben, ist jetzt e ine Person in Vol lzeit zustä n­dig und bald werden dies woh l zwei bis d rei Mitarbeiter machen müssen.

c't: Und was hat sich bei Ihrer Kundschaft, der Anwender-Community,

geändert?

Banzi: Am Anfang war Ardu ino e in Werkzeug fü r wirk l ich n u r e ine überscha u ba re Gru ppe von Des ignern u n d Des ign-Studenten, dann ka men Künst ler dazu und das Werkzeug fand Beachtu ng be i e inem größeren Kreis . Dan n fingen d ie ersten Bastler und Do­it-you rse lfer an , mit Ard u i no zu a rbeiten . Es wird jetzt an e iner ganzen Re ihe i nternationa ler Fachschu len und U niversitäten das Prog ra mmieren und Entwicke l n mit Ard u i n o ge lehrt. U n ser Hauptma rkt s ind abe r momentan d ie Bastler u n d E igenbauer.

Kauf angeboten. So sind versch iedene neue Ansätze entstanden, an d ie anfangs niemand gedacht hat. Außerdem wer­den die Ergebnisse ständig besser. Aus einfachen Basteleien s ind r icht ig le istungsfähige Maschinen entstanden und d ie Entwickler denken jetzt natür l ich ü ber Vermarktungsmög l ichkeiten nach.

Wir sehen e ine Re ihe von Makern, die schon Jahre mit uns arbeiten und s i ch m it uns fortentwickelt haben. E in ige haben mit e inze lnen P rototypen a ngefangen, dann verbessert und opti­miert . Und ständ ig neue F u n kt ionen i nteg riert, d ie wir h i nzu­gefügt haben. Daraus wurden dann Kopien und sch l ießl ich klei ne Stückzah len und dann kleine Serienprodu kte. Gleichzeitig nutzen d iese Maker a l l e verfügba ren On l ine-Dienste, um neue Bezugs­que l len zu finden. Kom ponenten werden dort beste l lt, wo sie am günst igsten s ind, auch Fertigungsaufträge werden dorth in ver­geben. U n d natür l ich findet man im I nternet auch Abnehmer.

Man erkennt also neue Wege, wie Min i-F irmen überhaupt ent­stehen, betrieben werden und sich weiterentwickeln .

c't: Mit Leonardo haben Sie kürzlich eine neue Plattform eingeführt. Was ist neu und für wen ist das Board gedacht?

Banzi: Leonardo ist i nteressant für a l l es, was eigentl ich außerha l b des Boards pas­siert. Zunächst e inmal haben wir bei Leo­nardo die gesamte Verarbeitung auf e inem Prozessor i ntegrie rt, e inem Atmel AT­mega32u4 mit 1 6 Megahertz Takt. Vorher hatten wir einen Hauptprozessor und dazu einen Ch ip fü r die Steuerung der USB­Kommunikation. Im neuen Atmei-Ch ip ist das bereits i nteg r iert - und er ist beson­ders preisgünstig. Mit Leonardo haben wir daher eine Technologie, die in den nächs­ten Monaten und Jahren fü r viele Bastler seh r i nteressant se i n wi rd, da man n u r einen einzigen Ch ip u n d e in ige s imple ex­terne Bautei le fü r e in komplettes Embed­ded-Design braucht. ln g rößeren Stückzah­len würde der Chip dann ka u m mehr a l s e inen Euro kosten . Damit steckt Ard u i no­Technologie in dem jewei l igen Produ kt.

Dazu kommt das USB-I nterface: Die An­wend ung kan n damit a l s Tastatur oder Maus e ingesetzt werden - oder auch ande­re Peripherie, zum Beispiel M I DI- Interface oder Spiele-Contro l ler. Geräte i n bel iebiger Form oder Ausprägung können so zum USB-Gerät werden.

c't: Aber hinter dem Gedanken, die offene Ar­duino-Piattform in einem fertigen Produkt zu haben, steckt doch bestimmt noch mehr?

Banzi: Genau . I ch g l a u be näm l ich, dass v ie le Maker und Entwickler P rodu kte her­ste l len wol len, d ie der Anwender hacke n kann . Hacking wa r bisher b e i Endprodu k­ten e i nfach zu kompl iz iert oder vielfach auch vom Herste l ler verboten. Egal ob a l so jemand e inen Wecker, e ine sprechende Puppe, e inen Drucker oder e in Model lauto baut - mit e inem Ch ip, e inem Steckverbin­der und e in paar weiteren Tei len i ntegriert er einen Ardu ino-Computer und kan n sei­nem Kunden sagen: Ka uf mein P rodu kt, wei l du es selbst hacken kannst.

c't: Einer der erfolgreichsten und vielfach kopierten Hersteller, Apple, ist da besonders ri­gide und verfolgt geradezu jede Modifikation.

Banzi: Apple ist aus vielen Gründen erfolg­reich, nicht zu letzt wegen des attraktiven Designs und weil die Produkte einfach gut fu nktionieren. Be i v ie len anderen Prod u k­ten haben c levere Mod ifi kat ionen erst zu deren Erfo lg beigetragen. Schauen Sie bei­spielsweise Microsofts Ki nect an. Als d i e

ersten Hacks a uftauchten, wol lte Microsoft d i e E ntwickle r erst verklagen . Sie waren d a n n doch sch l a u genug, s ich anders zu bes i nnen . Durc h d ie Vielza h l der produ­zierten Hacks wurde Kinect erst r ichtig popu lä r und schl ieß l ich hat Microsoft dann e in SDK herausgegeben. Dass Kin ect "hackbar" i st, macht es n u n e rst recht zu einem Erfolgsprodu kt

Wenn jemand e in Produ kt hacken wi l l, d a n n wird immer e in Weg gefunden, das zu tun . Übrigens, vie le Apple-Fans verges­sen, dass das i Phone u rsprün g l ich auch kei n e P rogra m m ierplattform hatte u n d a u c h keine wol lte, sondern a u f HTML5-Ent­wicklu ngen setzte. E rst a l s zah l re iche Hacker e igene Anwendungen und Tool s für das Gerät progra m m ie rt und so e ine para l le le E ntwicklungsumgebung geschaf­fen hatten, schwenkte Steve Jobs um. Und erst a l s d ieser Para l le lmarkt gehackter i Phone weltweit geschaffe n war - d a n n erst kam e in offizie l les SDK. Steve Jobs war praktisch gezwungen, den App Store ein­zufü h ren . Und daraus entstan d dann e in M i l l i a rden-Markt.

c't: Und Ihre These für den Do-it-yourself­Bereich ?

Banzi: Wan n i m mer e ine F irma verstanden hat, d u rch e in hackbares P rodu kt auch vom Markt selbst u mprogrammiert und er­weitert werden kan n - i m mer dann steigt der Verkauf, entstehen neue Anwendun­gen u n d dadu rch neue Märkte und das ge­samte Ökosystem wird g rößer und bedeu­tender. Das verstehen a l l mä h l ich i m m er mehr Techno log ieanbieter u n d kü nft ig werden noch vie l mehr Prod u kte g le ich mit e inem SDK auf den Markt kommen.

c't: Und auf diesen Effekt setzt Arduino auch mit Leonardo?

Banzi: Die Motivation für Leonardo war, die Plattform zu vere infachen. S ie kommt mit weniger Baute i len aus und i st dad u rch simpler und b i l l iger herzuste l len und bietet dabei mehr Funktionen und Mögl ichkeiten für die Anwender. Sch u len und Hochschu­len zum Beispiel war Ardu ino bisher schon eine sehr i nteressante P lattform, mit rund 25 Euro i m Einzelhandel aber n icht ganz bi l ­l ig . Mit Leonardo haben wir rund 10 Euro vom Verkaufspreis reduziert. Mit der g le i ­chen Technologie werden wir weitere Pro­dukte herausbringen: Boards mit s implerem Design, weniger Bautei len, weniger Arbeits­kosten bei der Fertigung. Für uns, die wir in Eu ropa herste l len, i s t d iese I n novation le­benswichtig, sonst können wir i rgendwann mit China n icht mehr kon ku rrieren.

c't: Sie hatten auch schon vor einiger Zeit eine ARM-basierte Version von Arduino in Aussicht gestellt. Wann können wir damit rechnen?

Banzi: Wir haben im vorigen Jahr einen Pro­totyp namens Ardu ino Due vorgestel lt, der basiert auf dem ARM-Cortex-M3-Prozessor, einem leistungsfäh igen Mikrocontrol ler mit 84 M Hz, 5 1 2 KB Flash und wesentl ich mehr RAM. Durch d ie 32-Bit-Architektur und e inen energieeffizienten Core können wi r mit dem g leichen Stromverbrauch wesent­l ich mehr Rechenpower l iefern. Dazu kom­men die ganzen Peripherie-Sch nittstel len von ARM, beispielsweise e in Stereo-DA­Wandler. Damit kan n man Audiosignale auf dem Board synthetis ieren und Audio­Dateien a bspielen, zum Beispiel AUX oder MP3. Außerdem sind al le ana logen I nputs

deutlich besser, da sie jetzt mit 1 2 Bit anstatt n u r 8 Bit kodiert werden. Goog les neues Hardware-Entwicklerkit ADK für Android basiert auf Ardu ino, wir haben denen unser Design frühzeitig zur Verfügung geste l lt.

c't: Was haben Arduino-Nutzer davon?

Banzi: Natür l ich ist das Android ADK eher für Softwa re-Entwickler gedacht, d ie in (-ä h n l ichen Sprachen progra m m ieren. U nser Leonardo Due wird d ie k lass ische Ard u ino-Entwickl ungsu mgebung haben, d ie ei nfacher zu nutzen i st, da man z u m Beispiel einfach Knöpfe d rücken kan n oder ana loge Daten e ingeben. ARM-Prozesso­ren werden dadurch zugängl ich für Leute, die n icht erst e ine P rog ra m m iersprache lernen wol len und genere l l vor der Kom­p lexität von ARM abgeschreckt w u rden . A l le in das Datenb latt fü r d ie Per ipherie­Ansteuerung des ARM Cortex 3M hat über 700 Seiten. Das a l les m ussten wir e rst ver­einfachen und im Ardu ino-St i l zugäng l ich machen und dokumentieren.

c't: 'Und wann kommt Arduino Due jetzt in den Handel?

Banzi: Auf der Maker Faire i n . New York Ende September haben wir den Due freigegeben. l n Kürze wird er im Handel zu haben sein.

c't: Sie sind ursprünglich Industrie-Designer und waren Dozent an der Universität von lvrea. Haben Sie bei a/1 den Aktivitäten rund um die Produkte und die Firma überhaupt noch Zeit zu lehren?

Banzi: Ja, ich unterrichte noch, a l lerdings nu r e in paar Wochen im Jahr. E inmal in Lugano an der Design-Hochschu le SUPSI , d ie etwa einer deutschen Fachhochschule entspricht: Das Studium ist praxisorientiert und die Stu­denten ste l len viele eigene Projekte h er. Und dann unterrichte ich pro Jahr e inen Ku rs am Kopenhagen Institute of I nterac­tion Design, eine der weltbesten Schulen für lnteraktionsdesign. Die Lehre ist wichtig für mich, denn da sehe ich d i rekt meine eige­nen Fortschritte. Und außerdem ist es eine Art Nutzerstudie für das Ard u i no-Projekt: Wi r bekommen dabei Rücksch lüsse, was gut funktioniert und was nicht so g ut läuft.

c't: Dann hat auch das Unterweisen von Stu­denten Ihnen beim Design von Arduino Im­pulse gegeben oder neue Einsichten?

Banzi: Abso lut. Ich habe vor etwa zeh n Jah­ren mit dem U nterrichten begonnen. Vor­her habe ich selbst, in den 60er Jahren, mit e inem E lektron ik-Kit von B ra u n angefan -

gen zu basteln . M i t d iesen s implen, k inder­tau g l ichen Werkzeugen h a be ich ge lernt, a u s Baustein e n e infache Werkzeuge und d a raus komplexere Des igns zu bauen u n d später d ie Projekte für m e i n e Studenten nach d iesem Prinzip a ufgebaut. Bevor ich und die a nderen Mitgründer zu A rd u ino

. kamen, haben wir mit d re i anderen P latt­formen experimentiert. Zuerst mit e inem kommerzie l len Produ kt, dann u n sere eige­n e Kreation Programma 2003. Sch l ieß l ich hat e iner meiner Studenten mit e iner Technologie namens Wi r ing begonnen, und daraus haben wir Ardu ino abgeleitet. Wir s ind a l so m it mehreren P lattformen d u rch e in ige Iterationen gegangen, habe n beobachtet, w i e Studenten d a m i t zurecht-

"ln Europa geht alles

langsamer."

kamen, i h re Ergebnisse u n d Reakt ionen a u sgewertet. D u rch U nterr ichten be­kommt man den besten Kontakt mit dem Endanwender u n d kan n beobachten, wie e in Produkt angewandt wird . Man lernt so selbst a m meisten .

c't: Arduino ist inzwischen weltweit bekannt und Sie präsentieren es auf Konferenzen und Foren auf der ganzen Welt. Wo sehen Sie die innovativsten Ideen, wo auf der Welt gibt es die kreativsten Tüftler?

Banzi: Versch iedene Reg ionen s ind aus un­tersch ied l ichen Gründen spa n nend für mich . Die USA s ind natür l ich e in i nteres­santer Ort, d a dort die Maker-Beweg u n g begonnen hat u n d d ie Amer ikaner bei a l l em schne l l sind, was m it I n n ovation zu tun hat. Dort sind bereits Lobbyisten in Wash ington a ktiv, um die Maker-Ku l tu r voranzutreiben, i n den öffentl ichen Schu­len zu verankern und andere Aktivitäten. l n Eu ropa geht d a s a l les l angsamer. Außer­dem ist E u ropa riesig und d u rch se ine Sprachen, Ku lturen und pol it ischen Gege­benheiten viel zerspl itterter. Diese schne l le Übernahme neuer Ideen , d ie dann i n seh r schne l len Iterat ionen weiterentwickelt werden wie in den U SA, wi rd hier a l so woh l n i cht mög l ich sein .

Ch ina ist andererseits i nteressant d u rch seine Vielza h l von kleinen Firmen. Sie klo­nen einfach a l les. Sie kopieren Ardu ino bis hin zu den Etiketten, auf denen sogar

,,Made in ltaly" d raufsteht Aber dann fan­gen einige F i rmen auch bald an, unter ih rer e igenen Marke zu vertreiben und i h re eige­nen Änderungen zu machen. E ine der Stärken der Chinesen ist d iese ung laubl iche Geschwindigkeit, mit der sie e in Produ kt zustande bringen: Sie kön nen heute einen Artikel über ein Produkt veröffentlichen, das i n einem Monat erscheinen soll . Auch wenn es viele Monate Vorarbeit gekostet hat, das Produ kt zu defin ieren - i n nerha l b dieses einen Monats haben die Chinesen das Pro­d u kt fertig . Sie schauen s ich d ie Bi lder an und lesen die Beschreibung und fangen an zu bauen. l n bestim mten Regionen Chinas sind d ie Lieferketten für bestimmte Pro­duktkategorien so i ntegriert und optimiert, dass Sie a l le Zul ieferer und Dienstleister, die für ein elektronisches Produkt benötigt wer­den, d i rekt nebeneinander fi nden. Diese Fäh igkeit geht uns i n Eu ropa zunehmend verloren. I m Rau m u m Turin und lvrea, wo Arduino produziert wird, gab es d iese inte­g rierte Elektronikindustrie auch. Viele kleine F irmen sind noch da, aber es g ibt immer mehr Lücken. Man verl iert vie l Zeit und andere Wettbewerbsvortei le, wen n man erst Tei le nach China sch icken muss, von dort wieder Bausätze zurückerhä lt und so weiter. Wi r müssen u n sere Industrie i n Europa verteidigen.

c't: Wird die Maker-Bewegung bei uns in Europa ebenso erfolgreich wie in den USA ?

Banzi: Das I nteressante an der Maker-Bewe­gung ist, wie gut gerade kleine Fi rmen sich darauf einstel len kön nen. Gerade in Ita l ien g i bt es eigentl ich überwiegend nur noch Min i-Firmen im Technologiesektor, das gi lt zunehmend für al le europäischen Märkte. Diese s ind es von jeher gewohnt, N ischen­märkte zu bedienen. Sie haben die F lexibi l i ­tät, s ich a n Innovationen a nzupassen und s ind ideal positioniert, sich in die Maker-Be­wegung einzukl inken. Vieles was dort näm­l ich entsteht, g ibt es zunächst nur i n kleinen Stückzah len, von einem einzigen Anbieter. Aber über d iese neuen l n novationswege, d ie ja auch neue Kommun ikationswege und Marketing-Kanäle s ind, e rreichen d iese k le inen Anbieter u nersch lossene Märkte und können exportieren. Das ist der einzige Grund, warum etwa die Elektronikindustrie in Ita l ien noch nicht völ l ig abgestorben ist. U n d es wird der einzige Weg sein, wie es in d iesen Industrien überhaupt weitergehen kann . Aber wir müssen darum kämpfen, uns d ie Fähigkeit zu erhalten, Dinge selbst her­zustel len. Firmen müssen lernen, wie Maker zu denken. (dab) C't "

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66 1 c't Hacks 3/20 1 2

Das propel lergetriebene Mini-Ufo von Pearl weist erstau n liche F lugeigenschaften auf. Die Tech nik da hinter ist jedoch relativ simpel.

Die Motorsteuerung beruht auf der · Reflextion eines IR-Signals, wenn

eine Oberfläche in der Nähe ist.

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D as l ndoor-Ufo U F 0- 1 35 des Herstel­lers Pea rl wird nur du rch einen einzi­

gen Propel ler angetrieben, schafft es aber trotzdem relativ stab i l d u rch den Rau m zu schweben. Nähert es s ich dem Boden, er­höht es die Drehza h l und steigt hoch. Glei­ches passiert, wenn man die Hand darun­ter hä lt. Pearl schreibt auf der Produktseite, das Ufo sei "von gehe imn isvo l ler I nte l l i ­genz gesteuert. E ine revol ut ionäre und verbl üffende Technologie i s t das Geheim­n is". E in B l ick ins I n nen leben des Ufos und Messungen mit dem Oszi l loskop offen­baren jedoch weder Verbl üffendes noch Revol utionä res. Oie Spannung e iner im Styroporkörper e ingebauten l nfra rot-LED wird al le 8 M i l l i sekunden 1 M i l l i seku'nde lang mit e inem 38 KHz-S igna l modu l iert. Wi rd das I R-Signa l von einer nahen Ober­fläche reflektie rt, so ka n n es das a n der Unterseite e ingebaute I R-Mod u l empfan­gen. Das Modu l verstä rkt das S igna l , fi ltert und demodu l iert es: N u r bei der richtigen Eingangsfrequenz von 38 Ki lohertz schal­tet der Empfänger seinen Ausgangstra n­s istor d u rch . Damit ist die Ü bertrag ung gegen natü r l iche I R-Stra h l u n g w ie Son­nen l icht weitgehend unempfi ndl ich .

Das Scha lten des Tra ns i stors fü h rt dazu, dass der Mod u l a usgang fü r d ie Dauer des Empfangs auf Low geht: a l l e

Akku

Die Komponenten des Propellerantriebs passen in das kleine Gehäuse des Ufos.

8 M i l l i seku nden 1 M i l l i ­seku nde l ang . F ü r d ie Motorsteuerung i s t d ies das S igna l zum Erhö­hen der Spa n n u n g und somi t der Drehza h l . M i t ste igendem Ab­stand zur reflektieren­den Oberfläche wi rd das empfangene S ig­na l immer schwächer und das I R-Mod u l l ie­fert immer kü rzere oder g a r keine Low­Pu lse mehr. Oie Mo­torsteueru ng verri n­gert d ie Motorspan­n u ng, d ie Drehza h l s i nkt wieder. Auf diese Weise levitie rt das Ufo d u rch den Ra um.

Das Styroporgehäuse d reht s i ch auf­grund der I m p u lserha l tung gegenlä ufig zum Propel ler. Oie im Ring e ingelassene Mehrfa rb-LED ändert konti n u ier l ich i h re Farbe und erzeugt im F lug so i nteressante Effekte. Der Akku reicht fü r 1 0 Min uten F lugzeit. Als a l ternative Verwendung der E lektron ik wä re eine Venti latorsteueru ng den kbar. Setzt man sich vor den Propel­ler, erhöht s ich d ie Drehza h l und sorgt fü r mehr Erfrischung . (dab) �t

Die IR-LED (Kanal 1 , oben) wird rund alle 8 Mil l isekunden mit 38 KHz modul iert. Bei gutem Empfang schaltet das IR-Modul seinen Ausgang auf low (Kanal 2, unten), die Motordrehzahl steigt.

Motor

c't Hacks 3/20 1 2 I 6 7

Ard u i n o-Sch rittmotorsteuerung

Unsere bil l ige Koordinaten­Bohrmaschine kann auch Ausschnitte und grobe Schriften fräsen.

68 1 c't Hacks 3/20 1 2

Ca rsten Meyer

D re iachs­M oto rste u eru ng m it Ard u i n c

I D i e Ansteuerung der Sch rittmotoren e iner Mehrachs-CNC-Masch ine (etwa e iner Por­

ta l- oder Säu len-Fräsmaschi ne) ist keineswegs trivia l . Das üb l iche Vorgehen ist, e inen eigenen PC dafü r bereitzuste l len, der s ich mit mög l ichst wenig "Grund last" (d. h. mit jungfräu l ichem Be­tr iebssystem) aussch l ieß l ich dem CNC-Steuer­prog ramm widmen kann . Windows XP ist h ier das System der Wa hl , zumal auch d ie meisten CNC -Programme darauf la ufen.

Der Anschluss der Sch rittmotorka rte erfolgt u nterha lb der Profi-Liga gemei nh in über die

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verwen e

Unser Schrittmotortreiber aus China läuft trotz einiger Unzulänglichkeiten im PC-Betrieb am Arduino-Cione hervorragend. Für den Preis von rund 50 Euro kann man die Schrittmotorplatine kaum selbst bauen. Als Zubehör erhält man das etwa 30 Euro teure Wegzähler-Modul. Nach einigen Modifikationen (siehe c;t Hacks 2/201 2, S. 1 33) ist es durchaus brauchbar.

gute, a lte LPT-Schn ittstel le. Das CNC-Programm (etwa Mach3, EMC2, Win PC-NC oder ähn l iche) erzeugt d ie Sch ritt- und Richtu ngs impu lse fü r d ie Sch rittmotor­treiber dann höchstsel bst. Angesichts der unvermeid­lichen l nterru pt-Latenzen kei ne leichte Aufgabe: E in übl icher 1 ,8°-Sch rittmotor im 1 /8-Mikrosch ritt-Betrieb benötigt fü r die a nzustrebenden 1 000 Upm rund 26 000 Impu lse pro Seku nde. Dabei ist zu beachten, dass die g leichzeitige Bewegung von drei oder mehr Motoren zu korrel ieren ist und dass jeder Motor An­fahr- und Bremsrampen mit verringerter Ge­schwi nd igkeit benötigt, damit kei n Sch ritt (und damit Verfahrweg) verloren geht.

Neben dem Steuerprog ramm, das ledig- • l ieh eine Li ste sogenan nter G-Codes (CNC­Masch inen befeh le) i nterpretiert, benötigt man natür l ich noch weitere Softwa re, von der Erste l l ung der Zeich nung (CAD) bis zur Umsetzung in d ie CNC-Codes ((AM-Pro­g ramm) . A l l - i n-One-Lösungen s ind zwa r verfügbar, aber fü r den Hobby-Anwender, der v ie l leicht n u r e ine Plat ine a utomatisiert bohren oder Aussch n itte in A lu-Frontplat­ten fräsen wi l l , sch l icht zu teuer - von der E ina rbei­tung i n die komplexe Materie ganz abgesehen.

Gerade zum Ziel

Unser Ansatz sieht etwas anders aus: Wir lagern die kri­tische Impulserzeugung auf einen Mikrocontrol ler aus, dessen Fi rmwa re mit einem einfachen Parser ausge­stattet ist und der über seine seriel le Schnittstel le (bzw. beim Ardu ino über den USB-Serie i i -Umsetzer) Befehle i n Kla rtext entgegenn immt. Dad u rch kan n man die Schrittmotoren mit äu ßerst s implen Prog rammen an­steuern - sowohl von einem anderen Mi krocontrol ler

a ls auch vom PC aus. Ohneh in gehört die LPT-Schn itt­stel le an neuzeitl ichen PCs zur aussterbenden Spezies.

G-Code im Arduino

Mit der Grbi-Fi rmware aus dem Ardu i no-U mfeld kann man s ich auch a ls Embedded-Bastler das Leben ver­einfachen. Der G-eode-I nterpreter fü r den AT­mega328, den der Schwede Simen Sva le Skogsrud zu­sammen mit e in igen Mitstreitern in monatelanger

Arbeit entwickelt hat, versteht zwar nu r ein Subset, wie es von typischen (AM-Program­men zur Maschi nensteuerung ausgeworfen wird - was aber n u r von Nachteil ist, wen n man G-eode-Prog ra mme von H a n d erste l­len wi l l : Schleifen, U nterprogramme und sehr komplexe Befeh le (Bohrzyklen, Gewindedrehen) ken nt Grbl n icht.

Bezügl ich der Referenzfah rt (G28) ist die offizie l l vorl iegende Grbi-Vers ion 0.8 aber noch u nvol l ständ ig . Die nötigen Ergänzun­gen (sofern Endscha lter an den Achsen vor­handen s ind) haben wir I h nen abgenom­

men, a u ßerdem besitzt unsere Grbi-Vers ion auch noch eine Erweiterung zum Ansteuern eines RC-Ser­vos - doch dazu später mehr.

Der I nterpreter bes itzt e inen Trajektor iep laner, der e i n ige Befeh le zwischenspeichern ka n n . Er steuert d ie Sch rittmotorimpu l se so, dass s ich ein mög l ichst ruh iger, ruckelfreier Lauf ergi bt, i ndem er bei Ecken e ine gewisse Rundheit i n Ka uf n immt und d ie Motoren nicht zum Sti l l stand kommen lässt. Sel bstverstä nd l ich ist auch hier eine genaue An lauf­und Bremsrampensteuerung e ingeba ut. Der Bresen­ha m-Aigorith mus p lant h ie r die Z-Achse mit e in , womit Grbl e ine echte 3 D-Steuerung ist.

UNEAR­FÜHRUNGEN

Industrie-Linearführungen

sind teuer . Bei nicht al lzu

g roßen Anforderung�n an

Stabilität und Verwin­

dungssteifheit genügen

· Auszugsschienen fu r

Schubladen mit

Kugellagerung . Sehr

robuste Ausführu nge� findet man beispielsweise

an Server-Biades .

c't Hacks 3/20 1 2 1 69

Ard u i no-Sch rittmotorsteuerung

70 I c ' t Hacks 3/20 1 2

Die G-Code-Syntax ist e igent l ich recht s impel , wen n man d ie (von Grbl ohnehin n icht versta nde­nen) Spezia l befeh le außer Acht lässt:

GOX1 O.OY25.5

versch iebt die F räs- oder Bohrsp indel i m E i lgang (GO) auf X-Position 1 0,0 mm und V-Position 25 ,5 mm. Die Zei len

G91

G 1X3 .33Y-0.5

fa h ren dann die Position X = 1 3,33 mm und V = 25,0 mm i n F räsgeschwi nd igkeit an, da mit G91 auf rela­tive Koord i naten (Kettenmaße) umgescha ltet wurde.

Grbl versteht noch einige Sonderzeichen-Befeh le, d ie normalerweise a l s Tasten an einer CNC-Masch ine zu finden s ind : " !" paus iert den Vorschub, "-" setzt i hn wieder fort. CTRL-X br icht das Prog ramm kom­plett ab. "?" l iefert die aktue l le Position i n absol uten und Werkstück-Koord inaten und "%" den Schalter­zusta nd in Kla rtext. S ie können d ie G-Codes mit jedem Term ina l-Prog ramm ausprobieren, d ie Para­meter la uten 9600 Bd/8n 1 .

So l ange i m P laner P latz i st, antwortet Grb l auf jeden Befeh l sofort mit "ok" und legt dann los . Bei moda len Befeh len wie der Referenzfa h rt zum N u l l ­punkt-Scha lter (G28) erfolgt d ie "ok"-Antwort aber erst nach Beend igung . Wir haben den Befe h l ssatz noch um "M 1 00" erweitert, was e inen Reset- lmpu l s fü r den Wegzä h ler ausg ibt.

Angepasste Bewegung

Damit d ie Steuerung ei nwa ndfrei und exa kt a rbeitet, müssen e in ige Pa ra meter auf das mechan ische Sys­tem a bgesti mmt werden. Am wichtigsten ist natür-

l i eh d ie Anza h l der I m p u l se, d ie der Sch rittmotor­treiber fü r e inen besti m mten Verfa hrweg benötigt.

ln u n serem Musteraufba u (XV-Ti sch aus F loh­ma rktfu nd u n d Restposten) h a ben d ie Sch ritt­motoren e inen Sch rittw i n ke l von 7,5°, das erg i bt 48 Sch ritte pro U md reh ung . D ie Steuerung wurde zug u n sten eines ruh igeren Motor la ufs auf Achtel­sch ritt-Betr ieb e ingeste l lt, macht a l so 48 x 8 = 384 Impu lse pro Umdrehung . Die zum Vortr ieb verwen­dete M 1 0-Gewindestange besitzt e ine Ste igung von 1 ,5 m m pro U m d re h u ng, fo l g l ich s ind bei d i rekter Kopp l u n g des Motors 256 I m p u lse fü r e inen M i l l i ­meter Weg erforder l ich .

Das ist zwa r fü r den 8-Bit-Contro l le r e in schön

"runder" Wert, passt aber n icht zu der Dreiachs-Digi­ta la nzeige, die u n serer Sch rittmotorka rte bei l ag ( s iehe auch c ' t Hacks 2/20 1 2, S. 1 33) . Bei der ka n n man n ä m l ich n u r d ie (ga nzza h l igen ! ) Impu lse fü r 1 /1 0 mm Weg e instel len, womit s ich h ier mit 25,6 e in u nzu läss iger Wert ergäbe. Wir haben d ie Motoren desha lb m it einem Za h n radpaar 20 auf 25 Zä hne un­tersetzt, was neben bei auch d ie mechan ische Kon­struktion er le ichterte - die Za h n räder g le ichen e in le ichtes Spie l der Wel len aus und erübr igen e ine fle­x ib le Wel lenkupp lung . Mit der U ntersetzung 20/25 ergeben sich 256 x 25 I 20 = 320 I m pu l se pro Mi l l i ­meter, macht a l so 32 I m pu lse pro 1 / 1 0 mm. Damit war d ie Ch ina-Anzeige zufr ieden.

Eine weitere wichtige Bemessungsgröße ist die maximale Drehzah l , bei der d ie Sch rittmotoren unter Belastung noch einwandfrei a rbeiten . I st die Impu l s­freq uenz zu hoch, ver l iert der Motor mög l icherweise Sch ritte oder b le ibt ganz stehen - mit fata len Folgen fü r das Werkstück. Moderne Motoren mit 1 ,8° Sch rittwin kel sol lten es dank n iederohmiger, bipola­rer Wickl ungen und Stromsteuerung ohne weiteres

,

auf 1 000 Upm und mehr br ingen, Dachbodenfunde mit hochohmigen Wickl ungen' (mehr a l s 1 5 Ohm) er­reichen manchmal ka u m 200 Upm.

Unsere ant iken AEG-Motoren i m Mustera ufba u s ind zwa r schon bi polare Ausfü h ru ngen, mit i h ren 1 5-0hm-Wickl u ngen aber fü r vera ltete spa n n u ngs­gefü h rte Steuerungen gedacht. I m merh in lassen s ie s ich an unserer Ch ina-Treiberka rte noch i m Achtel­sch rittbetr ieb bei k le instmög l i ch e ingeste l ltem Strom (DI P-Scha lter auf 500 mA) betreiben. Rekorde

Detai l vom Zahnradantrieb der Gewindestangen. Durch die Untersetzung 20/25 ergibt sich mit dem 7,5°-Motor eine durch 10 ohne Rest tei lbare Schritte­Anzahl für 1 mm Verfahrweg.

bei der Verfa h rgeschwi nd igkeit brechen s ie natür­l i ch n icht, wi r haben etwa 600 mm/m in gemessen (zu m Verg le ich: Gute Portalfräsen mit Kugelgewin­despi ndeln erreichen 6 m/min und mehr) .

Abgeregelt

E in ige der Masch inenparameter lassen sich bei Grbl beq uem mit dem ,.$"-Befeh l e inste l len, wie eben die I m pu l se pro M i l l i meter oder d ie maxi ma le Verfah r-

c't Hacks 3/20 1 2 1 7 1

Ard u ino-Sch rittmotorsteuerung

steht im Kasten auf der

- ·-

-

7 2 I c't Hacks 3/201 2

geschwindigkeit. Mit "$<CR>" kan n man sich d ie ver­füg ba ren Pa ra metere inste l l u ngen ansehen. Geän­derte Werte b le iben i m EEPROM des ATmega328 dauerhaft gespeichert.

Andere E inste l l u ngen, etwa die Portbeleg ung oder die Besch leun igu ng/ Abbremsverzögerung, las­sen sich nur d u rch Ändern einiger defines i m Sou rce­code (config .h und sett ings .h bzw. sett ings.c) än­dern. Zur Kom pi l ierung empfehlen wir fü r Windows­PCs das WinAVR-Pa ket. Das Kom pi lat (H EX-F i le) ist mit dem Ardu ino-Bootloader und dem Prog rammer AVRd ude kompatibel .

Servo statt Stepper

F ü r u n sere Plat i nenboh rmasch ine wol lten wir uns e ine aufwendige Z-Achse sparen - die Boh rtiefe ist

-.... ----(�� ' OM. \�T ............. o - 0 .. 1

o._ ......... MDJ. ---�� :\ OIIlte.t.T� • • (WI 0. - n-o.h....,..

lltj �lOf!OfUS � � @ lt\III OIWS t• a-,.

IIJtJ EIJl:l nt.l'll'oa&i.5

im U nterschied zu den Koord inaten weniger kritisch. Wir haben desha l b auf einen Mode l lbau-Servo zu­rückgeg riffen (s iehe B i lder); d ie kräftigen "H igh Tor­que"-Servos s ind h ier von Vorte i l .

D ie Servo- I m pu lsfolge wird be i unserer angepass­ten F i rmwa re an e inem sepa raten Ausgangspin be­reitgestel lt, s ie fo lgt dem üb l ichen Sta ndard mit 1 bis 2 ms I m pu ls länge und 20 ms Pause. Der Servo-Kana l übern immt ( in Grenzen) d ie Werte der Z-Achse. Mit u n seren vorkompi l i e rten Seispie l -Parametersatz re icht der Servo-Bereich von 0 (L inksansch lag) b is

"+5 mm" (Rechtsa nschlag) . Der Servo-Ausschlag hält s ich i n d iesem Bereich stoisch an d ie Z-Motorposi­tion und berücksichtigt desha lb auch d ie eingestel lte Vorschubgeschwind igkeit.

E igene An steuerprog ra mme sol lten vor dem nächsten Befe h l immer a uf die "ok"-Antwort des

- -....... ' E.�tOATA\Ynl>lll..plt

lOAOFU PllltTut StN)U

UiJ P�o- ,.. IWN..at. PonD-. • [§!]

/) •

letzten wa rten. Zu beachten ist, dass man Befeh lszei­len n u r mit e inem ei nfachen <CR> und n icht mit <CRLF> absch l ießt; das <LF> wü rde Grbl a l s e igene Zei le i nterpretieren, was auf Da uer den E inga ngs­puffer verstopft.

Flashen lassen

U nser HEX-F i le wu rde fü r einen ATmega328 kompi­l iert, wegen der F l ießkomma-Arithmet ik ist der Bau­ste in damit recht gut gefü l lt. Es ka n n mit dem nor­ma len Ard u i n o-Bootloader per AVRd ude geflasht werden. Die Aufruf-Syntax auf Wi ndows-PCs la utet:

avrdude -C "avrdude.conf' -pm328p -cstk500v1 -P COM<X>

-b57600 -0 -U flash:w:"grbl.hex": i

<X> steht h ierbei fü r den COM-Port, der vom USB­Ch ip des Ardu ino(-Ciones) belegt wird .

Das Mod u l ka n n mit e inem Termina l -Prog ra m m getestet werden: Nach d e m Reset sol lte d e r Ardu ino­ATmega mit der F i rmware-Version antworten. Testen Sie nach Ansch luss der Sch rittmotor-Treiberkarte mit den "$"-Parametern, welche Drehzah len I h re Moto­ren im e ingebauten Zusta nd u nter Last vertragen. A lsdann können S ie s ich a n d ie Ska l ieru rigswerte machen (Anzah l der Impu lse pro 1 mm Weg) . ln un­serem Beispiel auf DVD i st h ier fü r a l l e Achsen der Wert 1 600 vorgegeben, das entspr icht e iner M6-Gewindestange an e inem d i rekt gekoppelten Motor mit 200 Sch ritten/U mdreh u n g im Achte lsch ritt­Betrieb.

Nach Montage der Referenz-Endscha lter ka n n auch d i e Referenzsuche (G28) ausprobiert werden . I st gar kei n Endscha lter a ngesch lossen, l aufen d ie Sch rittmotoren end los "gegen d ie Wa nd". Ansons­ten fä h rt der Ard u i n o d i e Sch rittmotoren i m E i l ­gang so lange zurück, b is der Referenzscha lter der jewe i l igen Achse gesch lossen i st. Da n n wi rd wieder l angsam vorwä rts gefa h ren , b i s s ich der Scha lter

gerade wieder geöffnet hat, und der N u l l p u n kt i st gefu nden. E inen Ü berb l ick ü ber d ie Grb i -Fäh ig­ke iten fi nden S ie auf der Wi ki-Seite g i thu b.com/ g rb l/g rbl/wik i . (cm)

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LABVlEW Das grafisch orientierte

Labor-Entwicklungssystem

' st auch für Experimente I .

und Quick&Dtrty-

Aufbauten ei ne gute Wahl .

Wer die c't-Ausgabe

1 1 /2007 mit der LabVI EW­

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CONN1 D25F to TB6560 Driver Card

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Servo JR

Pl4

EXT+5V

Pl2

RST BTN

c't Hacks 3/20 1 2 1 73

7 4 1 c't Hacks 3/201 2

Zeitaufwand:

1 Stu nde

Kosten:

20-60 Euro

Programmieren:

Ardu ino SDK, RCSwitch-Lib

Löten:

n u r Ansch lüsse löten

Grundken ntni sse

D ie Idee fü r d ieses klei ne Hacks-Projekt entsta nd im c't-Test la bor. Das Problem: Bei La ufzeitmes­

su ngen von Smartphones und Ta blets ü ber Nacht wa r am nächsten Morgen zwa r d ie La ufzeit gemes­sen, aber natür l ich der Akku des Testgeräts leer. Fol­getests mussten erst e i nma l wa rten, b is der Akku a ufgeladen war. Wir suchten nach einer Lösung, bei der das Smartphone genau dann a utomatisch mit dem Laden beg i n nt, wenn der Akku ent laden ist. Idea lerweise sol lte dabei ke ine Software auf dem Gerät insta l l iert werden, sondern mit externen H in ­weisen gearbeitet werden : Geht das D i sp lay a u s, sta rtet der Ladevorgang . Bei der Sichtu ng von i nte­ressa nten Lösu ngen landeten wir m it I P-Steckdosen oder profess ione l len He ima utomationssystemen schne l l bei mehreren h u ndert Euro und hatten das Gefüh l , dabei trotzdem nicht so flexibel zu sein, wie wir es eigentl ich gerne hätten .

So kam die Idee, e inen Ardu ino a ls Steuerzentra le für günstige Funksteckdosen aus dem Elektrohandel zu ben utzen : Statt die ei nzelnen Steckdosen wie vor­gesehen per Fernsteuerung manuel l an- und auszu­scha lten, wol lten wir den Ardu ino dazu veran lassen, d ie Steckdosen anzuscha lten, soba ld er über e inen Sensor den H i nweis bekam, dass der B i ldsch i rm des Testger�ts dunkel wurde. Para l le l sol lte der Ardu ino ein Logbuch fü hren, was er wan n getan hat, um spä­ter Fehlerquel len bei m Messen auszusch l ießen.

Den passenden Ardu ino Nano hatten wir noch in der c't-Redakt ion ü ber, bei einem On l i ne-Versa nd­händler besorgten wir u n s das Fun ksteckdosensys­tem E l ro AB440S/3C mit 3 Steckdosen und Fern­steuerung fü r 1 5 Euro - gü nstiger geht es ka um. Die Steckdosen werden über 434 MHz angesteuert und lassen s i ch ü ber d ie zeh n D I P-Scha lter u nter e ine r P lastikklappe auf der Rückseite der Steckdosen e in­ste l len . Die ersten fü nf Scha lter s ind d u rchnu mme­riert und defin ieren e ine Steckdosengru ppe, die rest­l ichen fü nf s ind mit Buchstaben von A bis E gekenn­zeichnet und bezeichnen d ie e inze lnen Steckdosen

Zutate n

1 . Ardu ino Nano

2. E l ro AB440S/3C F u n ksteckdosen

3. Fotowidersta nd A9060

4. Widerstä nde: 1 0 000 Ohm, 390 Ohm, 43 000 Ohm

5. Meh rere Drahtstücke

6. Ei n-Ausscha lter

7. Steckbrett

8. E l ro-Fern bed ienung

der jewei l igen Gru ppe. Die Fernsteuerung des Sys­tems ka n n i n nerha lb e iner e instel l baren Gru ppe bis zu vier (aber n icht d ie fü nfte) Steckdosen mit Tasten e in- u n d a u sschalten, doch im Pr inz ip lassen s ich ü ber das F u n kmod u l 32 ma l 5 Steckdosen separat ansprechen, mehr a l s genug fü r jeden Testa ufba u .

Die vermeint l ich s impelste Lösu ng zur Steuerung per Ardu ino i st es , d ie Konta kte der i n sgesamt acht Fernsteueru ngstasten (A bis D, jewei l s an und aus) mit dem Ard u i n o zu verb inden, sodass der Mi kro­contro l le r im r icht igen Moment den entsprechen­den Pu l s erzeugt. Weil man bei den Tasten konta kten aber n u r sch lecht mit Löten weiterkommt und wir a u ßerdem eigent l ich gerne den kompletten Ad ress­ra u m (a l l e Gru ppen, a l l e Steckdosen) per Ardu ino ganz u nabhängig von den verfügbaren Tas­ten a n steuern wol lten, entschieden wir u ns, statt­dessen e i nfach d i rekt d ie passenden S igna le per Ardu ino zu erzeugen und über e inen 434-M Hz-Sen­der an die Steckdosen zu senden.

c 't Hacks 3/20 1 2 1 7 5

Ard u i n o und Fun ksteckdosen

T I P P

Das i m Netz frei verfügbare Projekt

homecontrol4.me setzt RCSwitch für e in Heim­

Automationssystem mit Funksteckdosen ein , d ie

s ich per Webi nterface oder Android-App (0,89 Euro)

steuern lassen. Das System a rbeitet mit Steckdosen

von Mu mbi, E l ro und Zehj iang Kangtai E lectric zusammen und nutzt zur Steuerung des Ard u i nos

aus der Ferne den Webserver "Webd uino".

7 6 1 c't Hacks 3/20 1 2

Das gesta ltete s ich a l lerd ings i nsofern a l s ga r n i cht so ei nfach, we i l wi r erst e inma l d ie Bitfo lgen herausfinden m ussten, d ie über d ie Fernbed ienung zum Scha lten der Steckdosen a usgesendet werden. Das Aus lesen er ledigt ebenfa l l s der Ardu ino-Control­ler fü r uns. Den Aufba u des fü r unser Steckdosensys­tem e ingesetzten Remote-Controi-Encoder PT2262 (oder H X2262) fa nden wir im Netz, und sch lossen ku rzerhand dessen P in fü r Digita l Out über e in Ka bel und einen etwas g rößeren Widersta nd (1 0 000 Ohm) mit e inem der d ig ita len Ardu ino-Pin zusammen, den wir a ls I nput defin ierten. Die Befehlsfolge im Ardu ino­Sketch

int PulsAuslesen=pulseln( inputPin l 0, LOW);

Seria l .println (PulsAuslesen);

sendet die I nterva l lfo lgen der e inze lnen Pu l se in Mi­kroseku nden an d ie seriel le Schn ittste l le, wen n man auf der Fernsteuerung e ine Taste d rückt. Dazu muss i m Setu p-Te i l des Ard u i no-Sketches d ie Ausgabe über d ie serie l le Sch n ittste l le mit serial .begin (9600); a kti­viert sei n . Die I nterva l lfo lge wird von dem i n jeder Steckdose enthaltenen Gegenpart zum Encoder, dem Decoder-!( PT2270 i nterpretiert. Dessen Daten­blatt l iefert H inweise, wie d ie Signale aufgebaut s ind, doch s ie wirk l ich zuver läss ig zu entsch lü sse ln u n d auszuwerten (wo fä ngt e i n e Folge an , w i e o ft wie­derholt s ie sich, etc.) ist den noch eine m ü h same Arbeit und erfordert e in igen Geh i rnschma lz.

