MAKERbuino Kapitel #1

Willkommen!

Willkommen im MAKERbuino Build Guide. In diesen 6 Kapiteln helfen wir Dir dabei, aus einer Reihe von Komponenten, die Du in Deinem MAKERbuino-Paket erhalten hast, ein voll funktionsfähiges Retro-Spielgerät zu bauen.

Altergruppe

Wir schätzen, dass ein 11-jähriges Kind in der Lage sein sollte, den MAKERbuino mit ein wenig Hilfe eines Erwachsenen zusammenzubauen. Daher beträgt die geschätzte Altersgruppe 11+.

Geschätzte Bauzeit: 4 Stunden 30 Minuten. Die Erstellungszeit variiert und hängt von den Fähigkeiten des Makers ab.

MAKERbuino wurde mit dem Ziel entwickelt, STEM bzw. in Deutsch MINT (Mathematik, Ingenieurwesen, Naturwissenschaft und Technologie) auf unterhaltsame und interessante Weise für Elektronik-Neulinge bereitzustellen.
Trotzdem ist es nicht das einfachste Kit auf dem Markt. Wenn Du noch nie zuvor gelötet hast, solltest vielleicht vorbereitende Übungen machen oder ein paar Tutorials zum Löten ansehen, bevor Du DIch a deinen MAKERBuino wagst.

Fähigkeiten, die den Zusammenbau des MAKERbuino vereinfachen

• Grundlegende Löterfahrung (einige vorbereitende Erfahrungen)
• Fähigkeit, die grundlegenden elektronischen Komponenten zu erkennen

Wenn Du diese Fähigkeiten nicht hast, mach Dir keine Sorgen – Du kannst dies in kürzester Zeit lernen.

Was Du mit dem MAKERbuino lernen wirst

Das Hauptziel von MAKERbuino ist es, dass Du lernst und motiviert bist, etwas Neues zu lernen oder Deine bereits vorhandenen Fähigkeiten zu verbessern.
Bei der Herstellung des MAKERbuino lernst Du:

• Löten
• Was sind die grundlegenden elektronischen Komponenten und welche Funktion haben sie?
• Wie können elektronische Komponenten angeschlossen werden und warum?
• Was sind Mikrocontroller und einige Grundlagen der digitalen Elektronik

Was lernst Du, wenn Du Deine eigene Software für den MAKERbuino programmierst und dessen Hardware erweiterst, indem Du Module und Komponenten als Erweiterungen verbindest:

• So programmierst Du einen Mikrocontroller in C / C ++
• wie ein einfaches Videospiel funktioniert
• wie man einen Mikrocontroller mit externen Peripheriegeräten verbindet

Grundlegende Ressourcen

Hier findest Du die Schaltpläne von MAKERbuino, die Dir helfen können, wenn Du Dich bereits mit Elektronik beschäftigst. Wenn Du nicht weisst, wie man elektronische Schaltpläne liest, mach Dir keine Sorgen – Du wirst es lernen!

Dieses Diagramm ist möglicherweise auch hilfreich:

Was ist in der Box?

Du hast Deine MAKERbuino Box, großartig! Du wirst viel Spass damit haben.

Befolge zunächst die Liste der enthaltenen Komponenten und den folgenden Text und stelle sicher, dass alle erforderlichen Komponenten auf Deinem Tisch liegen und zum Löten bereit sind.

Wenn etwas in der Liste fehlt, teile uns dies bitte umgehend mit auf hallo@shopofthings.ch. Dein MAKERbuino wurde vom Hersteller in Kroatien von Hand mit Liebe verpackt, und Menschen machen Fehler, also ist alles möglich. Wir werden Dir so schnell wie möglich Ersatz zusenden.

Liste der Komponenten

Hier findest Du eine Tabelle mit dem Inhalt Deines Kits.
Wenn Du nicht weisst, wie jede einzelne dieser Komponenten aussieht, machen Dir bitte keine Sorgen. Wir werden jede Komponente und ihren Zweck im folgenden Abschnitt nach dem Inhaltsverzeichnis behandeln.

Detaillierte Beschreibung der Komponenten

MAKERbuinos Leiterplatte

PCB steht im Englischen für Printed Circuit Board, also so etwa Gedrucktes Schaltkreis Brett. Auf Deutsch nennt man es oft Leiterplatte oder gedruckte Schaltung

Grundsätzlich ist dies eine Platte mit einigen Kupferbahnen und einigen anderen Komponenten wie Schutzfarbe und Isoliermaterial.

Kupferschichten auf der Platine bilden Spuren, die verschiedene elektronische Komponenten von MAKERbuino verbinden (z. B. den Mikrocontroller mit dem Bildschirm), damit sie als elektronisches Gerät zusammenarbeiten können.

Dies entspricht dem Motherboard Deines PCs.

