Lernen, präsentieren und unterrichten mit Raspberry Pi

Die RPi Demobox des LPI e.V.


Gehäuse

Wer möchte kann die RPi-Demobox („Mark I“)gerne nachbauen, die Pläne stehen für jederman bereit. Die Skripte sollten nur als Anhaltspunkt für eigene Entwicklunen dienen und können beliebig angepasst werden. Wir haben uns darauf konzentriert, ein relativ einfach nachzubauendes Gehäuse zu erstellen und die Raspberry Pies so zu installieren, dass sich das Ganze einfach und sicher transportieren lässt. Je nach Ziel kann das Innere natürlich anders aussehen, mit der von uns vorgeschlagenen Bauweise haben wir einige Male den Messestand des LPI e.V. bestückt und gute Erfahrungen mit den Besuchern gemacht.

Warnung: die mit dem Nachbau verbundenen Arbeiten können Gefahren bergen und deshalb sind die notwendigen Sicherheitsvorkehrungen zu treffen und die Warnhinweise auf Werkzeuge und Material zu beachten. Der LPI e.V. übernimmt keine Verantwortung für Unfälle beim Nachbau. Nachbau auf eigener Gefahr!

Hinweis: der LPI e.V. stellt diese Anleitung ohne Gewähr zur Verfügung. Korrekturen und Funktionsänderungen behält sich der LPI e.V. vor.

Material

Die RPi-Demobox besteht aus einem Schichtholzgehäuse (Außenmaße: 500x370 x240mm, BxTxH), Einschübe aus Acrylglas, sowie ein Lochblech aus Aluminium, das die Montage von Baugruppen erleichtert:

  • Buche Multiplex 15mm siehe Pläne (Frontseite, linke, rechte Seite)
  • Buche Multiplex 18mm siehe Pläne (Bodenplatte, Rückseite)
  • Buche Multiplex 12mm 350x480mm (Montageplatte)
  • Acrylglas XT transparent 8mm 350x480mm (Sichfenster)
  • Acrylglas YT schwarz 3mm 350x480mm (Transportschutz)
  • Aluminium Lochblcch Rv 3-5 1,5mm 350x480mm (Montageblech)

Hinzu kommt natürlich noch Kleinmaterial wie

  • Gewindestange M3, DIN 975 oder Schrauben M3, verschiedene Längen
  • Sicherungsmuttern M3, DIN 985
  • U-Scheiben M3, DIN 9021
  • U-Scheiben M3, DIN 125
  • Sechskantmuttern, M3, DIN 934
  • Distanzhüsen, Metall, Sechskant, M3, 15mm
  • Blechschrauben PDZ, 2,9x19mm (das Holz mit 2,5mm vorbohren)
  • Blechschrauben PDZ, 2,9x9,5mm (das Holz mit 2,5mm vorbohren)
  • Blechschrauben PDZ, 2,9x16mm (das Holz mit 2,5mm vorbohren)
  • Spanplattenschrauben SK Torx A2 Edelstahl TG 3,5x40
  • Kabeldurchführung, Innendurchmesser 10mm
  • LED-Einbaufassung 5mm, Innenreflektor, chrom
  • LED-Einbaufassung 3mm, Außenreflektor, chrom
  • USB-Verlängerung, A-Stecker auf A-Buchse
  • HDMI-Kabel
  • Kabelbinder
  • Sonstige Kleinteile, je nach Konfiguration
  • Schwarze, wasserlösliche Holzlasur (die kleinste Dose tut es!)


Wir haben, wo das möglich war, auf Edelstahl A2 als Material zurückgegriffen und mit Sicherungsmuttern gearbeitet, damit das Ganze Transporte und Anfassen ohne Spuren übersteht.

