Elektronischer Bastel-Bausatz für Kinder

Das Bastelset Foldio soll Kindern ab sieben Jahren spielerisch das Programmieren beibringen. Dieses Ziel will der Hersteller Creative Learning Technologies mithilfe des Mikrocontrollers Calliope mini erreichen. Die Anleitung ist sehr kinderfreundlich aufgebaut: Man lernt den Fuchs Finn kennen, der einen beauftragt, einen Roboter aus Pappe – den Foldio – für seine Abenteuer zu bauen. Programmiert wird mit einer grafischen Programmiersprache, die an Scratch erinnert. Man kann auch JavaScript verwenden.

Die Anleitung beginnt mit dem Aufbau des Papp-Foldios. Der Fuchs Finn ist bereits vorgestanzt und muss nur noch gefaltet und geklebt werden. Den Calliope mini kann man einfach in den Pappfuchs einlegen, dort wird er von Magneten an Ort und Stelle gehalten. Dank vieler Bilder geht das sehr einfach – so kann man in Mission zwei direkt mit dem Programmieren loslegen. Wenn man alles richtig programmiert hat, leuchten Finns Fuchsaugen auf. Dieses erste Programmier-Tutorial findet man im Anleitungsheft. Wer weitere Tutorials nachvollziehen möchte, kann sie im Programmier-Lab fold-lab.com finden. Leider verliert man seinen Projektfortschritt, wenn man die Website erneut aufruft.

Foldio hilft Kindern im Grundschulalter dabei, die Funktionen des Calliope mini zu verstehen. Mit den einfachen Tutorials lernt man das Programmieren mit grafischen Programmiersprachen, allerdings gibt es keine Tutorials für die Programmierung mit JavaScript. Dank des niedlichen Fuchses Finn haben Kinder gleich ein Ergebnis, das sie sehen und anfassen können. Leider gibt es kleinere Fehler in der Anleitung: Mal laden die Bilder auf der Hilfe-Seite nicht und manchmal spricht die Anleitung plötzlich vom linken statt vom rechten Ohr. Doch der Foldio ist so einfach zu verstehen, dass diese Kleinigkeiten Kinder nicht aufhalten werden. —Mattis Glindemann/rehu

Pi-Alternative

Hardkernel schickt mit dem Odroid-C4 seinen zweiten Single Board Computer mit 4GByte RAM ins Rennen. Der Odroid-N2 bringt zwar ebenfalls 4GByte mit, sprengt mit seinen Maßen jedoch den beliebten Raspi-Formfaktor. Wie bei den meisten Odroids üblich, treibt ein Amlogic-SoC (hier S906x3, 4-Kern-Cortex-A55 mit 64Bit und 2,0GHz) das Board an, wobei ihm eine Mali-GPU G31 assistiert, um beispielsweise 4K-Videos mit 60Hz per HDMI 2.0 abzuspielen.

Der C4 kann sowohl H.264 als auch H.265 dekodieren und eignet sich damit als Mediaplayer. Mit CoreELEC steht für diese Zwecke eine angepasste Linux-Distribution sogar schon bereit. Daneben gibt es Images für Ubuntu 20.04 (64Bit, Kernel 4.9) mit Mate-Desktop sowie Debian Buster und Android. Armbian bietet sogar schon ein Image mit Kernel 5.6 an, das aber noch ein wenig wackelig läuft.