Lasergeschnittenes Acrylgehäuse

Die Schaltkreise von MAKERbuino sind durch ein Gehäuse aus lasergeschnittenem Kunststoff geschützt (sie werden auf einer CNC-Laserschneidmaschine hergestellt).

Das Gehäuse besteht aus 3 Teilen (siehe Bild). Das Gehäuse Deines MAKERbuino ist aufgrund des schützenden Peelings, das Du später abnehmen wirst, bläulich. Es ist tatsächlich kristallklar darunter. Wir haben die Platten im Bild orange eingefärbt, um die Sichtbarkeit zu verbessern.

Ein Teil dient zum Schutz der Vorderseite (Oberseite) Deines MAKERbuino-Geräts und die anderen beiden Teile schützen den Rücken von MAKERbuino.

Alles wird mit Muttern, Bolzen und Kunststoffabstandshaltern übereinander gestapelt. Diese Art von Hüllen wird als „Sandwich-Design“ bezeichnet.

Nuts, bolts, spacers

Diese grundlegenden mechanischen Komponenten werden zur Befestigung des Bildschirms und des Gehäuses an der Leiterplatte benötigt.

M3 oder M2 im Namen der Schrauben geben an, dass der Durchmesser ihrer Welle 3 mm bzw. 2 mm beträgt.

Li-Po Akku

Der Akku dient als Hauptstromversorgung von MAKERbuino.

650 mAh sind mehr als genug für mehrere Stunden intensives Spielen und die Stromversorgung aller Arten von stromhungrigen Erweiterungsmodulen (wie GPS-Empfänger, Motoren, WLAN-Module usw.).

Falls Du es nicht wusstest, gibt „Li-Po“ im Namen des Akkus seine Struktur und die Materialien an, in denen elektrische Energie gespeichert wird (Li-Po steht für Lithium Polymer).

Es wird mit dem JST-Stromanschluss (dem weißen Stecker am Ende des rot-schwarzen Kabels) geliefert, der dann mit der direkt auf die Platine gelöteten JST-Buchse verbunden wird.

Elektronik für Anfänger: Der Pluspol einer Stromquelle (+) ist normalerweise mit einem roten Draht gekennzeichnet. Der negative Pol einer Stromquelle (-) ist normalerweise mit einem schwarzen Draht markiert (in einigen Fällen wird auch die Farbe Grün und Braun verwendet).

JST-Buchse

Dieser Stecker ist auf der Leiterplatte von MAKERbuino vorgelötet und dient zum Anschließen des Li-Po-Akkus an die Schaltung.

Diese weißen JST-Steckverbinder unterscheiden sich von normalen Steckverbindern dadurch, dass sie gegen herausreissen gesichert und gleichzeitig nicht falsch herum eingestseckt werden können. Mit anderen Worten, Du kannst die Polarität nicht vertauschen, während Du den Akku anschliesst. Dies ist wichtig, da die Verpolung den Ladekreis von MAKERbuino beschädigen könnte.

Wichtig: das “Sandwich”

Einige der oben genannten Komponenten (Leiterplatte, Gehäuse, einige Schrauben und Muttern, Batterieanschluss, Li-Po-Batterie) sind in dieser auf dem Bild gezeigten, Sandwich-ähnlichen Form verpackt.
Der Grund für das Senden solcher Komponenten ist eine Vorschrift, die es dem Hersteller nicht erlaubt, die Li-Po-Batterien per Luftpost zu uns zu versenden, wenn sie nicht in eine Art „Gerät“ eingebettet sind.

Vor dem Zusammenbau des MAKERbuino musst Du das Sandwich aufschrauben und die Platine lösen, damit Du die Komponenten darauf löten kannst.

Elektronik für Anfänger: Löten oder modifiziere niemals ein Gerät, das „lebt“. Mit anderen Worten, ziehe immer den Akku oder ein anderes Netzteil von der Platine des Geräts ab. Andernfalls kannst Du mit Deinem Lötkolben oder Schraubendreher einen Kurzschluss verursachen und die elektronischen Komponenten beschädigen.

RS232 Serial UART Adapter und das entsprechende 6-polige Kabel

Diese rote serielle Adapterplatine wird an die serielle Schnittstelle von MAKERbuino angeschlossen (schwarze Winkelbuchse oben links).
Du kannst Deinen MAKERbuino direkt von Deinem Computer aus programmieren und alle möglichen nützlichen Daten vom Computer an den MAKERbuino senden und umgekehrt.

Die Platine ist mit dem MAKERbuino über ein 6-poliges Regenbogen-Kabel zwischen Buchse und Stecker verbunden.

Du benötigst diese Komponenten nicht in der Grundbaugruppe, sodass Du sie vorerst beiseite legen kannst.

