Prototypenbau gestern und heute

Ideen umsetzen ist eines der Ziele der Make Bewegung. Egal ob man im Bereich Stricken, Holzarbeiten oder Elektronik unterwegs ist – man möchte irgendwie schnell ans Ziel kommen. Da auch die Maker durch die Verfügbarkeit von günstigen Herstellungsmethoden und immer günstiger werdenden Geräten ihre Art und Weise des Prototypenbaus verändert haben, möchte ich einmal kurz vorstellen, wie meine Vorgehensweise mittlerweile aussieht und auch zeigen, wie ich das früher gemacht habe.

Möchte ich heute ein Projekt umsetzen, so starte ich nur noch sehr selten mit einem einzelnen Mikrocontroller, um den ich die Logik auf einer Lochrasterplatine aufbaue, da es viele unterschiedliche Entwicklungsboards gibt, die mir die Arbeit hier stark vereinfachen können. Hier liegt die Arduino Plattform, die ESP8266 und ESP32 Boards aber auch die Discovery Boards mittlerweile weit vorne. Für diese Boards gibt es bereits eine große Community, die sich um Bibliotheken und Anbindung von externen Sensoren, etc. kümmern. Im Idealfall sucht man sich also nur noch ein passendes Modul aus, lädt ein Beispielprogramm herunter und fertig ist der Prototyp.

Früher: Lochrasterplatine mit Atmel Mikrocontroller

Heute: verschiedene (LoRa) Entwicklungsboards

Reicht die einfache Variante nicht aus, so kann man sich im Bereich von Open Hardware umschauen. In meinem Beispiel habe ich nach einem LoRa Board geschaut, das möglichst flexibel einzusetzen ist, Standardkomponenten verwendet,  stromsparend arbeitet und auch über Batterie betrieben werden kann. Wie so oft wird man hier bei GitHub fündig. Bei diesem Board hatte ich wieder Glück, denn es verwendet wieder ein Standardentwicklungsboard – den Arduino Pro Mini – und lässt sich dadurch wieder ganz einfach programmieren.
Findet man kein passendes Board setzt man sich einfach hin und bastelt schnell ein eigenes Platinenlayout. Passende Layoutsoftware gibt es mittlerweile für kleinere Designs umsonst, bspw. EAGLE oder KiCad. In letzter Zeit verwende ich ab und an auch mal das Online-Layoutprogramm EasyEDA.

Heute: Fertig designtes Open Hardware Board (grün)

Früher habe ich mich dann noch selbst in den Keller gestellt und per Tonertransferverfahren das Platinenlayout auf die Rohplatine gebracht und danach dann in dem selbst gebauten Ätzgerät geätzt. Danach einmal kurz drüberschauen, ob die Leiterbahnen in Ordnung sind, die Löcher für die Bauteile bohren und zum Schluß Leiterbahnen verzinnen.

Früher: selbstgebautes Ätzgerät

Das das alles sehr umständlich und zeitraubend ist und wir als Maker, wenn wir gerade mal ein paar Stunden in der Woche an unseren Projekten arbeiten, auch zu wenig Zeit dafür haben, dürfte klar sein. Aus diesem Grund bin ich dazu übergegangen, einen der vielen Leiterplattenhersteller zu verwenden, die mir die fertigen Platinen durchkontaktiert, mit Lötstopplack und Beschriftung direkt nach Hause liefern und dank der Konkurrenz aus Fernost bekommt man so als Maker sehr schnell eine sehr gute Qualität, sodass sich das Design eines Prototypen schon lohnt.

Weiter geht’s mit der Bestückung: während man früher eher PTH Bauelemente verwendet hat, verwende ich – wenn möglich – heute ausschließlich SMD Bauteile. Das hat den Grund, das sie wesentlich einfacher zu verarbeiten sind und ich natürlich auch kleinere Boards bauen kann. Mit einer kleinen Spritze mit Lötpaste, werden die freien Pads auf dem Boards „eingeschmiert“ und die SMD Bauteile in die Lötpaste gesetzt. Man braucht hier nicht einmal sehr genau zu arbeiten, da der Kapillareffekt und der Lötstopplack der Platine dafür sorgen, dass das Bauteil notfalls auch in Position gezogen wird. Danach geht’s ab in den Reflow-Ofen – wir Maker haben uns dafür Pizza Öfen umgebaut oder einfach einen der günstigen Reflow-Öfen aus Fernost gekauft. Ich besitze einen letzteren und habe ihn erstmal umgebaut: Krepp Band raus und Kapton Band rein, Gehäuse vernünftig geerdet, neue Temperaturreferenz eingebaut und eine neue Firmware eingespielt. Damit kann man dann auch schnell mal ein paar Platinen mehr „backen“.