R C Switch

Praktischerweise hat der deutsche Entwickler Suat Özg ü r e ine Ardu ino-Bib l iothek zum Aus lesen und Senden von Signalen genau solcher Funkfernbedie­nungen unter dem Namen RCSwitch zur Verfügung gestel lt (siehe L ink am Ende des Artikels) . Hat man s ie in den Libra ry-Ordner se iner Ardu ino-IDEs (a rdu ino/ l ibraries) kopiert, kann man damit innerha lb seines Ar­du ino-Sketcl)es Bitfolgen aus der Fernbed ienung aus­lesen und ü ber 434 MHz versenden. Die Receive­Funktion (ein Demo-Sketch ist in der Bib l iothek ent-

(' (' (' (' (' (' (' (' 0 (' (

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0 ('\ ("';

(">. )

L i s t i n g # i n c l u d e < R C S w i t c h . h> c o n s t i n t t o t o W i d e r s t a n d = 1 · c on s t i n t a u s E i n P i n = 1 0 ·

' l o n g Z e i t S e k u n d e n = 1 ·

' l on g Z e i t B i s S c h a l t e r �0 · i n t f o t o W i d e r s t a ndWe r t � 1 00 . i n t f o t o W i d e r s t a n d Vo r h e r = o : i n t a u s E i n S t a t u s = O ·

' b o o l e a n s t e c kd o s e A n � f a l s e · R C S w i t c h my S w i t c h = R C S w i t c h ( ) · v o i d s e t up ( ) {

'

S e r i a l . b e g i n ( 9 6 0 0 ) ; m y S w i t c h . e n a b l e T r a n s m i t ( 1 1 ) • p i nMode ( f o t o W i d e r s t a n d I N PUT ) .

. ' ' . p 1 nMode ( a u s E i n P i n , I N P U T J ; ) v o i d l o op ( ) {

a u s E i n S t a t u s = d i g i t a l R e a d ( a u s E i n P i n l ; i f U a u s E i n S t a t u s == l O W J && ( s t e c k d o s e A n == t r u e ) ) {

myS w i t c h . s w i t c h 0 f f ( " 1 1 1 1 1 " 4 ) · Z e i t B i s S c h a l t e r = O ·

' ' s t e c kd o s e A n = f a l s/ ) '

; 1 ( ( a u s E i n S t a t u s == H I G H ) && ( s t e c k d o s e A n == f a l s e l ) i f ( z e i t B i s S c h a l t e r == O J {

Z e i t B i s S c h a l t e r = m i l l i s ( ) · ) ' z e i � S e k u nd e n = ( m i l l i s O - z e i t B i s S c h a l t e r l / 60000 · S e n a l . p n n t ( " f W : " l ; ' S e r i a l . p r i n t ( a n a l o g R e a d ( f o t o W i d e r s t a n d ) ) . S e r i a l . p r i n t ( " ( " ) ; ' S e r i a l . p r i n t ( z e i ! S e k u nd e n ) · S e r i a l . p r i n t ( " m i n l , S t e c kdo s e : " ) ; S e r i a l . p r i n t l n ( s t e c kd o s e A n l · � o t o W i d e r � t a n d W e r t = a n a l o g R e a d ( f o t o W i d e r s t a n d l . 1 f ( f o t o W l d e r s t a n dW e r t < 2 0 ) '

i f ( f o t o W i d e r s t a n d V o r h e r > 4 ) {

m y S w i t c h . s w i t c h 0n ( " 1 1 1 1 1 " , 4 1 ; s t e c kd o s e A n = t r u e ·

S e r i a l . p r i n t l n ( " M e ; s u n g b e e n d e ! " ) . f o t o W i d e r s t a n d Vo r h e r = O ;

'

e l s e {

f o t o W i d e r s t a n d V o r h e r = f o t o W i d e r s t a n d Vo r h e r + 1 . ) ' ) e l s e {

f o t o W i d e r s t a n d V o r h e r = 0 . . ) '

(' ('

d e l a y ( 5 0 0 0 J ; )

ha lten) l iest den Befeh l aus, den der Encoder beim Drücken einer Taste an den Sender verschickt. So kann man sich für jede Taste den Code aufsch reiben und in seinem Ardu ino-Sketch hernach nutzen. Fü r das E in­scha lten der vierten Steckdose ermittelten wir bei­spielsweise die Bitfolge: 00000000000 1 0 1 0 1 000 1 000 1 ,

die RCSwitch a ls Dezimalzah l S393 ausgibt. Sendeten wir d iese wiederum per Ardu ino an die Steckdose

mySwitch .send("000000000001 01 01 0001 0001 ");

scha ltete sie s ich ein und wir waren u nserem Ziel e in ganzes Stück näher. Über d iese Methode lassen s ich d iverse Funksysteme ansprechen. Wir hatten es aber noch leichter, denn fü r e ine Handvol l von Encodern, darunter auch unser PT2262, l iefert RCSwitch schon einen kompletten Befeh l ssatz m it. Wi r mussten per RCSwitch desha lb nur noch i n unser Sketch

mySwitch .switch0n ("1 1 1 1 1 ", 4); mySwitch.switchOff ("1 1 1 1 1 ", 4);

einfügen, um die D-Steckdose (4) i n der von uns defi­n ierten Gruppe ( 1 1 1 1 1 ) ein- beziehungsweise auszu­schalten. Wei l wir d ie Fernbedienung eigentl ich gar n icht mehr fü r i h ren u rsprüng l ichen Zweck brauch­ten, fun kt ion ierten wi r s ie ku rzerhand zu u nserem Sender um. Um uns auch d ie Batterie der Fernbed ie­nung zu sparen, verbanden wir den P lus-Kontakt mit dem 5-Volt-Ausgang des Ardu ino und den M in us­Kontakt mit Ground . Die Fernbedienung wird eigent-

l ieh mit 1 2 Volt betrieben, wesha lb sich der zwischen dem DOut und dem Sender l iegende Widerstand (47 000 Ohm) a l s zu g roß erwies. Desha lb löteten wir den Draht, der vom Ardu ino aus d ie S ignale an den Sender übermittelt, nicht d i rekt a n den DOut, son­dern steckten ihn i n e ine der näher am Sender l ie­genden Durchkontaktierungen der Fernbedienungs­Platine (siehe Abbi ldung) . Als Widerstand legten wir

0,5 mm heruntergeschmirgelt hatten, passte er ausgezeichnet in die Durchkontaktierung der Funksteuerungsplatine.

Ard u i n o und F u nksteckdosen

Der Fotowiderstand l iegt in unserem

Szenario auf dem Handy und prüft,

ob das Display noch an ist.

noch zwischen Sender und Ardu ino 1 0 000 Ohm, u m eine g ute S igna lstä rke h inzu bekommen.

Es ward Licht

Damit hatten wir bereits den g rößten Sch ritt ge­macht: Wir kon nten fortan die Fun ksteckdosen per Ardu ino zum An- und Ausscha lten bewegen. Um diese Schaltu ng nun aber abhängig von der Display­hel l igkeit unseres Smartphones zu machen, benötig­ten wir noch einen passenden Sensor, der die Hel l ig­keit aus l iest. Dafü r reicht ein Fotowiderstand (LDR) für 1 Euro vol l kommen aus . Den Widerstand legten wir aufs Display: Je nach Hel l igkeit lässt er mehr (Display an) oder weniger Strom (Display aus) durch. Ausgele­sen wird der Wert über e inen ana logen P in des Ar­du ino. Um überhaupt e inmal ein Gefü h l dafür zu be­kommen, in welchen Bereichen sich der Widerstand bewegt, lasen wir ihn erst ei nmal per Arduino aus und sendeten das Ergebnis an d ie seriel le Schnittstel le.

R3 r------i 1 Ok

SV Remote Control 1---+--I Sig 433,92 MHz

GND

Rl 390

LDRl

Ardu ino Nano GND

R2 5 1 430

78 1 c't Hacks 3/20 1 2

Seria l .pri ntln (ana log Read ( l ightPin));

Der LDR l i efert je nach He l l i gkeit e inen Wert zwi­schen 0 (komplett d u n ke l ) und 1 023 (vo l le He l l ig­keit) . Wei l i n u n seren Testverfa h ren auch d u nklere Displayinha lte zum Einsatz kommen, wird der Arduino in u n serem Szena rio erst bei e inem Wert u nter 1 0 a ktiv. U m ganz s icher zu gehen, muss i n unserem Ard u i no-Sketch die He l l i gkeit auf d iesem Maß fü r m indestens 30 Seku nden verb le iben, damit ku rze d u n kle Ste l len beisp ie lsweise in e inem Testvideo nicht als .,Display aus" i nterpretiert werden.

Jetzt ka n n es losgehen. Das Ard u i n oprogramm prüft a l le 5 Seku nden, ob am Fotowiderstand die kri­tische Grenze untersch ritten wird . Um unabhängig vom PC den Beg i n n der Messung auszulösen, bau­ten wi r noch e inen Scha lter e in . D ieser lässt s ich dazu nutzen, d u rch Aus- und wieder E inscha lten das Prog ramm neuzusta rten, wen n beispielsweise wäh­rend der Messung e in Fehler u nterla ufen ist.

Um die gemessene He l l i gkeit, die vergangene Zeit se i t Teststa rt und das E inscha lten der Steckdose mitzu loggen, l ießen wir a u ßerdem die entsprechen­den I nfos über d ie serie l le Schn ittste l le des Ardu ino a m PC ausgeben. So sendet beispie lsweise d ie Zei le

Serial.pri nt( analog Read (foto Widerstand));

den Wert des Foto-Widersta nds an die serie l l e Schn ittste l le . Das komplette Listi ng mit Kom mentie­rung der e inze lnen Befeh le fi nden S ie u nter dem L ink am Ende des Artikels .

Darüber hinaus

Zugegeben, d ie Problemste l l ung u nseres c't-Mess­labors ist schon eine ganz besondere. Doch ist unsere Labor lösung n u r e i nes von v ie len Beispie len, das ü ber d ie Ard u i no-F u n kdosensteuerung bewä lt igt werden ka nn . Wir haben es beispie lsweise m it der Ard u i no-Scha l tung ebenfa l l s geschafft, d ie Strom­zufu h r fü r die Stereoa n lage zu kappen, wen n es im Woh nzimmer längere Zeit komplett dunkel ist, oder per Beweg ungsmelder das Radio im Bad zu sta rten, wenn der c't-Redakteu r morgens sein Bett verlässt.

Auch unser Aufbau hat sich weiterentwickelt: Wir sind zum Beispiel gerade da bei, die Log-Fi les n icht mehr am PC ü ber die serie l le Sch n ittste l l e auszu­geben. Stattdessen ha ben wir e inen Ardu ino Uno mit Ethernetsh ie ld i n kl u s ive SD-Ka rtens lot i m E in ­satz, sodass wir das Log auf d ie SO-Ka rte schreiben kön nen. So muss der PC n icht ü ber die ganze Nacht la ufen . Darüber h i n a u s steckt a m Ardu ino dem­nächst e in RTC-Mod u l (Real Time Clock), damit wir d ie echte U h rzeit ins Log schreiben statt nur d ie Zeit­spanne, die zwischen Sta rt des Prog ra mms und der Messung vergangen i st. (acb)

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SCANBYBLAC KBURNER 2012

genau in d ie Löcher einer P.latine passen, die

Zentrierhi�fe Wechsel nde I nnenabstände

sorgen dafü r, dass auch Bautei le untersch ied l icher Breite genau zentriert e in­gelegt werden können .

U nzerstörbar Schlagfester Ku nststoff ­überlebt jede Werkzeug­

kiste.

Sauber umgebogen

So müssen Bautei le aussehen, damit sie

s ich le icht i n P lat inen e insetzen lassen.

SCANBYBLAC KBURNER 2012

Sensoren sind fü r Mikrocontroller die Schnittstel len zur U mwelt. Wir zeigen eine Auswa h l n ützl icher und le icht ver­fügbarer Sensoren und wie man sie mit Ard u i no ansteuert.

Z um Wurzelziehen wird woh l niemand einen Mi­krocontrol ler e insetzen - auch wen n es g inge.

Stattdessen spl l e in Mi krocontro l ler meist i rgendetwas steuern, ste l len oder regeln . Im e in­fachsten Fal l reagiert er nu r auf bestimmte d ig itale Zustände an seinen Eingängen. Mit Sensoren lassen sich jedoch auch Umweltgrößen erfassen, beispiels­weise Temperatur, Luftdruck, die Konzentration von Gasen, He l l igkeit, Mag netfeld und Strah l ung . Mit Gyro- und Beschleu n igungssensoren kan n der Mi­krocontrol ler zudem seine Lage feststel len oder ob i rgendwelche Kräfte auf ihn bezieh ungsweise d ie Platine wirken, auf der er befestigt ist. Quadrokopter halten sich damit �tabi l in der Luft, Roboter korrigie­ren auf diesem Weg ungenaue Odometriewerte.

Die Sensoren wa nde ln d ie zugrunde l i egende phys ika l ische Größe i n e in e lektrisches S igna l um und stel len es zur Weitervera rbeitu ng zur Ver­fügung. Viele Sensoren l iefern an i h rem Ausgang e ine ana loge Spa n n u ng, d ie bei sp ie lsweise in e inem l i nearen Zusammenhang zum Messwert steht. Mikrocontro l le r mit ana logen E ingäl)gen können d ie Spa n n u ng messen, daraus den Wert berechnen und je nach Aufgabe e in Ste l l g l ied

82 1 c't Hacks 3/20 1 2

(Motor, Vent i l ) steuern. Weit verbreitet i st auch der serie l le 12C-Bus: Ü ber ihn l i efern d ie Sensoren i h re Messwerte a l s b inäre Daten, sodass der Control ler auf e inen A/D-Wa nd ler verzichten ka nn . E in ige Sensoren l iefern statt der ana logen Spannung e in pu lsbreitenmod u l ie rtes S igna l an i h rem Ausgang, deren P u lsbreite proport iona l zu e iner Spannung ist. Die Dauer e ines Pu l ses kan n e in Mikrocontro l ler messen und mit den I nformationen respektive For­meln aus dem Datenblatt des Sensores den eigent­l ichen Wert ermitte ln .

Die Programme der im Folgenden erklärten Sen­soren wurden auf e inem Ard u i no-U no-Board mit der IDE Ardu ino 1 .0 . 1 getestet. Im U ntersch ied zur Vorgängerversion 023 s ind i n der aktuel len Version ein ige 12C-Befehle umbenannt. Wire.receive() wurde zu Wire.read() und Wire.send() hat man in Wire.write() umbe­nan nt. Sobald e in Sketch den 12C-Bus i n itia l i s iert, l iegt der Daten-Pin SDA beim Uno standardmäßig a n A4, d ie Taktleitung l iegt a n AS. l n den Beispielen, wo eine A/D-Wand lung vorgenommen wird, nutzt der Uno P in AO (sowie A 1 und A2). Die Versorgungs­spannung der Sensoren n i m mt man von der be­nachbarten Leiste "Power" ab.

•

Kampas·smadul CMPSD3 Das Modul nutzt zwei Magnetfeldsensoren (KMZ51 ) zu r Messung des Erdmagnetfelds sowie einen PIC-Mikrocontroller, um daraus· den Winkel zu berechnen. Praktisch ist das etwa zur Bestimmung der Orientierung eines fahrbaren Roboters. ln manchen Fäl­len ist n icht mal die exakte Ermittlung der H immelsrichtung notwendig, es reicht zu messen, um wie viel Grad sich de-r Roboter gedreht hat. Das Modul hat eine Auflösung von 0,1 Grad und eine Genauigkeit von rund 4 Prozent. Den Winkel kann es über den 12C­Bus je nach Konfiguration als Byte-Wert zwi­schen 0 und 255 oder als Word zwischen 0 und 3599 ausgeben. Außerdem hat das Modul einen PWM-Ausgang, bei dem die Pulsbreite den Winkel repräsentiert.

Das Kompassmodul ist auf eine Inklina­tion (Neigung des Magnetfelds zur Erde) von 67 Grad (Norfol k, UK) eingestellt. Im Süden Deutsch lands liegt die Inklination bei 63 Grad, während sie i m Norden bei

· 70 Grad l iegt. Die gegebenenfalls wenigen ­Grad Abweichung sollten aber nicht ins Gewicht fallen und machen eine Neukali-

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; Der Hersteller oevantech hat 0 ' für viele weitere Plattf�

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0 Programmierbeispiele ,,

0 veröffentlicht. ·

brie;ung überflüs­sig. Wer den Kom­pass dennoch neu kalibrieren will, fin­det im Datenblatt des Herstellers De­vantech eine Anlei­tung (siehe Link).

Mit einem Ardui­no Uno ist die Abfra­ge des Kompass über den 12C-Bus unkom­pliziert und eine reine Fleißarbeit. Beim Uno ist die Datenleitung SDA standardmäßig am Pin ANALOG 4 und am Kompassmodul an Pin 3. Die Taktlei­tung SCL findet sich beim Uno an ANA­LOG 5 und am Kompass an Pin 2. Die Größe der Pull-up-Widerstände sollte zwischen 1,8 und 10 Kiloohm l iegen. Der Arduino sendet dem Modul zu­nächst die Anfangsnummer des Regis­ters, das er auslesen möchte - in diesen Fall den Winkel als Word aus Register 2 und 3.. Über die serielle Schnittstelle sendet der Arduino einen Wert zwi­schen 0 und 359.

() !: # i n cl ude " CMPS03 . h " f CHPS 03 compa 5 5 (p 9, p 1 0, CHPS03_D E FA UL T l 2 C A D-0 , , D R ES S ) · - -�- S e ri a l p c r ussrx, 'ussm . ,:::" J o t ma i n (J { ' : p c . p r i n t f ( " S t a r t i n g CMPS 03 t wh i l e (1 ) ( e 5 t . . . \ n " J ;

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c't Hacks 3/20 1 2 I 8 3

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84 1 c't Hacks 3/20 1 2

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Temperatursensor D S 1 6 3 1

Wer d ie Tem peratu r genauer messen möchte, sol lte den 05 1 63 1 e insetzen . Der IC i st p in-kompatibel mit dem LM75, hat aber statt 9 Bit Auflösung 1 2 Bit und e ine Gen a u i g keit von 0 ,5 G rad . Anders a l s der LM75 " läuft" der DS 1 63 1 aber n icht von a l le ine los, sondern erwartet eine Konfigu­ration und e inen Sta rtbefeh l zum Messen und Konvert ieren der Temperatu r.

Der DS1 631 misst mit einer Auflösung von 0,0625 Grad Celsius.

051 63 1

Abstandssensor Sharp GP2 D -1 2 CI Die Ausgangsspa n n u ngen des Sharp­

Sensms sind jedoch m it Vorsicht zu genie­ßen. D ie gemessenenWerte können trotz 7 unveränderten Abstands zu m Objekt mit­unter erheblich schwaAken. Abh i lfe kan n unter anderem eine nah a n den Eingängen der Versorgungsspann ung angebrachte Kombination von St ütz-Ei ko und F i lter-

' Kondensator (1 00 ·nF) ;bringen. l n un seren Versuchen l ieß das.d ieWerte ein iger Sen­soren' weniger schwanken. Bei e in igen Exemplaren halfen auch Kondensatoren nicht. Wenn d ie Messun-

(.; : L i s t i n g . 0 ' ' 0 .: i n t gp2d 1 2=0;

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Um die Entfernung zu Wä nden und Objek­ten abzuschätzen, setzt man in der Roboti k gerne I R-Abstandssensoren e in . Pra ktisch ist beispielsweise der ab 1 5 Euro erhä ltl iche GP2D1 20, der Entfernu ngen zwi schen 1 0 und 80 Zentimetern relativ genau mes­sen kann . Dazu sendet der Sensor ein ge­bündeltes I nfrarotsigna l aus. Ein sogena nn­tes Posit ion Sens ing Device (PSD) iin Sen­sor empfä ngt das reflektierte Signal und er­zeugt e inen Strom . Je nach Abstand des Objekts zum Sensor trifft der I nfrarotstrah l an untersch iedl ichen Ste l len des PSD auf, was wiederum u ntersch ied l iche Ströme beziehungsweise Spannungen ve ru rsacht. · Am Ausga ng des Sensors steht eine Span­nung an, die um so größer ist, je kleiner der Absta nd zum Objekt. Leider stehen Ab­stand und Spannung bei d iesem Sensor i n keinem l inearen Zusammenhang. Mit einer Look-up-Tabel le der Spannungen u nd der jewei l igen Abstände kan n man prinzipiell

gen n icht zeitkritisch s ind, ��:�==::::::::::=::::::::::=:::::::==���f��� kann m a n' a u ch me hrmal s � COMB

messen und beispielsweise den Mittelwert neh!!'en. Die Zeit zwischen den ei n­zel nen Messungen muss mi ndestens 40 Mill isekun­den betragen; so l a nge be­nÖtigt der Sensor zur Ermitt­lung ei nes neuen Werts. · bei jeder Messung d ie richtigen Werte ab­

fragen. E lega nter ist jedoch die vom Her­ste l le r Acrename Robotics ermittelte For­me l (s iehe List ing), m it sich der Absta nd " aus der Spa nnung ausrechnen lässt.

M it dem Arduino .. l ässt sich d ie Spannung über den A/D-Wantller 'ein lesen und weiterverarbeiten.

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c't Hacks 3/20 1 2 1 85

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86 1 c't Hacks 3/20 1 2

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Gyroskopsensor L I SY3 D DAL

E in Gyroskop m i sst d ie Winkelgeschwin­d igkeit e iner Drehu ng, a l so G rad pro Se­kunde. Gyroskope l i efern jedoch keinen a bsoluten oder relativen Drehwin keL E ine relative Winkeländerung kan n man jedoch pri nzip ie l l ü ber d ie (mathematische) I nte­g rat ion der Messwerte berechnen . Der Sensor L I SY300AL ist e in 1 -Achsen Gyro­skop und g i bt e ine ana loge Spannung aus, d ie proport iona l zu r Wi n ke lgeschwi nd ig­keit i st. Der Sensor wird etwa von Watterott auf e inem Brea kcut-Boa rd ge l iefert, a n d e m m a n d i e Spannung abnehmen kann . Ohne Dreh u n g steht dort e ine Spa n n u n g v o n 1 ,6 b is 1 ,8 Volt an , je n a c h Drehr ich­tung ste igt oder s i n kt d ie Spa n n u n g um 3,3 mV pro G rad pro Seku nde. Um den Win kel zu besti mmen, kan n man mit 1 0 Hz d ie Spa n n u ngen messen und vom Mess­wert jewei l s e in Zeh ntel a ufadd ieren. A l ler­d ings neigen Gyro-Sensoren zum Driften -sie ändern über e inen gewissen Zeitrau m d i e Spannung auch dann, wen n s ich n ichts d reht.

Bei der Lagerege lung etwa von Quadro­koptern mit 3-Achs-Gyros fü h rt d ies zu Pro­b lemen. Zur Lösung zieht man zusätzl ich d ie Daten von Besch leun igungsmessern heran (s iehe ADXL330) : Da die Erd be­sch leun igung u n d die entsprechende Spa n n u n g dazu beka n nt s ind , ka n n man d u rch Trigonometr ie den a ktuel l en Ne i ­gungswi n kel des Sensors zur Horizonta len berechnen. Kombin iert man den Drehwi n­ke l und d ie Drehgeschwi nd igkeit be ider Sensoren, so erhä lt man e ine sta b i le re Lagerege lung.

D ie 3,3 Volt Versorg u ngsspa n n u n g fü r das Gyro-Mod u l l iefert der Ard u i no. A ls ana loger E ingang d ient P in 0. Den P in PD (Power Down) des Mod u l s verbindet man mit Masse (GND, Grou nd) und den P in ST lässt man u n bescha ltet. Den Wert gyro_bias (s iehe List ing) ermittelt man am besten i n meh reren Versuchen i m laufen­den Betrieb. Man passt ihn so lange an, b is s ich der Winke l ohne Dreh u n g nur noch ger ingfüg i g ändert. Dreht man dann den Sensor u m se ine Achse, so erhä lt man Drehwi n ke l relativ zur Startposit ion.

- 1 1 . 62

- 1 6 . 4 6

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8 . 0 2

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3 2 . 65

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3 7 . 3 8

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3 7 . 9 2

3 9 . 5 9

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L i s t i n g i n t mo P I N = o · f l o a t gy�o_s e n s i ; i v i t y = 0 . 0033 ; 1 1 3 , 3mV Id e g l s e c f l o a t gy ro_b i a s = 1 . 6 7 ; f l o a t g y ro v = 5 · f l o a t w i n k; l = o : v o i d s e t u p ( )

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S e r i a l . p r i n t l n ( w i n k e l ) · d e l a y ( 1 0 0 J ;

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c't Hacks 3/20 1 2 I 8 7

Sensoren am Arduino l'iJIIIIIII

Magnetometer H M C S B B 3 L

I m mer häufiger findet man i n Kombination mit Gyro- und Besch leun igu ngssensoren auch sogenan nte 3-Achsen-Magnetome­ter, mit denen man a n hand des Erdmag­netfelds d ie Neigung a l le r 3 Achsen be­sti mmen ka nn . Der Sensor H MC5883l (Brea kout-Board SEN-1 0530) l iefert d ie Daten a ls Wi n kel zwischen 0 und 359 via 12C. Der Ardu ino g ibt den Befeh l zum Aus­lesen von Register 3, woraufh i n der Sensor mit 6 Bytes antwortet: 2 Bytes (MSB u n d LSB) fü r jede Achse.

Das Brea kout-Boa rd enthält bereits d ie P u i i -Up-Widerstä nde gegen d ie Versor­g u ngsspa n n u ng . Leider arbeitet der Sen­sor nur mit 3,3 Volt Versorgu ngsspannung, das hei ßt, auch d ie 12C-P ins a rbeiten n u r m i t d iesem Level . Wen n d e r Master bei­spie lsweise mit einem Pegel von 5 Volt arbeitet, der S lave mit 3,3 Volt und die 12(­Pu i i -Up ebenfa l l s an 3,3 Volt l iegen, fu n k­t ioniert d ie Kombi nat ion jedoch meist ohne Probleme. la ut 1 2C-Spezifi kat ion s ind d ie Ausgänge a l s Open-Co l lector respektive Open-Dra i n u mzusetzen, u n d genau d a s macht d e r Ardu ino bei der l n i ­t ia l i s ierung se ines 12C-Busses. B e i e iner

N u l l auf dem Bus z ieht der Ausgang d ie Leitung gegen Masse, be i e iner E ins i s t der Ausgang hochohmig, E ingänge l iegen a lso a n 3,3 Volt. Somit kan n weder beim Master noch beim S lave i rgendetwas ka putt­gehen.

Einzig der zu n iedr ige H i gh-Pegel kan n fü r den Ard u i n o etwas g renzwert ig se in und Probleme bei der Erkenn u n g bereiten, i nsbesondere wenn die Versorgu ngsspan­n u ng ohnehin schon n icht ganz sauber ist oder d ie länge des 12C-Busses etwas g rö­ßer. F ü r solche Fä l l e b ietet der Herste l l e r Sparkfun den A l lzweck-levei-Sh ifter BOB-08745 für u nter 2 E u ro an, da lohnt der Selbstbau n icht. Diverse deutsche Anbieter haben das Board ebenfa l l s in i h rem Shop.

�� � www.d.de/cs1208082

Sparkfun kann nicht nur beim 12C-Bus die Pegel anpassen, sondern auch bei seriellen Schnittstellen zwischen 3,3 und 5 Volt "vermitteln". Notiz

88 1 c't Hacks 3/20 1 2

Diesen und viele andere Se_nsoren bekommt man be , Sparkfun direkt oder d�utschen Distributeren Wie Watterott.com robotikHardware.d� und noDNA.de

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S e r i a l . p r i n t ! " x : " l ; S e r i a l . p r i n t ! x l ; S e r i a l . p r i n t ( " y : " ) ; S e r i a l . p r i n t ( y ) ; S e r i a l . p r i n t ( " z : " ) · S e r i a l . p r i n t l n ( z J ;

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d e l a y ( 2 5 0 J ;

SCANBYBLAC KBURNER 2012

..

LCD-F i ipper I

Ja n-Keno Janssen, Stefa n Porteck

L C D­Fi i p p e r Vi rtu e l l e r F l i p p e r i n echte m G e h ä use

90 I c't Hacks

D ie meisten F l i pper fü r den PC b ieten n u r l ahme Fantas ie-Ti sche. Wer d ie echten K lass iker sp ie­

len wi l l , i n denen man frü her se in Taschenge ld ver­sen kt hat, wi rd bei der F reewa re V isua l P i nba l l fü n­d ig . Dessen g roße Com m u n ity hat jeden ha l bwegs bekan nten F l i ppert isch i n d ie d ig ita le We it gerettet. Der C lou daran : D ie T ische werden n icht e infach n u r nachempfu nden . Das ebenfa l l s kosten lose Tool Visua i P i nMAME sorgt fü r die Emu lat ion der aus den echten Tischen ausgelesenen ROMs . Dad u rch ver­hä l t sich der Pixelfl i pper haargenau so wie der me­chan i sche: Sp ie laufga ben, Sound, An i mat ionen im P u n kted i sp lay, Lä m pchen-B l i nkmuster - a l l es wie beim Orig i na l .

E in weiteres beka n ntes Projekt hört auf den Namen Future P i nba l l . Dessen virtue l le Tische zeich­nen sich meist du rch eine sehr gute 3D-Grafi k aus . Die Ba l lphys ik kann aber n icht mit der von V isua l P in­ba l l mitha lten . Zudem u nterstützt Future P inba l l n icht das E inb inden der orig ina len F l ipper-ROMs.

Neben den kosten losen Prog rammen stehen n u n auch kommerzie l le Spie leprog rammierschmieden i n den Startlöchern : Da s U nternehmen Fars ide hat d iverse Spiel ha l lenklass iker l izenziert und bietet kos­ten pfl ichtige v i rtue l le Vers ionen der Tische an - bis­lang a l lerd ings erst fü r Ta b lets, Smartphones und Spie lkonsolen. Mit V i sua l P i nba l l ka n n man e infach per Tastatur a m Desktop-PC fl i ppern . Es lässt s ich aber auch i n e in Baste ip rojekt e in b inden , bei dem jedem F l i pperfa n d ie Ki n n lade runterfä l lt : E in v i rtu­e l ler F l i pper im echten Gehäuse. Genau so e in Gerät haben wir aus e inem PC, d re i D isp lays und e inem a lten F l i pper gebaut .

K lar, Pu risten meckern ü ber d ie feh lende "Seele"

der ge l iebten Masch inen - doch auch s ie mussten nach wenigen Kuge ln zugeben, dass s ie noch keine S imu lation gespielt haben, d ie dem Orig ina l so nahe kommt. Auch Freunde der sol iden E lektromechan i k kommen auf i h re Kosten : So nutzt unser c't-F i i pper weiterh i n d ie 33 J ah re a lten F l i pperknöpfe mit Federscha lter, und auch den mechan i schen Münz­prüfer haben wir ins Computerzeitalter überfüh rt.

Mit Kosten von rund 2000 Euro i nklusive PC und Displays i s t unser v i rtue l ler F l ipper zwar kei n Schnäppchen, er b le ibt aber locker unter dem Preis eines echten Tisches. Für einen gut gepflegten Klassi­ker wie "The Addams Fami ly" muss man bis zu 8000 Euro auf den Tisch legen - und auch d ieser wird i rgendwann langwei l ig . Das ist bei e inem vi rtuel len F l ipper fast u nmögl ich, sch l ießl ich kan n man darauf mehr a ls hundert versch iedene Tische spielen - die dank Updates auch ständig besser werden.

Installation

Um die erforder l iche Software von Hand zu i n sta l l ie­ren, lädt man auf der Webseite www.VPForums.org zunächst das Paket VP l n sta l le r 1 .0.3 heru nter. Das Tool i nsta l l iert i n einem Rutsch d ie benötigten Pro­gramme Visua l P i nba l l (fü r d ie F l i pper-S imu lat ion) und Visua iP inMAME (fü r d ie Emu lation des F l i pper­ROMs) und legt d ie notwendigen Ord nerstruktu ren sowie Regi stry-E i nträge an. Leider landen dabei n icht d ie aktue l len Vers ionen der beiden Prog ram-

Einkaufsliste virtueller Flipper

- Altes Flippergehäuse (Wi l l iams Tri Zone von 1979) .

G · ·t (Samsung UE40D5000) _ TV- era

Vh) - 27" -Monitor (AOC e2795

- 15"-17" -Monitor (von eBay) +

- Boxenset (Wavemaster MX-3 )

- PC _ Kanthöl zer

_ schrauben

_ Wi nkelbl eche

- Farbe _ Flipperknöpfe - Kabel _ Münzprüfer .

ca. 200 €

ca. 460 € 200 €

20 € 35 €

ca. 500 € 20 € 10 € 10 € 15 € 35 € 20 €

"

25 € 110 €

- Mot-Ion-Digitai -P iun_ger- Kit

- Sicherheitsglasscheibe 45 €

1715 € summe

me auf der Festplatte. Desha lb muss man ansch l ie­ßend die jewei l s neuesten Vers ionen ei nzel n herun­terladen und d ie entsprechenden EXE-Dateien im Prog ra m mord ner von Hand ersetzen . Auf VP­Forums.org fi ndet s ich eine deta i l l ierte An leitung dafü r (s iehe c't-Li n k am Ende des Arti ke ls) .

D ie Prog ramma utoren empfeh len zwar, Visua l P i nba l l u nter Windows XP zu n utzen, bei unseren Tests l ief es aber auch u nter Windows 7 zufrieden­ste l lend, nachdem wir es mit Admin-Rechten und im Kompatib i l itäts-Modus gesta rtet hatten .

Be im Start begrüßt e i nen Visual P i nba l l m i t einem wenig e in ladenden Ed itor-Fenster. Ü ber den Menü­punkt "Open" lässt s ich der mitgel ieferte Tisch na­mens "TopSpeed" laden und mit FS sta rten . Tol l e

'"""'« 0 C) Spinoe Timet * 1o 0

Trigger LigN • 01 Kicbr Ttrget e wn

Oec:•l Tmß.,,

Mit dem VP lnstal ler

von der Webseite

www.VPForums.org lassen

sich Visual Pinball und

VisuaiPin Mame in einem

Rutsch installieren .

Anschließend muss m�n

deren Exe-Dateien al lerdmgs

eh durch die der aktuellen no .

Programmversionen

ersetzen .

c't Hacks 3/201 2 1 9 1

LCD-F i i pper

Viele der virtuellen Tische von Visual Pinball sehen sehr

realistisch aus - Schatten und Spiegelungen der

Flipperkugel inklusive. Nach wenigen Minuten vergisst

man, dass man auf einem LCD statt auf einem echten

Flipperautomaten spielt.

Tl PP Beim Gehäusebau sollte

man die originalen

Federschalter der

F lipperbuttons erhalten

oder gleichartigen E rsat�

S·,e h aben nämlich besorgen .

einen ganz anderen

Druckpunkt als moderne

Mikroschalter. Letztere

eignen sich eher für Extra­

Knöpfe zur Steuerung von

HyperPin .

92 1 c't Hacks 3/20 1 2

Grafi k darf man h ier n icht erwa rten, aber fü r e inen ersten Funktionstest reichts a l lemal .

Ans Eingemachte

Wirkl ich Spaß machen erst d ie d ig ita len Nachbauten echter F l ipper. Für die benötigt Visual P inba l l die i n de r I nstal lat ionsan le itung verl i n kten VBS-Skripte, d ie

man in den Ordner .. Wisua l P inba i i\Tables\" kopieren muss. Während d ie e lektromechan ischen Tische ( in der F l i pperszene . . EM" genannt) kei ne weitere Soft­ware erfordern, benötigen d ie ab Ende der 1 970er Jah re geba uten Sol id-State-Ti sche ( . . SS") passende ROM-Dateien, d ie man ebenfa l l s auf der VPForums­Webseite fi ndet. Wegen des Down load l im its fü r n icht zah lende Mitg l ieder b ietet s ich a lternativ d ie I nternet P inba l l Database ( ipdb.org) a l s ROM-Que l le an . l n den aus den echten Geräten ausgelesenen ROM-Dateien stecken neben der Spie l log ik Disp lay­An imationen und Sounds . Wä h rend d ie ROMs von ä lteren Geräten n u r e in paar KByte klein sind, ver­brauchen modernere Tische - vor a l lem wegen der gesampleten Mus ik - mehrere MByte. Ob der ROM­Down load legal i st oder n icht, daran scheiden s ich d ie Geister (s iehe Kasten auf Seite 96).

Die eigent l ichen F l ippert ische fi ndet man in Form von VPT-Dateien ebenfa l l s auf VPForums.org. D ie meisten Tische stehen dort i n d rei untersch ied l ichen Va r ianten zur Verfügung : Unter der Rubr ik . . V i sua l P inba l l Desktop" fi nden s ich VPTs, d ie s ich am nor­malen Desktop-PC spie len lassen. Als Spie ler schaut

man h ierbei i n e inem Winkel von rund 30 Grad auf das Spielfe ld - ganz so, a ls stü nde man vor e inem echten F l i pper. Dieser B l ickwinkel verschenkt auf Breit­b i ldmonitoren rechts und l i nks z ieml ich viel P latz.

Die sogenan nten Fu l l screen-Ca bi­nets aus der Rubr ik . . V isua l P inbal l Cabi­net" sehen deut l ich schöner, deta i l rei­cher und rea l i st ischer aus. S ie ste l len d ie Sp ie lfl äche be i nahezu d i rekter Draufs icht dar. Um darauf fl i ppern zu kön nen, braucht man einen ins Hoch­format gedrehten 1 6:9-Monitor.

Mon itore ohne Drehge lenk kan n man a l s Behelf auf d e n Schre ibtisch legen und mit Büchern oder Ähn l i­chem oben abstützen - besonders a l l­tagstaug l i ch ist das natür l ich n icht. E in Tischfl i pper i st da schon prakt ika-b ler : ln der e infachsten Va ria nte re icht dafü r ein 1 6:9-Monitor und e ine aus MDF- oder Mu lt ip lexplatten gezi mmerte flache, oben offene Kiste. Mit H i lfe eines Kantholzes und e iner VESA-Ha lteru ng lässt s i ch das D isp lay bünd ig dar in befest igen . Wegen der sta rken Winke labhän­g igkeit von TN-Disp lays sol lte man h ierfü r e inen Mon itor mit I PS- oder VA-Pane l a nschaffen, d ie man mit einer Diagonalen von 23 Zol l schon fü r wen iger als 200 Euro bekommt.

Zum Spie len auf e inem Tisch-F l i pper reicht die Tas­tatur theoretisch aus . Authentischer wi rd es natür­l ich mit echten F l ipperknöpfen . Die US-Fi rma Nano­tech vertre ibt mit dem neun Ki lo schweren P inba l l Wizard e inen Al l - i n-One-Controler mit Abschussbol­zen, Rütte lsensor und authentischen Buttons. Leider kostet der Spaß 300 US-Do l l a r.

Kreisverkehr

Visua l P inba l l i st i n erster L in ie e in F l ipper-Editor mit Windows-Oberfläche. Entsprechend lassen sich ge­wünschte Tische n icht besonders komfortabel laden und sta rten . H ier kom mt d ie F reeware HyperPin ins Spie l . Damit kann man über e in Drehmenü am u nte­ren B i ldsch i rmrand a l l e i n sta l l ie rten Tische u nter einer sch icken g rafischen Oberfläche begutachten und natürl ich auch sta rten . Das Tol le : Für d ie Bedie­nung werden nur d ie Sh ift-, Enter- und Escape-Tas­ten benötigt - auf Tischfl i ppern oder Geräten im Ori­g ina lgehäuse lässt s ich HyperPin desha lb sti lecht mit den Knöpfen am Gehäuse bed ienen.

Die insta l l ierten Tische muss man zunächst i n Hy­perPin ein pflegen. Das geschieht in der Datei Visua i ­P i nba l l .xml , d ie im HyperP in-Od ner u nter .. \Data­bases\Visua l P i nba l l\" l iegt. Der Aufba u der XML­Datei ist recht s impel : Der wichtigste Ei ntrag ist <game

name>, der e i nfach den Namen der VPT-Datei des Tisches ohne Dateiendung enthä lt. Auf Wunsch übern immt d ie F reeware HyperPin Database Ed itor das mühsame XML-Gefricke l .

Die anzuzeigenden Vorschau bi lder entn immt Hy­perP in dem E intrag <description> . Die B i lder müssen unter dem dort angegeben Namen i n den Ordnern Backg lass Images, Table Images und Wheel Images u nter "\HyperPi n\Med ia\Visua l P i nba l l\" l iegen . l n d e n meisten Fä l len entha lten d i e v i rtue l len Tische kei ne Vorschaub i lder. Im VPForum fi nden s ich aber fü r fast a l le popu l ä ren Tische sogenannte Media­packs. Entpackt man d iese Archive im HyperPin-Ord­ner, so landen s ie automatisch in den richtigen Un­terordnern .

Perfekt ionisten können u nter g le ichem Dateina­men i n den Ord nern F lyer I mages und l n struct ion Cards u nter "\HyperPi n\Med ia\HyperPin\" auch Bi l ­der von Spie lanle itungen und von zeitgenössischen Prospekten h i nterlegen.

Beim ersten Sta rt e ines neu insta l l ierten Tisches p latziert Visual P inba l l d ie Punkteanzeige - das DMD (Dot Matrix D isp lay) - meist i rgendwo auf dem ei­gentl ichen Spie lfe ld . A ls letzter E i n richtu ngssch ritt muss das DMD desha lb an seinen fi na len P latz ge­rückt werden . Das geht am le ichtesten, wen n man be i laufendem F l i pper d ie Taste T drückt. Mit dem nun sichtba ren Mauszeiger lässt s ich das DMD be­quem aufs zweite Display versch ieben und dort auf d ie gewünschte Größe ska l ie ren . Wer auf se inem Desktopmon itor oder e inem Tischfl i pper sp ie l t, muss mangels zweitem LCD mitunter etwas puzze ln , bis das DMD am oberen oder u nteren Spie lfe ld rand seinen P latz i n e iner freien F l äche gefu n-den hat.

Das Versch ieben der P u n kteanzeige von der Sp ie lfl äche auf einen zweiten Sch i rm qu ittiert Visual P inba l l häufig mit un leserl ichen Grafiksalat U rsache und Lö­sung s ind recht s impe l : Je nach gen utz­tem Display muss Visua l P inba l l die DMD­Grafi k im Hoch- oder Querformat aus­geben. Um d ie Ausr ichtu ng zu ändern, öffnet man den Tisch i n Visual P inba l l und kl ickt auf d ie Scha ltfläche Scri pt. I m n u n offenen Ed itorfenster sucht man ansch l ie­ßend nach " DMD", was neben a nderen Treffern auch eine Zei l e mit dem I n ha l t Settings.Value(..rol") = 0 zu Tage fördert . Der Wert 0 scha ltet d ie Rotation aus, mit 1 ak­tiviert man sie.

Let's roll

Der Bau e ines 1 : 1 - F i i ppers beg i n nt m i t der Beschaffu ng e ines F l i ppergehäuses. E in passendes Gebrauchtgerät fi ndet man mit etwas G lück i n den Klei nanzei­gen der Loka lzeitung . Alternativ b ieten s ich die d iversen F l i pperfo ren u n d -mä rkte i m Netz a n . M i t etwas G l ü c k wechselt h ier e i n defekter F l i pper fü r we­n iger a l s 200 E u ro den Bes itzer. E i nen fu nkt ion ierenden F l i pperautomaten so l l ­te man eher n i cht a ls Gehäusespender heranz iehen: Die Geräte s ind e infach zu selten und zu schade, um s ie zu

"sch lachten".

F i ndet s ich i m nä heren U m kre is kei n Altgerät, kan n man auch vom Tisch ler MDF-Piatten zuschnei­den lassen und das Gehäuse (Cabinet) uhd das Kopf­te i l (Backbox) sel bst bauen . So l l d ie E igen kreation mög l i c�st rea l i st isch aussehen, steht ansch l ießend d ie Suche nach Anbautei len wie Beinen, Scheiben­schienen und der Mü nze inwurftü r auf der To-do­Liste - kauft man die Sachen neu, wird es teuer. Fü r unseren c't-F i i pper haben wir desha l b g le ich zu e inem defekten Orig ina lgehäuse ge-g riffen .