Leider fehlen Bluetooth und WLAN-Funktionen auf dem Board, womit man für LAN-Zugriff entweder auf die Ethernet-Schnittstelle (10/100/1000) umsteigen oder einen WLAN-Dongle per USB nachrüsten muss. Dafür stehen immerhin 4 USB-3.0-Ports zur Verfügung. An die 40-polige GPIO-Leiste (mit PWM, I²C, ADC, I²S) kann man eigene Elektronik (3,3V) anschließen. Die Spannungsversorgung erfolgt über eine Hohlbuchse mit 12V. Das Board kostet in Deutschland knapp 70 Euro. —dab

RasPi-Bildschirm von Joy-it

Die neue Version B des Touchscreen-Displays (1280 × 800 Pixel) besitzt ein stabiles Metallgehäuse mit abnehmbarem Kunststoff-Standfuß. Auf der Rückseite sind VESA-kompatible Befestigungspunkte im 75mm ×75mm-Raster. Eine dazu passende Plexiglas-Halteplatte für den Raspberry Pi samt Schrauben wird mitgeliefert. Zum Paket gehören außerdem ein Netzteil (12V/2A) sowie diverse Kabel (HDMI auf HDMI, HDMI auf Micro-HDMI, USB-A auf USB-C, USB-A auf USB-Micro). An der Unterseite des Gehäuses liegen außer einer USB-A-Buchse auch die Video-Eingänge (Cinch- und BNC-Buchse), je ein VGA- und HDMI-Eingang und eine 3,5mm-Klinkenbuchse als Toneingang für die eingebauten Lautsprecher. Seitlich an der Gehäuse-Rückseite befindet sich die USB-Buchse zur Verbindung des Touchscreens mit dem Raspi.

Out of the Box liefert das Display zunächst kein Bild am RasPi, es sind erst einige Änderungen in der Konfigurationsdatei notwendig, die im Handbuch ausführlich erklärt werden. Beim Touchscreen ist es ähnlich: Dort müssen zunächst ein Treiber sowie ein Kalibrierungstool installiert und ebenfalls Konfigurationsdateien angepasst werden. Der Hersteller stellt allerdings bereits angepasste Raspbian-Distributionen jeweils für den Raspberry 4 und Raspberry 3B+ oder älter zum Download bereit.

Dann aber schnitt das Display recht gut ab: Das Bild (via HDMI) war scharf und hell (laut Hersteller: 350cd/m²). Die Tonwiedergabe gelang allerdings nicht über den HDMI-Anschluss, sie musste analog über die Klinkenbuchse erfolgen. Die Klangqualität fiel daher entsprechend mittelmäßig aus. Der Touchscreen arbeitete nach der Kalibrierung zuverlässig, wenn auch nicht so genau wie eine Maus. Das war aber bei dieser Displaygröße und einem resistiven Touchscreen nicht anders zu erwarten.

Unser Testgerät haben wir bei Conrad gekauft, wo unter anderem davon gesprochen wird, dass der Raspberry (SBC) vom Monitor aus mit Strom versorgt werden kann. Die entsprechenden Kabel (USB-A auf USB-C bzw. USB-Micro) liegen ja auch bei. Allerdings ist da mit dem Netzteil (nur 2000mA Stromabgabe) nichts zu machen, es geht in die Knie. Die Raspberrys brauchen also nach wie vor ihr eigenes Netzteil.

Insgesamt ist das Display durchaus brauchbar, wenn es auf geringe Größe und Touchscreen ankommt. Andernfalls gäbe es fürs gleiche Geld auch schon ausgewachsene PC-Monitore. —hgb

Das vicCONTROL go kit ist ein Entwicklungssystem für das sprecherunabhängige Spracherkennungsmodul vicCONTROL stamp, das je sechs digitale Ein- und Ausgänge sprachgesteuert schalten beziehungsweise abfragen kann. Die Kit-Platine enthält je zehn Ein- und Ausgänge, vier davon werden über einen I²C-Portexpander gesteuert. Die zehn Digital-Ausgänge sind über Relais (bis zu 60V/1,4A pro Ausgang) geführt. Zehn Eingänge (vier ebenfalls über I²C) sind über Optokoppler galvanisch getrennt und können bis zu 12V/60mA vertragen. Ein- und Ausgänge stehen auf Schraubanschlüssen und direkt auf den Stiftleisten zur Verfügung. Außerdem sitzen auf der Platine drei serielle Schnittstellen, zwei USB-Anschlüsse, je ein Mikrofon-/Line-Eingang und LineOut sowie Lautsprecheranschlüsse.