Heute: bestücktes Board mit Lötpaste und aufgesetzten Bauteilen

Heute: Platinen backen im Reflow Ofen

Danach überprüfe ich mit einem Mikroskop nochmal den Sitz der Bauteile und ob die Lötstellen soweit in Ordnung sind. Falls nicht, wird nochmal nachgearbeitet und entweder mit einer Reflow Workstation nachgelötet oder mit Entlötsauglitze überschüssiges Lot entfernt.

Heute: Sichtprüfung mit Mikroskop – hier zu viel Lot zwischen zwei Kontakten

Das war’s auch schon. Klar, dass ich mittlerweile das ein oder andere Gerät in meiner Werkstatt habe, das ein Anfänger noch nicht haben dürfte – ist halt alles so nach und nach zusammen gekommen, aber dennoch denke ich, dass es nie einfacher war, selbst eigene Schaltungen zu realisieren und das alles für sehr wenig Geld.

Wie sieht bei euch denn die Entwicklung aus? Immernoch Lochrasterplatinen und Kupferlackdraht? Auch schon gefertigte Platinen? PTH Komponenten oder auch schon SMD? Würde mich freuen, wenn ihr mir einen Kommentar hinterlasst und mal schreibt wie ihr das macht.

TTN Gateway – RasPi 3 + IMST iC880A + CH2i + GPS

Hier war es ja mal wieder lange Zeit etwas zu still – wie immer versuche ich das zu verändern, aber im Moment dreht sich bei mir einiges im „Real Life“. Egal… zurück ur Technik :-).

Ich habe in den letzten Wochen einige Zeit mit LoRaWAN und dem The Things Network zugebracht und unsere Community in Paderborn wächst und gedeiht und wie ihr lesen konntet, durfte ich auf der MakerCon in Heidelberg auch das TTN vorstellen.
Beim Bau meiner zwei Gateways kam dann irgendwann die Frage auf, ob es nicht sinnvoll sein könnte, den Concentrator von IMST auch gleich mit dem PPS Signal eines GPS Moduls zu versorgen. Einige Forenbeiträge im TTN Forum haben das verneint, da es wohl ein altes Referenz Design verwendet und das TTN keine Class B Devices (Beacons) unterstützt. Letzteres wird sich aber mit dem Stack v3 ändern, sodass eine genaue Zeitsynchronisation notwendig sein wird und mit einer genaueren Zeitbasis kann man auch die Triangulation erhöhen. Ich habe mich also dazu entschlossen mein Outdoor Gateway mit GPS zu erweitern. Dabei habe ich mich zum größten Teil an die Anleitung auf Björns Techblog gehalten.Einziger Unterschied: ich verwende ein UBlox Neo-M8N GPS Modul und verbinde es – ohne zu löten – mit der CH2i Backplane und dem Concentrator von IMST.
Im folgenden Bild kann man sehen, wo ich die Kabel des GPS Empfängers angeschlossen habe (die Farben der Kabel sind von mir gewählt und entsprechen nicht unbedingt dem mitgelieferten Anschlusskabel).

Man sieht im Bild, dass ich das PPS Signal an den Concentrator mit einem SMA Verbinder angeschlossen habe. Alternativ kann man das PPS Signal des GPS Empfängers auch direkt an Pin 19 des Concentrators anschliessen, da ich aber keine Lötverbindungen wollte, war das für mich der bessere Weg. Strom und Masse kommen von einem I²C Connector der CH2i Backplane und RxD sowie TxD werden mit dem FTDI Anschluss verbunden (die beiden Pfeile auf der CH2i Backplane). Das war es dann auch schon.
Im Packet Forwarder muss man nur noch FakeGPS abschalten und schon wird der GPS Empfänger erkannt. In meiner Resin.io Konfiguration habe ich dazu in den „Device Service Variables“ „GW_GPS“ auf „true“ gesetzt.
Momentan statten wir einige unserer Gateways mit GPS aus und sind sehr gespannt, wie sich das auf unser Netz und die Geolocation sowie den kommenden Stack v3 auswirken wird.