D ie Aufgabe des Sp ie lfe lds ü bern immt e in gewöh n l icher LCD­Fernseher, wobei je nach F l i pper­bauart un tersch ied l i che B i l d ­sch i rmd iagona len zu r Auswa h l stehen : Wen ige F l i pper wurden mi t e inem breiteren Gehäuse (60 cm, Wide-Body) gefe rt igt, i n dem s i ch e in 42"-Fe rnseher un ­terbr i ngen lässt. l n d ie hä ufiger a nzutreffenden F l i pperautoma­ten mi t der reg u l ä ren Breite von rund 55 Zenti metern (Standard­Body) passen Fernseher mit Diagonalen von 37 b is 40 Zol l . Wer d ie Garant ie des TV beha l -ten möchte, sol lte zum 37-Zöl-ler g reifen , um n icht aus P latz-

c't Hacks 3/20 1 2 1 9 3

-;§N!..!!,[.I LCD-Fiipper

Zirkelt man mit den

Flipperknöpfen durch die

einzelnen Tische, zeigt

HyperPin den Namen des

Flippers und eine Vorschau

des Spielfelds an.

TIPP

Wer nicht jeden Tis�h

Hand in HyperPinS von .

Konfigurationsdatei

einpflegen möcht:, kann

. h die Arbeit mit dem

SIC p·

kostenlosen Hyper ��-

Oatabase-Editor deutlich

erleichtern.

Jeder Tisch hat in HyperPins

Konfigurationsdatei einen

eigenen Eintrag.

gründen den Frontrahmen und d ie Rückwand ab­

schrauben zu müssen.

Für u nseren c't-Pin mit Sta ndard-Body fie l d ie

Wahl auf e inen UE40DSOOO von Samsung. Die Höhe

seines 40"-Displays entspricht nahezu exakt der

Breite eines originalen F l ipperspielfelds. Zudem

zeichnet s ich das Display auch aus den Diagonalen

betrachtet durch eine sehr geringe Wi n kelabhän­

gigkeit und einen sehr hohen Kontrast aus - n icht

u nwichtig, wenn mehrere Leute um den F l i pper

stehen. Ein weiterer

Vortei l des Sam­

" R dshow VP91 1 l . OFS " > 1<game name= oa - , -Ro d Show (Williams 1994) sung-TV: Trennt man

ihn i m Betrieb vom

Stromnetz, schaltet

er sich später auto­

matisch ein, wenn

,\ <desc r ipti on>Red and Ted s a

< /descr iption>

<manu factu re r>Williams< /manu facture r>

' <year>1994< / yea r>

\ <type>SS</ t ype>

f< tgame>

94 1 c't Hacks 3/20 1 2

wieder Netzspan­

nung anl iegt. Somit

konnten wir ihn einfach zusam­

men mit dem PC a n eine Mas­

ter-Siave-Steckdose n leiste an­

schließen. Andere TV-Modelle

bleiben nach einer Netztren­

nung im Standby-Modus. Dann

muss man vorm Fl ippern immer

erst d ie Fernbedienung raussu­

chen, u m das .,Spielfeld" einzu­

schalten.

Da der - bereits vom Kunst­

stoffgehäuse befreite - 40-Zöller

sechs Mi l l i meter zu breit für

unser F l ippergehäuse war, muss­

ten wir vor dem Einbau mit einer

Oberfräse für den nötigen Platz

sorgen. Wer sich die Tischler­

arbeiten sparen möchte, greift

zum 37-Zöl ler - muss dann aber

mit einer Lücke zwischen Dis­

playrand und Gehäusewänden

leben. Am einfachsten lässt diese

sich mit schwarzem Tonkarton

kaschieren.

Im Kopfteil eines Fl ippers fin­

den sich zwei sichtbare Elemen­

te: Ein Titelmotiv ( .. Backglass")

und im u nteren Bereich die

Punkteanzeige. Links und rechts

davon finden die Lautsprecher

ihren Platz. Damit der virtuelle

F l i pper möglichst realistisch

wirkt, muss die Backbox natür­

l ich wieder mit Leben gefüllt

werden. Das geschieht mit

einem oder zwei Monitoren.

Viele Fl ipper-Bauer setzen einen

einzelnen 27"-Monitor hochkant

in d ie Backbox und lassen ihn

unten das DMD und oben das

Hintergru ndbild anzeigen. Be­

sonders schön sieht diese Lö-

sung aber nicht aus, da die Back­

box eines F l ippers mit rund 70

Zentimetern deutlich breiter als

der Mon itor ist, sodass u m den Schirm herum viel

tote Fläche entsteht. Für unseren c't-Pin haben wir

uns deshal b für den Einbau von zwei Monitoren ent­

schieden.

Das H i ntergru ndbild zeigt der 27"-Monitor

e2795Vh von AOC, den man bereits für rund 200

Euro bekommt. Wichtige Kaufkriterien waren für uns

ein HDMI-Eingang und ein Anschluss für VESA-Hal­

terungen, um den Bi ldschirm sicher zu montieren.

Als Aufhängung haben wir ein Kantholz mit zwei

Eisenwinkeln von innen in das Gehäuse geschraubt.

Da der Platz im Kopfteil des F l ippers ohnehin be­

grenzt ist und die originale Punkteanzeige gerade

mal 34 cm x 9 cm misst, reicht für das DMD ein altes

1 5- oder 1 7-Zoii-LCD. Bei eBay kostet so ein Monitor

weniger als 20 Euro. Auch hier sollte man auf einen

Digitaleingang und eine VESA-Vorbereitung achten.

Beim c't-Fi ipper kam ein ausrangierter L367 von Eizo

zum Einsatz.

Der E i nba u i n s Kopftei l e rfordert mange l s P latz etwas lmprovisat ionsgesch ick: Sol len beide Mon ito­re bünd ig h inter der Frontblende hängen, muss man u nten i n s Kopftei l e inen Sch l i tz sägen und den Sch irm uns ichtbar nach u nten aus der Backbox he­ra us in das F l i ppergehäuse h i ne i n ragen lassen. Je nach Bauart k lappt das a ber nicht mit jedem F l i pper. Wir haben das Eizo-LCD desha lb e in ige Zentimeter versetzt eingebaut, sodass sein oberer Ra nd h i nter den 27-Zöl ler ragt. Wei l er dadu rch nicht bünd ig mit der F rontb lende absch l ießt, haben wir mit etwas Tonka rton dafü r gesorgt, dass man d u rch d iesen Spalt von der Seite kei ne u ngewol lten E inb l icke in das Kopftei l bekommt.

Wie beim Orig ina l sind neben der Punktea nzeige d ie Lautsprecher montiert. Unsere Wah l fie l auf das Wavemaster-Set MX-3+. Es ist mit rund 35 Euro n icht besonders teuer und hat e inen Lautstä rkereg ler mit e inem ausreichend langen Kabel, den wir unauffä l l ig an der Unterseite des F l i ppers befestigen konnten. Den mitgel ieferten Subwoofer haben wir i n nen mit dem F l i pper versch rau bt. Dad u rch ü berträgt s ich unter anderem das Rumpe ln der Sch lagtürme und der S l ingshots auf das Gehäuse und sorgt �o fü r e in rea l i st isches Spie lgefü h L

Hin- und hergerechnet

Angetrieben wird unser v i rtuel ler F l i pper vom leicht mod ifiz ierten "Opti ma len PC" aus c't 25/1 1 ( I ntel Core i5 2500) . Für den Betrieb der d re i D isp lays haben wir noch eine zweite G rafi kka rte e ingebaut.

Da sie nur das k le ine LCD mit der Punkteanzeige ver­sorgt (mit 640 x 480 Pixeln) , reicht h ier ein günstiges Model l mit Digita lausgang. Zudem haben wir anstel­le e iner AMD-Ka rte eine GeForce-GTX-560 verbaut, da Visual P inba l l mit Nvid ia-GPUs besser zusammen­a rbeitet.

Da nk ausreichend Rechenpower zeigt unser c't­F i i pper auch bei Mu lt ibä l len kei ne Ruckler . Als ge­nügsam kan n man Visua l P inba l l aber n icht bezeich­nen: Auf e inem Rechner mit Core-i3-CPU nervten bei e in igen Tischen Ruckler - womit d ie Kugel meist ver­loren ist.

A ls E i nbau platz fü r den PC bietet s ich der h i ntere Tei l des Gehäuses an . Zum E inscha lten verlängert man e infach den Powerscha lter des Rech ners und fü h rt i hn zusammen mit dem Stromkabel u nten aus dem Gehäuse heraus . Da TV-Disp lay und Rechner reich l ich Wärme produzieren, sol lte man das Gehäuse ausre ichend belüften. Idea lerweise saugt ein 80-mm-Lüfter an der Unterseite h i nter dem M ü nzein­wurf Fr isch l uft an , wäh rend e in oder besser zwei ge­nauso g roße Lüfter die Abwä rme an der Rückseite ku rz u nterha lb der Backbox wieder h i naus beför­dern . Die notwend igen Öffn ungen sägt man mit e inem Lochsäge-Aufsatz fü r hande l süb l iche Bohr­masch inen .

Wer im Arbeitszimmer bereits e inen ausreichend schne l len PC stehen hat, kan n e in ige H u ndert Euro sparen, wen n der F l ipper ebenfa l l s im Arbeitszimmer stehen darf: Statt e inen Rechner dauerhaft i ns Cabi ­net zu bauen, z ieht man e i nfach d ie Strom-, USB­und HDMI-Kabel nach außen und sch l ießt s ie nu r bei

c't Hacks 3/20 1 2 1 9 5

LCD-F i i pper

D igita l e r B o lzen

Wi l l m a n einen d ig ita len Ba l labschussbolzen verbau­

en, lässt s ich das TV-Gerät n icht auf den Trageleisten des ehemal igen mechani­schen Spie lfe lds ablegen. Digitale P lunger s ind ge-

nauso lang wie d ie or igina­len und würden s ich des­

ha lb mit dem Fernseher in d ie Quere kommen. Entwe­

der montiert man das Dis­play höher oder tiefer a l s

das a lte Spielfe ld oder g reift zur Stichsäge, um den

P lunger weiter u nten zu platzieren .

96 1 c't Hacks 3/20 1 2

Bedarf an den Desktop-PC an . Nach unseren Erfah­rungen ka n n man dann auf d ie Lüfter i m F l i pper­gehäuse verzichten - nicht aber auf d ie Öffnu ngen.

Zahlen und Rütteln

Bei e inem Tischfl i pper - und erst recht auf e inem vir­tue l len P inba l l im echten Gehäuse - ist e ine Tasta­tu rsteuerung n icht n u r öde, sondern absolut tabu . Rea l i st ischen Spie lspaß g ibt es nu r mit den or ig ina-

len F l i pper-Buttons . Theoretisch kön nte man dafü r e ine PC-Tastatur zerlegen und d ie benötigten Tasten­konta kte auf die e inze lnen Buttons u m löten . Deut l ich e lega nter ge l i ngt

d ie Verkabel ung jedoch mit spezie l len 1/0-Piat inen, d ie man bereits fü r 40 Euro bekommt.

Einen recht g roßen Funkt ionsu mfang bietet der Mot- Ion-Adapter, den d ie F irma NanoTech fü r 99 US­Do l la r auf i h rer Webseite vertrei bt. Die P lat ine hat zwei Pfostenstecker, deren Anschl üsse sich ei nfach mit den gewü nschten Kontakten, wie dem echten M ü nzprüfer, und den Buttons am F l i ppergehäuse verb inden lassen. Am PC meldet s ich d ie Plat ine a ls Gamecontrol ler an und wird ohne Treiberinsta l lation

Emu lation : Lega l oder gedu ldet? Die Frage nach der Lega l ität begle itet die Emu latoren-Szene seit ih ren Anfängen: Die Emu latoren selbst s ind unproblematisch, d ie zu emu l ierende Software meist n icht. Kaufen kan n man d ie Programme heutzutage n icht mehr, und kurz mal bei den Rechteinhabern fragen geht a uch nicht; d ie zugehörigen F i r­men s ind näml ich oft schon seit Jahrzehnten p leite. ln der Szene g i lt Software von längst abgewickelten Firmen desha lb a l s quas i frei ­gegebene "Abandonwa re" - was stimmen kann , v ie l le icht a ber a uch n icht, denn wer weiß, ob d ie Rechte vor Toressch luss vielleicht n icht noch weiterverkauft worden s ind?

Besonders kurios i st d ie Situation bei den für d ie Emu lation benötigten ROMs von F l ipper­a utomaten . Auch diese u nterliegen nach wie vor Copyrights - obwohl F l ipperherste l ler wie Wi l l iams, Ba l ly, Gottl ieb und Data East längst Gesch ichte s ind . Im Fa l l von Bally u nd Wi ll iams hat der Ersatztei lversand P lanetary P inba ll d i e Rechte gekauft u n d l izenziert s i e gegen Geld a n kommerziel l e Anbieter. G le ichzeitig bietet

P lanetary P inba l l d ie F l ipper-ROMs zum freien Download auf der F i rmen-Website a n - ohne jedwede Copyr ight-H inweise oder Disc la imer. Auch auf der F l ipperfan-Datenbank ipdb.org g ibt es die ROMs zum fre ien Herunter laden, laut Setre iber offizie l l genehmigt von P lanetary Pinba l l . Dass d ie Dateien n icht n u r zum Flashen von echten F l ipper-EPROMs, sondern auch zur Emu lat ion genutzt werden, dü rfte a l len Betei­l igten klar sein .

Gary Stern, Chef d e s g le ichnamigen F l ipper­herste l lers - der einzige noch aktive -, steht angebl ich sogar im regen Austausch mit der Emu lator-Commun ity. Auch auf seiner F i rmen­Website kan n man al le ROMs kosten los herun­ter laden. Laut Szenekennern habe man s ich darauf geein igt, dass neuere Stern-ROMs (SAM-Plattform, ab 2005) n icht emu l iert wer­den, Stern dafür a ber d ie Emu lat ion ä lterer ROMs (WhiteStar-P iattform) für n icht kom mer­ziel le Zwecke er lau bt. Der ROM-Emu lator VPin­Mame u nterstützt folg l ich keine Stern-ROMs der aktue l len SAM-Plattform.

• I

automatisch erka n nt. Da Visual P inba l l , andere F l ip­peremu latoren u n d HyperP in den Contro l le r nat iv u nterstützen, i st hier ke ine weitere Handa rbeit in den Konfigurationsdateien nötig .

Verlockend: Der Mot- Ion-Adapter hat e inen e in­gebauten Lagesensor, auf dessen Werte Visua l P in­ba l l automatisch zug reift. Dadu rch ist es mögl ich, du rch Rucke ln am Tisch den Ba l l lauf zu beeinfl u ssen - wie beim Orig i na l fü h rt zu energisches Rütte ln schne l l zum Tilt . Zudem unterstützt der Adapter den ebenfa l l s von NanoTech angebotenen d ig ita len Ba l l ­abschussbolzen (P lu nger) .

Bei unserem c't-P inba l l s i nd wir a l lerd i ngs auch schne l l an d ie G renzen des Mot- Ion-Adapters gesto­ßen. So muss der Lagesensor in den Gamecontrol ler­E inste l l u ngen i n der Systemsteuerung von Windows zunächst ka l ib riert werden . Dafü r soll man den F l i p­per e inma l von a l l en Seiten anstoßen oder le icht an­heben . Trotz d iverser Versuche wol lte uns d ie Ka l i ­brierung aber n icht ge l ingen : Ruckelten wir zu sanft am Gerät, reagierte der Sensor so empfind l ich, dass a l le ine der Scha l l d ruck des Subwoofers beim Spielen m itunter e inen Ti lt aus löste. Rüttelten wir dagegen beim Ka l i b rieren beherzter a m Gehäuse, war der Sensor a nsch l ießend so unempfi nd l ich , dass man den F l i pper später bei nahe u m ki ppen m usste, u m überhaupt e ine Reaktion herbeizufüh ren .

Das war a l lerd ings nu r das k le inere Prob lem: Es ist bei nahe u n mögl ich , den F l i pper von a l len Seiten g leich stark anzustoßen. Die daraus resu lt ierende fa l­sche Nu l l ste l l ung des Sensors fü h rt dazu, dass a l l e Bä l le im Sp ie l e inen Rechts- oder Li n ksdra l l haben ­so, a l s ob der Tisch sch ief stehen wü rde. Auf VP­Foru ms.org g i bt es zu d iesem Prob lem e in ige Lö­sungsvorsch läge. Aufgrund des nahenden Redak­t ionssch lusses haben wir aber stattdessen den Lage­sensor mit dem Di rectX-Tool DXTweak einfach aus­gescha ltet.

Wi l l man seinen virtuel len F l i pper mit a l len origi­nalen Funktionen ausstatten, darf d ie Warnung des DMD nicht feh len, d ie erscheint, wenn man die Münz­tür öffnet. Außerdem sol lte man dort mit Drucktas­tern Spie le inste i l ungen im F l i pper-ROM verändern können - beispielsweise die Lautstärke oder die An­zah l der Bä l le pro Spiel . Mit dem Mot-Ion-Adapter geht das nicht ohne Weiteres, da sich i n Visual P inba l l n icht e instel len lässt, welche Aktion du rch welchen Gamecontrol ler-Knopf ausgelöst wird. Abhi lfe schaf­fen nur Tools wie Joy2Key, d ie die Events von Game­control lern aufTastendrücke um leiten.

Vie le P i nba i i -Bast ler g reifen desha lb auf den I-PAC2-Adapter zu rück, den man auch i n deutschen Webshops bekommt. An seine Schraubkontakt le is­ten lassen s ich bis 32 Scha lter ansch l ießen. Verbin­det man den Adapter per PS2 oder USB mit dem PC, meldet er s ich dort a l s Tastatur an . Auf der g rafi­schen Oberfläche des m itgel ieferten Tools Win i PAC muss man ansch l ießend e inma l fest legen, welche Tastend rücke jeder Kontakt aus lösen so l l .

E i nen Lagesensor hat der I-PAC2-Adapter n icht. l n den Vi rtua i -P inba i i -Foren fi nden s i ch a ber d iverse Bauvorsch läge, um mit Pendeln , echten Gamecon­tro l lern oder Quecks i l berschaltern du rch Rütte ln am Tisch den Ba l l lauf zu beeinfl u ssen.

Blitzen und Blinken

Unser so ausgestatteter c't-P in spie lt s ich fast wie e in Orig ina l (Video s iehe c't-Li n k) . Doch im Verg leich zu echten F l ippern fehlt noch das gewisse Etwas: Wer e inma l im sch ummerigen Knei pen l icht gefl i ppert hat, w i rd s ich an das F lackern der Lä mpchen und Strobes er innern und daran , w ie der Tisch bei jedem Treffer am Bumper erzittert.

Als erste Maßnahme kann man mit einer klei nen Freeware etwas mehr aus dem Kopftei l herauskitze ln :

Tl PP . Spielt man häufi� mit

.

F reunden , eignet SICh em

Fernseher mit einem

VA-Panel nach unseren

E rfah rungen besser. Auf

TVs mit !PS-Technik

verblassen die Farb�n aus

diagonalen E inbl ick­

winkeln stärker. Zuschauer,

die neben dem Spieler

stehen , sehen das Spielfeld

also flauer .

c't Hacks 3/20 1 2 1 97

"D ie Emulation hä lt das Fl ipper-Feuer am Leben" Was sind das eigentlich für Leute, die in ihrer Freizeit wochenlang F l ipper­Tische nachbauen? Wir haben mit Noah Fentz und J P Salas gesprochen. Der US-Amerikaner Fentz betreibt seit 2009 die Fl ipper-Emulations-Website VPForums.org und den Onl ineshop virtuapin.net. Der Spanier JP Salas wohnt i n Oslo und hat einige der ge­lungensten Software-Fi ippernachbau­ten gestaltet.

c't: Was hat Ihre Flipper-Leidenschaft aus­gelöst? Ein bestimmter Tisch womöglich?

JP Salas: I ch kan n mich ga r n icht mehr daran er innern, welche Tische i ch a l s Ju­gendl icher gespielt habe - ehr l i ch gesagt habe ich seit 35 Jahren keinen echten Au­tomaten mehr angefasst. Al lerd ings habe ich viele Visuai-P i nba i i -Tische gespielt . i n d e n Foren g i n g e s i rgendwa n n darum, dass "Taxi" (Wi l l iams, 1 988) b is lang noch nicht nachgebaut wurde. Und dann habe ich mich einfach d rangesetzt, ohne e ine Ahnung von Vi sua l P inba l l oder Photo­shop zu haben.

Noah Fentz: Mein Opa hatte e inen Cam­pingplatz - und natür l ich, es waren d ie Siebziger, stand i m Laden e in a lter EM (Anm. d. Red: E lektromagnetischer F l i p­per). Bis heute zerbreche ich mi r den Kopf, welches Gerät das genau war - ich wei ß n u r noch, dass Cowboys drauf waren. Wir haben an dem Ding jeden Tag stu nden­lang gespielt. Ab da war ich süchtig.

c't: Glauben Sie, dass Flipper-Emu/ationen die in den letzten Jahren abgenommene Begeisterung für echte Tische wieder we­cken können ? Oder ist das Ganze nur ein Hobby für Nostalgiker?

Fentz: I ch g laube, dass d ie Emu lation das F l i pper-Feuer am Leben hä lt. I ch wei ß von etl ichen VP-Forum-Mitgl iedern, dass

c't: Anfangs gab es ja nur sogenannte 4:3-Tische für normale Desktop-Monitore. Wann kamen die ersten 1 6:9-Tische für "echte" virtuelle Flipper (Cabinets)?

Fentz: Kurz nachdem VPForums gestartet i st, hat s ich Nanotech bei m i r gemeldet. S ie wol lten i h re für den kommerzie l len U ltraP in -F i i pper mod ifiz ierte V isua i -P in­ba i i -Version a n d ie Öffent l ichkeit br ingen. Und erst d iese, a l so Version 9, ermög l i ch­te den 1 6:9-Modus, den man ja für e igene Cab inets benötigt.

c't: Hat Nanotech also den virtuellen Flipper im echten Gehäuse erfunden?

Fentz: Da g ibt es viele, d ie s ich a l s Erfinder sehen. U l t ra P i n war jedenfa l l s d ie erste kommerzie l l erhält l iche Variante.

c't: Wie kann man Flipper-Simulation noch besser machen? Was wünschen Sie sich für die Zukunft?

Fentz: Am a l lermeisten wünsche ich m i r, dass d ie sogenannten "F l ip per-Pu risten" von ih rem hohen Ross kommen und d ie Emu lat ion end l ich ernstnehmen. Außer­dem wünsche ich m i r, dass d ie Entwickler von kommerzie l len F l ipper-S imulat ionen wie Fars ight ("P inba l l Arcade") zukü nftig Cabinets und d re i Disp lays unterstützen . Und natür l ich wäre es tol l , wenn F l ipper­Emu lat ion endl ich auch im Ma instream ankommt.

Sa/as: Ich würde mir ein kostenloses, VP­artiges P rogramm mit echter 3 D-Unter­stützung wünschen. Es wäre tol l , wen n der Editor von P inba l l Areade veröffentl icht würde. Ich würde a uch Geld dafü r ausge­

ben, wichtig wäre m i r aber, da s s e s e i nen kos­tenlosen P layer für die Ti­sche geben würde.

c't: Wie lange dauert es, einen Tisch zu gestalten und zu programmieren?

Fentz: Das var i iert stark. Der Terminator-2-Tisch, den ich mit Unc leRea-

mus gemacht habe, hat fünf Monate ge­dauert. Und fertig ist er immer noch n icht.

Sa/as: Das kommt auf den Tisch an . Es g i bt Tische, die waren nach zwei Wochen fertig, an a nderen habe ich d rei Monate gearbeitet. I nzwischen beherrsche ich Photoshop, dad u rch geht a l les wesent­l i ch schne l le r. I m Du rchschn itt brauche ich ungefäh r e inen Monat.

c't: Wie viel Zeit investieren Sie täglich in das Hobby?

Salas : U ngefäh r d re i Stunden täg l ich, oft auch mehr, vor a l lem am Wochenende.

c't: Wie genau funktioniert eigentlich die Kommunikation mit den Pinbaii-ROMs? Ist das alles dokumentiert?

Fentz: Wen n e in Handbuch vorhanden ist, steht da e igent l ich a l les d r i n : Die Num­mern von Lampen, Scha ltern und Mag­netspu len im Handbuch sind d ie g leichen wie im ROM-Emu lator VPinMame.

Salas: Wen n wir a l le rd i ngs kei n Hand­buch haben, dann g i l t Tr ia l and Error. Und das dauert.

c't: Woher kommen die extrem detaillierten Fotos von den Spielfeldern?

Fentz: I ch versuche immer, so viele hoch­a ufgelöste Fotos von gestri ppten Sp ie l ­feldern zu finden wie mögl ich . E i n ige s ind Komp lettscan s, e i n ige s ind aus mehreren Fotos zusa m mengestückelt. Manchma l habe ich sogar schon Fotos von a lten Werbeflyern verwendet.

Salas: im I nternet findet man meist sehr g ute Fotos. Manchma l bekomme ich auch nachgema lte Sp ie lfe lder zuge­sch ickt, meistens baste le ich mir das Sp ie lfe ld aber aus untersch ied l ichen Fotos zusa m men - das i st wie e in Puzzle­spiel .

-

Fü r manche Tische g ibt es sogenannte aktive Back­g lasses, bei denen je nach Spielver lauf das B i ld mit dem F l ippermotiv im Kopftei l so aufbl i tzt und b l i nkt, a l s wären h i nter dem B i ld tatsäch l i ch u nzäh l ige G lühbirnchen montiert. Verantwort l ich dafü r i s t das k le ine Tool U ltraVP, das mit wen igen Mausk l icks in ­sta l l ie rt und e inger ichtet i st. D ie nöt igen Dateien und d ie I n sta l lat ionsan leitung fi nden S ie ü ber den c't-Li n k. Die Sache hat a l lerd ings zwei Haken : Richtig spektaku lä r sehen d ie b l i nkenden Motive n icht aus und U ltraVP genehmigte s ich bei u nseren Tests so viel Rechen le istung, das e in ige Tische anfingen zu rucke ln .

Die neueste Entwickl ung i n Sachen Backg lass­An imation he ißt B2S. Auch hier b l i nkt u nd b l itzt es im Kopftei l des v i rtue l len F l ippers. Auf unserem F l i p­per wirkte das Leuchtspektakel viel kontrastre icher a l s bei U l traVP und das Tool veru rsachte auch keine merkl ichen Performa nce-Ei nbußen . Zudem lassen sich damit im Backglass auch An imationen abspie­len. Das kom mt insbesondere Tischen zugute, d ie im orig ina len Kopfte i l be isp ie lsweise die P u n kte mit H i lfe von Drehwalzen anzeigen oder ü ber andere mechan i sch beweg l i che Tei l e verfügen . B i s l ang musste man auf solche Spie lereien verzichten. E inzi­ger Wermutstropfen : B2S�Backg lasses g ibt es derzeit nur fü r wenige Tische.

P rofi s u nter den P i n-Sel bstbauern reicht a ber sel bst das noch n icht: Mit H i lfe e iner LEDWiz ge­nannten Plat ine steuern s ie Leuchtd ioden oder Stro­boskope, die sie i n s Cab inet oder d ie Backbox ge­baut haben. Da die P lat ine ü ber Visua i Pi nMAME mit dem F l i pper-ROM i nterag ieren kann , fügt s ich das Lichtspekta kel naht los i n s Spie lgeschehen e in . Mit H i lfe von Re la is l assen s ich ü ber LED-Wiz soga r Rumbier und Knocker ansteuern, sodass de r F l i pper genauso zittert und vibr iert wie e in echter. (spo) www.d.de/cs 1208090

TIPP Wil l man einen a lten

Fl ipper aus D-Mark-Zeiten mit einem Euro­

Münzprüfer ausstatten b�nötigt man zusätzl ich e�nen Dremel oder eine

_dünne Meta llfeile: Die

außeren Münzeinwurf-sc�! itze für E in-, Zwei- oder Funfmarkstücke s ind zu schma l für 50-Cent- oder Euromünzen und m .. ussen

verbreitert werden .

c't Hacks 3/20 1 2 1 99

Arcade-Cabinet i m Selbstbau

Da niel Bachfeld

Em u l ato r-P C i m S p i e l h a l l e ngehä use

.. -:::----·

Die Maschine sieht aus wie ein Pac-Man-Automat aus den frühen Achtzigern, spielt mit einem MAME-PC aber pra ktisch jeden Spielha l lenklassiker. Mit Zeit und Handarbeit lässt sich �

.er Automat nach bauen.

Kurzinfo

Zeitaufwand:

mehrere Wochenenden

Kosten:

400-1 000 Euro

Elektronik:

Crimpzange, Kabel

Holzbearbeitung:

Akkuschrauber, Stichsäge, Kreissäge, Lochsäge, Forstnerbohrer, Holz-bohrer, Fei le, Schraubklemmen

Metallbearbeitung:

Gehrungs lehre, Bügelsäge

Feinwerkzeug: ·

Schraubendreher, Maßband, L ineal

1 00 I c ' t Hacks 3/20 1 2

5 pie lha l lenklass iker im S itzen am PC zu spie len ist wie Pommes ohne Majo: I rgendwie gehts, aber

so richtig sch mecken tuts n icht. Und spielen mit der Tastatur? Sti n klangwei l ig , zu mindest im Verg leich zu g roßen, roten Buttons, auf die man wie wild häm­mern kan n, und zu de� robusten Sp ie lha l l en-Joy-

1./ stick, an dem man ohne Reue heru m reißen kann . Was l iegt da näher, a l s e inen herkömml ichen PC mit MAME in e in Areade Cabinet zu verfrachten. Alte Ge­häuse mit funktion ierender oder kaputter Ha rdware sind m ittlerwei le jedoch Mangelware geworden und entsprechend teuer. Der E igenbau e ines Gehäuses ist zwar erhebl ich günstiger, a l lerd ings auch mit dem Zusammensuchen der Kom ponenten sowie Sägen und Bohren verbunden . Aber echte Ha rdware­Hacker scheuen d iese Mühen n icht, wenn es darum geht, etwas Exk lusives zu baste ln .

Flott-Schrott

Für d ie Hardware fü r den MAME-PC s ind keine H igh­End-Komponenten notwendig, es reicht der Griff i n d ie " Kan n man später ma l gebrauchen"-Ki ste. Fü r u nser Projekt nahmen wi r e i n a ltes A8N-SLI -Board

Zutate n

1 . Ausrang ierter PC

2. MDF-Piatten, 1 2 mm (siehe Zeichn ungen)

3. Konstrukt ionsholz 28 mm x 28 m m

4. 4 Möbelrol len

5. Holzsch rauben

6. Joystick

7. Joystickkabel

8. 2 gelbe Push-Buttons

9. 2 rote Push-Buttons

1 0. 2 b lau-tra nspa rente Push-Buttons

1 1 . 2 Sta rt-Buttons

1 2. Encoder 1 -PAC ve

1 3. Trackba l l X-Arcade

1 4. 2 Schub ladenschienen

1 5. Aluprofi l

1 6. Ku nststoffprofi l

1 7. 2 Meta l l -Handgriffe

1 8. Schwarze Fa rbe

1 9. Hammersch lagfa rbe

20. Steckschuhe 6,3 m m

2 1 . Kabel 0,5 b i s 1 mm Du rchmesser

22. Lochband

mit Ath lon64, 2 GByte RAM, e ine passive GeForce 6800, e ine Sou ndb laster Aud igy, e ine 1 60 G Byte g roße IDE-Festplatte, e inen USB-WLAN-Adapter, e in Netztei l , Tastatur, Maus (Trackman Marble) sowie d iverse Kabel . Eine ausrang ierte Soundan lage Crea­tive l nspire 5.1 5300 sorgt mit zwei Lautsprechern fü r ausreichend Bescha l l ung des Spie lers und der dazu­gehörige Subwoofer erzeugt Druck im Cabinet. Ein u ralter 1 5-Zoi i-TFT-Mon itor d iente im ersten Sch ritt a l s Disp lay. Im Betrieb kam aber schne l l der Wunsch

c't Hacks 3/20 1 2 1 1 0 1

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Arcade-Cabi net im Sel bstbau

Die Kugel des Joysticks lässt sich abschrauben, die

schwarze Staubplatte verdeckt nach der Montage

das Loch in der Platte.

1 02 1 c't Hacks 3/20 1 2

nach e inem g rößeren Disp lay auf, wesha lb wir i h n gegen e inen 1 7-Zoi i -TFT ersetzten - je g rößer, desto besser. Röhrenmon itore gehen auch und b i lden den Retro-Look aufgrund des Seitenverhä ltn isses 4:3 sogar besser nach. E in vorhandenes 1 7-Zoi i -Röhren­gerät war aber aufgrund sei ner G röße und se ines Gewichts schwerer zu mont ieren, desha lb nahmen wir davon Abstand .

A ls Softwa rebas is haben wi r Windows XP ge­wä h lt. Der que l loffene M u lt ip le Areade Mach ine Emu lator (MAME) lä uft zwar auch u nter L in ux, das ausgewä h lte Frontend mGa laxy und v ie le andere sind jedoch nu r fü r Windows verfügbar. Aktue l l ist MAME 0 . 1 47, das fü r Windows i n d iversen vorkom­pi l ierten Versionen (32- und 64-Bit sowie Debug-Ver­s ion) zum Download bereitsteht. Die 32-Bit-Version tut es auf jeden Fal l . MAME erfordert keine I n stal lati­on, d ie ausfüh rba re Datei extrah iert nur al le Dateien i n e in wäh lba res Verzeichnis . Im Großen und Ganzen

muss man n u n n u r noch den Ord ner ,. roms" mit ROM-Auszügen von Arcade-Spiele bestücken. Die im Netz verfüg baren Arch ive belässt man e i nfach a l s ZI P-Datei und speichert s ie im roms-Ordner. Durch Aufruf von mame.exe sta rtet eine m in ima l ist ische Bed ienoberfläche, i n der a l le i nsta l l ierten ROMs mit Namen des Spie ls ge l i stet s ind - bei sehr vie len ROMs wi rd eine zufä l l i ge L iste a ngezeigt . Das ge­wünschte Spiel wäh l t man mit Cu rsor hoch/runter aus und sta rtet es mit Enter. ln der Regel kommt dann noch e in Copyright-Hinweis, den man bestäti­gen m uss, bevor das eigent l iche Spie l sta rtet.

Je nach Spiel s ind verschiedene Steuerungen not­wend ig : R ichtung, Feuern, Spr ingen, Schub und der­g le ichen . . Standardmäßig steuert man in MAME d ie Richtung mit den Cu rsor-Tasten, Feuer i st d ie Strg­Taste und gesprungen wird mit der Alt-Taste. Für d ie meisten Spie le reicht das auch schon, kompl iziertere Spiele nutzen noch die Umscha lt- und die Leertasten . Dazu kommen d ie Taste 5, d ie den a lten Arcade-Spie­len den E inwurf e iner M ü nze vorgau kelt, sowie Tasten 1 und 2 zum Sta rt e ines Spiels mit einem oder zwei Sp ie lern . Um ein Spiel wieder zu ver lassen, drückt man Esca pe auf der Tastatur.

Um echtes Areade-Fee l ing aufkommen zu lassen, setzt man einen Joystick fü r d ie R ichtungssteuerung und echte Push-Buttons fü r d ie Aktionen e in . Beides g ibt es i n robuster Spiel ha l lenqua l ität im Fachhandel oder auf eßay. Der von uns e ingesetzte Joystick ist e in 4/8-Wege-Stick des Herste l lers Samwa mit ver­ste l l ba rer Restr iktorplatte. Diese P latte begrenzt d ie mög l ichen Steueru ngsrichtu ngen . E in ige der a lten Sp ie le vera rbeiten n icht a l l e R ichtungen; Pac Man beisp ie lsweise ist mit e inem 8-Wege-Joystick n u r schwer zu sp ie len , wei l etwa d ie Joyst ick-Posit ion

Mit der Restriktorplatte lässt sich der Joystick nur in vier statt acht Richtungen bewegen.

"Rechts-Oben" u n bekannt ist. l n der Folge reag iert das Spie l auf R ichtu ngsänderungen i m La byri nth n icht immer wie gewünscht . Mit der angeschraub­ten Platte ka nn man nu r nach oben, u nten, l i n ks und rechts steuern, womi t Pac Man vernü nft ig läuft. Andererseits sp ie len sich K lass iker wie R-Type mit 4-Wege-Beg renzu ng erheb l ich schwerer. Alternativ zu mechan ischen Beg renzern g ibt es d ig ita le Be­grenzer, d ie s ich per Software u mscha lten lassen.

Die Action-Taster zum Feuern und Springen s ind ge lbe und rote Push-Buttons mit hörbar kl ickenden Mikroscha ltern. E ine transparentblaue Action-Taste, in d ie man e ine La mpe e inschrau ben kön nte, so l l den Münzeinwurf s imu l ieren . Wer es sti lecht möch­te, baut statt der Coin-Taste e inen mecha n ischen Münzprüfer e in , e infache Ausfüh ru ngen s ind ab 20 Euro zu haben. Ein zweiter b lauer Push-Button sol l Escape s igna l is ieren. Daneben g ibt es spezie l le Tas­ten mit F iguraufd rucken zur Wah l von "One P layer Sta rt" und "Two Player Sta rt".

Die Koppl ung des Joyst icks und sämtl icher But­tons an den PC sowie d ie Zuordnung zu den richti­gen Tastendrücken übern immt das Arcade-Control­l nterface 1-PAC VE mit USB-Ansch luss, das s ich quas i a l s Tastatu r am System an meldet. Die Schn ittste l l e hat zwei Schrau bklem mle i sten, auf d ie man d ie Ka bel der Mi kroscha lter fü h rt. E i n Low-Signa l (ge­drückter Mikroscha lter) am Ansch luss 1 UP wandelt der 1 -PAC i n das S ignal "Cu rsor hoch" um. Fo lg l ich schl ießt man a n d iesen Anschluss den M ikroscha lter des Joyst icks fü r "Oben" an. E ine s i n nvol le Zuord­nung der Tasten zu den Eingängen fi ndet s ich i n der Tabel le "Ansch lü sse 1-PAC".

Für verschiedene Funktionen gibt es unterschiedliche Aus­führungen von Push-Buttons. Man bekommt sie in einer Vielzahl weiterer Farben.

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Arcade-Cab inet im Selbstbau

• • • •

Da die Befestigungsschrauben für den Trackbal l einige

Mill imeter zu kurz waren, haben wir mit einem 1 5-mm­

Forstnerbohrer die Löcher abgesenkt.

Software Die Bed ienoberfläche von

MAME i st weder schön noch komfortabel . Diverse

Frontends hübschen das Ganze auf und erleichtern

die Bedienung. Das sch lan­ke grafische Frontend

mGalaxy leistet beispiels­weise bei kleineren ROM­

Sammlungen gute Dienste. Das von der Hornepage he­runtergeladene Archiv ent-

packt man in den MAME­Ordner. Zum Start ruft man mGa laxy.exe auf. D ie Spie l­

auswah l erfolgt m it dem Joystick, zum Start d ient die

Taste 1 respektive der But­ton "One Player Start". Ab da übern immt MAME d ie

Kontro l le und es gelten d ie oben genannten Tastenzu­ordnungen. Zum Verlassen des Spiels d ient die Escape-

Taste, Gleiches g i lt für das Verlassen von mGalaxy.

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•

•

Die Ansch lüsse der Joystick-Mikroscha lter verbin­det man auf der e inen Seite mit dem Masseansch luss des I nterface und auf der anderen Seite mit dem je­wei l igen E ingang des 1-PAC. Action-Taster 1 wird zu

"STRG", d ie Coin-Taste zu "5". Sp ie le wie Centipede oder Miss i le Command

spie lt man n icht mit e inem Joyst ick, sondern mit e inem g roßen Trackbai I . Der Herste l ler X-Arcade bie­tet solch e inen mit schwerer 3-Zo i i -Kugel an . Damit ka nn man i n Centipede dem heranstürmenden Wurm und der fiesen Hüpfsp inne geschmeid ig den Garaus machen. Der Trackba l l wird von Windows a l s Maus erkannt und lässt s ich le icht in MAME e inb in­den. Dazu muss man e inma l ig d ie Datei mame. i n i im MAME-Ordner m i t dem Befeh l mame.exe -cc erzeugen und ansch l ießend i n mame. in i d ie Opt ion "mouse"

Eine Lochsäge für Einbau-Deckenlampen hatte die richtige Größe für das Loch des Trackballs.

Forstnerbohrer lassen sich passende Löcher für die Push-Buttons herstellen.

unter Core I n put Options auf 1 setzen . Praktischer­weise wird der X-Arcade Trackba l l m it vier bereits angesch lossenen Act ionbuttons ge l iefert, die unter anderem die Maustasten emu l ieren. Damit lässt s ich Windows le icht bed ienen, fa l l s man das Gerät auch mal zum Su rfen benutzen wi l l .

Wie und wo man den Joystick und d ie Buttons auf der Bed ienfe ldp latte p latziert, i st e ine Mischung aus

Anschlüsse 1-PAC

l DOWN l LEFT l RIGHT l SWl l SWl l STRT lSTRT

Münze l COIN Exit 1 SW3

Prakt ikab i l ität und Geschmack. U nter http://s lag­coin .com/joystick.html fi ndet man e ine erschöpfen­de Behand lung des Themas. Wir haben e inma l ein Brett nur mit Joystick und Buttons, ei nma l e in Brett nu r mit Trackba l l und dazugehörigen Tasten sowie ein Brett mit Joystick und Trackba l l gefertigt.

Zum Bohren der verhä ltn ismäßig g roßen Löcher fü r d ie Push-Buttons und d ie Du rchführung des Joy­sticks e ignen s ich 30-mm-Forstnerbohrer oder Loch­sägen. Das Arbeiten mit Forstnerboh rern erfordert jedoch e in wenig Gedu ld, da es eigent l ich eher e in Fräsen denn e in Boh ren i st. Mit Lochsägen kom mt man zwar sch ne l ler zum Loch, das war in unserem Aufbau aber schon fast zu g roß fü r die Aufnahme der Buttons. Anders s ieht es fü r d ie Aussparung des Trackba l l s aus; hier kom mt man nur mit einer Loch­säge zum Ziel , wie s ie fü r den E inbau von Decken­leuchten gedacht ist. Vor dem Sägen/Bohren sol lte man sich vergewissern, dass man wirk l ich d ie r icht ige Größe ei ngespannt hat.

Häuslebauer

Für das Gehäuse eignen sich m itte ld ichte Faserplatten (MDF) der Stärke 1 2 M i l l i ­meter hervorragend, da s ie le icht zu vera rbeiten, günstig und ausreichend sta b i l s ind. Für den Rah­men zum Zusa m men­schrauben der M DF-P iat­ten ist ei nfaches Konstru k­tionsholz ab 28 mm x 28 mm

d ie erste Wah l . Da d ie Bruchfest igkeit be i Biegebe­lastu ngen von MDF verhä l tn i smäß ig ger ing ist, n immt man zum Ablegen der Ha rdware im Cabinet besser P latten aus e inem anderen Holzmater ia l -h ier taten es von anderen Projekten übrig gebl iebe­ne Leimholzplatten .

Auf e insch läg igen Seiten im I nternet g ibt es d ie Zeichn u ngen der Orig ina i-Cab inets i nkl usive der Be­maßu ngen zum freien Down load. Wir haben uns an das Moon-Patroi-Cabinet des japan ischen Herste l lers l rem aus dem Jahre 1 982 angelehnt. Die Zeich nun­gen der Seitenwände sowie Rückwand, Dach, Boden und al ler Frontplatten mit Bemaßungen s ind auf der DVD zu fi nden . Dabei hande lt es s ich nur u m Vor­sch läge, an die man sich n icht sklavisch ha lten muss . Wir haben beispielsweise den Mon itor tiefer im Ge­häuse eingebaut a l s im Orig ina l - das verri ngert e in­fa l lendes Seiten l icht auf den Mon itor. Man kann aber

den Mon itor auch .weiter nach vorne zie­hen, dann n immt die Tiefe des Be­

d ienfe lds ab. Wer mag, kann auch d ie u ntere F ront b is zum Be­

d ienfeld d u rchziehen. Be im Aufbau empfiehlt es s ich , zu-

nächst Boden, Rückwa nd, Seitenwände und e in oder mehrere Rega lwände mit den Konstrukt ionshölzern zusammenzubauen . Den Zuschn itt der Bretter fü r d ie F ront gesta ltet man

dann je nach Geschmack und Fantas ie . Wicht ig i s t

nu r, dass d ie Breite a l ler Bret-

64,5 cm I '

Das Gehäuse orientiert sich an einem Moon-Patroi-Automaten aus den 80em. Alle anderen Plattenzeichnungen finden sich auf der DVD.

