Ich würde gerne immer und überall einen Computer zur Verfügung haben um meine Ideen schnell zu erfassen oder ausprobieren zu können. Seltsamerweise kommt mir dieser Gedanke immer genau dann, wenn ich keinen Computer in Reichweite habe. Meistens ist ein Laptop einfach zu unhandlich oder ich habe keine Lust ein schweres Gerät herumzuschleppen, welches ich an diesem Tag vielleicht gar nicht brauche. Oft versuche ich die anstehenden Aufgaben unterwegs auf meinem Smartphone zu lösen. Der Versuch endet aber meist erfolglos, weil ich die von meinem PC gewohnten Programme nicht auf dem Handy verwenden kann. Viele Webseiten sind in ihrer mobilen Version nur eingeschränkt nutzbar und das nervt mich. An einigen Orten ist das Mitnehmen oder gar Benutzen von Laptops nicht erlaubt. Heimlich ein paar Zeilen einzutippen fällt dann auch so gut wie immer aus. Eine bessere Lösung muss her.

Tarnen und täuschen

Die Ninja waren die Meister der Tarnung im alten Japan. Mit List und Tücke erfüllten sie unentdeckt ihre Aufträge. Deshalb habe ich mein Projekt Ninja Pi getauft. An jedem Ort, zu jeder Zeit erfüllt der NINJA-Pi unentdeckt seine Aufgaben.

Von Außen sieht das Gerät wie ein gewöhnliches Federpenal oder eine Stiftebox aus, aber in seinem Inneren verbirgt sich ein Raspberry Pi 3 mit Touchscreen.

Um das Projekt möglichst schnell und kostengünstig fertigzustellen habe ich mich für das Renkforce Raspberry Pi 3 Display Set entschieden. Darin sind bereits viele benötigte Teile für den NINJA-Pi enthalten. Kühlkörper, Touchscreen und Netzteil sind schnell montiert. Die Software brauchen wir nicht mühsam einzurichten, denn auf der SD-Karte ist bereits eine für den Touchscreen konfigurierte Raspian-Version enthalten.

Warum Raspian und nicht ein anderes System?

Um diese Frage zu beantworten machen wir einen kleinen Ausflug in die Welt von Linux: Mein Hauptcomputer nutzt als Betriebssystem Ubuntu, welches eine Linux-Distribution ist die von Debian abstammt. Das meistverwendete Betriebsystem auf dem Raspberry Pi ist Raspbian, und dieses leitet sich wie Ubuntu ebenfalls von Debian ab. Das bedeutet, beide Systeme stammen aus derselben Familie, sie sind sozusagen Cousins.

Fast alle Programme die für Ubuntu verfügbar sind lassen sich auch unter Raspian ausführen. Wenn sie nicht in den Repositories direkt zu finden sind (sozusagen der App-Store für Linux Systeme), kann man sie sehr oft selbst lauffähig machen. Vorraussetzung dafür ist, dass man Zugriff auf den Quellcode hat. Man nennt das Verfahren: Compiling from Source.

Raspian ist ein speziell auf die Hardware des Raspberry Pi abgestimmtes Betriebssystem, daher läuft es besonders zuverlässig.

Die Möglichkeit auf den Quellcode zugreifen und sich eine eigene Version speziell für die eigenen Anforderungen erschaffen zu können ist die Kernaussage hinter dem Begriff OPEN SOURCE (= offener Quellcode). Sofern die Anforderungen des Programms an die Hardware nicht zu hoch sind kann es somit auch auf dem Raspberry Pi ausgeführt werden.

Daraus ergibt sich dass ich fast alle meine gewohnten Programme auch unterwegs auf dem Ninja Pi verwenden kann.

Allzeit bereit!

Unabhängigkeit von Steckdosen als Stromquelle ist unverzichtbar für den spontanen Einsatz. Daher bekommt der Ninja Pi eine integrierte Stromquelle in Form eines LiPo-Akkus aus der Conrad Modellbauabteilung. Ich habe mich für einen Hardcase Akku mit 2 Zellen entschieden. Die Kapazität des Akkus beträgt 1450mAh. Rechnerisch ergibt sich daraus bei einem geschätzten Verbauch von 1500mA / Stunde eine Laufzeit von 57 Minuten. In der Praxis hält der Akku aber sogar ein wenig länger durch.