Materialhinweise

Beim Aufbau der ersten Rohversion von "Mark I" sind uns folgende Dinge aufgefallen:

  • Leuchtdiodenfassungen aus Kunststoff sind nicht geeignet, weil sie nicht stabil genug sind
  • Distanzrollen aus Kunststoff wurden verworfen, weil deren Handhabung zu umständlich ist, insbesondere wenn man außerhalb der Werkstatt etwas schnell tauschen müsste
  • Die Höhe des Gehäuses sollte nicht geringer ausfallen, damit im unteren Teil Netzteile, etc. Platz haben

Nachbauhinweise

Das Gehäuse wird bis auf die Einschübe und die Rückwand, verleimt und verschraubt. Dazu haben wir normalen Holzleim und die in der Materialliste erwähnten Spanplattenschrauben verwendet. Die Rückwand kann entweder nur verschraubt oder aber mittels einer Lamellenverbindung angebracht werden. Letzteres erfordert aber Spezialwerkzeug, das aber jede Schreinerei haben sollte.

Die Schrauben müssen in vorgebohrte und für die Schraubköpfe gesenkte Löcher eingebracht werden, damit die Platten nicht gesprengt werden. Auf den Plänen haben wir sie nicht eingezeichnet, empfehlen aber mindestens 3 Schrauben je Kante.

Nach dem obligatorischen Abschleifen, haben wir das Holz eingeölt, da dies nicht nur den Lackierraum einspart, sondern auf diese Weise etwaige Krazer und Dellen mit einfachsten Mittel zu reparieren sind.

Für die Bohrungen im Holz haben wir passende Forstnerbohrer verwendet. Das Montagebrett haben wir nach dem Bohren mit einer schwarzen wasserlöslichen Holzlasur behandelt. Wenn alles zusammengebaut ist, sind adurch die Löcher im Montagebrett kaum noch sichtbar, was dem Gesamtbild zuträglich ist.

Für das Aluminium-Lochblech sind Schälbohrer weniger geeignet, weil sie „schmieren“ und man kaum präzise Löcher bekommt. Die Investition in passende Metallbohrer rechnet sich, will man ein schönes Ergebnis erreichen. Da das Material nur 1,5mm stark ist, tun es auch gute Stahlbohrer und Spiritus als Schmiermittel. Stufenweises Aufbohren ist natürlich Pflicht. Da das Lochraster nicht direkt mit den Bohrungen der Raspberry Pi zusammenpasst, müssen die vorgesehenen Löcher auf4mm, besser 4,5mm aufgebohrt werden. Beilagscheiben lassen das Ganze dennoch stabil werden.

Die 5mm LED-Halterrungen wurden in unserem Fall mit RGB-LED bestückt. Deren 4 Anschlüsse passen aber nicht durch die Kunststoffstöpsel der Halterung, sodass hier mit Heißkleber nachgeholfen werden musste.

Bei Bauteilen die nicht direkt angeschraubt werden können, müssen Fixierungsmöglichkeiten geschaffen werden. So kann der von uns verwendete Switch nur auf zwei Schrauben geschoben werden, daher haben wir ihn mit einer Schraube und Distanzrolle in seiner Lage fixiert.

Acrylglas bearbeiten

Hinweis: das Material Acryl verzeiht keine Fehler, daher immer mindestens zweimal prüfen bevor man daran arbeitet.

Sofern man keine Bohrungen oder Ähnliches anbringen will oder muss, oder wenn man genügend Kapital investieren kann, kann man sich eine Menge Arbeit und Risiken ersparen, wenn man sich die Bauteile fertig mit Laserschnitt bestellt.

Will man oder muss man selbst Hand anlegen so klappt das mit etwas Geschick und Erfahrung auch so. Das Acrylglas lässt sich gut mit einer Dekupier- oder Laubsäge schneiden, mit Feilen bearbeiten und natürlich auch bohren. Die Schutzfolien sollte man unbeding dran lassen und mit Klebefolie, dünnen Karton oder ähnliche Materialien verstärken, damit zum Beispiel ein Ausrutscher mit der Feile nicht fatal wird. Für die Arbeit sollte man sich Zeit nehmen und die Schnittgeschwingkeit so wählen, dass das Material nicht schmilzt.