TIPP MDF-Piatten neigen bei

der Bearbeitung zum

Zerfransen . Insbesondere

beim Bohren und .

Lochsägen können betm

Austritt auf der anderen

Seite Fasern abreiße.n ­

und das sieht ziemhch

daneben aus. Am bes:en

bohrt man von der S� tte,

die später zu sehe� t st.

Etwaige Bleistiftstnche

zum Anzeichnen der

Löcher sieht man

spätestens nach dem

Bemalen n icht mehr.

c't Hacks 3/20 1 2 1 1 Q 5

Arcade-Ca binet im Sel bstbau

TIPP Spart man sich den

Subwoofer und n immt

als PC etwa einen

ausrangierten Laptop, so

lässt sich die Tiefe des

Gehäuses erheblich

reduzieren . Damit n immt

der Spielhal lenautoma: daheim nicht mehr so � �el

Platz ein und eignet SIC� auch fü r eine freie Ecke Im

Woh nzimmer.

ter exa kt g le ich ist - a l so 58 Zenti meter. Auf der Rückseite kan n man Belüftu ngsschl itz reinsägen, bei unserem Aufbau wurde es jedoch im gesch lossenen Gehäuse nicht sonderl ich warm.

E iner der schwierigsten Sch ritte ist das Anfert igen der Seitenwände. Zunächst ü berträgt man d ie Um­risse maßstabsgerecht auf d ie MDF-P iatte. Auch hier g i lt : Es muss kei ne exa kte Kopie sei n . A l le rd i ngs muss man dann d ie Maße, sprich d ie Höhe, de r übri­gen Tei l e neu a n passen. Mit e iner Hand kreissäge sägt man ent lang der U mrisse. Wo d ie Kreissäge wegen Krü m m u ngen n icht l angkom mt, muss d ie Stichsäge ran . Bei MDF kan n man auch etwas u nge­nauer sägen und sich dann später le icht per Fe i le oder Schmi rgelpapier an d ie r ichtigen Maße heran­sch leifen .

Die Lä nge der Konstruktionshölzer zum Zusam­menschrauben der ei nzel nen MDF-P iatten ist eben­fa l l s u nkritisch. Exakt muss nur der Abstand von 1 2 M i l l imetern zur Kante der P latte se in , damit nach dem Verschrau ben mit e iner a nderen P latte deren

Beim alternativen 1 7-Zoii­Monitor haben wir das

Plastikgehäuse abgeschraubt und den Metallrahmen direkt

auf die MDF-Piatte geschraubt

1 06 1 c't Hacks 3/20 1 2

Fläche p lan mit der Stirnseite der a nderen Platte ist. Um das zu erreichen, legt man die Bretter mit dem Konstru kt ionsholz zusa m men und ju st iert a l les so, dass es passt. Mit Schraubklemmen werden die Kons­trukt ionshölzer dann fix iert und an e iner Platte mit mehreren Holzschrauben (4 x 35) befestigt. Dabei schraubt man von der MDF-Piatte ins Konstruktions­holz und n icht andersheru m. Sau berer wird das Er­gebnis , wen n man mit e inem 3-Mi l l imeter-Holzboh­rer Löcher fü r d ie Schrauben vorbohrt und behelfs­mäßig mit e inem 8-Mi l l imeter-Meta l l bohrer Senkun­gen herste l lt. So a rbeitet man s ich Sch ritt fü r Sch ritt vor. An der u nteren F rontseite ka n n man U neben­heiten an den Stoßste l len der MDF-P iatten mit auf­geklebten Kunststoffprofi len kaschieren.

Das Lautsprecherbrett ist an e iner Seite angefast, um in e iner F l ucht mit den Seitenwänden zu se in . Daneben ist e ine der Frontplatten angefast, um eine sau bere Stoßste l l e mit der Schublade zu erha lten (s iehe Zeichnungen auf der DVD). Die Fasen sägen sich am leichtesten mit e iner verste l lba ren Kreissäge.

h •

Etwas Feina rbeit i st fü r d ie Platte mit der Ausspa­rung fü r den Mon itor erforderl ich . Wie g roß d ie Aus­sparung sein m uss, hängt von den genauen Abmes­sungen des s ichtbaren B i ldes ab - das var i iert selbst bei Mon itoren der g le ichen Zol l -K lasse. Den U m riss des sichtba ren B i ldes verg rößert man u m 1 bis 2 M i l ­l imeter und zeichnet i hn auf die MDF-Piatte. Der g rö­ßere Umriss ist aus ästhetischen Gründen notwen-

dig : Auch mi t Ansch lag , Kreissäge und Konzentra­t ion gerät beim Aussägen eine L in ie vermut l ich etwas schief. Mit dem späteren Mon itorbi ld dah i nter sieht das sehr häss l ich aus. Zur Beg rad igung klebt man e infach Winke lprofi le au s A l um in i um mit 45 Grad Gehrung an jedem Ende auf d ie jewei l ige Kante der MDF-P iatte. Je nach Dicke des Profi l s benötigt man dann den Zuschlag fü r den Umriss - andernfa l l s

Ungerade Ka nten des Monitorfensters kaschiert man mH Aluprofllen.

c't Hacks 3/201 2 1 1 0 7

Arcade-Ca bi net im Sel bstbau

Das Monitorbrett wird auf die zwei bereits im Gehäuse

befestigten Konstruktions­hölzer 1 und 2 geschraubt.

Ein Vorbohren der Löcher erleichtert die Montage.

1 08 1 c't Hacks 3/20 1 2

würde d ie Leiste später i n s B i ld ragen. Die Gehrun­gen sägt man mit e iner Meta l l bügelsäge und e iner Gehrungs lehre aus dem Baumarkt.

Bei unserem 1 5-Zoi i-Mon itor verh indert e in h inten an der Platte angebrachter Rahmen das Verrutschen. Der Mon itor selbst wird von lackiertem Lochband aus Stah l festgehalten. Bei der Variante mit dem 1 7-Zoi i ­Mon itor haben wi r dessen P last ikgehäuse entfernt und den Rahmen d i rekt auf d ie MDF-P iatte ge­schraubt - das hie lt zumindest bei uns bombenfest. An welcher Position und in welchem Winkel man das

Mon itorbrett montiert, ist Geschmackssache. Wichtig ist, dass es der e igenen Körperg röße genügt - den Orig i na lp länen der Herste l le r zufo lge müssen die Spieler damals irgendwie kleiner gewesen sei n .

A ls Besonderheit i s t u nter dem Bed ienpanel noch eine Schub lade fü r die PC-Tastatu r und eine Maus e ingelassen. Damit lassen s ich etwa ige Konfiguratio­nen d i rekt am Spiel ha l lenautomaten erled igen. Bei der Tiefe der Schu blade und dem E inbau der Tele­skopschienen muss man auf die E inbautiefe von Joy­stick und Trackba l l achten .

Mit dem Trackbal l und dem größeren Bildschirm spieH sich Centipede gleich doppeH so gut. -

Die äu ßere Gesta ltu ng e ines Cabi nets ist e ine der schwier igeren Aufgaben . Zur Wah l stehen r ies ige Aufkleber im Areade-St i l z u m Bekleben d e r Seitenwände und d e r vorderen E lemente. Wer Airbrush beherrscht, kan n das Gehäuse auch l ackieren . Be im besch riebe­nen Cabi net besch ritten wir e inen ganz an ­deren Weg u n d i m it ierten e ine Scha l ttafe l aus der Vorkriegszeit - das sogenan nte Die­sel punk-Des ign . Alte Spu len mess instru men­te g ibt es auf eBay und auf dem F lohmarkt, Gle iches g i lt fü r d ie Drehscha lter und Druck­knöpfe au s Bake l i t . E i n i ge der I n st rumente s ind sogar noch fu n kt ionstücht ig und ze igen etwa d ie Spa n n u n g des Ma inboards an . Der vordere Anstr ich m i t s i l berner H a m mer­sch lagfa rbe verle iht der MDF-P iatte das Aus­sehen der lack ierten Meta l l p l atten , wie s ie früher im Messgerätebau verwendet wur­den . U m das Ga nze aufzuhü bschen, s i nd noch Marq u ee-Aufk leber fü r MAME vorne

TIPP MDF-Piatten erzeugen beim

Bearbeiten sehr viel Sta.ub. We� sollte im Freien sagen un

. kann, . R" umen arbeiten

wer nur m a . bohren. . h . en Gehilfen m1t

llte SIC ein kann, so

Seite stellen und Staubsauger zur

ke tragen . Beim eine Staubschutzmas

't h " gen und Bohren ml

LOC sa f d llte man au grun

Forstnerbohrer �o Reibungshitze

der entstehen en t droht die

öfter Pause machen, sons

MDF-Piatte anzukoke\n.

sowie a lter Arcade-Spie le auf der Seite an ­gebracht . Noch ke i ne absch l ießende Lö­sung haben wir fü r d i e Abdecku ng der Holzsch ra u ben gefu nden , d i e de rzeit n u r ü berma l t s i n d . Den kba r ist es, Kuge l kopf­m uttern aufzukleben. (dab)

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F PGA-Asteroids

Ca rsten Meyer

M i n i-Aste ro i d s­Auto m at

Dank hochinteg rierter Gate-Arrays bekommt man heute die komplette Schaltung eines Spielhal len­Automaten aus den späten Siebzigern auf einen 1 5-Euro-Chip. Wir haben das legendä re Asteroids­Spiel per FPGA auferstehen lassen - ganz zünftig mit Kathodenstra h l röhre als Vektor-Display und Doppeltrioden a ls Ablenkstufe.

1 1 0 I c't Hacks 3/20 1 2

Ein voll funktionstüchtiger Asteraids-Spielautomat mit den Abmessungen 1 8 cm x 20 cm ist hier nach den Originalplänen von 1 979 im Spartan-3-FPGA ver­wirklicht. Das Steampunk-Design gewinnt durch die alte Oszilloskop-Röhre (7 cm Durchmesser) und eine Ablenkschaltung mit ECC83-Trioden. Für die Spielpausen ist eine "analoge" Uhr eingebaut, die sich nach einer Minute Nichtgebrauch automatisch aktiviert.

1 KByte RAM

Tasten/Schalter

diskrete Tongeneratoren

S ie befinden s ich in e inem E in-Mann-Raumschiff i nm itten e ines Asteroidenfe lds . Mit Photonen­

torpedos können Sie Geste insbrocken abschießen, bevor es zu e iner Kol l i s ion kom mt. Doch Vors icht : Große Brocken zerplatzen i n k le inere, d ie aufgrund der Wucht der Explosion meist noch sch ne l le r fl ie­gen. Und immer wieder tauchen U FOs mit agg ressi­ven A l iens auf, die auf Sie schießen - wah rl ich keine gemütl iche Umgebung .

Mit Steuerd üsen lässt s ich das Sch iff nach l i n ks und rechts d rehen und mit dem Haupttriebwerk be­sch leun igen. Zum Bremsen he ißt es umdrehen und i n d ie andere R ichtung besch leun igen . Der Hyper-

zum Bild-schirm

zum Verstä rker

raum-Antrieb ist le ider kaputt: Man kann zwar e inen Sprung wagen, weiß aber n icht, wo man wieder he­rauskommt und ob das Sch iff die Belastung aushä lt. Also nu r etwas fü r absolute Notfä l le, wen n man dem s icheren Tod bereits i n s Auge sieht.

Making-of

E inen Schwarzweißb i ldsch i rm, e inen 8-Bit-Prozessor mit 1 ,5 MHz, 8 KByte ROM und 3 KByte RAM brauch­te Ata ri im Jahre 1 979, u m das packende Weltra u m­Abenteuer namens Asteraids zu rea l i s ie ren - woh l­gemerkt Ki lobyte, nicht Mega byte. Das Spiel war

Asteraids aus dem Jahre 1 979 war einer der größten Videospiel-Erfolge aller Zeiten. Bei der Cocktail-Version kann auf der anderen Seite ein zweiter Spieler sitzen.

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F PGA-Asteroids

Meh� als die Hälfte dieses

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einer der g rößten Videospie l-Erfolge a l ler Zeiten und stand auch i n Deutsch land i n den Sp ie l ha l l en , a l s vor 28 Jahren die erste c't-Ausgabe ersch ien .

E in wesent l icher Trick, u m e ine hohe Auflösu ng be i m in ima lem Speicherbeda rf zu erzie len , ist d ie Ansteuerung des B i ldsch i rms a l s Vektord isp lay. Bei einem k lass ischen Mon itor tastet der E lektronen­strah l d ie B i ld röhre Zei le fü r Zei le ab und wird i n der I ntensität modu l iert, u m das B i ld zu erzeugen. Das B i ld besteht a lso aus e iner festen Zah l von Zei len .

Heute, wo Speicher g roß und b i l l i g ist, hat man einfach e inen Bi ldschirmspeicher, der fü r jedes Pixel einen Fa rbwert speichert. Doch fü r e inen Schwarz­weißbi ldsch i rm mit Megapixel-Auflösung würde man mit d ieser Techn ik sel bst ohne Graustufen e in Mega-

bit Speicher benötigen . 1 979 war der letzte Sch rei der Speichertechn i k jedoch ein DRAM mit 1 6 KBit, das mehr als fü nf Dol l a r kostete. Für ein Megabit hätte man 64 d ieser Ch ips benötigt, der Bi ldschi rm­speicher a l le in a l so mehrere hundert Dol lar gekostet - und der arme klei ne 6502-Prozessor mit seinem 1 6-Bit-Adressbus hätte so viel Speicher gar n icht ohne Weiteres ad ressieren, geschweige denn schne l l genug d iese Datenmengen bewegen können.

Der Tr ick beim Vektord isp lay besteht dar in , den Strah l d i rekt d ie gewünschten Objekte auf den Bi ld­sch i rm zeichnen zu lassen . Der B i ldsch i rmspeicher enthält nur noch e ine Liste von zu zeichnenden Vek­toren, und d ie i st verg le ichsweise ku rz. Um ein Me­ga pixel Auflösung zu erre ichen, steuert man d ie

X- und V-Ablenkung jewei l s über e inen 1 0-Bit-D/A­Wandler an ; d ie Asteraids-Hardware er laubt außer­dem die Steuerung der He l l igkeit in 1 6 Stufen (vier Bit).

Speichermäßig ist damit a l les im Griff, doch wäre eine 6502-CPU hoffnungslos damit ü ber­fordert, in Echtzeit d ie Vektorkoord inaten zu berechnen und an die DIA-Wand ler zu ver­füttern . Stattdessen entwickelte Ata ri- l nge-n ieu r Howa rd De iman e inen dediz ierten Vektorgenerator, der e igenständ ig d ie Kom­ma ndos aus dem B i ldsch i rmspeicher l iest und den Strah l ü ber die Mattscheibe fü h rt.

Sparprogramm

Der Mikroprozessor kann sich somit ganz auf die Log ik des Spiels konzentrieren. Dazu genügen ein 6 KByte großes Programm im ROM und 1 KByte RAM. H i nzu kommen 2 KByte B i ldsch i rmspeicher, auf d ie CPU und Vektorgenerator beide Zugriff haben, sowie 2 KByte Vektor-ROM, dazu gleich mehr. Auch mit der Sound-Erzeugung in Echtzeit wäre der 6502 überfor­dert. Desha lb übernehmen d iskrete Tongeneratoren das Rumpeln, Krachen und Piepen. Sieben versch ie­dene Sound-Effekte g ibt Asteraids von sich, und jeder ist a ls sepa rate Scha ltung rea l i s iert, d ie auf Komman­do genau i h ren Ton von sich g ibt. Die CPU braucht das Konzert über e in paar 1/0-Ports nur zu d i rig ieren.

Mehr a l s d ie Hä lfte a l le r Baute i le auf der Aste­ra ids-Plat i ne entfa l l en auf den Vektorgenerator. Er lässt sich am besten rückwärts besch re iben : Ganz h inten sitzt fü r X- und V-Ablenkung jewei l s e in 1 0-Bit-D/A-Wand ler, der d ie Koord inate in e in Ana log­s igna l umwandelt. Jede Koord inate steckt i n einem Zäh ler, den man auf- oder abwärts zäh len lässt, um den Strah l zu bewegen und e inen Vektor zu zeich­nen . Alternat iv lassen s ich prog rammgesteuert ab­sol ute Koord i naten i n d ie Zähler laden. Der Stra h l spr ingt d a n n an e ine neue Posit ion.

Um Vektoren mit verschiedenen Winke ln zu zeich­nen, muss der Strah l i n X- und V-Richtu ng u nter­sch ied l ich schnel l bewegt, d ie Zäh ler fü r X und V a l so mit versch iedenen Frequenzen getaktet werden. Das erled igen prog rammierbare Zähler, d ie eine vorgege­bene Anzah l von Impu lsen gle ichmäßig vertei lt über einen bestimmten Zeitraum abgeben.

Schnell oder hell

Es ist nicht dasselbe, ob man einen Vektor mit hoher Geschwindigkeit i n ku rzer Zeit oder mit geringer Ge­schwindigkeit i n längerer Zeit zeichnet. Denn die Hel­l igkeit e ines Vektors hängt vom Zeichentempo ab: Bewegt sich der Strah l schnel ler, so vertei lt s ich seine Energie auf eine längere Strecke und der Vektor wird dunkler. Damit a l l e Vektoren i n etwa g le ich he l l er­scheinen, prog rammiert d ie Asteraids-Software d ie Frequenzzäh ler i n etwa derselben Größenord nung . Kürzere Vektoren werden durch kürzere Laufzeiten er­zielt. Für d ie Schüsse setzt Asteraids die Geschwindig­keit auf nul l und lässt den Strah l einfach eine Zeit lang auf der Stel le brennen. Auf der a lten Schwarzweißröh­re überstrah len die Schüsse dann so richtig schön, ein

Effekt, der wesentl ich zum Charme des Spiels beiträgt - und vielen Emu lationen leider völ l ig feh lt.

Das Herz des Vektorgenerators ist ein Zustandsau­tomat, bestehend aus e inem kleinen PROM, dessen Ausgänge über e in Latch auf einen Tei l der Eingänge zurückgekoppelt s ind. Damit hat Dei man praktisch einen Spezia lprozessor konstru iert, der seine eigene kleine Maschinensprache versteht und der Reihe nach I n strukt ionen aus dem Vektorspeicher aba rbeitet. Sogar Unterprog rammaufrufe beherrscht das Prozes­sörchen und hat zu d iesem Zwecke e inen klei nen Stack, der v ier Rücksprungadressen fasst.

Schablone

Und hier kommt das erwäh nte Vektor-ROM zum Ein­satz: Es enthält fert ige Vektor-U nterprogramme fü r Asteroiden, Buchstaben, Ziffern u nd a l l e sonst im Spie l vorkommenden Formen. Wen n d ie Spie lsaft­ware a lso e inen Asteroiden zeichnen wi l l , muss s ie d iesen nicht Vektor fü r Vektor i n den Bi ldschirmspei­cher sch re iben, sondern stattdessen nur einen Unter­prog rammaufruf. Über e inen zuvor gesetzten g loba­len Ska l ierungsfaktor lässt sich die Größe der gezeich­neten F iguren va ri ieren. So genügt eine ei nzige Rou­t ine, um einen Asteroiden i n g roß, mittel oder klein zu zeichnen, und auch das U FO steht nu r e inma l im ROM, obwohl e s im Spiel i n zwei Größen auftritt.

Led ig l ich das e igene Rau msch iff wi rd n icht a l s Su brout ine a ufgerufen, sondern a l s E i nzelvektoren aus dem RAM gezeichnet. Der Grund ist wieder Spei­chergeiz: Im Vektor-ROM stehen Vor lagen fü r das Raumsch iff i n 1 6 versch iedenen Drehwin ke ln von nu l l b is 90 Grad. U m a l le mög l ichen Winkel zu erha l ­ten , kopiert d ie Software d ie Vor lagen ins RAM und spiegelt s ie nach Bedarf a n X- oder V-Achse, i ndem sie d ie Vorzeichenbits umkippt.

SPANNEND Die Heizwicklung des

Bi ldröhrchens lieg: a_uf

900-V-Potential , Sie ISt

deshalb aus isoliertem

Draht mit sechs

Windungen getrennt

aufgebracht. Vorsicht, der

Spannungsvervielfac�er

beißt bei Berührung Im

Betrieb kräftig\

c't Hacks 3/20 1 2 1 1 1 3

F PGA-Asteroids

FPGA a ls M o d u l

Wei l niemand gern 1 00-polige SMD-ICs mit 0,5 mm Beinehenabstand ein lötet,

haben wi r auf ein indus­trielles FPGA-Modul na­

mens GoD IL von OHO Elek­tronik zurückgeg riffen, das

über zwei reih ige Pfosten-

le isten sehr e i nfach auf d ie Platine zu setzen ist. Das

Modu l enthä l t neben einem 50-MHz-Takgeber

auch g leich den FPGA-Kon­figu rationsspeicher, den

man nur noch mit der As­teroidsCiock.B IT-Datei von

der Heft-DVD bespielen muss. Es würde a n d ieser Ste l le zu weit füh ren, den

Vorgang fü r d ie versch iede­nen verfügba ren Program­

mieradapter zu besch rei­ben. Gute Erfah rungen

haben wir mit dem HAG­Kabel HS 1 von Dig i lent ge-macht, das auf die GoDIL­

Programmierleiste passt und s ich zudem prima i n d i e X i l i nx'sche F PGA-Ent­wicklungsumgebung ISE

e inbinden lässt.

1 1 4 1 c't Hacks 3/201 2

Rein ins FPGA

Die Scha l tung des Asteroids-Spie ls ist i nzwischen on l ine verfügbar, der 6502-Prozessor längst a l s über­schaubarer FPGA-Core i n der Hochsprache VHDL im­plementiert, und der Prog ra m mierer M ike Johnson von fpgaarcade.com hat s ich schon 2003 d ie Mühe gemacht, d ie komp lette Asteroids-Scha l tung in VHDL-Code zu ü bertragen und zu veröffent l ichen. Er programmierte a l le rd ings e in TV-I nterface h inzu, das d ie Vektor-Da rste l l ung des Orig i na l -Spie ls i n e ine (weniger spektakulä re) Raster-Darste l l ung u msetzte.

U nter Verwendung der Joh nson'schen Sou rcen haben wir den FPGA-Code so angepasst, dass wieder e in Vektor-Display angeschlossen werden kann . E ine XV-Disp laye inheit wie im Orig ina l erhält man heute zwar n icht mehr, aber im Pr inz ip e ig net s ich jedes Oszi l l oskop zu r Da rste l l u ng , sofern es einen Z-E in­gang fü r d ie He l l igkeitssteuerung besitzt.

Das brachte uns a uf die Idee, bei eBay e ine k leine Oszi l loskopröhre zu erstehen und d ie Ansteuerung komplett selbst zu erled igen. Dabei kamen dem Au­toren ebenso reiche wie schmerzhafte Erfah ru ngen mit der h i storischen Röhrentechn ik zu Gute: Zur Er­zeugung der symmetrischen Ablenkspa n n u ngen im 250V-Bereich kom mt e i ne Differenzverstä rker-Schal­tung mit zwei ECC83-Trioden zum E insatz, d ie deut­l ich ei nfacher und robuster a l s e ine g le ichwert ige Trans i storscha l tung ausfie l . Das E rgebn is : E in 500 000-Gatter-FPGA und zwei Doppeltr ioden von 1 948 i n trautem Zusammenspie l auf e iner P lat ine.

Hochspannend

E ine Kathodenstra h l rö h re braucht Hochspa n n u n­gen i m kV-Bere ich , se l bst bei u n serem k le inen Exemp la r s i nd Betriebsspa n n u ngen von + 1 00 u n d -900 V. nöt ig . Z u m Nachbau kön nen w i r d ie Röhren-Scha l tung desha l b ke i nesfa l l s u ne i nge­schrä n kt empfeh len .

Fa l l s Sie s i ch n icht an den Aufbau der Hochspan­nungs-Sekt ion trauen : Man kan n das Spie l wie er­wähnt auch auf e inem Oszi l loskop a l s Sichtgerät spie­len, das man m it den im Scha ltplan gekennzeichne­ten Ansch lüssen x def, y def und z verbindet. Wesent­l i ch schärfer und he l ler s ind a l lerd i ngs spezie l le XV-Displays, etwa die a lte Tektron ix-Serie 602 bis 604.

Unsere 1 60 mm x 1 00 mm g roße Plat ine (fü r Un­entwegte ha ben wi r d ie komp letten Schaltu nter­lagen, Konfigu rationsdateien und d ie VHDL-Sou rcen auf der Heft-DVD abge legt) erzeugt die d iversen Röhren-Betr iebsspa n n u ngen von +250 V, + 1 00 V und -900 V d u rch e ine Spa n n u ngsvervierfacher­Scha l tung , d ie e i n k le iner, selbst zu wicke lnder ( ! ) Schaltnetztei i -Übertrager l iefert. Ansonsten braucht es neben der Trioden-Ab lenkscha ltung noch e inen Mehrfach-DIA-Wand ler fü r d ie XV-Vektor-Spannun­gen (der bei uns aus Preisg ründen nu r 8 Bit auflöst) und e inen k le inen N F-Verstä rker fü r die Tonausgabe, den Rest er ledigt das FPGA. Die Stromversorgung er­fo lgt ü ber e in 1 2V /2A-Steckernetztei l , das auch g le ich d ie Röh ren beheizt.

Wir haben h ier der e i nfacheren Handhabung hal­ber das FPGA-Modu l GoDILSO_XC3SSOOE von OHO verwendet, das bei Trenz e lectron ic 59 Eu ro kostet und dessen 500 000-Gatter-FPGA fü r d ie geste l lte Aufgabe fast schon ü berd imens ion iert ist.

Anzumerken ist sch l u ssend l i ch noch, dass d ie a ngegebene D imens ion ie rung der Scha l tung e i ­gent l i ch nu r fü r den a bgeb i l deten B i l d röh rentyp DG7- 1 6 g ü lt ig i st . Mit a nderen Röh ren m u ss man zwa ngs lä ufig etwas exper imentieren, sonst i s t das B i l d u nscharf oder ga r n icht erst s ichtba r. Das Röh­ren-Datenb latt (e i nfach nach der Typen beze ich­nung der Röhre googe ln ) g i bt Ausku nft, we lche no­mina len Spa n n u ngen a n Kathode, G itter und Weh­ne l tzyl i nde r a n l iegen m üssen . Werden höhere Anodenspa n n u ngen nöt ig (d ie P la t ine d ü rfte b i s 1 500 V vertragen) , muss man auch d ie Wickl ungen des Ü bertragers a n passen. (cm) c't

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Schwebestativ mit

Gyrostaten

restp\atten­gehäuse

8 atteriebetriebene G ita rrenverstä rker sucht man zwar kei neswegs mi t der Lu pe, doch d ie a m

vMa rkt befi nd l ichen Geräte zeich nen s ich weder du rch ger ingen Stromverbrauch noch du rch beson­ders g roße Lautstärken aus, vom käsigen Klang man­cher Fernostprodu kte ganz zu schweigen. Lästig ist auch der ständige Batteriewech-sel oder die Ungewissheit, ob der Mano-zel lensatz vom letzten Konzert noch das nächste Stück du rchhä lt.

Unser Konzept vermeidet d iese Nach­tei le : An erster Ste l l e steht e ine C lass-D­Endstufe mit i h rem au ßerordent l ich hohen Wirku ngsgrad und entsprechend ger ingem Batter ieverbrauch . Dan n e ine d ruckvol le Vorstufe mit röh renähn l ichem Soft-C i ipp ing , d ie auch mit S ing lecoi i ­Tonabneh mern re ich l i ch Susta i n l iefert oder das sorgfä lt ig ausgewäh lte Lautspre­cherchassis, das schon bei ger inger Leis­tung kräftig h i n langt. Und nicht zu vergessen die in­tel l igente Ladescha ltung fü r den h ier verwendeten, pflegele ichten B le iakku . Also genau das, was man s i ch schon immer gewünscht hat: a l s Übungsverstär­ker fü r zu Hause, fü r private Sessions im Wohnzim­mer der M ietwoh n u ng, bei Strassenmus i k oder im Backstage-Bereich des Dorfgemeinschaftshauses.

KIS S-Konzept

Der Ansatz ist - ganz "keep it s imple, stu pid" - m in i­ma l i st isch und fu nktiona l . Die Zah l der E instel l mög­l ichkeiten haben wir auf das absolut Nötigste red u­ziert, näm l ich einen Verstä rku ngs- (Gain) , K lang­(Treble) und Lautstä rkestel le r (Master) sowie e inen E inscha lter. Verzichtet wu rde auf Kana lumschaltun­gen, Equal izer oder DSP-Effekte. Dafü r ist der gesam­te d u rch laufene S igna lweg rei n ana log und somit frei von den DSP-typischen Latenzzeiten . E in Effekt­E insch leifweg (etwa fü r den dem nächst vorgeste l l -

•

ten Klangprozessor mit dem einfach zu prog rammie­renden M in i-DSP FV- 1 von Sp in Semiconductor [ 1 ] ) ist aber trotzdem vorhanden .

Als preiswerte und übera l l verfügbare Energ iequel-le wurde ein Blei-Vl ies-Akku ausgewäh lt. Aufgeladen

wird der Akku über d ie eingebaute Lade­scha ltung und ein handelsübl iches Note­book-Netzgerät ( 1 6 b is 20 V). Im Netz-betrieb wi rd nicht nu r der Akku geladen, sondern auch d ie höhere Gleichspannung des Netzgerätes zum Verstärker durchge­schaltet, wodu rch mehr Leistung zu r Ver­fügung steht. Bei 1 8 V E inspeisung ver­doppelt sich die Ausgangsleistung gegen­über Batteriebetrieb auf rund 1 5 W.

E inen ganz entsche idenden E i nfl uss auf den Klang hat der verwendete Laut­sprecher. H ifi-Chassis mit i h rem erbärm­l ichen Wirkungsgrad und dem a l lzu l inea­ren F req uenzgang ha ben hier n ichts zu

suchen. Unser bisher iger Favorit u nter den Klei nen mit 1 65 mm bezieh ungsweise 6,5 Zol l Korbd u rch­messer ist e indeutig der SP-6/1 OOPA von Monacor/ IMG Stage l i ne . Mit e inem Freq uenzbereich von 90 Hz - 8 kHz bei einem m ittleren Scha l ld ruck von 94 d B/ 1 W/1 m überrascht er du rch sei nen druckvol­len Klang mit krista l l klaren Höhen, obwohl er eigent­l ich a l s PA-Mitteltöner gedacht ist.

Sparsame Endstufe

Neben der C lass-D-Endstufe fü r den Lautsprecher fi ndet s ich auf dem Leistungsmodu l das Powerma­nagement zur Kontro l le von Ladung und Ent ladung der Batterie. D ie Leiterplatte i s t rund mit knapp 8 cm Durch messer und dafü r vorgesehen, mit Schaum­stoffklebeband (z.B. Tesa Powerstrips) d i rekt auf den Lautsprechermag neten geklebt zu werden . Auf d iese Weise entsteht e in "aktiver Lautsprecher" mit extrem ku rzer Lautsprecher leitung . Bei d iesem Kon-

AKKU­BEFESTIGUNG

Akkus der 600-g-Kiasse

wie der a ngegebene

1 2 V/1 ,2 Ah-Typ

(bei Reichelt unter 8 Eu ro)

halten mit 3M-Noppen­

band prima i m Gehäuse.

Bei g rößeren Typen sol l ten

Sie e inen Halter aus

Holzbrettehen vorsehen.

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G itarrenverstärker

BLEI­BESCHAFFUNG

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( nd deshalb preiswerte

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aus Notstromversor?ungen

(Server, Notlicht) stnd oft

noch erstaun lich fit, wenn

sie nicht misshandelt wurden

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größerer und schwererer

Bauart.

1 20 I c't Hacks 3/20 1 2

zept können d ie Bautei le natür l ich nu r von der Ober­seite aus bestückt werden.

l n der Endstufe kommt der TPA3 1 25D2 von Texas Instruments zum Einsatz. Dies ist woh l einer der letz­ten verbl iebenen Class-D-Verstärker im bastlerfreund­l ichen DIL-20-Gehäuse. Wer einmal versucht hat, einen TSSOP28-Ch ip mit Heatspreader-Pad auf e ine bleifrei verzin nte Leiterplatte zu löten, weiß das zu schätzen . Der Grundverbrauch ist mit 16 mA (typ.) be i 24 V er­freul ich gering. Entha lten s ind zwei Ha lbbrückenver­stä rker ( .. S ing le Ended") mit unsymmetri schen E in­gängen. Für Mono-Vol lbrückenbetrieb ( . . Br idge Tied Load") benötigt man also ein gegenphasiges Ansteuer­signal . Dies stel len die symmetrischen Ausgänge des Vorverstärkermodu les zur Verfügung. Aufgrund des hohen Wirkungsgrades produziert das IC kau m Ab­wärme und kommt ohne jeden Küh lkörper aus.

Laut statt Leistung

Die erzie lbare Ausgangs le istu ng ist vor a l l em e ine F rage der a n l iegenden Betr iebsspannung . I m Vo l l ­brückenbetrieb le istet der TPA3 1 25 laut Datenb latt 9 W an 8 Ohm bei 1 0 Prozent Kl i rrfaktor und 1 2 V Be­tr iebsspan n u ng . Du rch den vorgescha lteten .. Soft C l i pper" wird d ieser Wert a l lerd i ngs n icht erreicht. Die u nverzerrte S inus leistu ng dü rfte dann eher bei 5 W l iegen. Diese eher bescheiden anmutende Leis­tungsa ngabe re lativiert s ich schne l l , wen n man den Verstärker an e inem hochwertigen Lautsprecher er­lebt. Durch den .,Soft C l i pper'' ergeben sich zudem Kompressionseffekte, d ie zur hohen empfu ndenen Gesamtlautstärke beitragen.

Batterie-Ladeschaltung

Die i nterne Batterie-Ladeschaltung ist ausgelegt zum Ansch luss an den DC-Ausgang eines Notebock-Netz­gerätes ( 1 6 b is 20V) . Dieses l iefert e ine h in reichend saubere Gle ichspannung, sodass im Unterschied zu

den üb l ichen Autobatterie-Ladegeräten kein 1 00-Hz­Bru m m der Batteriespannung zu befü rchten ist. Im Idealfa l l i s t das Netzkabel 3-pol ig , sodass auch 50/1 00 Hz Feh lströme abgeleitet werden. Unter d ie­sen Voraussetzungen ist u ngestörter Netzbetrieb mögl ich, a l so Verstärkerbetrieb und Laden zugleich.

Der Ladereg ler besteht im Wesent l ichen aus dem Leistungsscha lter T6 (s iehe Scha ltb i ld auf der Heft­DVD) und dem in Re ihe gescha lteten PTC-Wider­stand F 1 . Diese schl ichte Schaltung erlaubt Ladeströ­me von mehreren 1 00 mA bis h i n zur Ladesch luss­spannung ( 1 4.4 V) bei nu r 1 6 V E inspei sung. Da sich der PTC bei Dauer ladung auf knapp 1 W Ver lustleis­tung e inste l l t, s i nkt der Ladestrom mit ste igender Spa n n u ngsd ifferenz. Demnach wi rd e ine t ief ent­ladene Batterie anfangs mit wen iger Strom geladen, mit ste igender Zel lenspannung n immt d ieser zu.

Den Fortsch ritt des Ladevorganges zeigt die Betr iebs-LED an. Wä h rend der ersten langen Lade­phase leuchtet s ie permanent, mit dem Erreichen der Ladesch l ussspannung verlöscht sie. Soba ld d ie E inscha ltschwel le u ntersch ritten ist, wird der Lade­strom wieder e ingescha ltet und die LED leuchtet. Es hande l t sich a l so um e ine e i nfache 2-Pu nkt-Rege­l ung mit fester Scha lt-Hysteresis . Mit fortschreiten­der Batterie l adung werden die Ladezyklen kü rzer und d ie Pausen l änger, synch ron dazu ändert s ich das B l i nken der LED.

Da d ie externe E inspeisung mehr Spannung l ie­fert a l s d ie interne Batterie, übern immt sie auch d ie Versorgung des Verstä rkers. Damit wird n icht nu r d ie Batter ie ent lastet, sondern dem Verstä rker steht auch eine höhere Betriebsspannung zur Verfügung. Dementsprechend erhöht s ich d ie maxima l erreich­bare Ausgangs leistu ng.

Tiefentladeschutz

Bleige l-Akkus verl ieren i h re Ka pazität, wen n sie län­gere Zeit t iefent laden heru mstehen . Da auch das

ausgefei l teste Akku-Ma nagement d ie E igenent­ladung n icht verh i ndern kan n, l iegt es letzt l ich am Benutzer, fü r rege lmäßiges Auffri schen zu sorgen . Der Power-Manager trennt d ie Last (Zwangsabschal­tung), wen n d ie Batter iespa n n u n g eine kr it ische Schwel le ( VBattEmpty) u ntersch reitet. Damit man hiervon nicht völ l ig ü berrascht wird, beg i nnt d ie LED schon be i Untersch reitu ng von VLoBatt zu b l i nken . Ist es erst e inmal zu r Zwa ngsabscha l tung gekom­men, b le ibt d iese so lange aktiv, b is e ine externe E in­spei sung erfolgt. A l le rd ings ist nur der externe Be­trieb sofort verfügbar, der B1itteriebetrieb dagegen wi rd erst fre igegeben, nachdem die Ladesch l u ss­spannung e inma l erreicht worden i st.

Ähn l ich der S icherheitsfah rscha l tung bei der Ei­sen bahn ("Totmann knopf"), die man zur Vermei­dung e iner Zwangsbremsung n icht l ängere Zeit un­betätigt lassen da rf, gönnt un sere Scha ltu ng dem Mus iker maxima l 1 5 M inuten Pause, danach i s t Ruhe (Auto-Abscha l tung) . Das schont d ie Batterie, wen n m a n m a l wieder vergessen hat, d e n Ausscha lter zu betät igen. Nach Ab lauf der ha lben Totzeit beg i n nt d ie LED aufgeregt zu b l i n ken und d ient so a l s E r­munteru ng, ma l wieder in d ie Saiten zu langen . Die Wiederbe lebung nach Zwa ngsabscha l tung erfo lgt du rch Aus- und wieder E inscha lten.

Vorgesehen ist e in B le i-Vl ies-Akku mu lator mit 1 2 V/1 ,2 Ah, der mit 600 g Gewicht noch moderat am Griff zieht. Das reicht fü r etl iche Stunden ungebrems­ten Lärms fernab der Steckdose. Es dü rfen auch g rö­ßere Akkus e ingesetzt werden, nu r wiegen d iese ha lt mehr und d ie vol l ständige Aufladung dauert länger. Zur Ladung kön nen d ie Batteriepole auch d i rekt he­rausgefüh rt und mit e inem externen 1 2 V-Ladegerät, der Zigaretten-Anzü nderbuchse des Autos oder ähn­l ichem verbu nden werden. Dem internen Ladereg ler schadet das n icht, er b le ibt inaktiv.

Neben der Ansch lussbuchse fü r den Scha lter fi n­det sich d ie Prog rammierbuchse SPI . Dies i st das E in­fa l l stor fü r den Hacker, der d ie i nterne F i rmware nach e igenem Geschmack u mgestalten möchte. Dabei handelt es s ich um das üb l iche 6-pol ige ISP-

I nterface nach Atmel . Es fun kt ioniert sowohl i n der strom losen Scha ltu ng, wen n der Prog ra m mer die 5-V-USB-Spannung d u rchreicht, a l s auch im Betrieb. Dies wurde vom Autor ausg iebig mit dem TinyUSB­Prog ram mer von LadyAda getestet.

Gitarren-Frontend

Der Vorverstärker bestim mt weitgehend d ie Klang­e igenschaften des Verstä rkers wie F requenzgang, Rauschen und Verzerrungs-Charakteristi k. Die a l l er­erste S igna laufbere itung ü bern immt e ine Sou rce­folger-Stufe bestückt mit e inem rauscharmen Sperr­sch icht-FET (Q 1 ). Der Gitarrene ingang ist mit 1 MOhm abgesch lossen und damit hochohmig genug für a l le i n Frage kommenden E-Gitarren. Deut­l ich k le inere E ingangswiderstände fü h ren bei der klassischen passiven Pickup-Verscha ltung zu Klang­e inbußen in Richtung dumpf und ausd ruckslos.

Ü ber C9, R3 wird die Stufe um Tl ("Pre-Amp") an­gesteuert. D ieser l nvert ierverstärker enthä l t zwei a nt ipara l le l verscha ltete Dioden im Gegenkopp­lungszweig und s ieht damit land läufigen Si-Dioden­Verzerrern zum Verwechse ln ä h n l ich . Tatsäch l i ch d ienen d ie Si-Dioden n u r dazu , d iese Verstä rkerstufe vor der Ü bersteuerung zu bewah ren. Der eigentl iche Verzerrer fo lgt i n Form des Differenzverstä rkers T1 3, T4 ("Overd rive") . Er setzt schon ein, lange bevor d ie Si-Dioden leiten . Im U ntersch ied zu Diodenverzerren zeigen übersteuerte Differenzverstärker e inen völ l ig stet igen, weichen Verzerrungse insatz. Das macht s ich g ut bei den le icht angezerrten E inste l l u ngen, typisch fü r den klassisch "b l uesigen" Sou nd .

Der Übersteueru ngsgrad wird über das "Ga i n Pot"

e i ngeste l lt . I m L inksansch lag ist d ie Verstä rku ng m in ima l und der Ton c lean . E ingangss igna le bis zu 2 Vpp werden u nverzerrt wiedergegeben. Be im Auf­d rehen des "Ga i n Pot" n immt d ie Spannungsverstär­kung des "Pre-Amp" zu und der Differenzverstä rker wird entsprechend sta rk ü bersteuert.

Das zweite Seg ment des "Ga in Pot" wirkt am Em itter der nachgeschalteten Verstä rkerstufe (T3) a l s

LAUTSPRECHER­AL TERNATlVEN Auf der Heft-DVD finden Sie

Datenblätter zu in Frage

kommenden Lautsprecher-

h . Sparsamen Gitarristen ( aSSIS .

sei der Visaton BG 1 7

empfohlen, der nur

1 8 Euro kostet.

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Gitarrenverstä rker

KLEBEN STATT SCHRAUBEN

Dank größerer F reiflächen

kann das Leistungsmodul z.um

. . I m·lt Tesa Powerstnps Be1sp1e «-(doppelseitige Schaumsto

Klebepads) am Lautsprecher­

magneten befestigt werden .

Achten Sie hierbei darauf, dass

keine Lötpads oder

Drahtenden mit dem

Magnetjoch in Berührung

kommen, die Drahtenden

also besonders kurz

abkneifen !

1 22 1 c't Hacks 3/20 1 2

Lautstärke-Kompensator. Damit wird e ine subjektiv annähernd konstante Lautstä rke über den gesamten Verzerrungsbereich hergeste l l t . Ein weiteres, le icht zu übersehendes Deta i l ist der "Bass Cut" (C9, R3) vor dem Verzerrer und der " Bass Boost" (C3, R38, R39, R40, R4 1 ) dah inter. Die Bassabschwächung vor dem Verzerrer verh indert, dass d ie von Natur aus ampl i ­tudenstarken tiefen Töne d ie schwächeren hohen Töne ü berdecken . E in Effekt, der vor a l lem be i ver­zerrten Akkorden stört. Die nachgeschaltete, entge­gengesetzte Anhebung ist genau gegenläufig .

Playback

E i n Stück Aud ioka be l m i t e i nem 3 ,5-m m-Stereo­Stecke r ste l l t d i e Verb i ndung zu e ine r externen Tonq ue l l e wie MP3-P iayer, PC, Metronom, Smart­phone und so weiter her. Die Lösung mit dem fest angesch lossenen Kabel mag etwas ungewöhn l i ch ersche inen, ist a ber wesent l ich praxistaug l icher a l s e ine 3 ,5-m m-Stereo-Ki i n kenbuchse . D ie E i n kopp­l ung erfo lgt h i nter dem Verzerrer, sodass d ie E i n ­ste l l ung des "Ga i n Pot" ke i ner le i Auswirkungen hat. K langste l le r und Lautstä rkeste l l e r wi rken dagegen geme insam auf den G itarren- und P layback-E i n ­gang . Auch wen n es unnötig erscheint, wurde be im K langste l l e r ebenfa l l s e i n Ta ndem-Potent iometer e ingesetzt. E i nfach u m d ie Sta b i l ität zu verbessern, immerh in s i nd die d re i k le i nen Potis und die E i n ­gangsbuchse d ie e inz ige Befest igung des Vorver­stä rkers.