SD-Karte (microSD + SD-Adapter)

Die mitgelieferte SD-Karte dient zum Speichern von Spielen, Programmen und anderen nützlichen Daten (Spielgrafiken, Musik usw.).
Dank dieser Karte kannst Du mehrere Spiele auf Deinen MAKERbuino laden.

Es ist mit vielen lustigen Spielen vorinstalliert, die von der Spielegalerie heruntergeladen wurden, sodass Du es direkt nach dem Zusammenbau ausprobieren kannst.

Du fragst dich vielleicht, warum die Kapazität der Karte nur 128 MB beträgt. Dies ist ein 8-Bit-Gameboy-ähnliches Spielgerät, dessen Programme und Spiele ungefähr 30 KB groß sind. Somit sind 128 MB Speicherplatz mehr als ausreichend, um viele Spiele, Programme und nützliche Informationen zu speichern.

Lautsprecher

Dieser hübsche kleine Lautsprecher passt auf die Rückseite des Geräts und hat einen besonderen Platz auf der Rückseite des Gehäuses.

Es spielt eine entscheidende Rolle bei der Erzeugung aller Pieptöne, Boops und verrückten Chiptunes, die Du in Deinem eigenen Spielen komponieren wirst.

Hier einige Angaben zur Leistung des Lautsprechers: 0,5 W, Impedanz: 8 Ω, Grösse: Ø28 x 4,7 mm

Hinweis: Die Fotos der Lautsrpecher stammen von www.tme.eu.

ATmega328p-pu Mikrocontroller + 28-polige Adapter

Der ATmega-Mikrocomputer (auch bekannt als Mikrocontroller ) ist das Gehirn des Geräts. Er verfügt über CPU, RAM-Speicher, Flash-Speicher und fast alle Teile, die zum Ausführen von Programmen und Spielen und für die gesamte intelligente Arbeit benötigt werden.

Grundsätzlich ist dies ein Computer in einem Chip. Die erstaunlichen 2 KB RAM des ATmega328 und eine 8-Bit-CPU mit 16 MHz Frequenz bringen die Nostalgie zum Ausdruck und bieten Dir das authentische Oldschool Retro-Erlebnis.

Er wird mit einem speziellen 28-poligen Adapter geliefert.

Nokia 5110 LCD-Bildschirm

Das Bildschirmmodul ist ein LCD-Bildschirm auf einer Breakout-Platine.
LCD steht für Flüssigkristallanzeige. Dies ist ein Bildschirm, der vom Haupt-ATmega-Mikrocomputer gesteuert wird.

Es ist eine grafische Anzeige, mit der Du jedes Pixels mit dem Programm im Mikrocomputer bearbeiten kannst.
Das gesamte Modul wird auf der Hauptplatine von MAKERbuino gebracht.

Der Bildschirm verfügt über einige großartige Funktionen wie eine hohe Auflösung (84 × 48 Pixel monochrom), eine einstellbare LED-Hintergrundbeleuchtung und eine hervorragende Sichtbarkeit bei direkter Sonneneinstrahlung (das Display funktioniert genauso wie das Display Deines Taschenrechners und kann bei ausreichendem Licht ohne Hintergrundbeleuchtung benutzt werden).

TP4056 Li-Po Batterie Lademodul

Dieses Modul dient zum Laden des wiederaufladbaren Li-Po-Akkus.
Es ist eigentlich eine separate Platine, die auf der MAKERbuino-Hauptplatine gestapelt und verlötet ist.

Der wichtigste Teil des Moduls ist die integrierte Schaltung des Ladegeräts TP4056 (der kleine schwarze Chip auf der Platine).
Er regelt die Spannung und den Strom des vom USB-Anschluss eingegebenen Stroms und speist ihn in den Li-Po-Akku ein.

Das Modul verfügt über einen Micro-USB-Anschluss , über den Du Deinen MAKERbuino mit dem gängigsten Ladekabel für Mobiltelefone aufladen kannst.

3.3-V-Spannungsregler (MCP1702-3302ET)

Diese 3-adrige Komponente reguliert die Spannung von der Li-Po-Batterie auf stabile 3,3 V. Wir müssen das tun, weil die 3,7 V des Akkus für die Schaltkreise von MAKERbuino einfach zu viel sind und die SD-Karte braten würden.

Die meisten Leute sagen, hey das ist ein Transistor … nein, das ist kein Transistor.Diese besondere Form einer elektronischen Komponente wird als TO-92-Gehäuse bezeichnet und sieht genauso aus wie der unten aufgeführte 2n2222-Transistor (die Entwickler dieses Transistors haben beschlossen, dasselbe Gehäuse zu verwenden).