Das Kit wird ohne Mikrofon, aber mit Software-Paket auf USB-Stick geliefert. Es enthält unter anderem Firmwareversionen für 30 Sprachen und den vicCONTROLDesigner. Damit legen Sie das Aktivierungswort, die Sprachbefehle und deren Verknüpfungen untereinander an sowie die Aktionen, die bei Erkennen eines Befehls ausgeführt werden sollen. Das können Schalten oder Abfrage der Ports, Ausgabe einer Nachricht über die seriellen Schnittstellen oder akustische Signale sein. Obwohl alles sehr ordentlich in Tabellenform eingegeben werden muss, zeigt der Designer das Ergebnis in einer leicht verständlichen Grafik an. Fehler werden so schnell gefunden.

Sprach-Training ist nicht erforderlich: Sobald die jeweilige Sprach-Firmware geladen ist, erkennt das Modul alle Befehle. Das funktionierte im Test sehr gut, obwohl nur ein einfaches China-Mikrofon benutzt wurde. Selbst bei einem musikspielenden Radio wurden die Befehle auch aus zwei bis drei Metern Entfernung sicher erkannt. Laute Hintergrundgespräche können die Erkennungsrate etwas verringern.

Prinzipiell funktioniert das zwar alles auch mit dem stamp ohne go kit, was erheblich weniger kostet. Dann braucht man aber Zusatzschaltungen, um zum Beispiel über die seriellen Port die Firmware und Befehle ins Modul zu schreiben. Und es stehen dann nur je sechs Ein- und Ausgänge zur Verfügung. Alles in allem ist dies ein Spracherkennungssystem, das richtig Spaß macht: Einfach zu programmieren, sicher in der Erkennung. —hgb

Das Testgerät wurde uns vom Hersteller zur Verfügung gestellt.

Navi-Modul als Breakout-Board

Zum neu erschienenen Navigationsempfänger-Modul ZED-F9P vom Positioning-Experten u-blox gibt es ein erstes Breakout-Board von Sparkfun. Der Empfänger wertet die Signale von BeiDou-, Galileo-, GLONASS- und GPS/QZSS-Satelliten auf maximal vier gleichzeitig aktiven Kanälen aus. Zusätzlich beherrscht es die Real Time Kinematic (RTK): Das ist ein Verfahren, bei dem der Empfänger zusätzlich zu den aufmodulierten Positionsdaten auch die Phasenbeziehungen der empfangenen Trägersignale auswertet. Theoretisch ergibt sich damit bei den verwendeten Frequenzen (L-Band, 1,2 bis 1,6GHz) eine Auflösung im Bereich eines Millimeters; u-blox gibt die in der Praxis erreichte Auflösung mit 1cm an. Ein raffinierter Algorithmus soll dabei Mehrdeutigkeiten herausrechnen und ein „Spoofing“, also die Manipulation durch irdische Störsender, abwehren können.

Beim Sparkfun-Modul ist neben einem Spannungswandler (das ZED-F9P arbeitet mit minimal 2,7 und maximal 3,6 Volt) auch eine Stützbatterie enthalten, sodass die letzten Positionsdaten zwischengespeichert werden können, was wiederum die Startzeit von 24 auf weniger als 2 Sekunden verkürzt. Als Schnittstellen bietet das Modul USB, zwei UARTs, SPI und I²C. Ganz billig ist das hochgenaue Vergnügen allerdings nicht: Das nackte Modul kostet bei u-blox schon rund 150 Euro, das fertige Breakout-Board von Sparkfun ambitionierte 220 US-Dollar. Hinzu kommen die Kosten für eine GPS-Antenne. —cm