Einschleifweg

Das E insch leifen externer Effektgeräte ist im Layout des Vorverstä rkermod u les bereits vorgesehen. E i n 1 0-pol iges F lachkabel , e ingesteckt i n d ie Ansch luss-

buchse " I n sert Con nector" l iefert das S igna l MONO_SEND zum Ansteuern des Effektgeräte-E in­gangs . Dessen Ausgänge ge langen ü ber d ie Rück­wege RET-L und RET-R zum zentra len La utstä rke­ste i ler. Ohne Effektgeräte muss die Verbi ndung zwi­schen SEND und RET mit H i lfe von Steckbrücken auf der Ansch lussbuchse " I n sert Connector" hergeste l l t werden . Vorauss icht l ich i m nächsten Heft werden wir e in klei nes DSP-Effektgerät vorste l len .

Da d ie meisten Effektgeräte e inen Stereo-Aus­gang mitbri ngen, i st d ie E rweiterung des Verstä rkers auf Stereo-Betr ieb e ine d u rchaus beden kenswerte Option. Die Verb indung "PA-Con nector" l iefert e inen symmetr ischen l i n ken und rechten Kana l mit den Leitungen MASTER_R_N EG, MASTER_R_POS, MAS­TER_L_N EG, MASTER_L_POS. Die Leistu ngsmodu le s ind fü r e ine a lternative Bestückung der E inkoppel­kondensatoren vorgesehen. Mit C l und C29 wi rd der l i n ke Kana l , mit C l 6 und C l ? der rechte Kana l aus­gewäh lt.

Röhrensimulation

Der Stereo-Su m menkana l besteht aus dem Stereo­La utstä rkereg ler und e inem zwe ika n a l igen Diffe­renzverstä rker. Der wi rkt a l s sanfter Beg renzer ("Soft C l i pper") und ist so bemessen, dass e in nachge­scha lteter Lautsprecher-Verstä rker m i t 1 0-facher Verstä rku ng n ie vo l l i n d i e Beg renzu ng gefa h ren werden kann . Der Maxima l pegel wächst mit der an­l iegenden Betriebsspan n u ng, sodass bei jeder Ver­sorgu ngsspa n n u n g d i e opti ma le Leistung heraus­zuholen i st .

Q ber e in 1 4-po l iges abneh m ba res F lachkabel wi rd der Vorverstärker mit Strom versorgt und l iefert symmetrische Stereo-S igna le an e in oder zwei Leis­tungsverstä rker. Da d iese Audios igna le symmetrisch ü bertragen werden, kom mt man mit ei nfachem, u ngesch i rmten F lachka be l aus . Die Leitung MONO_SEND überträgt das unabgeschwächte Sum­mens igna l a n d ie Totman n-Scha ltung auf dem Leis­tungstei L

Pimp my Amp

Der Vorverstä rker ist d imension iert worden fü r e ine Stratocaster-Gita rre mit S i ng leco i i -Tonabnehmern . D iese Kombination l iefert relative k le ine Ausgangs­spa n n u ngen a n den Verstärkere ingang . Andere G ita rren mit H u m bucker-Tonabnehmern l iefern oft wesent l ich höhere Spannu ngen sodass der Vorver­stä rker schon in der M in ima l stel l ung des "Ga in"-Stel­lers hörbar zerrt.

Für G ita rren mit "heißen" Tonabneh mern (Hum­bucker-Pickups) sol lte d ie E ingangsempfind l ichkeit entsprechend verri ngert werden . Zu ändern i st das E inkoppelgl ied zwischen JFET-Ausgang und dem Vor­verstärkere ingang R3 (1 kOhm) und C9 (330 nF) : Klei­nere Widerstände und g rößere Kondensatoren erge­ben eine höhere Verstärkung (bis 330 Ohm, 1 IJF), grö­ßere Widerstände und k le inere Kondensatoren eine geringere Verstärkung (bis 3,3 kOhm, 1 00 nF) .

D ie Ü berprüfung erfo lgt i n der M i n ima l ste l l ung des Ga i n-Ste l l e rs, der Lautstä rkereg ler sol lte dabei

-

Hiet ist gute Löterfahrung nötig.

zu rückgenommen werden . Al le Reg ler an der G ita rre auf Vol lansch lag ste l len und dann vol le Pu l l e in d ie Sa iten langen - h ierbei so l l ten keine hörba ren Ver­zerrungen auftreten .

Platinenbestückung

Auf beiden P lat inen kom men sowoh l bed rahtete a l s auch SMD-Baute i le zu r Verwendung , letztere a ber nu r i n hand l ichen Größen, sodass der Aufbau jedem bega bten Löter ge l i ngen sol lte. Aufpassen sol lten Sie nur bei den SMD-Kondensatoren, da d iese kei­nen Werte-Aufd ruck besitzen und leicht zu verwech­seln sind hat man s ie erst e i nma l der Verpacku ng entnommen. Die Kondensatoren der F i lter und Sig­na lwege s ind dagegen a l s bedrahtete Fol ienkonden­satoren oder E l kos ausgefü h rt.

Der erste Test sol lte nach dem Flashen der F i rm­ware tun l iehst nicht d i rekt an der Bleibatterie erfolgen, sondern erst e inmal an einem regelbaren Labornetz­tei l a l s Akku-Ersatz. Bleiakkus neigen bei Ku rzschl üs­sen du rch Lötfehler oder dergleichen zur Gewa lt und lassen Leiterbahnen oder IC-Bei nchen e i nfach ver­dampfen. Die Ruhestromaufnahme des kompletten Amps sol lte nicht sonderl ich über 20 mA l iegen.

Die vol l ständigen U nter lagen wie Scha lt- und Be­stückungsp läne sowie d ie Stück l i ste fi nden Sie auf der be i l iegenden Heft-DVD, Aktua l i s ierungen wie ü bl i ch auf www.g ithu b.de/heise. Die Leerp lat inen können Sie bei ct.eu roci rcu its.de beste l len . (cm)

Literatur

[ 1 ] Die Baumarkt-Orgel, Hammond-Cione zum Selbstbau,

c't Hacks 2/1 2, 5 . 80 (t

c't Hacks 3/20 1 2 1 1 23

Niemand lötet gern Hunderte von SMT-Bauteilen auf e ine Platine - und schon gar n icht, wenn mehr a ls e in Exem plar zu bestücken ist. Sel bst bei Kleinserien lohnt es,

bei einem Bestücker Preise und Konditionen anzufragen. Wir haben bei ASPro, einem schwä bischen 40-Ma nn-Betrieb, e inmal in die lötbäder gescha ut.

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Bändern nimmt das Gerät in speziellen Schächten

auch Trays (Bauteile­Paletten) und Stangen­

ware auf.

D ie ungewissen Kosten s ind der Haupt­grund , warum Klei nserienherste l ler l ie­

·ber sel bst den Lötko lben schwingen, a l s e inen Loh n bestücker zu beauftragen. Tat­säch l i ch sch lagen d ie Masch i nen-E in rich­tungskasten ein ziem l iches Loch i n d ie Kasse, was a l s e inma l ige Ausgabe aber trotzdem e ine ü berschau ba re I nvestit ion ble ibt. Grö­ßere P lat inen können a l lerd i ngs schon e in­ma l auf 500 bis 1 000 Eu ro E inma lkosten kommen - je nachdem, wie vie l Arbeit der D ienst le ister mit den ange l ieferten P länen noch hat. Am teuersten s ind mith in Klei nst­ser ien von 1 b is 1 0 Stück, da rüber kommt man sch ne l l wieder auf i rd i sche Kosten pro P lat ine . N u r so a l s Anha ltspu nkt: Bei e iner e i nze lnen , mit rund 300 SMT-Ba utei len be­stückten Plat ine in Eu rokarten-Größe verlan­gen U nternehmen, d ie s ich auf d ie Muster­fertigung spezia l i s iert haben, zwischen 250 und 450 Euro - plus Baute i l kosten, versteht s ich.

Der k lass ische Bestücker arbeitet entwe­der eng mit e inem Leiterplatten-Fertiger zu­sammen oder macht auch die P lat inen selbst, das s ind dann aber nur d ie g rößeren Betriebe. Ein erstes Gespräch k lärt e in iges: Welche Daten s ind anzu l iefern, welche Bau­tei le sind zu beschaffen? Um Reibungsverlus­te zu vermeiden, sol lte man d ie Plat inenferti­gung dem Bestückungsdienst leister überlas­sen; der weiß am besten, welche Nutzengrö­ße, welche Ränder und welche Oberflächen fü r seine An lage passend s ind . Im Pr inz ip kön nen Bestücker natür l ich auch angel iefer­te Leerp lat inen vera rbeiten . in jedem Fa l l benötigt er d i e Extended-Gerber- u n d Boh r­daten zur Plati ne, u nter anderem fü r Pasten­schablone und Bestückungskoord inaten.

Gleich nach dem Bestücken wird gelötet: Entweder im Konvektions-Durchlaufofen für größere Serien und unkritische Bauteile . . .

Am laufenden Band

Viele Lohn bestücker haben bei Bautei­le-Distr ibutoren recht gute Kond itio­nen und ha lten bei Standardtei len wie 0805-Widerständen und Keram ikkon­densatoren einen mitu nter beacht l i ­chen Lagerbestand vor . Meist rechnet es s ich daher n icht, d ie benötigten Bautei le .,bei Angel ika" (a lte Reichelt­Ku nden wissen, was gemeint i st) zu beschaffen. Mögl ich ist es aber trotz­dem und s in nvo l l vor a l l em dann , wenn man vom letzten Projekt noch ein ige angefangene Rol len übr ig hat.

Bei prog ra mmierten Ch i ps, sehr spezie l len oder abgekü ndigten Bau­tei len wird der Bestücker d ie Beschaf­fung seitens des Kunden sogar verlan­gen. Mit den berüchtigten RS-Bröt­chentüten und e inze ln verpackten SOT23-Tra ns istoren sol lte man aber tun l iehst n icht auf der Matte des Dienst le isters stehen, da d ie Bestü­cku ngsautomaten nur Gu rt-, Stangen­und Tray-Ware annehmen; E inze lbau­tei le müssen dagegen manuel l nach­bestückt werden . Ka lku l ieren Sie fü r die Produktion ruh ig e in paa r gegu rte­te Baute i le mehr e in - Bestücku ngs­automaten verlangen e inen gewissen Vorlauf Ue nach Gerät 5 bis 30 cm), um das Bautei le-Band einzuspannen .

. . . oder in der Dampfphase für Kleinserien und empfindl iche Teile. Hier sorgt die Kondensationswärme einer exakt bei 230 •c siedenden, absolut inerten Spezial­flüssigkeit (Galden) für ein besonders schonendes Löten. Angeblich soll man im Galden-Dampf auch Würste braten können.

Bedrahtete Bauteile auf gemischt bestückten Platinen werden mit der Selektiv-Lötanlage "gefluxt" (mit Flussmittel eingesprüht) und eingelötet. Das aus

einer steuerbaren Düse strömende Lötzinn benetzt nur eine minimale Fläche.

Durch die Inspektion gefallene Baugruppen werden an speziell ausgerüsteten Arbeitsplätzen nachgearbeitet. Hier können gegebenenfalls auch kleine Nach­bestückungsarbeiten erfolgen. Die minifitzeUgen Arbeiten erledigen geschickte Frauenhände - Grobmotoriker haben hier n ichts zu suchen.

Feuchtigkeitsschäden

Bei teu ren ICs auf (zu ku rzen) Bändern ist es du rchaus zweckmäßig, d iese von Hand auf ein Tray zu sortieren - ent­sprechende Sorgfa l t bezüg l i ch Anti­stati k-Maßnahmen vorausgesetzt. Das sol lte aber erst unm itte lbar vor Ferti­gu ngsbeg i nn geschehen: Ansonsten können die Kunststoff-Gehäuse Luft­feucht igkeit aufnehmen und d ie An­sch lussp ins oxid ieren .

Das hat be i der heute fü r Konsum­güter vorgesch riebenen bleifreien Lö­tung mit i h rer höheren Temperatu r una ngenehme Fo lgen: Berüchtigt ist der Popcorn-Effekt, der d ie IC-Gehäuse d u rch d ie p lötzl i ch verdam pfende I n nen-Feucht igkeit aufplatzen lässt. Empfind l iche Bauteile aus geöffneten Verpackungen werden daher e in ige Stunden be i 1 25 oc vorgebacken.

Die Bestücku ng beim Dienst leister sch l ießt in der Regel eine manue l le oder automatische optische I n spek­t ion (AOI) e in ; mit besonderen Verein­barungen wird er d ie Baugruppen auch einer elektrischen Prüfung unter­z iehen, was wegen der u mfa ng­re ichen Vorbereitu ngen bei Klein­serien aber recht kostspie l ig ist.

Unsere B i lderstrecke zeigt die d rei Fertigungsstraßen bei ASPro: e ine fü r SMT-Piati nenser ien, e ine fü r Kle in­ser ien und gemischte Bestückung und d ie g roße Wel len lötanlage fü r bedrah­tete Bauelemente. (cm) �t

Geschafft: fertig bestückte und geprüfte Baugruppen zur Auslieferung an den Kunden

C 2 D D D Picco lo La u n c h Pad

Das Streuen sehr preiswerter Entwick­lungskits ist besonders bei den gan:z großen Halbleiterherstel lern beliebt. Tl wartet hier zum Beispiel mit dem (2000-LaunchPad a uf, das m it einem Abköm mling der TMS320-Signalpro­zessoren bestückt ist.

Mit dem C2000 P iccolo LaunchPad lässt Texas I n struments ein komplettes Entwick­lungsboard fü r gerade e inma l 1 7 US-Do l la r auf d ie Embedded-Entwickler los . Der ent­haltene TMS320F28027 ist e in U n iversa l ­Control ler aus Tls Piccolo-Fam i l i e m i t 64 KByte Prog ramm-Flash, acht PWM-Kanä­len, Event-Ti mer, 1 2-B it-ADC, 12C, SP I und UART. Auf dem Board ist bereits e in JTAG­Emu lator/Debugger mit optisch iso l iertem USB-Ansch luss entha lten, über den der Pie-

colo auch mit F i rmware bela­den wird. Der k le ine, sehr sparsame 32-Bit-Contro l ler a r­beitet mit b i s zu 60 MHz. Von den DSPs hat er sei ne hervorragen­de E ignung fü r Echtzeit-Anwendungen (z. B. Motorsteuerungen) geerbt, für Aud io­Anwendu ngen feh len i h m a l le rd i ngs pas­sende Ports und e ine F l ießkomma-E inheit

Vor dem E insatz des Lau nchPads hat Tl a l lerd ings eine Hü rde gesetzt: die I n stal lat i­on des (h ierfü r kosten losen) Gigabyte-g ro­ßen Entwickl u n gssystems CodeCompo­ser 5, das auf der Ec l i pse-P iattform basiert. Für den Download und die I nsta l lat ion darf man gut zwei , d rei Stunden ansetzen, dann noch e i n ige Tage fü r d ie E inarbeitung i n das seh r mächtige (he ißt fü r den E insteiger: das komplexe und u n übers icht l iche) Werkzeug. D ie ersten Sta rtversuche er le ichtert d a n n

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S c h a ltp l a n-D esign e r s P i a n 7 . D 0 � 0: X 1 {2;;] X

Sch nel l mal einen Schaltplan für eine I l lustration erstel len? Wer sich bis lang mit ASCI I-Art oder Handskizzen be­gnügte, sol lte viel leicht doch auf sPian von Abacom umschwenken.

Der übersichtl iche und sel bst mit Rechner­

"Möhren" zufriedene Schaltplan-Ed itor von Abacom l iegt n u n mehr i n Version 7 vor. Ei­gentl ich kei n Grund, i hn h ier vorzuste l len , wären da n icht se ine eher u nterd u rch­schn itt l iche Bekannthe it, d ie u nsch lagbar einfache Bed ienung und d ie sauberen, her­vorragend lesbaren Schaltp läne, d ie er l ie-

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fert. Sowoh l von der Anwender­freund l ichkeit a l s auch von der Ästhet i k der Scha l tp läne her kön nte s ich so manches "g roße"

EDA-Paket h ier e ine d icke Schei­be abschneiden.

Bei der neuen Vers ion kön nen Projekte auch auf versch iedene B lätter verte i l t werden, zudem

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wurde d ie Druckfu nktion u m e ine komfor­table Seitenauftei l ungs-Funkt ion erweitert. Ganz pfiffig sind auch die "aktiven Verknü­fu ngen", so dass man beisp ie lsweise zu einem Spezi a lba utei l g le ich den Li n k zum Lieferanten h i nterlegen kann . H inzugekom-

men s ind ebenso Bemaßun-

vr;;;- � ! ";'":...........L...---CI.�-L----L-L'" -'"'-" ___:�r........-.J'"'------"'-----":.::1 1 gen, Spezia lformen, automa­t ische, praxisgerechte Stück­l i sten und frei defin ierbre Pa­letten mit den persön l ichen Baute i l - und B ib l iotheks-Fa­voriten . Kostenlos ist e in Vie­wer fü r sP ian-Orig ina ldateien, der d ie Pläne zwar nicht edi­t ieren kann , aber doch fü r den Ausdruck aufte i l t u n d aufbereitet.

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d i e Tl-contro iSU ITE, e ine Art F ramewerk mit Beispie len, Treibern und Libraries. (cm)

C 2 0 0 0 Piccolo LaunchPad

Controller-Entwicklungskit

Hersteller

Vertrieb

Systemanf.

Preis

Texas Instruments, www.ti .com

z. B. Watterott, www.watterott.com

Windows (32 Bit) oder Linux

20 €

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Mit sP ian kan n man a l lerd i ngs nu r P läne zeich nen, e ine Netzl i sten-Verbi ndung zum M in ima i-P iat inen layouter Spr int aus g le i ­chem Hause existiert n icht . Also das Richtige fü r a l le, die nur i h re Loch raster-Projekte oder Prototypen doku mentieren wol len - mehr kan n und wi l l sP ian n icht le isten. Fü r d iesen E insatzbereich ist der Preis von knapp 40 Euro gerade noch angemessen. (cm)

sPian 7 . 0 Schaltplan-Editor

Schaltplan-Editor

Hersteller

Systemanf.

Preis

Abacom, www.abacom-online.de

Windows NT bis Windows 7

40 €

M a ke r B ot R e p l i c ator 2 & C o .

Der Replicator 2 ist der erste 3 D­Drucker von Ma kerBot l n d u stries mit Stah lgehäuse u n d ohne Open-Sou rce­Lizenz. E ine M IT-Au sgründung wi l l h ingegen einen bezah l baren 3D­Drucker herausbringen, der Stereolithog rafie beherrscht.

MakerBots Repl icator 2 fü r 2200 US-Do l l a r erreicht e i ne Auflösung von 0, 1 M i l l imetern und kan n Objekte bis zur G röße von 284 m m x 1 55 mm x 1 52 m m d rucken . Als Mater ia l kommt au ssch l ieß l i ch der Kunst­stoff PLA zum E i nsatz, der wie bei a l len Vorgängermodel len geschmolzen und sch ichtweise a ufgetragen wi rd ( FDM-Ver­fah ren) . MakerBot rät vom b isher oft ver­wendeten ABS als Druckmateria l ab, weil es s ich beim Abkü h len verformen kan n . E i n Model l mit zwei Druckköpfen w ie be im Re­pl icator 1 sol l ab 201 3 als Repl icator 2X fü r 2800 US-Do l l a r angeboten werden .

Die bisher ige Drucksoftware Repl icatorG ersetzt MakerBot d u rch eine namens Maker­Ware, d ie d ie Berechnung der Steuerdaten aus 3 D-Vorlagen b is zu 20-ma l schne l ler er­led igen sol l . Mit MakerWare lässt s ich auch der im Januar 20 1 2 erschienene Repl icator 1 ansteuern, d ie Unterstützung fü r dessen Vorgänger Thing-0-Matic ist angekünd igt.

Repl icator 2 und MakerWare sind keine Open-Sou rce-Produkte - das bedeutet e i ne Abkehr von der b i sherigen F i rmenpol i t ik.

Krit i ker, darunter der i m Streit ausgeschiedene M it­g ründer Zach Hoeken, warfen MakerBot im I nter-net vor, mit den neuen Produ kten d ie Open-Sour­ce-Bewegung zu verraten , da diese auf Entwicklun-gen aus der Comm u n ity bas ierten . Make rBot-CEO B re Pett i s konterte, dass se ine F i rma den Ma rkt fü r beza h l ba re 3 D-Drucker erst begründet habe und ver­sprach, auch in Zukunft "so offen wie mög l ich" zu sei n . I m August 20 1 1 waren d i e R i s i kokap ita lgeber Faundry Group mit 1 0 M i l l ionen US-Do l l a r be i MakerBot e ingestiegen .

MakerBot hat a ußerdem i n New York einen Laden eröffnet, in dem der Repl ica­tor 2 präsentiert und verkauft wi rd . Käufer kön nen mit dem neuen Gerät erstma l ig e in e i nj äh riges Service-Paket namens Maker­Care für 350 US-Do l l a r erwerben. I n sgesamt vera bsch iedet s ich MakerBot l n d u str ies damit aus dem Do-it-you rself-Segment und von den e igenen Wurze ln i m que l loffenen RepRap-Projekt . Das weckt E r i n nerungen a n d ie Anfänge von App le, d i e 1 977 mi t dem App le I I d i e PC- I ndustr ie m itbegrün­deten .

Stereolithografie Das M IT-Sta rt-up Formlabs macht mit dem 2700 US-Dol l a r teuren Drucker Form 1 e ine Stereol ithog rafie-Masch i ne fü r den semi­profess ione l len Anwender erschwin g l ich . Bei der Stereol ithog rafie hä rtet e i n Laser einen flüss igen Kunststoff punktweise. Laut Herste l l e r d ruckt der Form 1 Model le m i t e iner Sch ichtd icke von 25 M ikrometern (0,025 mm), die maximale Objektgröße be­trägt 1 25 mm x 1 2S mm x 1 65 m m .

D i e Produ kt ion der ersten Seriengeräte hat Formlabs ü ber die Crowdfund ing-P iatt­form Kickstarter finanziert - (und sammelte dort 3 M i l l ionen US-Do l l a r e in , 30-mal mehr a l s angesetzt) . Maxim Lobovsky, e iner der d re i Gründer, le itete früher das Open-Sour­ce-Projekt Fab@Home, das zwei RepRap­ä h n l iche 3 D-Drucker zum E igenbau ent­wickelt hat.

Zur Aus l ieferung des Form 1 im Februar 201 3 hat Formlabs nur e in g raues Kunstharz a l s Druckmaterial fü r rund 1 50 US-Dol lar pro Liter im Angebot - laut Aussage der F irma i st das immer noch b i l l iger a l s Materia l an­derer Herstel ler. Fü r d ie Zukunft s ind weite­re Kunststoffe angekü n d igt, d ie fa rbige, transpa rente und flex ib le Objekte ermög l i ­chen so l len .

Made in Germany

Fü r 1 000 Euro bietet das deutsche Start-up iRap id se inen 3 D-Drucker i Rap id compact a n . Ged ruckt wi rd im FDM-Verfah ren mit e iner Sch ichtd icke von 0,25 M i l l imetern, d ie Ansteuerung er led igt wie beim RepRap e in Ardu ino Mega m it RAMPS-Motortreiber-Pia­t ine. Der Bau ra u m von nur 1 0 Zentimetern in a l len d rei D imens ionen ist so klei n wie beim ersten MakerBot, dem Cu pcake von 2009. Bei F i rmware und Drucksoftware setzt i Rap id auf d ie Open-Sou rce-Anwendung Repetier. Die I nnovation des i n Deutsch land gefert igten Geräts ist mög l icherweise der

"patent ierte Zahnstangenantr ieb" des x-y­Tisches, der be im i Rap id den bei a nderen Geräten vielfach verwendeten Zahnriemen­antr ieb ersetzt. (phs)

Replicator 2 Mittelklasse-3D-Drucker

Hersteller

Systemanf.

Preis

MakerBot, www.makerbot.com

Windows, Mac OS oder Linux

2 200 US-$

c't Hacks 3/20 1 2 1 129

Ste l laris La u n c h Pad

Das Stel lar is Lau nch Pad erweitert d ie Entwicklungskit-Fami l ie Stel laris von Texas Instruments um ein Mod u l m it ARM-Cortex-M4-Prozesor.

Mit dem Entwickl ungskit Ste l l a ri s Lau nch­Pad (EK-LM4F1 20XL) wi l l Tl den E instieg in d ie Programmierung seiner Ste l l a ris-Mikro­contro l ler mit Cortex-M4-Kern verei nfa­chen. Der 32-Bit-Prozessor LM4F 1 20HSQR taktet mit 80 MHz, hat e ine G leitkommaein­heit, 32 KByte SRAM und 256 KByte F lash­Speicher sowie d iverse Schn ittste l len von UARTs ü ber SP I , 1 2C b is zu USB (Device). Ana loge S igna le erfasst der zwölfkana l ige A/D-Umsetzer mit 12 Bit.

Auf der kompakten La unchPad-P iat ine sitzen g leich zwei d ieser Prozessoren. A l ler­d ings steht fü r Experimente nu r einer davon zur Verfügung, der andere d ient als Debug­lnterface. P rog ra m miert wird das Lau nch­Pad per USB, es br ingt fü r erste Experimente

Teensy 3 . 0 Das Arduino-kompatible Entwicklungs­board Teensy macht den Sprung auf 32 Bit und kommt i n der Version 3.0 m it einem ARM-Cortex-M4-Prozessor. Bei verg leich baren Leistungsdaten ist es sehr viel kleiner als das lang erwartete ARM-Board Arduino Due.

Wie d ie bisherigen Teensy-Mode l le i st d ie vier lagige P lat ine sehr kompakt ( 3 , 5 x 1 ,8 cm) und kan n d i rekt auf Breadboards ge­steckt werden . A ls P rozessor kommt der MK20DX 1 28VLH5 mit 48 MHz aus der Kine­t is-Serie von F reesca le zu m E insatz, der wah lweise auf 96 MHz ü bertaktet werden

1 30 I c't Hacks 3/20 1 2

zwei Taster u n d e ine RGB-LED m it. Fü r E rwei­teru ngen fü h rt es i n sge­samt 40 Konta kte heraus : Auf der Oberseite der P lat ine g ibt es zwei 20-pol ige Stiftleis-ten u n d auf der Unterseite dazu passende Socke l . Somit ka n n man mehrere Lau nchpads - du rchaus auch m i t anderen Prozessoren - stape ln oder e i ne Bas isplat ine darunter setzen .

Außerdem bietet T l d iverse sogenannte BoosterPacks an . Die Pa lette re icht von einer Loch rasterplat ine über eine LED-Ma­trix b is zu Disp lays, Karten lesern und Funk­schn ittste l len . Beim Entwurf e igener Boos­terPacks sol len ein Design Gu ide sowie e ine B ib l iothek fü r d ie Layout-Software Eag le he lfen . P rog ra mmiert wi rd das Ste l l a ri s Lau nchpad wah lweise mit dem CodeCom­poser Stud io von Texas I n st ruments, Kei l Rea lv iew, IAR Workbench oder Sou rcery CodeBench. Wäh rend Ersteres fü r d ie Ver-

kann . Der Bootloader i st auf e inem zusätz l i ­chen Chip u ntergebracht, so dass der ge­samte F lash-Speicher von 1 28 KB fü r P ro­g ramme zur Verfügung steht.

Die Programmierung ist in C/C++ oder Arduino möglich, letzteres über das platt­formübergreifende Add-on Teensyduino, das die nötigen Änderungen an der Ardui­no-IDE vornimmt. Derzeit ist die Software noch im Beta-Stadium, später sollen al le Ar­dui no-Befehle und Sta ndard-Librarys ohne Code-Anpassungen funktion ieren u nd dabei auch vom schne l leren Prozessor pro­fitieren. Programmierung und Kommunika­tion erfolgt über eine Micro-USB-Buch se, über die später auch USB On-the-go mög­lich sein soll.

Die acht Hardware-Timer fu n ktionieren anders als bei Arduino-Boards unabhängig von den zehn PWM-Ausgängen. Zwölf Pins lassen s ich über den Befehl touchRead als berührungsempfindl iche kapazitative Ein­gänge auslesen. Rüstet man die Platine mit einem Uhrenquarz und einer Knopfzelle

wend ung mit Ste l l a ris kosten los ist, g ibt es von den ü brigen Tools nu r Demoversionen zum Down Ioad. Wer bereit i st, rund acht b is zehn Wochen auf sei n Ste l l a ri s Lau nchPad zu warten, kan n es fü r 1 3 US-Do l la r im On­l i ne-Shop von Tl beste l len . (bbe)

Stellaris LaunchPad

Entwicklungsboard mit Stellaris-M4-Prozessor

Hersteller Texas I nstruments, www.ti.com

Systemanf.

Preis

Windows oder linux

13 US-$

nach, l äuft die entha ltene Echtzeituh r auch ohne externe Stromversorgung weiter, wo­d u rch s ich das Teensy auch zum Bau kom­pakter Datenlogger empfieh lt. Dank der 1 6-Bit-A/D-Wand ler a n den Ana logei ngängen und seines 1 2S-Busses eignet s ich das Modu l auch fü r Audio-Anwendungen .

Nach der erfo lgreichen Kicksta rter-Kam­pagne, mit der der Entwickler Pau l Stoffre­gen d ie Herste l l ung der ersten 3000 Boards finanziert hat, kan n man das Teensy 3.0 re­g u l ä r fü r 1 9 US-Do l l a r auf Stoffregens Hornepage beste l len . (phs)

Teensy 3 . 0 Arduino-kompatibles Entwicklungsboard

mit ARM-Cortex-M4 Prozessor

Hersteller

Systemanf.

Preis

PJRC. www.pjrc.com

Windows, Mac OS oder linux

19 US-$

Ard u i n o D u e

Der 32-Bit-Erst l ing von Ard u i n o bietet jede Menge Sch n ittstel len und sch l ießt die Lücke zwischen Ard u i n o Uno u n d Raspberry P i .

Er i s t seit mehr a l s e inem Jah r angekündigt - und jetzt end l ich verfügbar: Der Ardu ino Due, das erste 32-B it-Board des Ard u i no­Teams. Als Prozessor kommt Atmels Cortex­M3-Ch ip SAM3X8E mit 84 MHz und 5 1 2 KB F lashspeicher zum E insatz. Im Ard u ino­Store kostet der Due rund 40 Eu ro netto, zum Redaktionssch luss war er dort bereits ausverkauft. Bei den deutschen Distr ibuta­ren ist er mit rund 46 Euro ge l i stet.

Das Board spart n icht an E in - u n d Aus­gängen : 54 d ig ita le 1/0-P ins (dabei v ier Hardware-UARTs, zwei 1 2(-/TWI-Busse, 1 2 PWM-Ausgä nge) , 1 2 Ana loge ingänge mi t

1 2-Bit-ADC, SP I - und JTAG-Header. Erstma­l ig sind auf e inem Ardu ino-Board auch zwei ana loge Ausgänge mit 1 2-Bit-DACs (fü r Soundausgabe mit der neuen Audio-Libra ry) sowie e in CAN-Bus enthalten. Neu i st auch der "Erase"-Taster, m it dem s ich der vorhan­dene Sketch aus dem F lashspeicher löschen lässt.

USB-Host-Mod us fü r USB On-the-go ver­wenden.

Vor dem Aufstecken von vorhandenene Ardu i no-Zusatzplat inen (Sh ie lds) auf den Due sol lte man sich vergewissern, dass d iese mit der geänderten Betriebsspan n u ng von 3,3 Volt funktionieren und vor a l lem keine 5 Volt an d ie 1/0-Leitungen an legen. Wer neue Sh ie lds entwi rft, kan n anhand des neuen P ins IOREF erkennen, welche Spannung der jewei l ige Ardu ino verwendet. (phs)

Der Ard u i no Due hat a u ßerdem zwei USB-Ports. Der "P rogramming"-Port w i rd wie üb l i ch zum Prog ra m mieren benutzt u n d verbi ndet den ersten Hardware-UART ü ber e inen ATmeg a 1 6U2-Ch ip mit dem Computer, wo er a l s s i ch a l s v i rtuel le r seriel­ler Ansch lu ss zeigt. Der zweite "Native"-Port ist d i rekt mit dem SAM3X-Prozessor verbun­den und kan n zum Debuggen oder für e ine H I D-Emu lat ion benutzt werden, bei der s ich der Ardu i no wie e ine Maus oder Tatstatur verhält . Darüber h inaus lässt er s ich auch im

Arduino Due

Entwicklungsboard ARM-Controller

Hersteller

Systemanf.

Preis

Arduino

Windows oder Linux

46 € ct

@heise

Hoax, c"'t-Lab, c"'t-Bot M i t d e m i n diesem Heft beschriebenem HOAX-Bausatz wird ein täuschend echter Hammond-Klang erzeugt. Steuerbar über M I D I oder e ine angeschlossene Klaviatur. ln der kostenlosen Basis-Firmware sind alle Funktionen bis auf einen Ton und Leslle enthalten.

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Hoax 3.2

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Über Ethernet, USB oder seriell an e inen Rech ner anzusch ließen und auf Wunsch mit LabView von Nat ional i nstru ments zu steuern oder auch re in m a n u e l l zu

bed ienen : e i n Labor-Meßsystem i m Selbstbau, das den Vergleich mit sehr viel teureren Fertiggeräten n i cht scheuen m uss. Als ko m plette Te i lesätze oder auch i n E inzelte i len l ieferbar. Schwier ig zu lötende ICs s ind auf den Plati nen vorbestückt Alle Schaltpläne und d ie Firmware-Que l ltexte s ind von der c't veröffentl icht .

Voll unter Kontrolle - der c't-Bot ist ein Bauprojekt, das als Ergebnis einen zu 1 00% selbst programmierbaren Roboter hat, der auf der Stelle drehen kann, seinen Weg durch Irrgärten sucht oder kleine Objekte transportiert. Das gesamte Hardwaredesign ist offengelegt, ebenso das Software-Framework und viele Beispielanwendungen.

• bequeme Kom p lettsätze (Basis-Satz + Erweiterungen) • I n d ustriequa l ität mit Fa u lhaber-Getriebemotoren • alle E inzeltei le auch separat l ieferbar

Basissatz € 249,-

Open Source

c't Hacks 3/20 1 2 1 1 3 1

Zutaten 1 . Sphero-Roboter

2. Androld SDK

Roboter kom men i n vielen Erschein u ngsformen daher, u nter anderem a l s Kugel. Sphero kostet 1 30 US-Dol lar, sieht aus wie eine B i l lard kugel und lässt sich mit dem

Smartphone steuern. Wen n man das dazugehörige SDK nutzt, kan n man i h m auch beibringen, den eigenen

Anwendungen zu folgen.

� Zeitaufwand:

1 -3 Stunden

� Kosten:

1 30 US-Do l l a r

� Programmieren:

Java

E lektron ische Sp ielzeuge mit dem Smartphone zu kontro l l ieren ist für v ie le Besitzer e ines iPhone

oder eines And roid-Geräts se it Längerem e in Kauf­argu ment. Bereits 20 1 0 wa r Pa rrots Aug mented­Rea l ity-Droh ne, e in Quad rokopter, der d u rch das iPhone (später per Android) gesteuert wurde u nd ü ber zwei Kameras per WLAN B i lder a n das End­gerät fu nkte, e in spa nnender Zeitvertreib fü r Tech­n i kbegeisterte.

in d iesem Jah r ist e ine Kugel namens Sphero der Hauptakteur der Smartphone-gesteuerten Ro­boter. U nter dem Motto "The ba l l , evolved" bietet Orbotix, e ine klei ne F i rma aus den USA, d ie steuer­bare Kugel mit i nteressa ntem I n nen leben fü r knapp 1 30 US-Do l l a r an .

Sphero faszi n iert u nter anderem d u rch se in mi ­n ima l i st isches I nterface. I m Aussehen eri nne rt es eher an eine B i l l i a rd kuge l als a n einen fa h rbaren Roboter. Keine Ansch l üsse, Knöpfe oder Schalter ­Sphero ist zunächst e infach n u r e ine Kugel , d ie über e i nen i nduktiven Ansch luss aufgeladen wird und d ie man d u rch Schütte ln zum Leben erweckt.

E ine Reihe von Apps ermög l icht die Kommun ika­tion mit dem Roboter ü ber Smartphones mit iOS oder Android-Betriebssystem. Orbotix bietet d iverse kosten lose Apps an, weitere von Fremdanbietern s ind im App Store fü r iOS verfügbar und via Goog le Play für Android (s. Kasten "App mit dem Ba l l") .

Wer s ich dam it n icht beg n ügen und e igenes Verha lten fü r den Sphero entwicke ln wi l l , kan n a uf das kosten lose MacroLab zurückg reifen , das e ine ei nfache Prog ra mmierung des Sphero d u rch Ma­cros er lau bt. Dabe i ste l lt d ie App d ie notwendigen Bas isbefeh le zu r Beweg u n g und Rotat ion sowie zum Leuchten der LED und zum Paus ieren bereit, außerdem ei nfache Kontro l l strukturen wie Schle i ­fen . Fortgesch rittene Kommandos er la u ben das d i rekte Ansteuern der beiden Räder des im I nneren befi nd l ichen M in i roboters mit u ntersch ied l i chen Geschwind igkeiten . Der Benutzer kan n e ine erste l l ­te Seq uenz so lcher Bas isbefeh le a l s Ma kro spei­chern und über das Smartphone ausfüh ren . Das er­l aubt komplexe Manöver wie das Abfa h ren e iner

"Acht" be i g le ichzeitiger Farbänderung .

Eigene Anwendungen entwickeln

Vor a l l em dadu rch, dass s ich Va riab len zum Zwi­schenspeichern von Werten n utzen lassen, bietet MacroLab e inen komp lexen Sa ndkasten, in dem man m i t den Funktionen des Sphero exper imentie­ren und d iese testen kann . Entwickler stoßen a l ler­d ings schne l l an G renzen, wenn s ie dem Roboter­ba l l komplexere Log i k be ibr ingen wol len, wie s ie beispielsweise d ie Steueru ng du rch d ie Besch leu­n igungssensoren e ines mobi len Endgerätes erfor­dert. An d ieser Ste l le setzt das von Orbotix ange­botene Software Development Kit an. Für iOS, An­d roid und das p lattformü bergreifende, auf HTML/ 5 bas ierende PhoneGap verfüg ba r, b ietet das SDK Zugriff auf d ie Objekte und F u n kt ionen der Robolibrary, d ie d ie Arbeit mit den Ha rdware­komponenten des Sphero ermög l icht.

Im Inneren der lenkbaren Kugel verbirgt sich ein programmierbarer Miniroboter.

Tip p

I m August wurde e in g röße­res F i rmware-Update freige­geben. Wäh rend d ie meisten Änderungen das SDK und dam i t Entwickler a nspre­chen, so gab es fü r Endbe­n utzer d re i wichtige Neue­rungen . Der Sphero kan n jetzt d i rekt a u f e iner gera­den Linie fah ren (Vector Drive), indem er s ich auf der Ste l le d reht. Bisher m usste die Kugel i m mer in e inem g rößeren Ha lbkreis fah ren, u m d ie Richtung zu ä ndern . Zu Beg i nn e iner Fahrt muss der Sphero zum Benutzer ausgerichtet werden, sodass der blaue Leuchtpunkt nach h i nten zeigt. Diese Prozedu r ist jetzt deut l ich besch leu­n igt worden, nach Aussage von Orbotix b is zur 1 0-fa­chen Geschwind igkeit (Fast A iming) . Bei der d ritten Mod ifi kat ion (Auto-Leve l ing ) rotiert der Sphero automa­tisch i n d ie korrekte Posit ion, wenn er i n d ie Ladescha le gelegt wird .

E ine zusätz l iche B ib l iothek, d ie RoboU ILibra ry, ermögl icht darüber h inaus d ie Nutzung einer Reihe vorgefertigter U I -E iemente, die die Arbeit mit dem SDK erleichtern. Beispie lsweise enthält d ie B ib l io­thek Kom ponenten, d ie den Benutzer du rch den Verbi ndungsa ufbau und d ie Ka l i br ieru ng des Sphero leiten.

Im Folgenden erläutert der Artikel anhand des Sphero-Android-SDK i n Java e ine Auswah l der an­gebotenen Steuerungsfu n kt ionen . Weitgehend lässt s ich d ie Nutzung der Sphero-eigenen B ib l io­theksfu n kt ionen auf d ie Objective-C-Syntax des Sphero- iOS-SDK ü bertragen . Zu r E i n richtu ng der Entwickl u ngsumgebung Ec l i pse bezieh ungsweise Xcode sowie der I nsta l lation der SDKs stel l t Orbotix mit dem Down load ein "Gett ing Sta rted"-Tutoria l sowie weitere Dokumentation zur Verfügung.

S ind d ie jewei l igen B ib l iotheken i n d ie Entwick­l u ngsumgebung e ingebunden , ka n n man auch schon mit der Prog rammierung beg innen . l n den G IT-Repositories der versch iedenen P lattformen fi ndet s ich darüber hinaus e ine Reihe ei nfacher Bei­sp ie la nwendu ngen, die weitere F u n kt ionen der B ib l iotheken demonstrieren .

Ein Blick ins Innere der Kugel

Zu nächst aber g i lt es, den Ba l l i n s Rol len zu br in­gen . Dazu muss man ihn m indestens d rei Stunden a ufladen . Das genügt fü r c i rca eine Stu nde Fah r­spaß. Dazu legt man d ie Kugel mit dem schwere­ren Tei l nach u nten in d ie mitge l ieferte Schale . Ü ber I ndukt ions ladung wird der wasserd ichte Ro­boter dann zum Leben erweckt. Das mitgel ieferte Netzte i l ist jedoch nu r mit e inem US-Stecker aus­gestattet, sodass s ich Anwender h ierzu lande einen Adapter oder e in passendes Netztei l besorgen müssen.

E in Vorte i l der kabel losen Strombetankung ist vor a l lem, dass der Sphero i m Wasser schwi mmt und bis zu fü nf Meter Tiefe wasserd icht ist . Die bei­den robusten 20 Gra m m schweren Ha l bkugeln wurden beim Produkt ionsprozess mit einem spe­z ie l len Kleber verschweißt, und es g ibt keine Mög­l i chkeit, die Kugel zu öffnen, außer sie - wie i n den

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Kugelroboter Sphero steuern und prog ram m ieren

ARM 32"Bit MCU STM32 .

F 1 03CB TL

Verb indungsstecker fü r Motoren u n d Ladespu le

Spannungsregler TPS76633

8 MHz Quarz 2,4-GHz-Antenne

B luetooth Mod u l RN - 42N

Programmieranschluss

Batterie-Verbi n d u ngsstecker

RGB-LED

Lade IC fü r Akku

Abbi ldungen zu sehen - aufzusägen. Damit verl iert man jedoch d ie Garantie, und Orbotix weist darauf h in , dass s ie das Gehäuse n icht separat verkaufen und der Sphero gegebenenfa l l s n icht mehr korrekt fu nktion ieren wird.

Das Sphero-Board von oben fast im Maßstab 1 :1 .

I ebens wi rd d ie ha lbtranspa rente Außenhü l l e i n a l l e R ichtu ngen a ngetr ieben, Orbotix spr icht von bis zu 1 ,2 m/s. Ü ber eine Rei he von Sensoren kan n d e r k leine Roboter sei ne aktue l le Lage bestimmen. Neben Besch leu n i gu ngssensor und Gyroskop nutzt der Sphero e inen Mag netometer zur Mes­sung des E rd magnetfe ldes und ka n n pr i nzi p ie l l auch a l s 3 D-E ingabegerät fu ng ieren.

Im l nnern befi ndet s ich e in k le iner Roboter mit zwei e inze ln ansteuerbaren, g u m m ibereiften Rä­dern, der s ich fre i i n der Kugel bewegen kan n und durch e ine Feder stets Kontakt mit der Kuge l in nen­fläche hat . Im Pr inzip i st der Sphero damit e ine Art

"M in i-Segway" m it umhü l lender Kugel . Durch das Gewicht des knapp 1 00 Gramm schweren I n nen-

App mit de·m Ba l l Wer den Sphero i n Bewegung br ingen wi l l , braucht e ine geeig­nete App fü r sein Smartphone. E ine k le ine Auswah l ist bereits verfügbar.

Fü r den E inst ieg b ietet s ich d ie Sphero-App an , d ie a l l e g rund­legenden F u n kt ionen testet. Au ßerdem prüft s ie a uf Aktua l i s ie­rungen der F i rmware und sorgt gegebenenfa l l s fü r deren I n sta l ­lat ion .