2 Zellen benötigen wir um genügend Spannung für den Raspberry Pi zur Verfügung zu stellen. Eine LiPo-Zelle liefert eine Nennspannung von 3,7V , zwei Zellen in Serie ergeben also 7,4V. Der Raspberry Pi 3 benötigt eine Eingangsspannung von 5V und diese muss möglichst konstant gehalten werden. In der Modellbauabteilung habe ich neben dem Akku auch das günstige Ladegerät Voltcraft Lipo 1000 und ein Voltcraft BEC-Modul für Flugmodelle gefunden. Ein BEC (Battery Elimination Circuit) dient dazu, die hohe Spannung des Flugakkus auf 5V bzw. 6V herunterzuregeln um damit den Funkempfänger und die Servos zu betreiben. Durch Setzen eines Jumpers habe ich die Ausgangsspannung auf 5V eingestellt. Zwischen Akku und BEC habe ich einen Schalter montiert um das Gerät einfach und sicher stromlos schalten zu können. Am Schalter wird das Gegenstück zum Akkustecker angelötet, damit lässt sich der Akku bei Bedarf unkompliziert austauschen.Vom BEC läuft ein 2 poliges Stromkabel zum Raspberry Pi. Weil die GPIO-Pins bereits vom Touch-Display belegt werden, löte ich die Kabel an die jeweiligen Pins an der Unterseite des Raspberry Pi.

Dabei muss man unbedingt aufpassen keinen Kurzschluß zu verursachen, und auch nicht die Positive Leitung an den 3,3V Pin zu löten, denn das würde den Raspberry Pi sofort zerstören. Die Positive Leitung gehört an einen der beiden 5V Pins und die negative Leitung an einen GND Pin. Für diesen Schritt hätte ich mir deutlich mehr Zeit lassen sollen, denn mir ist dabei in der Hektik ein Fehler unterlaufen. Der Conrad Megastore ist aber nicht weit von mir entfernt, daher habe ich schnell einen neuen Raspberry Pi 3 besorgt.

Der Akku wird mit dem Voltcraft Lipo 1000 Ladegerät über den Balancer Stecker geladen. Daher muss der Akku zum Laden nicht aus dem Gerät genommen werden. Das Inneneleben des Ninja Pi ist nun fertiggestellt.

Enthält nur Stifte – sonst nichts 😉

Das Gehäuse produziere ich mit Hilfe meines Renkforce RF 500 3D Druckers.

Mit der extrem simpel zu benutzenden online CAD-Software Tinkercad entwerfe ich das Gehäuse in mehreren Teilen. Dabei gehe ich von unten nach oben vor. Zuerst zeichne ich den Bodenteil, wobei Öffnungen für die Anschlüsse des Raspberry Pi bereits eingeplant werden. Ich drucke den Bodenteil aus PLA-Filament aus und prüfe den korrekten Sitz der Teile bevor ich die nächsten Teile entwerfe. Auf diese Art verliere ich keine Zeit mit aufwändigen Änderungen falls ein Teil nicht passen sollte. Der Mittelteil legt sich wie ein Ring um den Rasperry Pi 3 und den Akku. An seiner Rückseite befinden sich Scharniere deren Gegenstücke am Deckel angebracht sind.

Ein Stück PLA-Filament dient als Scharnierstift, man kann aber auch einen dicken Draht verwenden um das Scharnier stabiler zu machen.

Den Deckel ziert der zweizeilige Schriftzug:
Nur Stifte – kein Ninja Pi
Damit wird sicher jeder Verdacht zerstreut.

Ich habe viele verschiedene Versionen des Gehäuses ausgedruckt bis ich damit zufrieden war. Allgemein gilt: Lieber etwas mehr Luft lassen als nötig, das erspart viel Arbeit mit der Nagelfeile.

Der Schalter und der BEC werden auf einer passgenau gedruckten Platte montiert, die die Elektronik von den im Ninja Pi gelagerten Stiften trennt.

Um eine schönere Oberfläche zu erhalten habe ich den Deckel und die Platte stehend gedruckt. Auch wenn es während des Drucks wackelig aussieht, funktioniert das tadellos.

Ein paar Tropfen Sekundenkleber genügen um die 3D-gedruckten Teile fest zu verbinden.

Versteckte Qualitäten

Der Ninja Pi ist nicht nur ein nützliches Werkzeug, er macht auch Spaß.

Mit dem Gratis-Programm Retropie lassen sich auch Spieleklassiker der 8-Bit & 16-Bit Ära unterwegs zocken. Die genaue Anleitung dazu findet ihr hier. Aber Achtung, ich habe selbst schon bemerkt dass ich dazu neige, den Ninja Pi mehr als Spielkonsole und für Social Media zu nutzen als für „ernsthafte“ Arbeit.

Gastautor:
Clemens Mayer von MAYER MAKES


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