Solltet ihr weitere Fragen zu dem Umbau haben, dann immer her damit (Kommetare) :-)!

Speaker auf der MakerCon 2018

Nachdem ich vor einigen Wochen bereits die Bestätigung erhalten habe, dass ich im nächsten Jahr als Speaker bei der MakerCon 2018 in Heidelberg einen Vortrag über das „The Things Network“ (http://www.thethingsnetwork.org) halten darf, ist jetzt auch das Programm der MakerCon online. Ihr könnt es auf der Webseite der MakerCon anschauen.

Meinen Vortrag über das freie LoRa Netzwerk werde ich bereits am Donnerstag halten und freue mich auch jetzt schon wieder auf sehr interessante Diskussionen rund um das Thema „Maker“, das Internet of Things, LoRa und natürlich das The Things Network. Vielleicht sieht man sich im nächsten Jahr vom 12.-14. April in Heidelberg :-).

 

Fail: Bivert Mod für den Gameboy DMG-01

Manchmal können Projekte fehlschlagen und natürlich passiert das auch mir. Meist schreibe ich da nichts drüber, da aber der Umbau im Großen und Ganzen ganz gut funktioniert hat, mache ich es trotzdem, zum „Fail“ dann später mehr.

Ok… also der Reihe nach… Warum braucht man überhaupt das sogenannte „bivert Mod“ für den alten Gameboy? Ganz einfach: der Kontrast des Gameboys ist eine Katastrophe und ohne Hintergrundbeleuchtung macht das Spielen heute auch keinen richtigen Spaß mehr. Sieht man sich mal folgendes Video bei Youtube an, sieht man sofort, was ich meine (auch wenn hier der Gameboy Pocket verglichen wird):

Mein Umbaukit habe ich bei Backlight4you bestellt. Und so ging es dann auch gleich los mit dem Umbau. Erstmal also den Gameboy aufschrauben (Triwing Schraubendreher wird benötigt) und sich bis zum Display vorarbeiten.

Display Gameboy DMG-01

Als nächstes die Schrauben an dem Displaykabel entfernen und das Display herausklappen.

Gameboy DMG-01 bivert Mod - Display aufklappen

Alles nicht weiter schwer, oder? Als nächstes wird es aber kniffelig und dabei ist mir wohl auch mein „Fail“ passiert. Jetzt muss nämlich die Hintergrundfolie des Displays entfernt werden. Dazu benötigt ihr bspw. eine Rasierklinge oder ein Skalpel (habe ich verwendet) und schiebt es unter die Folie direkt hinter das Glas. Dabei unbedingt darauf achten, dass ihr die Kabel, die zum Display gehen, möglichst nicht belastet / berührt. Wenn ihr durch das Glas durchschauen könnt, habt ihr alles richtig gemacht und es sollte etwa so aussehen:

Gameboy DMG-01 bivert Mod - Folien entfernen

Gameboy DMG-01 bivert Mod - Folie entfernt

Jetzt die Polarisationsfolie aus dem Kit so drehen, dass sie blau durch das Display scheint.

Gameboy DMG-01 bivert Mod - Polarisationsfolie

Die Schutzfolien jetzt von dem Backlight und dem Polfilter abziehen und danach den Polfilter, genau so wie ihr ihn vorher hinter das Display gehalten habt, auf das Backlight kleben. Dabei darauf achten, dass die Kabel des Backlights nach unten liegen. Im folgenden Bild sind die Folien noch drauf, aber man sieht, wie es gemeint ist.

Gameboy DMG-01 bivert Mod - Polfilter auf Backlight kleben

Das Backlight jetzt hinter das Display schieben und die Kabel darunter herausführen. Ich habe, entgegen der Anleitung des Backlight4You Kits, die Kabel des Backlights direkt an den Kondensator angelötet. Die Polarität ist auf dem Kondensator gut gekennzeichnet (ihr seht aber auch im Bild, wie ich das Backlight angeschlossen habe).