Modularer Laptop aus Open-Hardware-Komponenten

Beim Entwurf des Laptops MNT Reform haben die Entwickler der in Berlin ansässigen MNT Research GmbH besonderen Wert auf Transparenz, Offenheit und die Privatsphäre gelegt. So besitzt der Laptop standardmäßig weder eine eingebaute Kamera noch ein Mikrofon. Dank der modularen Bauweise lässt sich das Gerät komplett in seine Einzelteile zerlegen, Komponenten lassen sich ersetzen oder reparieren. Die Konstruktionsdateien für Hauptplatine, Tastatur, Trackball und Trackpad sind im KiCAD-Format offengelegt, sogar das Gehäuse lässt sich anhand von STEP/STL/FreeCAD-Dateien nachbauen. Die Firmware gibt es in Form des C-Quellcodes. Maker können auch alle Einzelteile als Bausatz „MNT Reform DIY Kit“ kaufen und müssen beim Aufbau noch nicht mal löten.

Im Innern arbeitet ein NXP i.MX8M System-on-a-Chip (SoC) mit einem 64-bit-ARM-Vierkernprozessor vom Typ Cortex-A53. Mit dieser Wahl wollen die Entwickler die proprietäre Intel-Hardware umgehen. Im Gegenzug läuft auf dem System kein handelsübliches Windows 10, sondern ein vorinstalliertes Debian 11, das einen Linux-Kernel der Versionsreihe 5 nutzt.

Der SoC sitzt zusammen mit 4 GByte Hauptspeicher auf einem Nitrogen8M SOM (System-on-Module), das wiederum in einem Steckplatz auf der eigentlichen Hauptplatine residiert. Des Weiteren steckt im Gerät ein Vivante-GC7000Lite-Grafikchip, der ein 12,5 Zoll großes Full-HD-Display ansteuert. Verbaut ist dabei ein IPS-eDP- (embedded DisplayPort) Panel der Firma Innolux. Ein HDMI-Ausgang ist zwar vorhanden, er funktioniert jedoch nur mit einer proprietären Firmware. Das schwarze Aluminium-Gehäuse stammt von der Designerin Ana Dantas und misst 29cm × 20,5cm × 4cm. Die Stromversorgung erfolgt nicht über einen proprietären Akku, sondern acht wechselbare 18650 LiFePO4-Zellen. —Tim Schürmann/rehu

Mikrocontroller-Board

Der neue Teensy eignet sich vor allem für den schnellen Austausch großer Datenmengen über Ethernet bei niedriger Latenz, etwa um Audio zu streamen oder viele LEDs gleichzeitig anzusteuern. Dazu ist das Board mit einem 10/100 Mbit Ethernet PHY (Ethernet Physical Layer Transceiver) mit IEEE 1588 Timestamping, einem ARM-Cortex-M7-Prozessor mit 600MHz und 1MByte RAM ausgerüstet.

Anders als bei seinem Vorgänger kann man einen USB-Host im laufenden Betrieb anschließen. Der USB-Host-Port unterstützt High Speed USB (480MBit/s). Auch ein SD-Karten-Slot für eine Mikro-SD-Karte ist vorhanden, die mit dem nativen SDIO-Protokoll arbeitet. An zwei Stellen kann man Chips zur Speichererweiterung auflöten (einmal QSPI Flash und einmal einen 8MB-PSRAM-Chip). Damit können etwa Emulationen von Retro-Computer-Systemen oder spezielle Audio-Effekte umgesetzt und TFT-Displays angesteuert werden.

Für die beiden ergänzbaren Speicher-Chips gibt es einen eigenen QSPI-Bus, der schnellen Datenaustausch erlaubt, ohne dass der normale Programmspeicher beeinflusst wird. Daneben bietet der Teensy 4.1 eine größere Anzahl von gut erreichbaren I/O-Pins, was den Einsatz mit Breadboards erleichtert. —esk

Kits zum Löten lernen – vom Anfänger zum Profi

HHTronik bietet mit den Quarantine Occupation Kits vier Open-Source-Hardware-Kits zum Lötenüben an. Das Niveau erstreckt sich von einem Set für Löt-Laien bis zu einem für Profis, die eine Herausforderung suchen. Jedes Kit enthält eine Platine, die notwendigen Bauelemente und eine Anleitung.