Mit SpheroDrive hat Orbotix den Fokus auf versch iedene Fahr­mod i gelegt. Neben der Steuerung per Touch-Joystick kan n der Anwender den Ba l l d u rch d ie Neigung des mobi len Geräts d i ri­g ieren oder klassisch mit zwei Joysticks fü r Lenkung und Be­sch leun igung man ipu l ieren .

Draw'n'Drive l ässt den Benutzer d ie Bewegung des Sphero ent­lang e iner L in ie zeichnen . So kan n er auf zunächst leerer F läche be l ieb ig komp l iz ierte Wege vorgeben, d ie d ie Kugel da ra ufh i n abfäh rt.

1 34 1 c't Hacks 3/20 1 2

Angescha ltet wird der Roboter d u rch kräftiges Sch ütte l n . E r me ldet sich ( im a ufge ladenen Zu­sta nd) d u rch e in fa rbenfrohes B l i n ken der e inge­bauten RGB-LED. Zu nächst muss man e ine B lue-

Bei SpheroGolf dient das Endgerät a l s Sch lägerersatz, mit dem

der Anwender den Roboterba l l i m Wohnzimmer e in lochen kann . U m d ie Geschwind igkeit zu bee infl u ssen, kan n er zwischen ver­schiedenen Schlägertypen wäh len .

C h r o m o i st e i n Gesch ickl i chkeitsspie l , bei dem der Sphero a l s E ingabegerät d ient, m i t dem s i ch vorgegebene Bewegu ngs­sequenzen ausfüh ren lassen . Der Anwender hä l t d ie Kugel a l s E ingabegerät i n der Hand u n d d ie b l aue Ka l i b rierungs-LED d ient a l s F ixpu n kt fü r den Daumen , u m d ie Or ient ieru ng der Bewegu ngen zu bestim men .

Mit SpheroCa m l ä sst s i ch der Roboter steuern , u n d g leichzeit ig kan n i h n die Kamera des mob i len Gerätes aufnehmen .

D ie e rsten zwei i m App Store e rhä l t l i chen Anwendu ngen, d ie n icht von Orbotix sta m men, s i nd das Mus i k- I nterface sha pe­

synth u n d das ganz in Schwarzwei ß geha ltene Last Fish, das fü r 79 Cent i n Apples App Store erhä l t l i ch i st .

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tooth-Verb indung mit e inem i n Reichweite befind­l ichen Smartphone ( iOS oder Android) e in r ichten. Das geht recht schne l l , auch wen n i n versch iede­nen Foren zu lesen ist, dass gegebenenfa l l s meh­rere Versuche notwendig s ind . Zurzeit er lau bt der

$ Verb indungsaufbau mi t iOS-Hardwa re n u r e ine 1i bid i rektiona le Kopp lu ng, das he ißt, e i n iOS­

Gerät ka n n s ich m i t genau e inem Sphero koppe ln . Android ermög l icht auch d ie Steuerung mehrerer Spheros mit demse lben Gerät. M u lt i ­User-Aktionen, zum Beispie l e in gemeinsames B i l ­l a rdspie l , erl aubt d ie aktue l le Software noch n icht, es sei denn, e ins der betei l igten Endgeräte d ient a l s Server fü r d ie Kontro l le des Sphero. Die Reichweite der B luetooth-Verbi ndung g ibt der Herste l le r mit b is zu 1 5 Meter an .

Damit s i ch der Sphero i n Bezug zum Benutzer korrekt bewegen kann , i st eine Ka l i br ieru ng erfor­der l ich . Dafü r legt der Anwender d ie Kugel auf den Boden und r ichtet s ie so aus, dass e in Leuchtpunkt in sei ne Richtung zeigt. Diesen Punkt emitt iert e ine weitere i nterne b laue LED, d ie a nzeigt, wo s ich d ie Rückseite des Roboters befi ndet. Ansch l ießend be­wegt sich der Sphero vom Ben utzer weg u n d ist nach Bestätigung der korrekten Richtung ka l i br iert und e in satzbereit. Wä h rend der N utzung ka n n m a n d iesen Prozess m i t wenig Aufwand bei Bedarf wiederho len . Der Kugel roboter reag iert recht genau auf Steuerbefeh le, jedoch s i nd die Werte der Sensor ik zum Tei l verra uscht u n d zeigen bei l ängerer Ben utzu ng Abweich u ngen . E i n d i rektes Rückwärtsfa h ren ist mit dem k le inen Fahrwerk n icht mögl ich, h ierzu 'muss s ich der Sphero um 1 80 Grad d rehen und s ich weiter vorwärtsbewegen.

Den Ball ins Rollen bringen

Tip p prog ra m m zunächst e ine Verb indung mit dem Ro­boter a ufbauen und i h m daraufh i n Kommandos

Die Spheroverse ist e in Por- zum Bewegen sowie zum Verändern der LED-Farbe

ta l (www.spheroverse.com), übergeben. Das vol l ständ ige Listi ng fi ndet s ich auf

wo Entwickler e igene Pro- der Heft-DVD.

jekte hochladen kön nen, u m Mit dem StartupActivity-Objekt der RoboUILibrary

d iese mit anderen zu tei len . l ässt s ich e ine Verb indung zwischen App u nd

Dabei kan n man s ich n icht Sphero etab l ieren . Die F u n kt ion startActivityFor-

n u r fü r e igene Projekte in - Result() ruft die Maske auf, über die der Benutzer den

spi rieren lassen, sondern Verbi ndungsvorgang mit dem Sphero leitet. Liefert

lernt auch, wie a ndere Ent- StartupActivity ein positives oder negatives Ergeb-

wickler i h re Projekte a nge- nis, löst die App ein Ereign i s aus, das d ie Funktion Um d ie Basisfu n kt ionen des Sphero und den Ein- hen. onActivityResult() aufruft, und ü berg ibt ihr die st ieg i n das SDK zu demonstrieren, so l l e in Beispie l- -tl-===========:::f:. benötigten Verbi ndungsdaten zur Vera rbeitung .

c c L i s t i n g ( (' c (' ('

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p r i va t e vo i d r o l l en ( ) ( l f (mRobo t ! = n u l l ) i f ( i >0 ) (

ro t = r o t - 25 5 / i . g r ue n = g ru e n + 2S5 ! i , . 1 /Ne ue n Fa rbw e r t

' RGBL ED O u tpu t Comma

a; Sph e ro s en den I /Komman do z um Ro rl �: e�:Comm

ba nd fmRobo t, r o t , g r ue n O J ,

Ro l l Co d · e rg e en ' ,

i - - · mman . s e n dC omman d (mRobo t , 0 0 5 ) .

I! F�n k t i o n na c h ku r z e r I e i

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f J n a l Ha n d l e r h a n d l e r -! spa nn e W l e de r a u f ru fen

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p ub l i c vo i d ru n ( J � e w Run na b l e ( J (

ro l l e n ( ) . J ' J ' 1 00 ) ;

e l s e ( : 'tomman do z um S t oppe n g e be n J

o l Comman d . s e nd Comman d (mRobo t 0 O J . )

I I I

und Konb'oll­strulduren zur Steue­

rung des Sphero lassen sich in Macrol.ab als

Makros speichern.

c't Hacks 3/20 1 2 1 1 3 5

Kugelroboter Sphero steuern und progra m mieren

Verwandte Ansätze: Kugel in groß und in M etamorphase Die Idee, i n tera ktive Kuge ln zur Mensch­Maschine-Kommun i kat ion zu nu tzen, hat Orbotix n icht erfunden . Bereits 20 1 0 wu rde a n der Ku nsthochschu le Zürich e ine Arbe it vorgeste l lt, bei der e in Schwarm von 16 Kuge ln d ig ita le E r inne­rungen e iner Person repräsent iert. E i nge­bettet i n e i n la ngfrist iges Projekt des Künst lerko l lektivs etoy wu rden d ie so­genan nten TAMATAR-Objekte entwi­ckelt . TAMATARS s ind ci rca 40 b is 50 cm g roße Styroporkuge ln , d ie d ie d ig ita len Er in nerungen e iner Person (h ier des Schweizer M ikrofi l mp ion iers Sepp Keiser)

a l s Aud iod aten bewah ren u n d auf Wunsch wiedergeben. E inze lne Kugel n bei nha lten e inen Roboter, de r d ie Außen­hü l le ä h n l ich dem Pr inz ip der Spheros a ntreibt, sowie eine Aud ioschn ittste l l e fü r d ie Wiedergabe der d ig i ta len E r inne­rungen. Videos auf der Webseite etoy.com besch re iben das kü n st ler ische Projekt der Schweizer.

den Betrieb von einer Kugel in einen He­xapoden (sechsbein iger Roboter) verwan­de ln . Das Projekt i st noch i n einem frühen Stad ium - so bewegt s ich der rol lende MorpHex i n der aktue l len Vers ion auf­grund seines asymmetrisch gesta lteten I n nen lebens nu r im Kreis . Jedoch demons­tr iert e i n Video auf YouTu be seh r schön die Mög l i chkeiten, die ein solches System bieten könnte, i nsbesondere wenn es d ie Sensor ik des Sphero besitzt und e ine ver­g le ichba re Prog rammiersch n ittstel le er­hä lt . Der norwegische Tüft ler besch re ibt das System a usfü h rl ich i n seinem Blog.

l n se iner F reizeit entwickelte der norweg i ­sche I ngen ieur Kare Ha ivorsen e inen wei­teren spannenden kugelförmigen Robo­ter: den MorpHex. E r kan n sich im laufen-

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Nachdem d ie App das Ergebnis auf Erfolg geprüft hat, ka n n s ie auf den Sphero zug reifen und die Hauptanwendung sta rten .

Ziel i s t es, das s s i ch der Sphero zwei Sekunden lang vorwärtsbewegt und dabei d ie Farbe von Rot nach Grün wechselt . Dazu werden i h m i n regelmäßigen Abstä nden Befeh le ü bergeben, e ine Aufgabe, d ie d ie Funktion rollen() mith i l fe der Ro­b9tLibrGiy-Funktionen übern immt. RGBLEDOutput­Command.send Command(mRobot, rot,gruen,o) überg ibt e inen Fa rbwert fü r d ie LED und Roi/Com­

mand.sendCommand(mRobot, 0, 0.5) sch ickt einen Auftrag an das Fah rwerk (s iehe Listi ng auf S. 1 35) . Dabei steht der zweite Pa rameter 0 fü r die R ichtung, in d iesem Fal l vorwä rts. Der d ritte Parameter bestimmt die Ge­schwind igkeit und wi rd d u rch e inen re lat i-ven Wert zwischen 0.0 und 7.0 angegeben. Der Ba l l so l l s ich m it ha lber Motor le istung bewegen, daher wird a n d ieser Ste l l e 0.5 übergeben.

A ls Nächstes so l l eine ei nfache Anwen­dung das Aus lesen von Sensordaten des Sphero demonstrieren. Dies ist unter ande­rem von Bedeutung, wen n man d ie Kugel i n der Hand ha lten und als E inga begerät nutzen möchte.

Das Grundgerüst der Anwendung mit dem Verb indungsaufbau g leicht dem ers­ten Beisp ie l . Darauf fo lgend sol lte man i n d iesem Fa l l jedoch e in ige weitere E igen­schaften des Roboters konfigu r ieren . Da der Benutzer den Ba l l i n der Hand ha lten sol l , i st es wünschenswert, dass der Sphero sich n i cht konti n u ier l i ch se l bst ausrichtet, um wie beim Fahren die Lage zu halten. Dazu scha ltet der Aufruf Sta-

1 36 1 c't Hacks 3/20 1 2

("

(' L i s t i n g

bilizationCommand.sendCommand(mRobot, fa/se) d ie Stab i l i s ieru ngsfu n kt ion au s. Zudem aktiv iert­FrontLEDOutputCommand.sendCommand(mRobot, l f) d ie zweite LED, d ie anzeigt, wo s ich d ie Rück­seite des Ba l l s befi ndet. Damit man , auch wen n der Sphero i n der Hand geha lten wird, d ie korrek­te Or ient ieru ng aus lesen ka nn , n utzt man d ie k lei­ne b l aue LED als Referenz p u n kt fü r die Auflage des Da u mens . So ist s ichergeste l lt, dass d ie Sen­sordaten des Sphero mit den Handbeweg u ngen des Ben utzers ü berei nst i mmen .

for(DeviceSensorsData datum : data list) . . AttitudeData spheroRot�tion � d t

//Rota�JOnswmkel des Spheros

if(spheroRotation != null)( - a um.getAttltudeData();

pitchValue setText( "

+ h R .

rollValue s�tText(

,;· + s: er� ot�tJOn.getAttitudeSensor(J .pitch);

yawValu� T "

" sp ero otatlon.getAttitudeSensor(J . roll);

J . .set ext(..

+ spheroRotation.getAttitudeSensor(J .yaw);

I /Beschleunigung des Spheros AccelerometerData spheroßeschleuni un -if(spheroßeschleunigung != null)(

g g - datum.getAccelerometerData(J;

acc_x.setText(String.format(.. %.3f', spheroBeschle .

. acc_y.setText(String.format( % 3f' h 8 un�gung.get fllteredAcceleration(J.x) J · " · , sp ero eschleumgu F"l

' acc_z.setText(String.format( 9t 3f' h 8 .

ng.get I teredAcceleration(J.y)); 1 " o. ' sp ero eschleumgung.get FilteredAcceleration(J.z)); I /Daten des Gyroskops ?yroData spheroGyroskop = datum.getGyroData(J · lf(spheroGyroskop != null) { '

gyr _x.setT ext(String.format(.. %.3f', spheroBeschle .

. gyr_y.setText(String.format( oL 3f' h 8 un�gung.get fllteredAcceleration(J.x)) · " '"· ' sp ero eschleun1gun t F"l

' gyr_z.setText(String.format( 9t 3f' h 8 .

g.ge I teredAcceleration (J .y)); 1 " o. ' sp ero eschleumgung.get FilteredAcceleration (J .z));

Nach der Defin it ion d ieser E igenschaften ist es an der Zeit, den Datenstrom zwischen Sphero und App zu öffnen. Zu d iesem Zweck wird d ie F u n ktion startStreaming() defi n ie rt. E ine Anforderu ng zum Strea ming erfordert e in ige Parameter, d ie d iese Funktion setzt. Ü ber eine Bitmaske g ibt s ie an , wel­che Daten sei ner versch iedenen Sensoren der Ro­boter senden so l l . Beispie lsweise die a bsol ute Ro­tation in x-Richtu ng (Roll, DATA_STREAMING_ MASK_IMU_ROLL_ANGLE_FIL TER ED) oder y-R ich­tung (Pitch, DATA_STREAMING_MASK_IMU_PITCH_ ANGLE_FIL TERED).

Des Weiteren g i l t es, d ie F req uenz der Aufrufe, d ie Anza h l der Frames pro Aufruf und d ie Dauer des Streams zu besti mmen. SetDataStreamingCom­

mand.sendCommand() sendet d iese Parameter an den Sphero, u m den Strea m zu sta rten . Zu letzt muss d ie Anwend u ng e inen Listener zum Vera rbei­ten der Anfragen defi n ieren. Der DeviceMessen­

ger.AsyncDataListener erhält ü ber das Ereign i s on­DataReceived die angeforderten Daten zur Weiter­vera rbeitu ng.

D ie Beispielanwendung g ibt s ie a l s Stri ng fü r d ie Ausgabe i n e inem Textfe ld weiter. Die pro Aufruf erha ltenen Frames speichert sie in e inem Listen­E lement, ü ber das s ie d a n n iter iert. getAttitude­Data() l iefert d ie zuvor maskierten Rotationsdaten zurück (siehe Listi ng S. 1 36). Um die Anwendung sa u ber zu beenden, muss zu g uter Letzt noch e ine onStop()-Funktion erste l l t werden, d ie d ie zuvor de­fi n ierten E igenschaften zurücksetzt und sch l ieß l ich d ie Verbindung zum Sphero trennt.

Neben den im Beisp ie l besch r iebenen Rotati­onsdaten ste l l t der Sphero ü ber eine Reihe von Sensoren weitere Zustands i nformat ionen bereit. So ka n n eine Anwendung auf d ie gleiche Weise die Daten weiterer verbauter Sensoren, etwa des Be­sch leunjgungssensors, a nfordern.

Darüber h inaus lassen s ich d ie Zustä nde der An­tr iebsmotoren i n Echtzeit a bfragen . Leider s ind e in ige d ieser Daten trotz F i lteru ng verra uscht, was deren praktische N utzu ng erschwert. Abhi lfe könn­te das Modding (techn ische Mod ifi kat ion) des Ro­boterba l l s schaffen .

Dank seiner Gyro­und Beschleunl· gungssensoren kann man den

Sphero auch als Gamecontroller

nutzen.

Ti p p

Da dem Sphero sonstige Ausgabemög l ichkeiten wie Display oder Audio feh len, werden Systemzustände d u rch Farben und B l in kfre­q uenzen doku mentiert. Rotes Pu l s ieren bedeutet e inen n iedr igen Batterie­stand . Bei e in igen Systemzu­stä nden wie völ l iger Entl�e­rung des Akkus und g rü n­b lauem Bl itzen muss man mit e inem starken Magneten über die Oberfläche fah ren, um den Roboter komplett zurückzusetzen .

Fazit

Sphero i st e in nettes Spie lzeug, das e ine gute Idee techn isch ge lu ngen u msetzt. Mit den b isher ver­fügbaren Apps verpufft jedoch das anfä n g l i che In teresse recht schne l l u n d man muss genau be­obachten, we lche Anwend u ngen fü r i h n entwi­ckelt werden . E in M a n ko s ind derzeit noch d ie F i l ­terung der Sensordaten und d ie E inschränkungen bei der s i m u lta n e n Ve rb i n d u n g mehrerer End­geräte mit mehreren Spheros. Derzeit i s t das n u r ü b e r U mwege m it e i n e r i noffiz ie l len Desktop-API mög l i ch . Das frei verfügbare SDK er l aubt es je­doch, sch n e l l se l bst i n die Prog ra m m ierung der

"i nte l l igenten" Kugel ei nzusteigen, sodass zukü nf­t ig spannende M ixed-Rea l ity-Anwendu ngen zu erwa rten s ind .

Das hat auch Orbotix erkannt und i n d ieser Rich­tung weitere Entwickl ungen angekü ndigt. Vor Kur­zem gab d ie F i rma e inen ersten E inb l i ck i n e ine

Ober Smartphone-Apps und einen virtuellen Joystick lllsst sich der Kugelroboter fernsteuern.

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Kugelroboter Sphero steuern und prog ra m mieren

Weitere Apps

Color Grab ist e in einfaches Rea ktions­spiel , bei dem d ie Spieler so schnel l wie mög l ich nach dem Sphero g reifen m üs­sen, wen n er in e iner besti m mten Farbe b l inkt. Durch d ie i ntegrierten Sensoren kan n der Sphero messen, wie schne l l der Gewi nner i n e iner Runde gewesen ist und das auf dem mob i len Endgerät a nzeigen. Tag ist e in ebenso s imples "Fang"-Spiel mit mehreren Spheros. Leuchtet e iner der mitspielenden Spheros rot auf, so kan n er von den anderen angestoßen werden und verl iert e in Leben. Gewi nner ist, wer a ls Letzter übrig b le ibt.

Die Appl ikation Sphero Golf war schon vorher e ine nette Variante fü r Office Golf. Mit dem mobi len Endgerät in der Hand a l s Griffstück e ines sonst v i rtue l len Golfschlä­gers kon nte man den Sphero i n der Woh­nung oder dem Büro auf einem selbst ge-

'

bauten Parcours "e in lochen". l n der Ver­s ion 2 bietet d ie App e ine genauere Steuerung des Roboterba l l s d u rch präzise­re Auswertu ng der Sensoren und neuer Schlagvar ianten, z. B. der Mög l i chkeit, den Ba l l a nzuschneiden.

Die N utzu ng des Sphero a l s 3 D-Ei ngabe­gerät wurde schon d i skutiert, Exi le i st das derzeit komplexeste Spie l , das den Sphero so e insetzt. A ls Weltra u mspie l kon stru iert nutzt man den Sphero dabei a l s Game­control ler . Kippen des Sphero steuert dann das Rau msch iff d u rch versch iedene Level . I m Verg le ich mit der d i rekten Steue­rung d u rch Kippen des Smartphones ist die Spherova riante zu spie len, da man s i ch g le ichzeitig a uf beide Hände konzen­tr iert, wen n man das Smartphone in der Hand behä lt. Es g i bt auch die Mög l i chkeit, Exi le ohne Sphero n u r mit dem Smart-

phone zu steuern. Weitere Spie le und An­wendungen s ind fü r die nächsten Monate angekündigt

E ine Vorschau auf e ine neue Entwicklung gaben d ie Orbotix-Entwickler i m Ju l i i n Los Angeles a uf der E3 (E iectronic Enterta in­ment Expo), e ine der bekanntesten Messen für Video- und Computerspiele. ARE i st die eigens entwickelte Augmented Rea l ity En­g ine für den Sphero. Da der Sphero recht einfach auf einem Fußboden zu erkennen und zu tracken ist, benötigt man keine spe­ziel len Marker dafür. ln den ersten Demos zeigte Orbotix ein i Pad, das den Sphero aus dem Kamerabi ld löscht und statt dessen eine Spielfigur e inblendet. Die Grafikum­gebung des Spiels "Sharky, der Biber" wurde laut Orbotix mit U n ity3D entwickelt , einer weit verbreiteten GameEngine, d ie sich be­sonders für mobi le Endgeräte empfieh lt.

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kommende App namens SpheroExi le . Der Aste­raids-Klon setzt den Roboterba l l als 3D-E ingabege­rät ein, um ein Raumschiff zu steuern. Au ßerdem hat d ie F i rma eine frü he Version einer Augmented­Rea l ity-Engine vorgeste l lt, die zu künftig Ei nzug i n d a s S D K finden so l l .

Außer fü r den fast obl igatorischen Spielebereich bietet der Sphero i nteressante Perspektiven a l s E ingabegerät, zum Beispiel fü r Desktop-App l ikatio­nen oder t ischbas ierte Mu lt itouch-Disp lays. E ine weitere Verbesserung der a ktue l len Vers ion wä re es, wen n d ie inte l l igenten Kugeln auch e ine Audio-ausgabe böten . B isher ist Sound-Wiedergabe n u r Das Sphero-Controllerboard über das mobi le Endgerät mögl ich . (dab) von unten

Batterie-Verbi n d u ngsstecker

1 38 1 c't Hacks 3/20 1 2

Tip p

Seit Ku rzem können Kunden i n den USA den Sphero fü r knapp 1 30 USO d i rekt über d ie Ama­zon, Thi n kGeek und weitere Händler erwerben. Sogar Apple bietet d ie rol lende Kugel in seinem Onl ineshop an und zeigt, dass man sich einen Markterfolg von der rol lenden Kugel verspricht. Für Kunden außerha l b der USA ble ibt jedoch a ktuel l nur der Bezug ü ber den Webshop von Orbotix -zumindest l i stet die Webseite nur Dis­tr ibutaren in den USA auf.

Verbi n d u ngsstecker fü r

Motoren u n d Ladespule

1!11• � [!] . www.d.de/cs 1208132

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' Elektronik S M D-Löten i n der F riteuse

Ca rsten Meyer

D a m pfp h a s e n l öte n i n d e r Frite u s e

Unser Testgerät: die aus Erfahrung gute FFR 5551

mit Musterplatine und Bestückungsutensil ien

AC HTU N G ! Verbrennungsgefa h r

1 40 I c't Hacks 3/20 1 2

8 augruppen-Massenware wird gemein h i n i m I n­fra rot-Ofen gelötet (s iehe Seite 1 24) : Das wi rd

gut beherrscht, ka n n kont inu ier l i ch d u rch la ufend geschehen und i s t mit relativ wen ig Aufwa nd ver­bunden. Nachtei le g ibt es a ber auch: Im Infrarotl icht heizen s ich a usgerechnet die empfind l ichsten Bau­tei le (d ie schwarzen ICs) a m meisten a uf. Außerdem können Schatten auftreten, die dann zu kühl b le iben und i n denen Ba utei le mögl icherweise sch lecht ge­lötet werden.

Besonders empfi n d l iche Baugru ppen lötet man daher gern i n der sogenan nten Dam pfphase. So nennt man n icht n u r das Verfa h ren, sondern auch e in mindesten s küh lschra n kg roßes Gerät, i n dem es wie i n e iner F riteuse brodelt . I m U nterschied zu H ü h n-, R ipp- u n d Wü rstchen kom mt d ie Ware mit dem "F ritt i!'!rfett" a ber n icht i n Berü hru ng, s ie schwebt i n e in igen Zentimetern Absta nd auf Ha lte­rungen darüber. Auf Löttem peratu r e rwä rmt w i rd

aussch l ieß l ich d u rch den Dampf, den die kochende F l üss igkeit b i ldet.

Luxus-Wässerchen

Geheimn i s des an s ich ä u ßerst s implen Verfah rens ist ebendiese F l üss ig keit, ein Perfl uorpolyether (Han­de lsname .Ga lden") mit ganz best im mten E igen­schaften, die ihr vom Herste l ler Solvay m itgegeben wurden: S ie i st fast doppelt so schwer wie Wasser, völ l ig i nert u n d in der Handhabung u ngefä h rl ich , g lask lar, d ü nnfl üssig und s iedet erst bei e iner hohen (d u rch i h ren Molekü laufba u exa kt vorbest im mten) Tem peratu r. Zudem weist Ga lden g ute Wä rmeleit­werte u n d e ine recht hohe Verd a m pfungswärme auf, und der entstehende Da m pf i st sechsma l so schwer wie Luft.

Gerade die letzten E igenschaften machen es a l s Wä rmetra nsfermed i u m be i Lötverfa h ren so interes-

sant: Auf e ine hermetische Abd ichtung des Lötgefä­ßes ka n n man wegen der schweren, i nerten Dämpfe verzichten, s ie sammeln sich i m mer u nten . Die hohe Kondensationswärme des Ga lden-Dam pfs heizt die Bautei le sehr g le ichmäßig und n iemals über die Sie-

• detemperatur (z. B. 200 oder 230 °() a uf. Man muss q n u r dafü r sorgen, dass d i e Höhe des Dampfspiegels

wä h rend des Löten s konstant gehalten wird.

Durchgebraten Unsere Idee war n u n, das Dampfphasenlöten auch dem Klei n löter dahe im zugä ng l ich zu machen. Nach e in igen Experi menten zeigte s ich, dass u n sere dampfgega rten Platinen deutl ich besser und scho­nender ge lötet w u rden a l s i n u n serer i nzwi schen berühmten P izzapfanne [ 1 ) .

A l s ., Löta n lage" d ient u n s e i n e hande l süb l iche F riteuse i n e iner Ausfü h ru ng, d ie man a uch a l s Fon­due ben utzen ka n n . Es eignen s ich a l le Geräte mit Bodenheizu ng - bei solchen m it Heizspira le würde eine enorme Menge Ga Iden und e ine Dam pfphasen­., Höhenkontro l l e" benötigt. U n sere rund 30 E u ro teu re AEG FFR555 1 reicht pr i nzi p ie l l fü r P lat inen i n Eu roka rteng röße, der Korb fü r d a s F ri tt ierg ut i st a l lerd ings deut l ich k le iner.

Man g ibt zwei Schnapsg läser Galden HT-200 (wir löten verbleit) i n das Gerät und scha ltet e in (Tempe­ratu r auf Maxi m u m 1 90 °(). Nach ku rzer Zeit kocht das Galden und bi ldet den besagten 200 oc heißen Dam pf, der etwas bedroh l ich i m Gerät wabert. Die Galden-Menge sol lte so bemessen se in , dass der Dam pfspiegel bei vol l stä ndig verdampftem Galden etwa d rei bis v ier Zentimeter u nter dem oberen Rand endet, was dank der scharf beg renzten Dampfober­fläche sehr leicht kontro l l iert werden ka nn . Dass das Galden überhau pt auf 200 oc erh itzt wird, haben wir der Trägheit des Gerätethermostats zu verdanken.

Dann g ibt man d ie mitte ls Lötpaste vorbestückte, zu lötende Plat ine in den F rittierkorb und sen kt d ie­sen vorsichtig auf ha lbe Höhe (.,Abtropfstel l u ng") ab. Die ersten Dam pfschwaden kondens ieren n u n auf

Beim Vorwärmen ist das Kondensieren des Wärmetransfermediums auf der Platine gut sichtbar. Allerdings auch, dass wir beim Auftragen der Lötpaste etwas sorglos waren.

der noch ka lten Plat ine. I st sie völ l ig nass, senkt man s ie ganz ab . Die P lati n e ist dann .,d u rchgebraten", wenn der Da mpfspiegel wieder seine u rsprüngl iche Höhe erreicht hat und d ie P lat ine relativ trocken i st. Wen n die Dam pftemperatur endl ich den Thermosta­ten erre icht, scha ltet d ieser ab. Dan n das Gerät a us­scha lten und den F ritt ierkorb wieder vors icht ig i n Abtropfste l l ung br ingen.

Noch auf der heißen P lat ine verbl iebenes fl üssi­ges Ga Iden wird jetzt verd u n sten und s ich wieder im Behä lter n iedersch lagen . Be im seh r langsamen Herausnehmen der Bau g ru ppe sol lte d iese ansch l ie­ßend völ l ig trocken sei n . Der Verbrauch an Galden i st m in ima l , solange S ie n icht gerade i n den Behä lter

c't Hacks 3/201 2 1 1 4 1

S MD-Löten in der F riteuse

1 42 1 c't Hacks 3/20 1 2

pusten (was d ie nähere Umgebung der Friteuse zur Strafe kräftig e in sa ut) und nach Benutzu ng den Deckel wieder a ufsetzen .

Woher nehmen?

Ga Iden i st mit rund 1 00 Euro pro Ki log ram m (rund e in ha lber Liter) n icht nur seh r teuer, es wird a uch ausschl ieß l ich i n 5-Ki logra m m-Kan i stern abgegeben. Wir hatten Glück und konnten i m Rahmen einer Blei­fre i -Umrüstung bei einem Bestücku ngsdienst le ister gebrauchtes Ga lden HT-200 fü r rund 30 E u ro pro Ki log ram m ergattern. Vie l le icht erbarmt s ich ja auf­grund d ieses Art ike ls e in Anbieter und fü l lt d ie kost­ba re F lüss igkeit in fü r den He ima nwender prakt i-

schere Gebinde a b - mit 1 00 M i l l i l iter kom mt man e ine ganze Wei le aus.

Unser Verfa h ren hat best immt noch Verbesse­rungspotenzi a l - so kön nte man die Dam pfphase temperatu rfü h l e r- und program m gesteuert ,.hoch­fa h ren", a n ste l l e s ich auf die Träghe it des Geräte­thermostats ver lassen zu m ü ssen. Wen n d ieser bei 1 90 oc (seiner Maxima ltemperatur) angelangt ist und a bschaltet, br icht d ie Dampfphase i n wenigen Minu­ten wieder zusammen, und man muss das Gerät erst abküh len lassen. (cm)

Literatur

[ 1 ] SMD-Löten i n der heißen Pfanne, c't Hacks 1 / 1 2,

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/) •

SCANBYBLAC KBURNER 2012

ü \(J d

Fischerte c h n i k Robo TX Auto m ati o n

Spannende Versuche fü r E insteiger

Der Ergänzungskasten Robo TX Automation enthält Bauelemente zum Nachbau von vier Industrierobotern. Wer bereits Besitzer eines Robotik-Ba u kastens von Fischertechn ik ist, dürfte sich für diese Erweiterung interessie­ren. Der Kasten enthält insgesamt 5 1 0 Tei le, von denen d ie meisten rei n mechan ische E lemente fü r das Gerüst der Roboter s ind. E ine höhere Standfest igkeit und Belastbar­keit der Model le sol len 20 Zentimeter lange A lumin iumprofi le gewä h rle isten. Fü r den Antrieb sorgen zwei Motoren mit integrier­ten Encodern zum Zä h len von Umdrehun­gen sowie zwei weitere Motoren ohne En­coder. Sechs Taster so l len S igna le geben, wenn etwa ein Element eine Endposition er­reicht hat. Die dem Kasten beil iegenden Bau­an leitu ngen i m DIN-A4-Format zeigen den Aufbau eines Greifroboters, Schwenkgreifers, Hochrega l lagers und eines 3-Achs-Roboters in isometri schen Da rste l l ungen. Die Anle i-

Alter

Hersteller

URL

Preis

ab l O Jahren

Fischertechnik

www.fischertechnik.de

200 €

1 44 1 c't Hacks 3/20 1 2

tungen s ind eigentl ich relativ ausfüh rl ich, an ein igen Stel len ist jedoch e in wenig 3D-Vor­ste l lungsvermögen erforderl ich, um die Tei le r icht ig zusammenzustecken - man kommt i m Zweifel aber auch du rch Probieren d rauf.

I st d ie mecha n ische Konstruktion fert ig, geht es a n d ie E lektri k. Leider s ind d ie Ka bel n icht vorkonfekt ion iert und m ü ssen erst sel bst auf Länge gebracht, ab i so l ie rt und mit e inem Stecker verbunden werden -reine F le ißa rbeit Das Mode l l G reifarm etwa lässt s ich mit e in wen ig F ischertec h n i k­E rfa h ru n g i n v ier Stu nden aufba uen . D ie Ansteuerung der Motoren und Abfragen der Taster übern i m mt der Robo TX Control­ler, der dem Kasten nicht bei l iegt. Er a l le ine kostet p lus Software und Netztei l rund 230 Eu ro, sodass s ich d ie Anschaffu ng des E r­gänzungskastens n u r dann loh nt, wen n man d iese Grundausstattung bereits be­sitzt.

Zum Prog ra mmieren des Contro l lers be­nötigt man e inen Windows-PC und die g ra­fische P rog ra m m ierumgebung Softwa re Robo Pro. Die dem Automation-Kasten bei­l iegende U pdate-CD ergä nzt die Program­mierumgebung um die Komponenten fü r d ie I ndustrieroboter. Steuerprog ramme las­sen s ich le icht erste l len , indem man per Drag & Drop lcons fü r Motoren, Taster und Zustandsabfragen p latzie rt und m itei nan­der verkn ü pft. Wem das den noch zu kom­p l iz iert erscheint, kan n auch auf die fertigen Demos fü r d ie vier vorgeschlagenen Model­le zurückg reifen und die Abläufe stud ieren.

Zwa r machte der nachgebaute Greifarm trotz der A l u m i n i u m profi le n icht den E in­druck, mehr a l s d ie beigelegten k le inen ge l ­ben Tonnen heben zu kön nen. I m Test be­wegte er a ber a uch Objekte bis 200 Gramm mü helos; das sol lte fü r Experi mente i m Kin­derzi m mer a usreichen. (dab)

Der Robo TX Controller steuert die Motoren, ist aber leider nicht im Automation-Kasten enthalten.

h •

Electro n i c Sta rt

Spa n nende Versuche fü r E i nsteiger

Der Kosmos-Kasten ,. E i ectron ic Sta rt" hat a l les, was k le ine Hobby-E lektron i ker brau­chen: Verb inder und Ka bel , Leuchtd ioden, Trans i storen, Widerstä nde, U m scha lter u n d d a z u e inen Sou nd-Generator u n d e inen La utsprecher. I n n ovativ ist das Stecksys­tem, m it dem man sofort beg i n n e n ka n n . Zwei Batter ien e ingelegt u n d e i n i g e D inge aus dem Hausha l t zusam mengekla u bt - los gehts.

Das bei l iegende Handbuch zeigt 70 Ver­suche zu m Nachbauen. Neben den Berei­chen Klänge und Verstärker kommen auch Zeitscha ltu h ren, Alarman lagen und Blinker vor. Das letzte Kapitel widmet sich der Logik. Der Stift l iest vor a l lem Versuchsanleitungen und -erkläru ngen vor. An manchen Stel len g ibt er wertvolle Zusatzinformationen, die n icht im Buch stehen. Beim Antippen von Fotos ertönen auch passende Geräusche. Funktion iert etwas nicht, genügt ein Tipp auf den Schaltplan. H ier hi lft der Ting bei der Fehlersuche. Am Ende jedes Kapitels steht ein Qu iz. Der Stift l iest die Fragen vor und kommentiert die gegebene Antwort, bevor er d ie Lösung präsentiert.

I n sgesamt wi rkt das H a n dbuch etwas bunt und über laden. Auf d ie ,.vert ingten"

Strichmännchen und Symbole, d ie beim Be­rühren noch zusätzl ich Geräusche von s ich geben, hätte man verzichten können . An­sonsten ist der Exper iment ierkasten e ine loh nende Anschaffu ng fü r e lektro n i k­begeisterte Ki nder, d ie - zu nächst mit H i l fe der Eltern, später a uch ohne - exper imen­t ieren möchten .

Der H örstift Der Ti ng-Stift bri ngt stumme Medien zum Sprechen und den Betrachter zum Zuhören. Im Wesentl ichen i st er ein Lesegerät mit M P3-Piayer. Bücher oder andere bedruck­bare Dinge entha lten fü r das menschliche Auge nicht s ichtbare Codes, die jeweils mit einer M P3-Datei verknüpft sind, etwa ein Geräusch oder e in gesprochener Text. An der Stiftspitze befindet sich ein optischer Sensor, der d ie Codes erfasst. Bevor es los-

Alter ab 8 Jahren

Hersteller Kosmos

URL www.kosmos.de

ISBN EAN: 400205 1 61 37 16

Preis 40 €

gehen ka n n, t ippt man auf e in s ichtbares Startsymbol , das s ich etwa bei Büchern vorn auf den ersten Seiten oder h inten auf dem E i n band befi ndet. Fa l l s die zugehör igen M P3-Aud iodaten bereits auf dem Stift ge­speichert s ind, ist er nun startk lar. Andern­fa l l s fordert er per Sprachausgabe dazu auf, den Stift ü ber e in U S B-Kabel mit e inem Windows-PC oder Mac zu verbi nden . Für den Download der passenden Ting-Dateien benötigt der Rechner einen l nternetzugang. Der Speicher des Ting fasst bis zu 1 ,8 G Byte. Anders a l s beim Konkurrenzprodu kt TipToi von Ravensburger lassen s ich mit dem Ting­St ift Prod u kte vie ler Ver lage zum Sprechen br ingen. Aktue l l b ieten 1 8 Herste l le r Ting­Produ kte an , das Angebot reicht von Wimme!- und Rät-se lbüchern fü r Vorsc h u l kinder

ü ber Geschichten und Wörterbücher für das Schu la lter b is zu Sachbüchern für Erwachse­ne. Sp ie le oder Exper iment ierkästen s ind b is lang d ie Ausnahme. (Jan ina Hol l/dab)

System

Hersteller

URL

Preis

Windows XP/Vista/7 Mac OS X ab 1 0.4

Himmer AG

www.ting.eu

35 €

c't Hacks 3/20 1 2 1 1 45

Elektron i k F u n ktionsgenerator

Da niel Bachfeld

C D-Fu n ktionsge n e rator

Zum Testen des F req uenzgangs von Aud io­schaltu ngen speist man i n der Regel ein S ig­na l von einem N F-Fu n kt ionsgenerator e i n und schaut, w a s h i nten herauskommt. Je nach Ausstattung lassen s ich Wel lenform, F requenz und Ampl itude mehr oder m i nder komfortabel und genau e inste l len . Alternativ kann man auch einen ausgemusterten (por­ta blen) CD-Piayer i n das He im labor ste l l en und damit Wel lenformen d ig ita l -genau mit der r ichtigen F req uenz a bspie len. Al les was man benötigt, i s t e ine CD, d ie d ie gewü nsch­ten Signale a ls Aud io-Sa mples enthä lt. Mit Programmen wie Audacity i st das Erzeugen solcher Sampies e in K inderspie l (s iehe DVD). Dazu ist n icht mal eine Sou ndka rte nötig.

longe<W'Jalor

FreQUenz (Hz): Rechteck Sägezahn

Arnpli1ude (0-1): Rechteck,. kein Aliasing

Dauer der Aufnahme: I o o h o o mi1 3 o . o o o sei OK l I Abbrechen I

Der Tongenerator bietet unterschiedliche Wellenformen an.

1 46 1 c't Hacks 3/20 1 2

Audacity br ingt e inen e igenen Menü­p u n kt "Erzeugen" m it, u nter dem s ich Mess­töne bel iebiger F requenz (bis 22 050 Hz) und Dauer generieren lassen. Daneben kan n Au­dacity auch weißes Rauschen erzeugen, mit dem man s ich etwa bei e iner Spektra lana lyse e inen F requenz-Sweep sparen kan n . Im Fre­q uenzspektrum des Weißen Rauschens i st d ie Leistu ngsd ichte über a l l e F requenzen konstant. Mit der Spektra lana lyse (etwa per F FT) des Ausgangss ig na l s einer Audioschal­tung w ü rde man be im E inspeisen des wei­ßen Rauschens p ra kt ischerweise sofort den vol l ständ igen F req uenzgang erha lten . Zu­sätz l i ch ka n n der Aud io-Ed itor auch Rosa Rauschen (abnehmende Ampl itude) u n d Bra u nes Rauschen generieren.

Für einen S inuston mit der F requenz 1 KHz und der Dauer 1 5 Sekunden kl ickt man u nter

"Erzeugen" den Punkt Ton-Generator 1 , wäh lt S inus aus und g i bt 1 000 Hz a l s Frequenz e in . Die Dauer passt man du rch An kl icken der Se­kunden und E ingabe einer 1 5 e in . Mit Kl ick auf OK legt Audacity das Sampie an, das man ent­weder ü ber den P lay-Button in der Bedien­oberfläche über d ie Soundkarte des PC ausge-

Tongenera1or

Start

Frequenz· (Hz): 440

Amplilude (0-1) : 0,8

Ende

1320

0, 1

Interpolation: '-I rne_ar _______ .. _,] Dauer der Aufnahme: [!!ih 0 0 � 3 0 . 0 0 0: d

OK l I Abbrechen I

Der Frequenz-Sweep lässt sich auf Wunsch auch mit abnehmender Amplitude programmieren.

ben oder über die Funktion Datei/Exportieren a l s WAV-Datei speichern kann . Weitere, für ei­gene Messungen benötigte F requenzen legt man ana log dazu an. Soll es statt S inus mal ein Sägeza h n-Sig na l sein, ändert man im Menü Ton-Generator e infach d ie Wel lenform. Wer statt des weißen Rauschens doch einen ech­ten F requenzsweep benötigt, findet die Mög­l ichkeit u nter Erzeugen/Ton-Generator 2.

CD-Piayer können nativ keine WAV-Datei­en a bspielen, desha l b muss man aus den Da­teien e ine Aud io-CD erzeugen. U nter Wind­ows 7 bekommt man d iese Option beim Ein­legen e iner leeren CD standard mäßig ange­boten . Mit Drag & Drop p latzie rt man d ie Dateien i m Windows Med ia P layer; den But­ton "Brennen starten" erzeugt die Audio-CD. Im CD-Piayer kan n man einze lne Tracks du rch d ie Loop-Funktion unendl ich verlängern.

Warum verwendet man n icht g leich Auda­city und eine Soundkarte als Funktionsgenera­tor? Im Audio-Bereich hat man beim PC eher m it nervigen Brummenschleifen zu käm pfen a l s bei CD-Piayern. Und bei batteriebetrie­benen portablen P layern kan n es prinzipbe­dingt gar kein Brummen geben. (dab) c't

e !!ren nen starten liste löschen [{;]

C D- La ufwerk (D:) Au d io- C D

-- _____J 76:03 von 80 m i n . frei

Bren nt is.te

Datenträ g er 1 (3 :54) J ll5000Hz

440hz llOOOirllz lOOOHiz- Sä g.eza h n

20001-fiz 5000Hz lOOOO Hiz 12.000 Hiz

0:29 1 0 :29 0 :29 0 :29 0 :29 0:29 0 :29 0�29

Mit dem Windows Media Player brennt man aus den WAV-Dateien eine Audio-CD.

" "

SCANBYBLAC KBURNER 2012

Akkuschra u ber

Carsten Meyer

Akku s c h ra u b e r-M o d s

1 48 1 c't Hacks 3/20 1 2

I eh besitze meh rere Akkuschra u ber zweife lhafter Prove n ienz - Erbstücke meines Vaters, der a n kei­

nem Discou nter-Sch näppchen vorbeigehen konn­te . Obwo h l mech a n i sch noch ganz fit, h ie lten d i e Akkus zu letzt n u r noch zwei Spax-Schra u ben d u rch, was selbst e inem Gelegen heitsbast ler e indeut ig zu wen ig i st.