Gameboy DMG-01 bivert Mod - Backlight anlöten

Zum Schluss muss noch die bivert Platine im unteren Teil des Gameboys angeschlossen werden. Dazu bitte genau die Anleitung beachten. Hier müssen nämlich zwei Leitungen durchtrennt werden, der Rest ist dann ganz einfach nur das Anlöten der einzelnen Kabel der Platine an die in der Anleitung gekennzeichneten Punkte. Ich habe die Platine zusätzlich noch mit Isolierband umwickelt, damit sie keine Kurzschlüsse verursacht, wenn ich den Gameboy wieder zusammenbaue. Meinen Aufbau seht ihr im folgenden Bild:

Gameboy DMG-01 bivert Mod - bivert Platine installiert

So… das war es auch schon mit dem Umbau. Eigentlich alles nicht so schwer… deshalb jetzt alles wieder zusammenschrauben und sich am Ergebnis erfreuen (Achtung: jetzt kommt mein „Fail“).

Gameboy DMG-01 bivert Mod - Bivert Mod installiert, leider horizontale Zeilenfehler

Wie man sieht, ist das Bild des Gameboys deutlich besser geworden und ich habe das hier auch noch abfotografiert – das wäre früher in der Form nicht möglich gewesen. Was man auf dem Bild allerdings auch deutlich sehen kann, ist, dass horizontale Linien fehlen. Fehlen vertikale Linien im Display, kann man sie sehr einfach reparieren. Das ist bei den horizontalen Linien nicht so einfach möglich und man liest in vielen Foren, dass es gar unmöglich ist. Da ich hier aber entsprechendes Equipment habe, werde ich trotzdem versuchen, die horizontalen Linien wieder hinzubiegen.
Unterm Strich würde ich das bivert Mod wieder installieren und dabei noch etwas mehr beim Reinigen darauf achten nicht an die Kabel des Displays zu kommen. Da es sich hier um meinen „Bastel Gameboy“ handelt, ist es jetzt auch nicht so schlimm, denn ursprünglich hatte ich ihn mal als „defekt“ bei einer Auktionsplattform ersteigert. Solltet ihr auch Interesse an einem Umbau haben, ihn aber nicht selbst vornehmen wollt, könnt ihr auch ein paar Dienstleister finden, die das für euch machen. Auf der Webseite von Backlight4You wird auch einer genannt.

USB Speicher mit Veracrypt verschlüsseln

Lang ist es her, da habe ich hier im Blog einen Artikel mit einer Schritt für Schritt Anleitung veröffentlicht, wie man mit dem damals noch aktuellen Verschlüsselungsprogramm Truecrypt einen verschlüsselten Container auf einem USB Speicher anlegen und mit einer portablen Version von Truecrypt versehen konnte, um ihn an jedem Rechner einsetzen zu können. Mittlerweile hat sich aber der ursprüngliche Autor von der Entwicklung zurückgezogen und Truecrypt für unsicher erklärt. Zwar hat ein Sicherheitsaudit trotzdem die Sicherheit des Programms bestätigt, aber dennoch wurde das Programm eingestellt.
Btw, der Lebenswandel des Autors von Truecrypt ist übrigens sehr spannend und wird in einem Artikel von Heise genauer beleuchtet.

In der Zwischenzeit wurde aber der Sourcecode von Truecrypt übernommen und aktiv unter dem neuen Projektnamen Veracrypt weiterentwickelt. Veracrypt basiert also auf Truecrypt, behebt aber die beim Sicherheitsaudit festgestellten „Probleme“ und wird aktiv weiterentwickelt. Zeit also, den Artikel endlich zu aktualisieren und auf Veracrypt anzupassen – und das habe ich heute gemacht. Ihr findet den Artikel auf der rechten Seite im Menü oder hier über den direkten Link „USB Speicher mit Veracrypt verschlüsseln“.

Warum man seine wichtigen Daten auf externen Datenträgern in einem gesicherten Container speichern sollte, ist, denke ich, offensichtlich. Ist man unterwegs und verliert den USB Stick kann es unangenehm sein, wenn die darauf gespeicherten, persönlichen Daten später irgendwann im Internet liegen. Die Datenhoheit über meine Urlaubsbilder, Steuererklärung, Kontoauszüge, Sourcecode, etc. möchte ich jedenfalls behalten. Also viel Spaß beim Verschlüsseln eurer externen Festplatten / Sticks / CDs :-)!