Acrylglas polieren

Wenn alle Löcher und Öffnungen sauber ausgeführt wurden, dann ist es Zeit sich ans Polieren zu machen, denn die rauhen Kanten und Seiten sind nicht vorzeigbar. Fürs Polieren gibt es neben dem klassischen Weg, feilen, schleifen, polieren eine Abkürzung die etwas Übung erfordert: anschmelzen mit einem Gasbrenner (pen torch, Flambierbrenner, Micro-Gasbrenner).

Warnung: die offene Flamme und das teilweise sehr heiße Werkstück sind Gefahrenquellen und daher sollte man die Arbeiten ohne Ablenkung und in geeigneten Räumen ausführen!

Wenn Sie unser Beispielkonfiguration nachgebaut haben, dann sollten Sie ein etwa 150x250mm großes Stück transparentes Acrylglas haben, das für Übungen ideal ist:

  • zuerst feilt man eine Fase von weniger als 1mm an den Kanten die man glätten möchte; das genaue Maß der Fase ist abhängig von der Stärke des Material, sowie von der gewünschten Oberfäche (eher Rund = große Fase, eher eben = kleine Fase)
  • wenn alle Fasen gefeilt wurden, säubert man penibel das Werkstück und entfernt bis zu 1-2cm vom Rand die Schutzfolien
  • man zündet den Gasbrenner, nähert sich vorsichtig der Kante, so dass die Flamme parallel zum Werkstück liegt und lässt sie solange einwirken bis das Acrylglas zu schmelzen anfängt
  • sobald die Oberfläche glänzt bewegt man sich gleichzeitig entlang der Kante; der Wechsel von rau auf glatt lässt sich bei gutem Licht sehr schön beobachten, da die Oberfläche auf einmal das Licht reflektiert
  • den Vorgang kann man bei Bedarf wiederholen
  • bleibt man zulange an einer Stelle, wird das Material bis zum Siedepunkt überhitzt und wirft Blasen; ist das passier muss man nochmals feilen, was aber nicht beliebig oft wiederholbar ist, denn das Werkstück wird damit kleiner

CAD-Pläne

Die bereits angsprochenen Pläne der Rpi-Demobox finden Sie im DXF-Format hier. Die Dateien lassen sich mit LibreCAD öffnen und bearbeiten, da die Zeichnungen DIN A2-Größe haben ist entsprechende Ausstattung notwendig, sollten sie ausgedruckt werden. Da es sich aber um relativ einfache Pläne handelt, kommt man auch ohne Ausdruck zum Ergebnis:

Hard- und Software

Raspberry Pi zurücksetzen

Bekannterweise lässt sich ein RPi schön herunterfahren, ein Neustart aber bedeutet kurz die Stromzufuhr zu unterbrechen. Das hat den Nachteil, dass damit alle RPi der Demobox damit resetet werden, was nicht immer erwünscht ist. Wir haben deshalb nach einer einfachen und preiswerten Lösung gesucht und sind letzlich beim Port 6 gelandet.

Leider scheint es keine Taster im 2,54mm-Raster zu geben, die zudem so schmal sind, dass sie auf den RPi passen, sodass wir einen vorhandenen Taster (5 Stück "Tactile Push Button Switch Momentary Tact 6x6x4.3mm 2-pin DIP Through-Hole" kosteten übers Internet 1,30 Euro inklusive Versand) umgebaut haben. Solche Taster gibt es viele, zu beachten ist, dass die Größe von 6x6x4,3mm nicht überschritten wird und dass die Anschlüsse lang genug sind. Warum das sein muss, erkennt man in den Bildern weiter unten sofort. Die weitere Zutaten waren, das Plastikteil einer Steckerleiste im 2,54 mm Format, 2-Komponenten-Kleber und eine Spitzzange. Den Rest erklären wohl die Bilder:

Skripte und Konfigurationen

Die von uns bisher verwendeten Skripte und Konfigurationen finden Sie hier:

Bilderstrecke