Das ist dann eigentl ich ein Tota lschaden: Die ein­gebauten B i l l igst-Ze l len d u rch hochwertige N iMH­Akkus zu ersetzen, würde ü bersch läg ig 15 x 4 = 60 Euro kosten. Die Alternative, Mignon-Akkus zu einem Paket zu schnüren, wurde ebenfa l l s verworfen : Die handelsübl ichen Exemplare haben keine a ufgepunk­teten Lötfahnen, und das Herumlöten d irekt an den Kontakten nehmen sie übel . E in Batterieha lter schied wegen der hohen Ü bergangswiderstände a us.

Durch Zufa l l ka m ich an ein ausged ientes Akku­pack eines Dei i-Notebooks. Das Paket habe ich vor­sichtig zerlegt und für d ie benötigte Spannung mit Schrumpfschlauch neu zusammengesetzt: Fünf Zel len ergeben i n Reihe rund 20 V. Damit sum mte der

Gefährlicher Ersatz: Notebook-Zellen als Schrauber-Batterie. Bei gleicher Kapazität sind sie deutlich leichter -aber auch brandgefährlich. Nicht nachmachen!

Schra u ber wie am ersten Tag und zog d ickste Holz­schrauben in die Hartholzbohle, ausdauernder a l s im Neuzusta nd. Doch Obacht: L i- Ion-Akkus können bei Kurzsch l ü ssen oder Überladung p latzen und u nter Absonderung übelster Dämpfe in F lammen aufgehen.

Obwoh l ich bei m Aufladen a l l e Vors icht walten l ieß (stä n d iges Ü berwachen der Ladesch lu ssspan­nung von 4,3 V pro Zel le), war es i rgendwa n n doch so weit : Die offens icht l i ch kapazitätsä rmste Zel l e wurde m a n g e l s .,Charge Ba la ncer"-Scha ltung ü ber­laden. Zum G lück p latzte sie n icht, weil i h re Ü ber­d rucks icherung die weitere Stromzufu h r (und natür­l i ch auch d ie Stromabgabel u nterband.

Netzschrauber

E ine bessere Idee war dann, d ie Akkus komplett zu entfernen u n d e in a ltes N otebook-Netzte i l i n den Batteriebehä lter zu verpfl anzen . H i ntergrund: Meist benutze ich den Akkuschrauber ohnehin eher statio­nä r, n ä m l ich a l s kompakten Bohrmaschinen-Ersatz.

N ie wieder leere Akkus: Es s i nd ja g a r kei n e mehr d r in !

Das recht k le ine Exemplar von Lenovo aus meiner Restekiste mit i m merh in 65 W bei 20 V passte ganz wunderba r i n den Batter iebehä lter h ine in , nur d ie

• h i ntere Aussparung fü r das " K ieeblatt"-Netzkabel q war h i neinzudrehmeln . Das Ansch l usskabel mit dem

p latt getretenen Koax-DC-Stecker wu rde a bge­schn itten und d i rekt an d ie Ansch lussk lemmen des Akkupacks ge lötet (Kabel-Absch i rmung : M i n uspol ) . Zwei n icht mehr benutzte Zel len verbl ieben i m Ha l s, u m den seit l i ch e ingeklem mten Ansch l ü ssen mehr Ha l t zu geben. Das Gerät le istet seit der Transp la nta­tion beste Dienste an meiner Werkban k.

Spulenwickler

Bei meinem zweiten Patienten kam wegen e ines Ge­häuseschadens jede H i l fe zu spät. A l lerd ings war d ie Motor-Getriebe-E inheit noch gut i n Schuss u n d zum Wegwerfen zu schade. E i n g uter F reun d baute mir daraus a l s Geburtstagsgeschenk e ine Spu lenwickel­masch ine mit Zäh lwerk, das d a n k e iner Doppel­Reflex l ichtsc h ra n ke und S im pei-Kodierscheibe um­d rehu ngsgenau vor- und rückwärts zäh lt. [)ie Schal­tung ist ganz k lass isch m it v ier TIL-Zäh le rn 74 1 90 und 7447-Decodern fü r d ie g roße S iebenseg ment­anzeige a ufgebaut - kei n IJ( weit und breit!

Das Ga nze erg i bt ein gut b rauchbares Gerät, da ich fü r Hochspa n n u ngs-Scha l tnetztei l e und F re-

quenzwand ler des Öfteren Drosse ln und Übertrager mit exakt vorgegebenen Wick­lungszahlen fert igen m u ss. Die stufen lose Drehza h l steuerung h a be ich d a n n noch mit e inem Gita rren-La utstärkepeda l er­gänzt. mit dem man pr ima "Gas geben"

kan n . Der DC-Drehzah l stel le r stammt wie­deru m aus dem a lten Akkuschrauber, bei dem das Schiebepoti am "Abzug" entfernt u n d d u rch ein externes Potent iometer im Peda l e rsetzt wurde. (cm) ct

c't Hacks 3/20 1 2 1 1 49

Seriel le Schn ittstel le

1 50 I c't Hacks 3/20 1 2

l n Zeiten von SATA und USB 3 .0 scheint d ie Datenü bertragung v ia RS-232 schon fast anachronistisch. Doch i m Elektronikbereich ist die serie l le Schn ittste l le weiterh i n erste Wa h l . Wir zeigen am Beispiel

Arduino/PC, wie man sie u nter C, Ru by, Python, Perl und Co. nutzt.

kommuniziert über eine serielle Schnittstelle mit dem Arduino.

G erade bei der Prog rammieru ng von Mi krocon­tro l lern sp ie lt die ser ie l l e Ü be rtra g u n g von

Daten noch i m mer e ine g roße Rol le . Mit der stei­genden Popu la rität von Projekten wie Ard u i no und Raspberry P i wi rd s ich das a uch n icht so schne l l än­dern . Dabei geht es i n v ie len Fä l len n icht n u r darum, d i e serie l le Schn ittstel l e i m Mikrocontro l ler zu prog rammieren. l n der Regel so l l der M ikrocon­tro l ler mit e inem PC Daten austa uschen und Befeh­le empfangen. Also wird auch auf dem PC e in Stück Softwa re benötigt, das d ie seriel le Schn ittstel l e an­spr icht. l n welcher Sprache man d a be i p rog ra m­miert, sp ie l t keine Rol le . So g ut wie jede Hochspra­che br ingt B ib l iotheken fü r d ie e i nfache Konfi g u ra­tion und Datenü bertragung m it.

Ganz unten

Auf der Hardware-Ebene benötigt man fü r e ine se­r ie l le Kom m u n i kat ion zwischen zwei Geräten i m Pr inzip n u r d rei Leitungen: Beide Geräte tei len s ich e ine gemeinsame Masse und haben jewei l s e ine Leitu ng zum Empfangen (Rx) und Senden (Tx) von Daten . Die Sendeleitung a uf der e inen Seite wi rd jewei l s mit der E m pfa ngs le itu ng der Gegenseite verbunden. Dies ermög l i cht d ie g le ichzeitige Ü ber­trag ung von Daten i n beide R ichtu ngen ( Fu i i ­Duplex).

Damit sind Sender und Empfänger phys ika l i sch verbunden, a ber zur feh lerfreien Ü bertragung von I nformationen bedarf es e in iger P rotoko l l a bspra­chen. Beispielsweise müssen d ie beiden mögl ichen Zustände (0 und 1 ) e ines Daten bits repräsent iert werden. Da beide Pa rteien m ittel s e lektr ischer S ig­na le kom m u n izieren, l iegt es na he, zwei unter­schied l iche Spa n n u ngen fü r 0 und 1 zu verwenden. Bei m TTL-Pegel der M i krocontro l le r repräsent iert e ine Spannung von 0 Volt e ine b inäre 0 wäh rend 3,3 Volt beziehungsweise 5 Volt fü r e ine 1 stehen. Zu r Kom mun ikation m it dem PC muss man d iese Pegel jedoch u msetzen, da die Norm RS-232 a l s H ig h-Pegel - 1 2 V u n d a l s Low-Pegel + 1 2 V vor­s ieht. Diverse Pegelwa nd le r etwa mit dem Ch ip MAX232 er ledigen d iese Arbeit.

Die ser ie l l e Kom m u n i kat ion e rfo lgt nicht i n Form eines u nformatierten B itstroms, sondern a l s Ane inanderrei h u n g e inzel ner Datenworte. l n der Regel u mfasst e in Datenwort 8 B i ts und wird Byte genan nt. Sender und Empfä nger müssen s ich be­züg l ich des Anfangs und des Endes e ines Daten­wortes synchron is ieren. Vor jedem Datenwort wird daher e in Startbit gesendet, das immer den Wert 0 hat. Erst dann folgen d ie Datenbits, e in optiona les Paritätsbit und a bschl ießend e in Stoppbit ( i n selte­nen Fä l len g ibt es a uch meh rere Stoppbits) .

Das Pa ritätsbit g i bt Ausku nft darü ber, ob d ie Anzah l der E insen i m Datenwort gerade oder un­gerade i st. Es sta mmt aus Zeiten, i n denen d ie Lei­tungsqua l ität noch nicht sonder l ich gut wa r, und d ient a l s s imp le r Sch utz vor Ü bertragungsfeh lern . Heute wird es ka u m noch verwendet, a l so auch n icht gesendet. Wen n es verwendet wird, müssen sich beide Kom m u n i kat ionspa rtner darüber ver­ständ igen, wie es zu i nterpretieren ist. Be isp ie ls-

G N D -+----�-----r G N D

Gerä t # l TX TX Gerät #2

RX RX

Ein Pin mH der Bezeichnung Rx erwartet immer eingehende Daten, aus dem Pin mH der Kennzeichnung Tx kommen immer Daten heraus.

-

Al le Listings a u f der

Heft-DVD

0 0 0

Startbit

weise ka n n das Pa ritätsbit gesetzt sein, wenn die Anza h l der E i nsen im Datenwort gerade ist.

Die e igent l iche I nterpretation der Datenworte erfo lgt n icht mehr auf der phys ika l i schen Ebene der Kommun ikation, sondern eine Stufe höher. Bei­sp ie l sweise ka n n das Bitm uster 0 1 00000 1 als d ie dezima le Za h l 65 oder a ber a l s der ASCI I-kodierte Buchstabe ,A' i nterpretiert werden.

Zusätzl ich zu den Parametern Startbit, Stoppbit, Datenwort länge und Parität muss noch die Über­tragungsgeschwind igkeit festgelegt werden. Diese wird bei a l len modernen Netzwerktechnologien in B i t s pro Seku nde gemessen, aber i n der serie l len Kom m u n i kat ion wi rd noch oft der Beg riff Baud­Rate verwendet. Die Baud-Rate g i bt d ie Anzah l der Symbole an, d ie pro Seku nde zwischen zwei Partei­en ü bertragen werden . Dabei muss ein Symbol nicht u n bedingt einem Bit entsprechen, sondern ka n n je nach Ü bertragu ngstechn ik fü r deut l ich mehr stehen . Be isp ie lsweise ka n n e in 600 Baud­Modem d u rchaus 1 200 Bits pro Seku nde übertra­gen. ln der Praxis hat d iese U nterscheidung kaum Relevanz. Es i st n u r s icherzuste l len, dass beide Sei­ten mit derse lben Geschwi nd igkeit a rbeiten .

E ine vol l ausgestattete serie l le Schn ittste l le ka n n ü ber d ie S igna l le itu ngen wie CTS und RTS

Daten Parität

0 0 0

Stoppbit

Die am häufigsten anzutreffende Einstellung bei der Übertragung Ist 1 Starlblt, 8 DatenbHs, keine Parität und 1 stoppbH - kurz 8N1 . Wird die Parität übertragen, so l iegt sie vor dem Stoppbit

c't Hacks 3/20 1 2 1 1 5 1

Prog ram m ieren Serielle Schnittstel l e

{dev /tty.usbmodem24 32 1

� Autoserai l ! Newl ine

Ist alles korrekt konfiguriert, kann man über d ie Texteingabezeile Kommandos an den Arduino senden und sieht die Ergebnisse im Textfeld darunter.

oder DTR und DSR den Datenfl uss steuern, fa l l s eine Seite m a l m i t d e r Vera rbeitung d e r übertrage­nen Daten nicht mehr mitkommt. M ikrocontro l ler besitzen solche Leitungen zwar n icht, aufgrund der hohen Vera rbeitungsgeschwi nd igkeit g ibt es a ber auch kei ne Probleme mehr mit der Vera rbeitung .

Arduino

Auf Hardware-Ebene ist sel bst e ine so e i nfache Tech n i k wie d ie serie l le Kom m u n i kat ion e in iger­maßen komplex. Aufgrund ausgereifter Bibl iotheken i st der Aufwa nd auf der Softwa re-Seite aber ver­g le ichsweise gering. Be isp ie lsweise wi rd d ie Pro­grammierung der ser ie l l en Schn ittste l l e von der Prog rammieru mgebung des be l iebten Ard u i n o­Boards hervorragend u nterstützt.

Das Prog ram m in L isting 1 demonstr iert sowohl das Lesen a l s auch das Sch reiben von Daten. Das Prog ramm erwa rtet d ie Komma ndos .,on" und .,off" auf der serie l len Schn ittste l le . Em pfängt es das on-Kommando, scha ltet es d ie Status-LED des Ardu ino e in und sendet d ie Bestätig ung . . LED on"

zu rück. I m Fa l le des off-Komma ndos verhä l t es s ich ana log und scha ltet d ie LED wieder aus . Bei a l len anderen Komma ndos sendet das P ro­gramm eine Fehlermeldung .

D ie g loba le Var iable command speichert das a k­tue l le Kom mando u n d command_available enthä lt den Wert true, wen n e in neues Kommando emp­fa ngen wu rde. D ie setup()-F u n kt ion i n it ia l i s iert d ie serie l le Schn ittstel l e und setzt d ie Ü bertra­g u ngsgeschwi nd igkeit a uf 9600 Baud. Fern�r scha ltet s ie den Mod us des Status-LED-P ins auf Ausgabe. Die loop()-F u n ktion prüft permanent,

1 52 1 c't Hacks 3/20 1 2

: J { 9600 baud

Pin 1

2 3 4

5

L i s t i n g 0

0

Signal

Die übliche RS232-Belegung, hier für 9-polige D-SUb-Buchsen (weiblich) von h inten aus Sicht der Lötanschlüsse oder vom Stecker (miinnllch) von vorne.

2 4 s

• • • • • 0 0 0 0

6 8 9 Pin

0

Signal Data Carrier Detect 6 Data Set Ready Received Data 7 Request to Send Transmitted Data 8 Clear to Send Data Terminal Ready 9 Ring lndicator Si nal Ground

ob ein neues Kom mando empfangen wurde. Fa l l s ja, ste l lt d ie F u n ktion s icher, dass das Komma ndo beka n nt i st, und ändert den Status der LED ent­sprechend. Andernfa l l s sendet es e ine Fehlermel­d u ng . l n a l len Fä l l en wi rd m itte l s Serial .pr intln eine Textzei l e i n kl usive Ze i lenende-Kennung ü ber die

ser ie l l e Schn ittste l l e zurück­gesendet. Ferner werden com­

mand und command_available zu-rückgesetzt.

{"

(' {"

('

{"

('

('

c on s t un s ! gn ed i n t BA UD R A TE = 96 00 · c o ns t un s J gn ed i n t L EO)I N = 1 3 ; , Den eigent l ichen Em pfang der Komma ndos ü bern i m mt d ie F u n kt ion seria lEvent. Sie prüft m itte l s Serial .available, ob gerade Daten an der serie l len Schn ittste l l e a n l iegen, und l iest s ie so lange m itte ls der read()-F u n kt ion, b i s s ie auf e in Zei lenende-Zeichen ('\n') trifft. Die gelesenen Zeichen werden d a bei an den Stri ng command

angehängt und a bsch l ießend wird command_available auf true ge­setzt, sodass d ie loop()-Funktion entsprechend reag ieren ka nn .

(' {"

(' ('

(' ('

c

S t r i ng cosma nd = .. .. . b oo l e a n comma nd_a va lt a b l e = f a l s e ; vo i d s e t up ( ) (

S � r i a l . b e g i n ( BA UO RA TE ) · J

P l nMod e ( L fO_PIN, OU TPUT J;

vo i d l o op ( ) ( i t

. ( c omma n d_a v a i l a b l e ) ( J f � ' ?••a n d == "o n " J ( d J g J t a l W r i t e ( L EO_PI N, H I G H ) . S e r J a l . p r i n t l n ( " L EO o n " J · ' J e � s � i f ( c omma n d == " o f t :. ) ( d J g J t a l Wr i t e ( L EO_P I N, l OW J . S e r J a l . p r i n t l n ( " L EO o f t " ) . , J e i s e ( '

S e r i a l . p r i n t l n ( " Un k n ow n c omma n d · " t · c omma n d J ; C OIIIII!a n d : rr rr ,

J c omma nd_a va i la b l e = fa l s e ;

vo i d s e r i a l Ev en t O ( wh i l e ( S e r i a l . a v a i l a b l e ( ) ) ( :fo n

(s t c h a r c = S e r i a l . r e a d ( ) ·

) )

J ( :: I \ n I ) f

comma n d_a va i l a b l e = t r . e l s e u e , c omma n d += c ;

seria lEvent i st erst se i t Vers ion 1 .0 der Ard u i n o-P iattform dabei und w i rd wie loop( ) konti n u ier­l i ch von der Laufzeitu mgebung des Ard u i n o-Boards aufgerufen . Dad u rch hat es den Ansche in , a l s w ü rden d i e ser ie l l en Daten asynchron zum rest l i chen Pro­g ra m ma b l a uf e m pfangen . Der E insatz d ieser F u n kt ion ist optio-

• IJ

.. �. o o /dev/tty.usbmodem24321 �

� • • ffe<lxdxf<lööoo<l<tOOxöil<! ' • ffödxöxföö<lööil<ze<lxoo ' "' ' • ffäx.,.....oxföooöilil<!e<lxö® ' • ffO.......dxföilö f'l",

� .. ; �

0 ) • •

I 0 Au toserol l ( No l i ne ending I : j ( 19200 baud I : l Sieht das Ergebnis so aus, arbeiten 5ender und Empfänger mH hoher WahrscheinlichkeH mH unterschiedlichen Geschwindigkeiten. l n diesem Fall muss man die Baud-Rate mHtels der Auswahl-

. box unten rechts auf den Wert 9600 setzen.

�a l und wer es vorzieht, ka n n den Zug riff a uf d ie serie l le Schn ittstel l e komplett i n der loop()-F u n ktion er led igen .

Nachdem das Prog ra m m übersetzt und a uf das Ardu ino-Boa rd geladen wu rde, wa rtet es a uf Kom­ma ndos auf der serie l len Schn ittste l le . Um mit dem Ard u i n o zu kom m u n izieren, ist ein Ser ia i -Port­Mon itor beziehungsweise ein Seria i -Termina l von­nöten. Die Ardu ino-U mgebung stel l t einen solchen Mon itor ü ber das kleine Symbol rechts oben zur Verfügung .

Dieses k le ine Beispie l veranscha u l icht deut l ich noch e in weiteres Problem bei der serie l len Kom­mun ikation, näml ich d ie Verwendung u ntersch ied­l icher Zei lenende-Kennungen. Das Testprogramm erwa rtet, dass jedes Kommando m it e inem e in ­fachen Zei lenende-Zeichen ( '\n ' ) a bgesch lossen wird. Damit a l les korrekt fu n kt ioniert, muss daher im serie l len Monitor d ie Opt ion ,.Newl ine" a usge­wä hlt werden.

Wäh lt man e ine der anderen Optionen, verhä lt sich das Prog ra m m n icht mehr wie erwa rtet. D ie Opt ionen ,.No l ine end ing" und ,.Ca rr iage retu rn "

fü h ren dazu, dass das Testprog ra m m kei n Kom­mando mehr erkennt und ü berha u pt n icht mehr reagiert. Sch l ieß l i ch wi rd i n d iesem Fa l l das New­l i ne-Zeichen ( '\n ' ) n icht mehr ü bertragen . A l ler­d ings werden a l l e überm itte lten Zeichen weiterh in gepuffert. G ibt man zum Beisp ie l das Komma ndo ,.on" bei gewä h lter Option ,.No l ine end ing" an, pass iert erst e inma l ga r n ichts. Wä h lt man d a n n ,.Newl ine" und ü berträgt d a s Kom mando ,.on" er­neut, so kommt beim Testprogram ,.onon" an .

S u bt i le r s ind d ie Effekte be i der Verwendung der Option ,.Both N L & CR". H ier sendet der serie l le

--

USB-zu-RS232-Wandler gibts ab etwa 4 Euro im Handel, doch sie

haben meist niedrige Signalpegel und wichtige interne Unter­

schiede bezüglich der durch­geführten Steuersignale.

Monitor sowohl ein Carr iage Return ('\r') als auch e in Newl ine ('\n ' ) . I n sbesondere werden d iese Zei­chen auch in d ieser Reihenfolge gesendet, obwohl der Name der Opt ion etwas anderes suggeriert . B�im Testprog ram m kommt fü r das on-Komman­do a l so d ie Zeichenkette ,.on\r\n" an, d ie dann in den Komma ndo-Stri ng ,.on\r" u mgewa ndelt wird . Dieser ist a ber n icht g leich dem Kommando-String ,.on" und da '\r' e in nicht d ruckbares Zeichen ist, kommt es zur missverständ l ichen Fehlermeldung ,.U n known Com mand: on".

Wer mögl ichst robuste Softwa re entwickeln wi l l , sol lte a l so auf a l l e Kombi nationen von Zei lenende­Zeichen prüfen.

Alternative Clients

ln der aktuel len Version ist der serie l le Mon itor der Ard u i no-Umgebung recht komforta bel und fu nk­t ioniert auch mit Boards, d ie n icht zum Ardu ino­Projekt gehören. Al lerd ings lässt er sich n icht so ein­fach in eigene Projekte integrieren beziehungsweise a utomati s ieren. Auch setzt er die I n sta l l ation der Ardu ino-Umgebung und damit von Java voraus.

Wer öfter mit Geräten über d ie serie l le Schn itt­ste l le kom m u n izieren möchte, sol lte s ich mit den Sta nda rdwerkzeugen auf den aktue l len Betriebs­systemen vertra ut machen. U nter Windows wa r das lange Zeit HyperterminaL Seit Windows 7 wird es a ber n icht e inma l mehr automatisch insta l l iert und hat auch sonst e ine Menge Defizite. Deutl ich komforta bler und le istungsfäh iger s ind d ie kosten­losen Prog ra mme PuTIY und Rea lTerm (s iehe DVD).

U nter Linux und Mac OS X i st das Tool GNU Screen das M ittel der Wa h l . Beispie lsweise öffnet d ie fo lgende Anweisung e ine Session mit e inem Ard u i n o-Board, das u nter Mac OS X mit dem Namen /dev/tty.usbmodem243 2 1 ins Datei system eingebunden wurde:

screen /dev/tty.usbmodem24321 9600

Ab hier ka n n man mit dem Prog ra mm, das auf dem Ard u i no-Boa rd läuft, genauso kom mun izieren wie mit dem serie l len Mon itor der Ardu i no-Umgebung.

c't Hacks 3/20 1 2 I 1 53

-b.!.iflj:!..iijiij:i Serie l le Schn ittstel l e

Cl javaScrlpt CPS Ruder )( ..

$GPRMC,I 61038 .000,A ,5 1 1 5 .5958,N ,()0632.1 30l ,E,0.10,239.03 , 150912"*0F

Niederheide

Eltp Hc.tel eu ... eldo<f Wf:StWijlich ...

L26

Verlassen kan n man screen mit der Tastenkombina­t ion Ctrl-a Ctrl-k.

R ichtig span nend wi rd die serie l l e Kom m u ni ­kation a ber meist erst dann, wen n man e igene Anwendungen prog ram miert, d ie selbsgebastelte Ha rdwa re ansteuern. Früher musste man dazu mit C oder gar Assem bler auf n iedr igster Ebene a rbei­ten. Heute g ibt es fü r so g ut wie a l l e P rog rammier­sprachen ausgereifte und komforta b le B ib l iothe­ken zum Zugriff auf die serie l le Schn ittste l le.

Als Beispielprojekt haben wir einen Ardu ino mit einem GPS-Shield gewäh lt. Damit ist es mögl ich, die geographische Position des Arduino sehr genau zu bestimmen. Der Ard u i no-Sketch steuert das Shield und die seriel le Kommun ikation (siehe List ing 2) .

I nteressanterweise ist das GPS-Sh ie ld mit dem GPS-Mod u l ebenfa l l s über e ine serie l le Schn ittste l le verbu nden. F ü r das Be isp ie lprojekt w i rd a l so an zwei Ste l len e ine serie l le Kom mun ikation benötigt: e inmal vom Ardu ino zum GPS-Mod u l und zusätz­l ich vom PC zum Ardu ino.

Al lerd ings bietet der Ard u i no eine d i rekte Hard­ware-U nterstützung n u r fü r eine serie l le Schn itt­stel le. Dazu befi ndet sich auf dem Boa rd ein UART (Un iversa l asynchronaus receiver/tra nsm itter), der mit den P ins 0 und 1 verbu nden ist . Dieser Baustei n er ledigt d ie serie l le Kom m u n i kation völ l i g a utark

1 54 1 c 't Hacks 3/20 1 2

... e

Llß Parkstraße Mit dem Serlallty­Piug-ln kann auch der Browser die GPS-Daten von der seriellen Schnitt­stelle abholen und ln Google Maps verarbeiten.

WilliCh H t Kattw�-tioapltal Nota\lfnahme

Moos!

c (' ('

L i s t i n g

(' (' (' (' (' c c 0

l i n c l ud e " So t t w a r e S e r i a l . h "

c on s t un s � g ne d i nt ����RR�;� : ��OO ; c on s t uns l gne d l n t

- - 4800 · c on s t un s i gned � nt G P S R AH -

= 90

· 1 c on s t un s i gn ed l n t MX_L!NE I

. l g p s S e r i a l = S ot t w a r e S e r i a l \ 2 1 3 l ; I I RX I n S ot t w a r e S e n a

c h a r b ut t e r mX_L!Ntl ;

v o i d r e a dLi ne O ( . i nt b ut t i d� = 0 ;

('

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w h i l e ( t r u e l ( . d O · n s t ch a r c = gp s S e n a l . r e a 1

)

C O 1 \ I ) ; t ( c == -1 I I c == n

)

c on t i nu: ; _ _ LI N E _ 1 1 I I ( c :: 1 \ r 1 l l (

i t ( ( bu t f l d� -- m_

bu t t e r (bu t t i d�l = 0 ;

r e t u r n ; ) b ut t e r (but t i d�++l = c ;

v o i d s e t up O (

s e r i a l . b e g i n ( B �UDßT E l ;

g p s S e r i a l . b e g i n ( G P S RH E l ;

p i n�od e ( POm_P IN I OUl PUT l ; .

d i g i t a l W r i t e ( P OW ER_P I N I LOW l I

) vo i d l o op O (

r e a dli n e O ; � C " 6) -- O l

. t ( s t r n c mp ( b ut t e r I " SG P R I --,

S e r i a l . p r i nt l n ( but t e r l ; I

L i s t i ng r e qu i r e l s e r i a l p o r t l

i f A R G V . s i z e ! = 1 pu t s "B i t t e s · ex i t 1 e r J e l i e n Po r t a ng eben . " e nd

a rdu i no = S e r . 1 A RG V[ OJ J a Po r t . n e w (

96 00 1 #

P Or t na me 81

1 # ba ud r a t e

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1 1 # da t a b i t s S e r i a l Po r t " NONE

##

s t op b i t s J · • pa r i ty

s l e ep 2 wh i l e t r u e I i ne = a r d . i f l i n e t

U J no . ge t s . c h omp a t t r : 51

? r t_w l t h ? 1 $GPR�C 1 . f

- J n e . s p l i t ( 1 1 J J a t t r . l e ng th > 6 I pu t s l i n e U a t t r [2] == 1 A 1 e nd e nd

e nd

und entlastet somit den Prozessor. Das Pr inzip ist ä h n l i ch wie bei Grafi kka rten, die komp lexe 3 D­Berec h n u ngen d u rchfü h ren, dam it s ich d ie CPU u m andere Dinge küm mern ka nn .

Dank der Softwa reSeria i -B ib l iothek lassen s ich aber weitere serie l le Geräte auch ohne Ha rdware­U nterstützung an den Ardu ino ansch l ießen. Der Ar­duino nutzt diese Bibl iothek zur Kommun ikation mit dem GPS-Modu l . Daten werden dabei vom Ardu ino über Pin 2 empfangen und über P in 3 gesendet.

Das GPS-Mod u l sendet a l l e Daten zei l enweise und separ iert die e inze lnen Attribute mit e inem Komma. Die F u n kt ion readl ine( ) l i est e ine so lche Zei le ü ber e in SoftwareSerial-Objekt vom GPS-Mod u l . Als Zei lenende-Kennung dient übrigens "\r\n".

Die setup()-Funktion i n it ia l i s iert d ie beiden seriel­le Schn ittste l len und scha ltet das GPS-Mod u l e in . loop() l iest konti n u ier l i ch Daten vom G PS-Mod u l u n d g ibt s i e a u f d e r serie l len Schn ittstel l e. des Ar­du ino wieder aus . Das Ergebnis sieht im Termina l ­prog ra m m auf dem PC in etwa wie folgt a us:

SGPRMC, 1 6 1 0 1 7.753,V,""" 1 5091 2"*20

$GP.RMC, 1 61 01 8.653,A,5 1 1 5.601 2,N,00632 . 1 223,E,0.47, 1 60.92,1 50

91 2"*00

SGPRMC, 1 6 1 01 9.000,A,51 1 5 .6006,N,00632 . 1 288,E,0.91 , 1 45.36,1 50

9 1 2"*0A

Diese standard is ierten GPRMC-Datensätze senden so gut wie a l l e N M EA-kompat ib lem G PS-Mod u le und i h r Aufbau i s t denkbar e i nfach. S ie beg innen mit der Ken n u n g $GPRMC und enden mit e iner Prüfsum me. Dazwischen befinden s ich d ie a ktue l le U h rzeit, der Status des GPS-Mod u l s (A bedeutet,

0 I

L i s t 1 ng \ mpo r t sy s

\ mpo r t t i me

\ mpo r t se r \ a l

( r qv ) ' = 2 : b " \ i l en sy s . a

· . l l en P o r t a nqe en .

p r \ nt " 1 8\ t t e s e n e

sy s . Hi t l 1 )

. l o r t = sy s . a r qvt 1 1 se n a

-9 · l seri al ( a r du ino = sen a ·

(I 0

seri a l_po rt ,

9 600 , s e r i a UlG�1S\1 S ,

s e r \ a l . HR l1 1JOMt ,

. l swens oMtl s e n a · -

t i •e . s l e ep t 2 l

wn i l e 1 : d . r e ad l i ne t l . r s t r i p t l

0 l \ ne = a r U 1 nO . ' th ( ' $GPRMC

') :

i i l i ne . st a r t sW 1 . , '

) a t t r = l i ne . s p l 1 t ( d a t t r t21 == · � · : i i l e n ( a t t r ) > b an

p r i n t l i n e

dass das Mod u l e ine Posit ion erm itte ln konnte), Breitengrad, Lä ngengrad, Geschwi nd igkeit, R ich­tung und das aktuel le Datum. Trotz des einfachen Aufba us sind solche Daten sätze auf dem PC mit C/C++ n u r u n bequem zu vera rbeiten. Mit dynami­schen Sprachen wie Ruby oder JavaScr ipt geht das deutl ich ei nfacher von der Hand und so bietet es s ich an, die Daten in Rohform an der serie l len Schn ittste l l e a bzu l iefern und s ie von dort dann weiter zu verarbeiten.

Ruby, Python, Perl

Ruby u nterstützt d ie serie l le Kom mun ikation zwar n icht in der Sta ndard-Bib l iothek, aber mit der Pa­ketverwa ltung RubyGems lässt sich die serial port­B ib l iothek mit dem Befeh l sudo gern installserialport

le icht nach insta l l ieren. U n ser Beispie l in Listing 3 ze igt, wie e i nfach serie l le Kom m u n i kation mit Hochsprachen sein kann . Das Prog ramm erwartet den Namen der serie l len Schn ittstel le a ls Komman­doze i lenpa rameter und erzeugt dann e in Objekt der Klasse SerialPort. Dieses wird mit a l len wichtigen Parametern bestückt; danach l iest die gets()-Methode die GPS-Daten in e iner End losschleife zei lenweise aus . E ine korrekte u n d a ktive Nach richt wird auf der Konsole ausgegeben.

Ana log zu dem Ru by-Code sehen C l ients in Python wie im Listi ng 4 aus . l n Python benutzt man zur Prog rammierung der serie l len Schn ittstel le d ie pyseria i -B ib l iothek. S ie lässt s i ch etwa unter Ubun­tu über d ie Pa ketverwa ltung mit sudo apt-get install

pyserial oder u nter Mac OS X wie folgt insta l l ieren:

c't Hacks 3/20 1 2 1 1 55

L i s t i n g u s e s t r i c t ; u s e w a r n i n g s ;

Seriel le Schnittstel l e

u s e D e v i c e : : S e r i a l Po r t ;

IY Snum_a rg s : S H A R G V + 1 ; i f ( S n um_a rg s ! = 1 ) {

) d i e " B i t t e s e r i e l l e n P o r t a n g e b e n . " ;

IY S s e r i � l_p o r t : S A R G V [ O J ; Smy Sa � d u 1 n o = D e v i c e : : S e r i a l Po r t->n e w ( S s e r i a l p o r t ) · a r d u 1 no->baudr a t e ( 96 00 ) . - ' S a r d u i no->da t a b i t s ( 8 ) . ' S a rdu i no->pa r i t y ( " non ; " ) . S a r d u i no-> s t o pb i t s ( 1 ) . ' S a r d u i no-> r e a d_con s t_ t i • e ( 1 ) i S a r d u i no-> r e a d_ c h a r _t i m e ( 1 ) ;

s l e e p ( l ) ; • w h i l e ( 1 ) { �y ( S c o u n t , S l i n e ) = S a r d u i n o -> r e a d ( 1 5 5 ) . 1 1 ! S l 1 n e =- nmmn { '

('I ('I 0 0 ('I 0 0 0 () 0 (I)

Li s t i n g i mpo r t j av a . i o . • ;

i m po r t gnu . i o . • ;

c l a s s G p s Re a d e r (

p r i v a t e BuH e r e dRe ade r _gp s D a t a ;

pub l i c G p s R e a de r ( .

f i n a l S t r i ng po r t Name ) t h r ow s E x c ep t 1 on

( f i n a l i n t t i meou t = 1 00 0 ; f i n a l S t r i ng a ppNam e = " G P S r e a d e r " i c Po r t l d e nt i f i e r po r t l d =

1 o��mmP o r t l d en t i f i e r . g e t P o r t ! de n t i f i e r ( po r t H arne i

S e r i a l P o r t po r t = ( S e r i a l P o r t l po r t l d . o p e n (

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l ; - B f f e r e dR e a d e r ( n ew l npu t S t r mRe a d e r ( po r t . g e t l npu t S t r e am ( ) l l ;

g p s D a t a - ne w u

po r t . s e t S e r i a l Po r t P a r a m s (

9600 , S e ri a ! Po r t . D AT !B!TS_8, S e r i a ! Po r t . STOPB!TU, ser i a l Po r t . m mJONE

l ; }

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. ( S #a t t r > 6 && S a t t r [ I J e q " A " ) { p m t S l 1 n e ; )

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w h i l e ( t r u e l ( . ( ) ) · Sy s t e m . out . p r i nt l n (_gp s D a t a . r e a dl 1 ne '

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tar -xf pyserial-2.6.tar.gz

cd pyserial-2.6

sudo python setup.py inslall

Auch in Perl ist die Kom m u n i kation dank des Mo­du ls Device: :SerialPort ein Kinderspiel , wie i n Listing 5 zu sehen ist.

Das Mod u l i n sta l l ie rt man am ei nfachsten mit dem Befeh l sudo perl -MCPAN -e ,install Device::SerialPort'

nach.

Java, C #

Etwas geschwätziger, a ber n icht wesent l ich kom­pl izierter geht es i n Java zu. Am ei nfachsten i st es, die RXTX-B ib l iothek (s iehe DVD) zu verwenden, wei l s ie auch von der Ardu ino-U mgebung verwen­det wird . Wer a lso d ie Ardu ino-U mgebung bereits insta l l iert hat, muss RXTX n icht mehr i n sta l l ieren, sondern nur noch i n den CLASSPATH packen . Tipps zur Konfigu rat ion und zum E insatz fi nden s ich auch im Ardu ino-Wi ki u nter http://a rdu i no.cc/ playground/l nterfac ing/Java. ln seltenen Fä l len , insbesondere unter Mac OS X, ka n n es zu Schwie­r igkeiten kommen. Be isp ie lsweise erwa rtet RXTX manchmal ein /va r/lock-Verzeichnis - ohne steigt es mit einer PortlnUse-Exception aus . Abhi lfe schaffen die fo lgenden Befehle :

1 56 1 c't Hacks 3/20 1 2

0 0 () �

} }

. . . d m a i n ( S t r i ng U a r g s l t h r o w s E x c e p t i o n ( pub l 1 C s t a t 1 C V 0 1

i f ( a r g s . l e ngt h ! = 1 l {

} }

Sy s t ee . ou t . p r i nt l n ( ,. " B i t t e s e r i e l l e n P o r t a ngebe n .

l ; S y s t e m . e x i t ( l l ;

�p s R e a d e r g p s R e a d e r = new Gp s Re a de r ( a r g s [ Ol l ;

g p s R e a d e r . r un ( l i

sudo mkdir /var/lock

sudo chmod 777 /var/lock

Die Prog ra m mierung u nter Java erfolgt gewohnt objektorientiert: Zunächst erzeugt das Prog ramm in List ing 6 e in CommPortldentifier-Objekt fü r d ie seriel le Schn ittstel le. M i t dem Objekt lässt s i ch dann das tat­säch l iche SerialPort-Objekt erzeugen. Wie in Java üb­l ich erfolgt d ie Kommun ikation mit dem Port über Strea ms. Der E inga bestrom der Schn ittste l l e wird aus Gründen der Bequeml ichkeit in e inen Buffered­

Reader u mgewa ndelt . Damit ka n n d ie run()-Methode per readline() Zei le fü r Zei le vom Ard u ino lesen.

Auf Microsofts .N ET-Piattform erübrigt s ich d ie I n sta l l at ion weiterer B ib l iotheken, da d ie K lasse System.IO.Ports.SerialPort a l les bietet, was das Prog ram­miererherz begehrt (s iehe List ing 7) .

JavaScript

Die b isher igen Prog ra mme haben d ie GPS-Daten n icht a u sgewertet, sondern n u r auf der Konsole a u sgegeben. U nser absch l ießendes Beisp ie l zeigt ein JavaScri pt-Progra mm, das die GPS-Daten unter L inux und Mac OS X mittel s Goog le Maps im Web­Browser da rste l l t. Leider u nterstützt weder Java­Script noch i rgendein Web-Browser von Hause aus d ie Kom m u n i kation mit e iner serie l len Schn ittstel­le . Das Seria l ity-P i ug- in (siehe DVD) behebt d iesen

IJ

Missstand zumi ndest fü r so gut wie a l l e B rowser u nter Mac OS X und L in ux. Windows-Nutzer schau­en noch i n d ie Röh re.

Nach der I n sta l lat ion des P lug- ins wi rd Ser ia l ity über das object-Tag in den DOM i nteg r iert u n d ka n n von dort a u s p e r JavaScri pt-Code verwendet werden .

Die setup()- Funktion i n L ist ing 8 referenziert das e ingebettete P lug- in u n d ruft den Ser ia l ity-Kons­tru ktor auf. Danach verweist d ie g loba le Va r iab le seria l auf e i n Seria l ity-Objekt. D ie alert()-Anweisu n g g i bt a l l e verfügbaren serie l l en Ports a u s u n d an ­schl ießend wird d ie Kom m u n i kation auf dem ers­ten gefu ndenen Port gesta rtet. in den meisten Fä l­len d ü rfte d ies n icht der Ard u i no-Port sei n und der I ndex 0 ist entsprechend a nzu passen.

Ab d iesem Zeitpu n kt s ieht d ie serie l le Kommu­n i kation i n JavaScri pt genauso aus, wie i n a nderen Sprachen auch . Die F u n kt ion readGpsData() l iest mit der readline()-Methode d ie GPS-Daten vom Ardu ino und trägt s ie i n den DOM e in . Da nach berechnet s ie d ie dezi male geodätische Da rste l l ung (WGS84) der Breite und Lä nge u n d ü berg ibt dazu Grad u n d Hemisphäre a n d ie F u n ktion decodeCoordinate(). Diese Koord i naten nutzt die F u n kt ion showMap() , um d ie aktuel le Position v ia Goog le Maps im Browser zu vi­sua l i s ieren .

Der HTML-Code ste l l t led ig l ich Conta iner fü r d ie Ka rte und fü r d ie GPS-Daten zur Verfü g u n g . E in K l ick auf den Aktua l i s ieren-Knopf l iest den nächs­ten Datensatz vom Ard u i no. (dab) c't

L i s t i n g • u s i n g S ys t em · u s i ng Sy s t ea :I O . Po r ts ;

n ame s pa c e Gp s Re a d e r { p ub l i c. c l a s s Gp s R e ad e r { P r i va t e S e r i a l Po r t a d . _ r u 1 no ;

p u b [ i c Gp s R e d ( ·

. a e r s t r 1 ng p o r t Na me ) { _a r du l n o = n e v S e r i a l Po t ( ) . a r d · r ' - U l n o . Po r tName = p o r tNa me , _a rd u � no . Ba udR a t e = 9600; '

_a r du l n o . D a t a B i t s = 8 · _a rdu i no . S t opB i t s = S to B ' t _a r du i n o . Pa r i ty = Pa r l' t yp

NI s . On e ;

a d · . • o ne ; - r u � n o . R e a d T i meo u t = 500 · _a r du l n o . Op e n ( ) ; '

p ub ! i c vo i d R un ( ) { vh i ! e ( t ru e ) { t r y {

S ys t em . Con s o ! e . W r i t e l i n e (_a r d u i n o . R e a dL i n e ( ) J . c a t c h ( T i me o u t Ex c ep t i on ) { }

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s t a t i� v o i d Na i n ( s t r i n g[ ] a r g s ) { 1 ( a r g s . L e n g t h == O J {

L i s t i n g < ! D O C T Y P E h t m l >

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v a r s e r i a l ;

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a l e r t { s e r i a l . p o r t s . j o i n ( " \ n " l l i s e r i a l . b e g i n ( s e r i a l . p o r t s ( O J , 9 6 0 0 ) i )

f u n c t i o n d e c o d e C oo r d i n a t e ! c , h , sl !

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var r e s u l t = p a r s e l n t ( c . s ub s t r i ng ! O , i - 1 l l t p a r s e f l o a t ( c . s u s t m g 1 -

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r e t u r n r e s u l t ;

f u n c t i o n r e a d Gp s D a t a O !

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v a r t a r g e t = d o c um e n t . g e t E l em e n t By l d ! " g p s r a w " ) i t a r g e t . i nn e r H TML = g p s r a w ;

v a r a t t r = g p s r a w . s p l i t ( 1 , 1 l ;

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v a r l o n g i t ud e : d e c od e C o o r d i n a t e ( a t t r [ S J , a t t r ( 6 J , 1 W 1 )

s h o wM a p ! l a t i t u d e , l o n g i t u d e l ; ) ) f u n c t i o n s h o wMa p ( l a t i t u d e , l o n g i t u d e l ! .

v a r po s i t i on = n e w g oog l e . ma p s . L a t l n g ( l a t i t u d e , l o n g l t u d e l ;

)

v a r o p t i o n s = ! zoom : 1 4 , c e n t e r : p o s i t i on ,

m a p l y p e I d : goog l e . ma p s . M a p lyp e I d . ROADMAP

!: r m a p = n e w g o og l e . ma p s . Ma p ( d o c um e n t . g e t E l emtBy ! d ( " m a p " l , o p t i o n s l ;

v a r m a r k e r = n ew goo g l e . m a p s . Ma r k e r ( !

po s i t i o n : po s i t i o n , up: map, t i t l e : " I h r S t a n d o r t "

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< d i v i d= " m a p " s t y l e = " w i d t h : 8 0 0 p x ; h e 1 g t : p x ; >

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S ys t em . Con s o [ e . Wr i t e l i n e ( "B i t t . e s e n e ! l e n Po r t a n g e b e n " ) . Gp s Re a d e r gp s R e a de r - • '

gp s R e a d e r . R un ( ) ; - n e v Gp s R e a d e r ( a r g s [OJ ) ;

c't Hacks 3/20 1 2 1 1 57

Akku m u l atoren

Grundlagen und Praxis

Alles was sie schon immer ü ber Akkus jegl i ­cher Bauart wissen wol lten, werden s ie ver­mutl ich in d iesem Buch finden. Zu a l len wichtigen Aspekten von N iCd-, N i M H-, L i ­Ionen/Polymer- und Bleigel-Akkus l iefert der Autor Dr . Wolfgang Gei lerich erschöpfende I nformationen. Den Akku-Arten s ind dabei e igene Kapitel gewidmet, i n denen Gei lerich auf die jewei l igen Besonderheiten e ingeht: Aufba u, E igenschaften, Laden, Ent laden, Selbstentladung, Lebensdauer, Lagerung. ln v ie len Abschn itten u ntermauert Ge i ler ich die Informationen mit Formeln, Skizzen, Dia­g rammen, Ku rven und Scha ltplänen.