Die Anleitungen bestehen nicht nur aus Erklärungen, wie die Kits zusammengebaut werden müssen, sondern auch aus Erläuterungen zu den Bauelementen, wie man ermittelt, welche Elemente man für eigene Projekte benötigt, und Grundlagen der Schaltkreise auf den Platinen.

Den niedrigsten Schwierigkeitsgrad hat das Q.O.K I learn soldering-Kit in zwei Ausführungen. Hier entsteht aus einer LED, einem Widerstand, einem Schalter und einem Batteriehalter eine kleine Taschenlampe. Das Kit gibt es wahlweise in Durchstecktechnik (TH) oder zum SMD-Löten (SMD). Beide Techniken sind ein guter Startpunkt für Anfänger, doch für komplette Novizen ist die Durchstecktechnik-Platine besser geeignet.

Wer sich nach den Einsteiger-Sets herausfordern will, kann sich an das Q.O.K. I learn soldering SMD Boost Edition-Kit machen (siehe Bild). Hier baut man auch eine Taschenlampe – doch diesmal mit kleineren und teils exotischeren SMD-Bauteilen. Für viele Löt-Profis dürften die Bauteile immer noch riesig wirken, aber für Gelegenheitslöter wird es schon etwas friemelig.

Und wer sich denkt: „Pah, Anfänger!“, kann seine Lötskills beim Q.O.K. I.CAN.SOLDER Challenge-Kit unter Beweis stellen. Diese Platine ist dafür designt, Lötprofis in den Wahnsinn zu treiben. Die SMD-Bauteile sind auf der Platine von klein bis winzig (01005 bis 1206) gestaffelt, und um das Ganze noch schwieriger zu machen, sind sie nicht beschriftet. Hier sollte man am Flussmittel nicht sparen und die feinste Pinzette bereitlegen.

Bei der Entwicklung dieses Übungs-Kits wurde viel Augenmerk auf die Bedürfnisse der verschiedenen Lernstufen gelegt – und das merkt man. Besonders schön ist es, dass es auch ein Kit für Menschen auf einem mittleren Fähigkeitenstand gibt, denn die werden bei solchen Projekten oft vergessen. —rehu

Raspberry-Kameramodul für C/CS-Mount-Wechseloptik

Das neue Kameramodul für ihren Einplatinenrechner verkauft die Raspberry Pi Foundation ohne Objektiv, denn das Modul bietet statt integrierter Linse ein genormtes Gewinde, in das Wechseloptiken mit CS-Mount-Anschluss passen (für die verwandten C-Mount-Optiken liegt zusätzlich ein Adapter bei). Der 12,3-Megapixel-Sensor Sony IMX477 hat eine Diagonale von 7,9mm und ist damit fast doppelt so groß wie jener der Raspi Cam V2. Zusammen mit den hochwertigeren, meist manuell fokussierbaren Objektiven, die in die CS-Fassung passen, verspricht das Modul eine deutlich bessere Bildqualität als die bisherigen Kameras für den Raspberry Pi. Zudem lässt es sich dank genormtem 1/4"-Gewinde auf gängigen Stativen befestigen.

Das Ganze hat allerdings seinen Preis: Das Modul selbst kostet fast genauso viel wie ein Raspberry Pi 4 mit 4GByte und für passende Tele- oder Weitwinkelobjektive kann man je nach Eigenschaften und Qualität pro Stück nochmal zwischen 10 und weit über 100 Euro rechnen. Trotzdem war das Modul kurz nach seiner Ankündigung ausverkauft und bei Redaktionsschluss noch nicht wieder lieferbar. —pek