Gei ler ich wei ß, worüber er sch reibt: Ge­genstand seiner Doktora rbeit wa r d ie Selbstentladung von N i MH-Akkus. Auch bei den anderen Themen bezieht er s ich a uf d ie Ergebnisse za h l re icher wissenschaftl icher Untersuchungen und räumt etwa mit dem Mythos des Memory-Effekts auf, a l so der

M ac h ' s s e l b st

Do it you rself fü r Mädchen

Eitern und Ki nder, die das immer g le iche Schema "Jungs b lau, Mädchen rosa" nervt, werden bei m Anbl ick des Buches a ufatmen. Es geht u m Selbermachen und den Mut, etwas Neues auszu probieren. Und n icht u m rosa. Oder b lau .

Wie Zauberei s ieht DJ ing aus - ist es a ber n icht, schrei bt DJ Vera i m Selbermach-Buch fü r Jugendl iche. Sie lebt in Berl in , legt i n vie­len g roßen C l u bs a uf und erk lärt auf n u r zwei Seiten Mädchen d e n sau beren Ü ber­gang von e inem Track zum anderen. Viel Wissen und Praxis quetscht DJ Vera so auf k le inen Raum und ble ibt dennoch verständ­l ich . Mit der schematischen Zeichnung von Mischpult und P lattenspie ler und der L iste benötigter Gerätschaften, Geld- und Zeit­aufwa nd wird die Beschre i bung zu e inem guten E instieg.

Al le Artikel i m Buch von Sonja E ismann und Ch ris Köver fangen auf Anfänger innen-

1 58 1 c't Hacks 3/20 1 2

Kapazitätsver lust aufg rund u nvol l ständiger Ent lad u ngen . Der betraf zwar N iCd- und N iMH-Akkus ä lterer Bauart, moderne Akkus weisen Ka pazitätsver luste jedoch in n u r sehr ger ingem Maße auf. D e m ste l l t das Buch sogar entgegen, dass e ine vol l stä ndi­ge Entladung den Akkus sogar mehr scha­det als nützt.

E in Kapitel behandelt Doppelschichtkon­densatoren d ie etwa a l s Ersatz für Pufferbat­terien fü r Ma inboards zum E insatz kom men oder a l s Liefera nten fü r kurzzeit ig hohe Ströme. Neben der Theorie kommt auch d ie Praxis n icht zur kurz. Weitere Kapitel enthal­ten Ti pps fü r den praktischen Umgang mit Akkus , be isp ie lsweise den r icht igen An­sch l uss, den E insatz i n Amateuerfu n k und Mode l l bau , u n d wie man a usgelaugte Akkus wiederverwertet oder entsorgt.

Die Texte s ind zwa r re lat iv trocken ge­schrieben, dennoch sind s ie ku rzwei l ig und

N ivea u an , verm itte ln a ber mit e i nfacher Sprache e inen g uten E instieg i n a l l e Projek­te, d ie s ie a uf n u r e in bis vier Seiten vorste l­len . So lernen j u nge Leserin nen, wie s ie das WLAN der Fami l ie abs ichern können , e ine On l i ne-Petition sta rten, b loggen und P lat­tenspie ler-Torten backen können . Porträts machen neug ier ig auf die Arbeit anderer DIY-Begeisterter: Etwa d ie der p rofessionel­len Mus iker in Bernadette La Hengst oder der Mitgründer in der Gru ppe "Mz. Ba ltazar's Laboratory" im Wiener Hackerspace Meta­Lab, Stefan ie Wusch itz.

Die Ka pite lthemen he ißen Repar ieren und Bauen, Pfla nzen, Kochen, Verka be ln , P rotestieren, Ana lysieren, Schre iben und Handwerken . D ie Ka pitel s i nd n icht um­fa ngreich, b ieten a ber jewei l s m it sehr kon­kreten Vorsch lägen einen E instieg i n Vorha­ben und kon kretis ieren d ie Idee, ohne fest­zu legen. E ine P lanungsh i lfe verm itte lt den

Grundtagen und Praxis

kommen immer schn e l l auf den P u n kt. D u rch die v ie len Zwischenübersch riften i n den Ka pite l n fi ndet man I nformationen schnel l wieder. I n sgesamt i st das Buch e in empfeh lenswertes Nachsch lagewerk, das der Hobbyelektron iker i n sein Rega l ste l len sol lte. (dab)

Autor Wolfgang Gei lerich

Verlag SHAKER Media

Umfang 226 Seiten

ISBN 978-3868586688

Preis 34 €

neuen Sel bstmacher i n nen Kosten, Dauer, benötigtes Materi a l u n d Anza h l der benö­tigten Tea m m itg l ieder. E in Mut machendes Buch, das fü r Jugend l iche a b 1 4 Jahren ge­eig net ist. (rzl)

Autor

Verlag

Umfang

ISBN

Preis

Sonja Eismann, Chris Köver

Beltz und Gelberg

1 5 1 Seiten

978-3-407-75363-2

1 7 €

Embedd ed-S oftware e ntwi c ke l n

Grundlagen der Prog ra m m ierung eingebetteter Systeme

Der Beg riff "Em bedded Systems" steht fü r Kle instcomputer, d ie i n Gerätschaften von der Kamera bis zum Küh l sch ra n k fest inte­g riert s ind u n d d iese steuern . Der Ma rkt dafü r wächst seit Jah ren; dementsprechend g roß ist der Bedarf a n kom petenten Soft­ware-Entwicklern fü r d iese Systeme. E ißen­löffels Buch versucht, e ine Brücke zu schla­gen zwischen den Entwick lern mit An­wendu ngs- und denen mit Ha rdwa re­Schwerpunkt.

Leider verspricht der Titel mehr, a l s das Buch hä lt. Die Lektüre versetzt n iemanden in die Lage, aus dem Sta nd heraus Program­me fü r Mi krocontro l l e r zu entwicke l n . E i­ßenlöffel vermittelt eher u mfassend theore­tische Aspekte und Konzepte zur Software­entwick lung und geht n u r neben bei auf Be­sonderheiten von Em bedded System s e in . V ie r Fü nftel des vermittelten Wissens l assen s ich auf nahezu a l l e Softwa reentwickl u ngs-

D IY S ate l l ite P lattarms

projekte a nwenden . Themenspezifisches b i ldet d ie Ausnahme.

Der P rozess der struktu rierten Software­entwickl u n g ist seh r a u sfü h rl i ch in s ieben Ka pite l n besc h rieben. A u ßer den Grund­lagen behandelt das Buch auch Anforde­rungsana lyse, Architektu r und Design von Software. Den g rößten Ra u m n immt der Be­reich der I m p lementieru ng ein, a be r auch dort geht es n u r a m Rande u m Embedded Systems. Das Kapitel zum Thema Test geht noch a m ehesten auf Anforderungen d ieser Systeme e in . Auch h ier b le ibt E ißen löffel je­doch genera l i s ierend.

Am besten ist das Werk fü r I nformati k­Überflieger u nd Neu l inge geeignet, d ie einen Überblick wünschen. Zum Zie lpubl i ­kum gehören etwa P rojektverantwortliche

u nd Entscheider, d ie einen Entwickl u ngs­prozess p lanen, begleiten und vera ntwor­ten müssen. Erfah rene Software-Entwickler

Bui ld ing a Space-Ready General Base Picosatel l ite for Any Mission

Bautei le lassen s ich günstig aus Massenpro­d u ktion beziehen, Ha rdware-Konzepte s ind u nter Open-Sou rce-Bed i n g ungen verfüg­bar. So können Amateu rentwick ler u n d Hobbybast ler i n Bereiche vorstoßen, d ie zuvor e inem k le inen Kre is von Forschern vorbeha lten waren . Sel bst e igene Sate l l iten sind m itt lerwe i le mög l i ch . Sandy Antu n es wi l l seinen noch 20 1 2 in den Weltra u m schi­cken, u m Aktivitäten i n der Ionosphäre zu be lauschen und ü ber M I D I-Dateien auswertba r zu machen. Das P rojekt doku­mentiert er i m Web u nter http://project calliope.com. Zudem hat er e ine Buchre ihe gesta rtet, i n der er zeigt, was beim Bau e ines künst l ichen Erdtrabanten zu beachten ist - der vorl iegende Band b i ldet den Erst­l i ng dieser Serie.

A l le rd ings sind P ico-Sate l l iten ein kost­sp ie l iges Hobby. Wer n i cht gerade a n e inem U n i -Projekt tei l n i m mt oder jeman-

d e n ken nt, de r aus Gefäll igkeit 1 k g Nutz­last mitn immt, muss al lein für den Trans­port ins A l l einen fü nfstel ligen Dolla r­betrag hinlegen . Je nach Umlaufba hn ver­

glü ht der Satel l i t nach d rei bis sechze h n Wochen rückstandsfrei beim Wiedereintritt in die Atmosphäre. Wer finanziel l beson­ders gut gepolstert ist, kan n ihn stattdes­

sen von der ISS aussetzen u nd wieder ein­fangen lassen. ,

Nicht jeder Sate l l it wird von Grund auf

neu konzipiert. Antu nes zeigt, wie sich die Basismodel le Cu beSat und TubeSat erwei­tern lassen. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Versorgung mit Solarstrom und der Konzeption der Elektronik, insbesondere der Kom munikations-Hardware. Aber auch zur Auswahl ei nes passenden Raketen­betreibers sowie zu Planu ng und Durch­führung der Satell itenreise hat der Autor viel i nteressantes zu sagen.

Thomas fi�nlöffel Embedded­Software entwickeln Grundlagen der P e

_inge�tteter Sys

;��=�mierung Eme Emführung für A nwendung�ntwickler

werden in d iesem Buch keine Neuig keiten fi nden, selbst wenn sie mit Em bedded Sys­tems bisher wenig zu tun hatten .

Autor

Verlag

Umfang

ISBN

Preis

(Ka ri -Heinz Dah lman n/psz)

Thomas Eißenlöffel

dpunkt.verlag

306 Seiten

978-3898647274

37,99 €

Auch wer ga r n icht vorhat, e inen eige­nen Sate l l iten ins A l l zu br ingen, kann von Antunes' leicht verstä nd l ichen Beschreibun­gen e ine Menge lernen.

Autor

Verlag

Umfang

ISBN

Preis

(Maik Schmidt/psz)

Sandy Antunes

O'ReiHy Media, l nc./Maker Press

69 Seiten

978-1 -449-3 1 060-8

7,99 US-$

c't Hacks 3/20 1 2 1 1 59

ARM M i kroco ntro l l e r - B a n d 1 35 Einsteiger-Projekte in C mit dem m bed Boa rd LPC1 768 von NXP

Die Herste l ler ARM und NXP haben gemein­sa m die Mikrocontrol ler-Plattform m bed er­schaffen, mit denen e in preiswerter E instieg in die Weit der ARM-Prozessoren mög l ich ist. Dank se iner v ie len 1/0-Ports (daru nter sogar e in Ana logausgang) e ig net s ich der mbed bestens zum Messen, Steuern u n d Regeln . Daneben beherrscht er d ie Kommu­n ikation mit d iversen Bus-Systemen wie 12C, SP I und CAN. Ungewö h n l ich ist d ie Pro­grammierung : Der Herste l le r b ietet e ine kosten lose On l ine-Entwickl ungsumgebung über e in Web-I nterface an, d ie komplett i m Browser lä uft. D a s erspa rt e i n e I n sta l l at ion auf dem PC und macht d ie IDE unabhäng ig vom Betriebssystem des Anwenders. Ü ber­setzte Programme lädt man via USB in den F lashspeicher des m bed und sta rtet das Programm per Resetknopf.

Das Buch beschreibt 35 E insteiger-Projek­te - und damit ist n icht nur der Einstieg in die

ARM-Weit gemeint, sondern auch in die Weit von C und E lektron ik. Dabei kom mt der Autor ohne langatmige theoretische Grund­lagen g leich zur Sache. Al les was man zum Aufbau und Verständnis des jewei l igen Pro­jektes wissen muss, i st im jewei l igen Kapitel erklä rt. Das fä ngt etwa beim B l i nken e iner LED mit der P in-Belegung der LED an, geht über die Berech nung des Vorwidersta ndes bis zur Timerprogrammierung auf dem m bed i n C. Fotos vom Aufbau auf e inem Breadboard, e in Scha ltp lan mit a l len Tei len und deren Dimens ionierung sowie i n vol l ­ständiges Listing gehören zu jedem Projekt. ln weiteren Kapite ln wird der Leser angelei­tet, Motoren, Servomotoren, Abstandssenso­ren, Thermometer-ICs, Lautsprecher und vie­les mehr an den Contro l ler a nzusch l ießen und dazu e in Program m zu schreiben.

Das Buch ist ku rzwei l ig geschrieben und d ü rfte Anfä ngern e inen span nenden, be-

g le iteten E inst ieg in die Mi krocontro l le r­Welt bereiten . Fortgesch rittene, d ie n u r e i n e n E inst ieg i n d i e m bed-Welt suchen, s ind mit den Tutoria l s und Codebeispielen auf der mbed-Homepage (m bed.org) bes­ser bed ient. (dab)

Autor

Verlag

Umfang

ISBN

Preis

Bert van Dam

Elektor Verlag, Aachen

261 Seiten

978-3-89576-262-8

39,80 €, Starterkit 99 €

M a king Things Weara b l e

Making Things Wearable Intel l igente Kleidung selber schneidern

Selbstschnürende Schuhe und Jacken mit Trockenfun ktion hat uns "Zurück in d ie Zu­kunft 2" für 201 5 versprochen. Der Zeitplan wird woh l nicht zu ha lten sein, aber die Ideen gehen in die r ichtige Richtung: Seit einigen Jahren ist die Kreuzung zwischen Elektronik und Kleid ung u nter dem Begriff "Weara ble Computing" ein Thema, spätestens seit 2007 der Aufnä h-Ardu ino "Li lypad" der M IT-Pro­fessorin Leah Buechley auf den Markt kam.

Das vorl iegende Buch von Rene Bohne, dem Leiter des FabLabs Aachen, fä ngt bei den Grundlagen an und setzt kau m Vor­kenntn isse in den Bereichen Elektronik/Pro­grammieru ng und Nähen/Schneidern vo­raus. Beide Themengebiete vermitte lt der Autor, wie in der Buchreihe übl ich, i n Form von abgeschlossenen Projekten mit steigen­der Komplexität. Die seh r ausführl iche Bebi l­derung einzelner Arbeitssch ritte er leichtert dabei den Nachbau.

] 60 I c't Hacks 3/20 1 2

Intelligente Kleidung selber schneidern

Von e infachen text i len Scha ltern i n Kapitel 1 kommt das Buch sch ne l l zur "Smart Fash ion", a l so dem E insatz von Mikrocontrol lern in Kl!=!i­dung . Zum E insatz kom men d ie Modu le Ardu ino Li lypad und Aniomagic Sparkle. Ge­zeigt wird a ber n icht n u r, wie man fertige P lat inen verbi ndet, sondern auch, wie man selbst Sensoren (für Druck, Lagebest immung und Biegung) und LED-Perlen herstel lt.

Die Ben utzu ng von Lötko l ben , Bügelei­sen und Näh masch ine wi rd sozusagen im Vorbeigehen verm itte lt : Das Buch st iftet zum kreativen E insatz der gezeigten Tech­n i ke n an, n i cht zum profess ione l l en U m­gang mit Werkzeugen . Man muss n u r noch entsche iden, wozu man e in S h i rt mit Lage­sensor, e ine be leuchtete Ta sche oder e inen Rock mit Matrix-Anze ige bra ucht. Es

fä l l t angenehm a uf, dass jedes Ka pitel mit e iner Zusam menfas­sung des Gezeigten endet, a n der man den e igenen Lernfort­sch ritt a bg le ichen kan n .

D ie i m B u c h vorgeste l lten Projekte mögen zwar " i ntel l igent" sein, s ind aber lei­der auch al le a utark. Gerade bei am Körper getragenen Sensorsystemen hätte sich noch ein Kapitel zur d ra ht losen Kom m u n i kation ü ber B luetooth oder XBee gelohnt. (phs)

Autor

Verlag

Umfang

ISBN

Preis

Rene Bohne

O'Reil ly

242 Seiten

978-3-81 35-0389-0

34,90 €

Lege-Ro b ote r I I

Neue Model le bauen mit Lego Mindstorms NXT )�!. <'-'�0

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Da Lego mange l s Doku mentation ' dem u' , Kol')_kret besch/e ibt tfas B·uch s�ths ßau- ' · Mindstorm-Besitzer wen ig b is gar keine I I)- vprsch läge j1ebst Proghmmier<inleitl..mg . sp i rat ion fü r u ntersch ied l iche Model'le lie� Am i nt�ressintesten i �t eine Masth ine;'ä ie •u n d ' der g rafi schen P rog ra m m ierumge-fert, hat s ich i m Laufe der �eit � i n Buchseg- rn ,

it einem ,Stift ,a�f ,� _inem. B l�tt PaR ie r bung bes itzen . ment entwickelt, das d ie�e Lücke mit i l h.Jsc ' "'ze ichn'et. E[f}' M ÖJor b�wegt':aer\iStif(�ein Allerd ings wird a l le in der Raupenroboter tr ierten Bauvorsch lägen u nd P�ogran:ünie,�f, �gtg��rol lt.&jfls R�pie[�0�or yj'1d z��Qckqpd ",i n dc.ei Ausbaustufen ausgewalzt und abge­an le itungen sch l ießt. Lau rens Va l k betreibt ei� Mdtor �bt Ül:\d se�kcd�n StilL Damit . ,'sehen vom Drucker ist auch kei nes der Mo-das popu lä re B log robotsquare, i n dem e[' l�ssen_?s ic9 .-�i nfa,�g�,,�� ,\ch[M.ngel,aqf�r!i � regelmäßig ü ber interessante NXT-Projekte gen. [)as Progra_mm fü r den Diückec ist schrei bt. Zudem hat er mehrere Bücher i'U 1fi9 1 1 st�pdig ;f.ufg:�füh5, jedoch J;:J U � ,r.�,d i.:-dem Thema veröffent l icht. Das vorl iegende mentar erklä rt. Bei den anderen Bauvor-

,_del le so spannend, dass es einen i n den F in­' gern juckt, es nachzubauen. Wer des engl i ­

schen mächtig ist, sol lte l ieber zum oben ge­nannten " l nventor's G u ide" g reifen. (dab)

Laurens Valk

dpunkt:verlag

Buch ist jedoch keine echte Fortsetzung sei· s�h lägen fw_�;. e ineJ;I vie�!Dei nigen4'aufr��o- ' nes Buches "Lego-Robote(' aus dem selben t�r, einen J�ep �Qd ejoen ßaup�:nrob�ter Ver lag. Vie lmehr ha ndelt es sit.h um� eine'l1 '�ieht E}s ähnllch aU�;Da.fn it i;t das(Bl.lctrf�u r' i n s deutsche übersetzten Auszug des Bu- fllr FÖrtgesth ritt�ne ernpfEth l e n�Wert:''(J i e ches "The Unoffic ia l LEGO Mindstorms NXT ' l � sp i r�'tione'n für�Weitere M"ödeJI�,ber.l"öti'-2.0 lnventor's G u ide" von No Starch Press. g�n und bef.eits Ubung� mit dem B(lu kasten

- -�- - '"'' · ' ''.: . , •,•-r;!i· �-,; , ����

- GenUgend großes und dickeS Buch .

Hardcover

- scharfeS Messer

- Dremel oder ähnl icheS Werkzeug

zum Trimmen der Kanten

- Büroklammer

- Evtl . Papierl<lammer , um die Seiten

zu halten

- flacheS , zcm breiteS Gummiband

1 Das passende Buch finden Wen n das Ta blet auf der Buchseite l iegt, sol lte der Absta nd zum Ra nd 20 m m bis 2S m m betragen. I st der Rand zu sch mal , dann ha l ­ten d ie Papierseiten das Gerät n icht fest genug und b iegen d u rch. Mit zu v ie l Ra nd wird das Ga nze sch ne l l u n hand l ich . Es lohnt a l so, etwas Zeit fü r d ie Suche nach der zukünftigen Hül le zu i nvestieren. Das Buch ohne Deckel sol lte ger ingfüg ig höher sein a l s das Ta blet d ick ist.

Ich bevorzuge a lte Bücher mit vie len Fotos, weil deren Seiten oft d icker s ind . Das hat den Vortei l , dass d ie Sta bi l ität höher i st und ich weniger Seiten schneiden muss. Taschenbücher eignen sich nicht als H ü l le, sondern nur Ha rdcover-Ausgaben. Ich habe zum Ausmessen das Ta blet auch schon m it ins Antiquariat genommen, wen n zuhause kei n passendes B u c h aufzufinden wa r.

N icht ausprobiert, aber vie l le icht einen Versuch wert: Statt Seite fü r Seite zu schneiden, bietet s ich eventuel l auch e in k le iner Kreissägenaufsatz fü r den Dremel an.

� �

Zeitaufwand:

3-4 Stu nden

Kosten:

ca. 5 Euro (ohne Dremel)

2 a Vorzeichnen und schneiden, schneiden, schneiden . . . Jetzt steht I h nen e in etwas la ngwier iger Sch ritt bevor, den Sie n icht i n e inem Rutsch er led igen sol lten (den Feh ler habe ich gemacht), sondern nur mit Pausen . Legen Sie I h ren Rea­der mit dem Disp lay nach u nten auf die erste Seite und mar­kieren S ie den Rand mit e inem B le i stift. Danach schneiden

Sie mit dem scharfen Messer sorgfä lt ig d iese Seite a us. S ie können n u n d iese Maske fü r d ie näch ste Seite nehmen oder d ie bereits a usgeschn ittenen Seiten i n sgesamt a l s Vor lage, be ides fu n kt ion iert. Die Eckku rven habe i ch mit e inem schma len, sehr scha rfen Papiermesser vorge­schn itten .

2 b Vorsichtig schneiden Wä h rend des Schneidens k lappt man leicht das Buch zu weit auf. Dad u rch versch ieben s ich d ie Seiten gegeneinander und e ine gerade Kante wird I h nen n icht ge l ingen . Achten Sie beim Schne iden desha lb darauf, dass d ie Seiten so l iegen wie beim gesch lossenen Buch. Schne iden Sie s ich durch das Buch, bis Tablet oder E-Reader h ine inpassen und n icht mehr ü ber d ie erste Buchseite herausragen . Dieses Buch auf den Fotos hatte exa kt d ie Dicke meines i Pad, desha l b musste i c h a l l e Seiten schneiden.

4 Platz für Scha lter und Knöpfe Wegen des e inen oder anderen Knopfs oder Scha lters verschwindet das Lesegerät eventuel l n icht ganz in seinem Bett.

Wenn Sie ein iPad 2 ha ben, können Sie d iesen Sch ritt ü ber­springen, denn d ie Knöpfe s ind a n den Ku rven und ragen n icht an den Seiten hervor. H ier habe ich e in iPad 1 a usgesucht, das Aussparungen an den Seiten braucht. Mit demselben Dremei­E insatz von eben ge l i ngt das recht schnel l .

3 Eckbereiche begradigen Da ka n n der Schn itt noch so sorg­fä lt ig ausgefü h rt sein, die Ecken sehen immer unsauber aus, vor a l lem, wen n sie abgerundet werden so l len . Jetzt schlägt die Stun­de des Dremel oder e i nes ä h n l ichen Geräts. Arbeiten S ie s ich mit e inem kle inen zyl i nderförmigen E insatz Ecke fü r Ecke vor . Durch das Entg raten wird das Buch an d iesen Ste l len etwas d icker. Wen n d a s zu s e h r stört, spannen S i e vorher d ie Seiten e i n , zum Beispiel mit e iner sta rken Papierklam mer. Bei d iesem Exem plar wa r das a l lerd ings n icht notwendig . Achten Sie auch beim Beg radigen dara uf, dass s ich d ie Seiten beim Aufkla ppen des Buchdeckels n icht verschieben.

5 Einschaltknopf verlängern Mein iPad l iegt jetzt wu nderbar i n seiner neuen Buch h ü l le, aber ich ka n n es n icht e inscha lten . Kei n Problem, nehmen Sie e ine Büroklammer und legen S ie s ie so zwischen d ie Seiten, dass d ie Enden auf den E inscha ltknopf d rü­cken - fertig i st d ie Verlä ngeru ng. Mit 1 0 bis 20 Seiten dazwischen hä lt d ie Kla m mer ohne weitere Fixieru ng .

6 Gummizughalterung Damit d ie neue Buchhü l le n icht un­kontro l l ie rt a ufklappt, wi rd e in G u m m izug u m das Buch herum befestigt. Messen Sie das Band ab, indem Sie es u m das Buch spannen, und nähen es dann zusa m men. Tackern Sie das Band dann oben und u nten auf der Rückseite des Buchdeckels fest.

7 Akku laden und synchronisieren quer durch die Seiten

Wenn das g ute Stück geladen werden muss, b lättern Sie ei nfach d ie Ra ndseiten an der passenden Ste l le auf, damit das Ladekabel an den Reader oder den Ta blet passt - fert ig! U r) c'l:

Notiz Na�ürlich gibt es borlertere Mö lic�es.entlich ela­

�olche Buchhü/Je kelten, eine mdem Sie die

5 .zu fertigen, danach das Bu helt�n alle leimen Stück bearbeit� Wie ein Werk-

, terung bau n, ?der eine H 1_ r "t . en, damit d L a a nicht rausfällt . as esege-de hat einfach d

. Diese Metho­Vorteil, in nahez�� unschlagbaren re�ht sehne// nach Je1

1e� Haushalt sein. vo Ziehbar zu

Projekt-Nachlese

N a c h l e s e Was wurde aus u nseren Ba uvorschlägen und Hacks? Wo fa nden sie Anwendung, wie wurden sie verbessert? Wir berichten, was Leser daraus gemacht haben.

Baumarkt-O rgel

Unsere ,.Baumarkt-Orgel" aus dem letzten Sonderheft (der Projektname entstand auf­grund der fast täg l ichen Obi-Besuche) sahen wir zwar eher a l s N ischenprojekt, s ie fand aber bereits begeisterte prominente Anwender, und einige Leser haben s ich mit Gehäusen und U m ba uten wirkl ich ins Zeug gelegt. Was schon genau wie e ine Harn­mond B3 k l ingt, so l l auch so aussehen -

·so

der Tenor der meisten Nach bauten. Jazz-Organ ist Lutz Krajenski l ieß s ich in

sei ne Hammond B3000, wegen i h res käsi­gen Trans istor-K langs n icht sonderl ich be­l iebt, die HOAX-Piat ine e inbauen. Krajenski i st e inem breiten Pub l i ku m vor a l lem d u rch seine Zusa m mena rbeit mit Roger Cicero, Oli Perau a l i as J u l iano Rossi, Jasmin Taba­tabai, Mousse T., Joja Wendt oder Stefa n Gwi ld is a l s Produzent und Keyboa rder be­kannt. Sei ne HX3-0rgel stand erstmals bei der NDR-,. I ntens ivstation" vor der Kamera und e in ige Tage später d a n n bei e inem

Leser Wolfgang Eschenfelder orientiert sich mit seinem HOAX-Gehäuse (hier noch unlackiert) an der Harnmond 83.

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Jazz-Konzert m i t dem Lutz-Krajenski-Trio (B i ld ) auf der Bühne.

Kurz zuvor hatte noch Bernd Wurzenrai­ner das I n strument begutachten kön nen -aus den geplanten M inuten fü r e in ku rzes H a l l o w u rden a nderth a l b Stu nden , d i e der Profi -Mus iker fü r atemberau bende I m­provisationen nutzte (Aussc h n itte u nter http://youtu.be/6-9SST6J DQQ). U nser i m Artikel gezeigter Prototyp kam sch l ieß l ich auch noch zum E insatz: Progressiv-Rocker Han nes Folberth von E loy (ä ltere Leser wer­den sich eri n n ern) verwendete i h n be im Konzert i m hannoverschen Capitol - und wa r so begeistert, dass er s ich demnächst e ine eigene HOAX-Orgel a nschaffen wi l l .

Besonders stolz s ind wir a ber auf e inen Nachwuchs-Jazzer, der i nzwischen auf se ine H OAX-Orge l schwört: J u ngta lent S imon Os lender aus Aachen tritt m it se inen 1 4 J a h re n schon mit echten G rößen des Jazz auf, etwa m it Hammond-Legende Dr . Lon n ie S mith, dem er begeistert von sei­nem I n strument berichtete.

Christoph Klug aus Hildesheim baut an einer dreimanualigen Orgel -Tastaturen und Pedal stammen von Ausschlacht-Hammonds. Für l iturgische Zwecke kommen hier zwei HOAX-Piatinen zum Einsatz, die leicht gegeneinander verstimmt sind.

Das Lutz-Krajenski-Trio mit HX3-0rgel statt 250-kg-Hammond

Laser-Leser

Zum Art ike l über den Laser-Cutter gab es viel positive Leser-Resona nz, a l le rd ir:1gs auch Kriti k wegen u nzureichender S icher­heitsh inweise. Leser J ü rgen Schu l i k, Fach­kraft fü r Arbeitss icherheit, schickte uns fol­gende Ergänzu ngen, die man bei m Um­gang mit Lasern u n bedingt beachten sol lte:

Laserschutzbrillen filtern nicht nur Laserlicht aus, sie sehen auch noch cool aus.

Laserklasse 1 g i lt nur fü r den ungeöffneten DVD-Brenner i m Orig ina lzusta nd . Die h ier resu ltierende Laserklasse 3 b i n nen i st n icht

z u unterschätzen . I r reparable Augenschä­den treten nicht n u r eventue l l , sondern beim Bl ick i n den Stra h l g a nz s icher a uf. Aber auch Laserpoi nter für Präsentations­zwecke (Klasse 1 -2) können Probleme be­reiten. Eine Laserschutzbri l l e ist bei Experi­menten notwendig . Bei dem rotstra h l igen Laser l iegt d ie Wel len länge bei 650 nm. Zudem sind Reflexionen an g lä nzenden Werkstücken gefä hr l ich . Das Schwä rzen von Teilen kann Reflexionen jedoch verrin­gern. Der Laserstrah l sol lte zudem gefü h rt beziehungsweise geka pselt werden, u m ei n Austreten des Strah l s zu verh i ndern. Dazu kann man etwa e ine H ü l se auf das Gehäuse stecken. (da b/cm) �

Auch Friedemann Goltz aus Kassel l iebt die klassischen Formen der 83, wie man an seinem Entwurf unschwer erkennt. Die " inversen" Preset-Tasten hat er sogar mit einer Rastmechanik wie beim Original versehen.

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I M P R E S S U M Redaktion Postfach 61 0 4 07, 30604 Hannover

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Die E-Mai l-Adressen der Reda kteu re haben die Form xx@ct.de oder xxx@ct.de. Setzen Sie statt ,.xx" oder .xxx" bitte das Redakteurs-Kürzel e in. Die Kürzel fi nden Sie a m Ende d e r Artikel und h i e r i m I mpressum.

Chefredakteur: Dr. Jürgen Rink Gr) (verantwortl ich für den Texttel I )

Redaktion: Danlei Bachfeld (dab), Ach im Barczok (acb), Jan-Keno Janssen Qkj), (Carsten Meyer (cm), Stefan Porteck (spo), Dr. Jürgen Rink Gr), Christiane Rütten (er), Peter Schmitz (psz), Phi l ip Steffan (phs), Ragni Zlotos (rzl)

Mitarbeiter dieser Ausgabe: Erich Bonnert, Kari-Heinz Dahlmann, David Dean, Danlei Drochtert, Christian Geiger, Hans Joachlm Heckert, Janina Hol l , Laurid Meyer, Andreas Neuzner, Maik Schmidt, Andre Tucic,

Assistenz: Susanne Cölle (suc), Tim Rittmeier (ti r), Sebastian Seck (sbs), Ch ristopher Trä nkmann (cht), Martin Triadan (mat)

DTP-Produktion: Wolfgang Otto (Ltg.), Ben Dietrich Berlin, Peter-Michael Böhm, Martina Bruns, Martina Fredrich, lnes Gehre, Jörg Gottschalk, Birgit Graff, Kirsten Handelmann, Angela H i l berg, Anja Kreft, Astrid Seifert, Edith Tötsches, Dieter Wahner, Dirk Wollschläger, Brig itta Zurheiden

Art Direction: Thomas Saur (Art Director), Martina Bruns, Hea-Kyoung Kim, Bettina Rempe ( I l lustration)

Layout-Konzept: Martina Bruns

Layout: Kirsten Handelmann

Fotografie: Andreas Wod rich, Melissa Ramson

Titelbild, Aufmacher: Thomas Saur, www.tsamedien.de

Verlag Heise Zeitschriften Verlag G m b H & C o . KG

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Herausgeber: Christian Heise, Ansgar Heise, Christian Perssan

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ALTERNATE, Linden . . .. ... . . ... .. .. .. . . .. . ... . .. . . . . . . . . . . . . . . .. . .. . . .. . . . . . . .. . . 9 0&0 Software GmbH, Berl in . . .. . .... . .. .. . . . . . .. . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . .. 1 5

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Eurocircuits GmbH, Kettenhausen . . . . . . . . . .. . . . . . . . .. .. ... . . .. 1 7 1 Reicheil Elektro n i k GmbH & Co., Sande .. . . .. .. . . ... .. . . . . . . . 45 Hetzner Onl ine AG, G u nzenhausen . . . . . .. . .. .. . . . . . . . .. . .. .. . . . . . . 2 Schaeffer AG, Berl i n . . . . .. . .. . .. . .. .. . .. . . .. . . . .. . . . . .. . .. ... . .. .... .. . . .. . . . . . . 87

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. I !..

Mikrocontroller

Windows

Ardu ino 1 .0 . 1 AvrDude 5 . 1 1 . 1 List ing: Ardu ino-5ketch fü r Lasergalvo List ing : Beispiele Sensoren am Ardu ino Listing : Steckdosensteuerung mit Ard u i no PonyProg2000 2.07c Beta Raspbian ,.Wheezy" 1 6.08.20 1 2

Mac OS

Ardu ino 1 .0 . 1 List ing: Ardu ino-Sketch fü r Laserga lvo List ing: Bei spie le Sensoren am Ardu ino List ing: Steckdosens�euerung mit Ardu ino Raspbian ,.Wheezy" 1 6.08.20 1 2

Linux

Ardu ino 1 .0 . 1 AvrDude 5 . 1 1 . 1 Listi ng: Ardu ino-Sketch fü r Laserga lvo List ing: Beispiele Sensoren am Ardu ino Listing: Steckdosensteuerung mit Ard u i no PonyProg2000 2.06c Beta Raspbian ,.Wheezy" 1 6.08.20 1 2

Elektronik

Windows

Batterie-Gita rrenverstä rker Fritzing 0.7.7b Listing : Beispiele serie l le Schn ittste l le prog ramm ieren Listi ng: Testklassen fü r Sphero Min i-Asteroids-Automat 1 .3 RCSwitch 2.2 Sch rittmotorsteuerung mit Ardu ino 1 .3 VICE (Versat i le Commodore 8-bit Emulator) 2.2

1 68 1 c't Hacks 3/20 1 2

Video: Virtue l ler F l ipper im echten Gehäuse Zeichnu ngen Areade Cabinet

Mac OS

Fritzing 0.7.7b List ing : Beispie le serie l le Schn ittste l le progra m mieren Listi ng : Testklassen fü r Sphero RCSwitch 2.2 Video: Virtue l ler F l i pper i m echten Gehäuse Zeichn u ngen Areade Cabinet

Linux

Batterie-Gita rrenverstä rker F ritzi ng 0.7.7b Listi ng : Beispie le serie l le Sch n ittste l le prog ra m m ieren List ing : Testklassen fü r Sphero Min i-Asteroids-Automat 1 .3 RCSwitch 2.2 Sch rittmotorsteuerung mit Ardu ino 1 .3 Video: Virtue l ler F l i pper im echten Gehäuse Zeich nu ngen Areade Cabinet

Sound

Windows

Audacity 2.0.2 Audacity Porta ble 2.0.2 Audiodateien fü r CD-Piayer

Mac OS

Audacity 2.0.2 Audiodateien fü r CD-Piayer Linux

Audiodateien fü r CD-Piayer

Programmieren

Windows

Android SDK 20.0.3

AVRco Pasca l Mega8 5 .04.00 AVRco Pasca l Sta ndard 5 .04.00 AVRco Pasca l XMega256 5 .04. 1 0 Bascom-AVR 2.0.7.5 Ec l i pse IDE for Java Developers J u no MP IDE 0023 PuTIY 0.62 PuTIY Porta ble 0.62 RXTX 2 . 1 WinAVR 20 1 00 1 1 0

Mac OS

Android SDK 20.0.3 Ec l ipse IDE for Java Developers Juno MP IDE 0023 RXTX 2 . 1 Seria l ity

Linux

Android SDK 20.0.3 Ec l ipse IDE for Java Developers Juno MP IDE 0023 RXTX 2 . 1

Festplatten-Tools

Windows

Adva nced Backup Manager 2 . 1 .5 Backup & Recovery 201 2 F ree Clonezi l l a 1 .2 . 1 2-67 C lonezi l l a 1 .2 . 1 2-67 (i486+i686) Crysta iDisk l nfo 5 .0.4 Crysta iDisk l nfo Portab le 5 .0.4 Crysta i DiskMark 3.0. 1 Crysta i DiskMark Porta b le 3.0.1 Disk lmage Profess iona l Edit ion 6.8 Vol lversion Win32 Disk I mager 0.6

Linux

Clonezi l l a 1 .2 . 1 2-67 Clonezi l l a 1 .2 . 1 2-67 (i486+i686)

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DVD-H igh l ights Die Heft-DVD enthält u nter a nderem Prog ramme und List ings, d ie man zum Nachvol lziehen u nserer An leitu ngen und Basteiart ikel benötigt. Daneben fi nden Sie auf der DVD ergänzende Videos und Fotos zu einigen

. Art ike ln sowie n ützl iche Tools

zum Selbermachen.

l n mehreren Arti ke l n widmen wi r uns dem Pro­grammieren von Ardu ino-Boards. Die aufgefüh rten Listings fü r die Sch rittmotorsteuerung und Sen­

soren a m Ard u i n o ü bersetzt man mit der IDE Arduino 1 .0. 1 . Mit M P I D E l assen s i c h d ie Que l l ­codes ebenfa l l s fü r Ardu ino ü bersetzen . Zusätz l ich u nterstützt das Tool a ber auch d ie Ch ipKit-P iatt­form. Wer sich stattdessen l ieber mit dem Raspberry Pi auseinandersetzen wi l l , der findet das Wheezy­

l mage auf der DVD. Es beruht auf Raspb ian u n d macht das Arbeiten mi t dem M in i computer we­sentl ich fl üss iger . Das Sch re iben des I mages auf e ine SD-Karte er ledigt man u nter Windows a m e in­fachsten mit dem Win32 Disk I mager 0.6

Bei m Erste l len von Scha l tp länen , Verkabe lun­gen und P lat inen fü r e igene Ardu ino-Entwickl ung h i l ft Fritzing 0.7.7b. Mit F ritzi ng kön nen Leiter­p latten i n e iner e infachen g rafi schen Oberfläche m it H i l fe e ines u mfangreichen Kata logs von v i rtu­e l len Baute i len entworfen und fü r d ie professionel­le Produktion vorbereitet werden . Das Tool fördert auch die Anwender-Kooperation du rch d ie I nteg ra­t ion mit e iner zentra len Website. Die F ritzi ng­Ben utzer kön nen zum Be isp ie l i h re Entwü rfe auf fritz ing .org hoch laden , i ndem sie d ie i n der Soft­ware i nteg rierte U pload-Funkt ion verwenden.

Prog ramme fü r AVR-Contro l le r kan n man a lter­nativ auch mit der Umgebung WinAVR und in an­deren Programmiersprachen a l s C/C++ entwicke ln . AVRco ist e in auf Pasca l bas ierendes Mu lt i-Task

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und neuer Festplatten.

Es muss nicht immer C/C++ sein: Mit AVRco und Bascom lassen sich Atmei-Control ler in Pascal und BASIC programmieren.

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VOiume (E:) lL+4 Gt jNTFS)

110.o.f G8 1031 GB

lModow$ 1 (C:) Volume 0 UG.04 G8 (NTFS) 20.ll GB {Hl ............... ........

Entwickl ungssystem fü r Atmei-AVR-Contro l ler mit JT AG-I n-Ci rcu it-Debugger, Mu lt i -Wi ndow-Ed itor, Syntax- und Error-H igh l ight ing sowie e iner aus­fü h rl ichen On l i ne-Hi lfe. Bei der Demo-Version AVRco Pascal Mega8 5.04.00 ist d ie Code-Größe auf 8 KByte begrenzt und s ie u nterstützt nur den Mega8/88. Bei AVRco Pascal Standard 5.04.00 ist die Code-Größe auf 4 KByte l i m it iert und bei AVRco Pascal XMega256 5.04. 1 0 g ibt es nur den XMega256 als Z ie lp lattform. Wer sei nen AVR l ieber in Basic prog rammiert, n i mmt Bascom-AVR. Die Vers ion auf der DVD kann Assembler-Code bis zu e iner G röße von 4 KByte erzeugen; das sol lte fü r vie le Zwecke genügen. Zum F lashen des Codes in e inen AVR stehen PonyProg und Avrdude bereit.

E igene Exper imente mit dem Kugel roboter Sphero implementiert man u nter Java am besten mit der leistu ngsfähigen Entwickl ungsumgebung Eclipse (J u no) . Ec l i pse b ietet Syntax-Hervorhe­bung, Autovervol l ständig und eine P l ug-i n-Schn itt­ste l le, mit der s ich d ie IDE um n ützl iche Funktionen und weitere Prog rammiersprachen ergänzen lässt.

Wer vor dem Nachvol lz iehen unserer Festplat­ten-Hacks sch ne l l noch e ine S icherungskopie der Daten an legen möchte, dem bietet unsere DVD e ine reichha lt ige Auswah l von Tools . Die Vol lver­s ion von Diskirnage Professional Edition 6.8 des Herstel lers 0&0 beherrscht das i n kremente i le oder vo l l stä nd ige S ichern u n d Wiederherste l len von Festp latten, auf Wu nsch auch zeitgesteuert Die I mages werden versch lüsselt und kompr imiert ge­speichert und können bei g roßen Datenvo lumen a utomatisch gespl ittet werden . Das Tool unter­stützt das Sichern von Images auf Festplatten, USB­Sticks, CDs, DVDs und Netzlaufwerken und ist auch als erweiterte Server-Vers ion fü r U nterneh men zum Sichern ganzer Server erhält l ich. Zum Erhalt der Seriennu mmer fü r d ie Vol lversion i st unter www.oo-softwa re.com/de/specia l/ct e ine Reg is­tr ieru ng der E-Ma i l erforder l i ch . U nter dem g lei­chen Lin k erhält man auch 20 Prozent Rabatt beim Upg rade auf die aktuel le Version 7.

Der u mfangreiche Aud io-Ed itor und -Ana lysator Audacity 2.0.2 h i lft dem Anwender beim Erste l len von Sounds fü r den CD-Piayer a l s Funktionsgene­rator. Neun fertige Audiodateien fü r CD-Piayer

sind bereits auf der Heft-DVD. Daneben kann man das Tool zusam men mit der Soundkarte aber auch g le ich a l s Funktionsgenerator e insetzen . (dab) c't

c't Hacks 3/20 1 2 1 1 69

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Mechanische C o m p uter Roboter s ind e in faszin ierendes Thema, da es u m vie le Dispzip l i nen g le ichzeitig geht: Mechan i k, Sensor ik, Ha rdware u n d Soft­ware. Wi r zeigen, wie s ich kommerzie l l e Baukästen mit e igenen Sensaren erwei­tern l a ssen u n d wie man s ie p rogram­miert. Als Sta u bsauger und Spie lzeuge halten die mechan ischen Gefäh rten eben­fa l l s bereits E inzug i n die Hausha lte. Mit Gehi rnschmalz und .e in wenig Hardware kan n m a r;, i hnen zusätz l i che

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ten ver le ihen, d ie sO' vom Herste l le r n icht vorgesehen waren .