Der einzige Unterschied zwischen dem Transistor 2n2222 und diesem Spannungsregler ist der auf der Komponente geschriebene Text.Der Regler sollte MCP1702-3302ET auf seiner Oberfläche haben, während der Transistor 2N2222 auf seiner Rückseite hat. Verwenden Sie bei Bedarf eine Lupe und prüfen Sie sorgfältig, ob Sie die richtige Komponente haben.
Achten Sie beim Löten des Reglers besonders darauf, ihn nicht versehentlich gegen den Transistor auszutauschen.

2N2222 Allzweck-NPN-Transistor

Der Allzwecktransistor wird in dem Teil des MAKERbuino verwendet, der der Erzeugung von Ton gewidmet ist.
Der Transistor dient als Verstärker, der den Lautsprecher der Konsole ansteuert.

Lass Dich nicht von der Form dieser Komponente täuschen, da es sich nicht um einen Regler handelt (beachte die winzigen Aufschriften „2N2222“ oder „KSP 2222A – 708“ !).

3.5 mm Kopfhöreranschlussbuchse

Dies ist eine Standard-Kopfhöreranschlussbuchse, die auf den Audioausgangskanälen der meisten Geräte verwendet wird. Du kannst Deine normalen Kopfhörer an diesen Anschluss anschließen, um all die erstaunlichen Pieptöne und Bloops zu hören, die Dein MAKERbuino synthetisiert.

16 MHz Kristall

In diesem Metallgehäuse befindet sich ein Kristall, der in der Oszillatorschaltung des Mikrocomputers von MAKERbuino verwendet wird.

Mit anderen Worten, dank dieser Komponente ist MAKERbuinos ordentlicher 16-MHz-CPU-Takt möglich.
Standard-Digitaluhren arbeiten nach dem gleichen Prinzip.

WICHTIG: Die Textmarkierung auf dem Kristall kann variieren und manchmal so aussehen: „16B000“

1N4148 Diode

Dies ist eine Standarddiode.
Es wird in der Soundschaltung von MAKERbuino verwendet. Dies ist KEINE Leuchtdiode (LED), sie leuchtet nicht auf, sie wird als wesentlicher Bestandteil des Schaltungsverstärkers des Klangs verwendet.

3-polige Kippschalter (2 Stück)

Diese 3-adrigen elektromechanischen Standardschalter dienen zum Ein- und Ausschalten Deines MAKERbuino und zum Stummschalten des Lautsprechers.

Kondensatoren

Dein MAKERbuino-Kit enthält drei verschiedene Arten von Kondensatoren.

100uF Elektrolytkondensatoren (3 Stk.)

Diese sehen aus wie kleine schwarze Fässer mit zwei Leitungen. Sie werden zum Filtern von Geräuschen verwendet und stellen sicher, dass die Schaltkreise von MAKERbuino mit sauberem und stabilem elektrischen Strom versorgt werden. Diese Kondensatoren sollten 100 uF auf ihrer Oberfläche haben. Im Gegensatz zu anderen Kondensatoren im Kit sind diese polarisiert.

Elektronik für Anfänger: Nur Elektrolytkondensatoren sind polarisiert und haben im Vergleich zu anderen Kondensatoren eine deutlich höhere Kapazität.

100nF Keramikkondensatoren (2 Stück)

Der winzige gelbliche Kondensator mit 104 ist ein 100-nF-Kondensator, der zur Filtration und zum digitalen Zurücksetzen über die serielle Adapterplatine verwendet wird.

22pF Keramikkondensatoren (2 Stück)

Diese Kondensatoren werden als Teil der 16-MHz-Oszillationsschaltung zusammen mit dem zuvor aufgeführten Kristall verwendet. Sie sehen den 100nF-Kondensatoren ähnlich, lass Dich also nicht täuschen. Du erkennst ihn an der Nummer 22 (die symbolisiert, dass sie eine Kapazität von 22 pF haben), die auf ihre Oberfläche geschrieben ist.

Drucktasten & Knopfkappen (7 Stück)

Schöne und klickende große quadratische Drucktasten sind ziemlich selbsterklärend. Sie sind die wichtigsten Eingabegeräte von MAKERbuino, mit denen Menüs gewechselt, Programme geändert und Spiele gespielt werden können. Die Tastenkappen werden einfach an der Oberseite der Taste angebracht und können geändert werden. In unserem Shop kannst Du auch noch extrafarbige Knopfkappen kaufen.

Verschiedene Stiftleisten und Steckverbinder

Alle diese Pins und Header werden zum Verbinden verschiedener Module, Erweiterungen und Programmierer mit Deiner MAKERbuino-Karte verwendet. Das MAKERbuino-Kit enthält vier Arten von Steckverbindern:

6-poliger abgewinkelter Buchsenkopf

Dieser winzige schwarze Anschluss dient zum Anschließen Deines MAKERbuino an die serielle UART-Programmierplatine (wichtig für die Programmierung der Konsole).

2 × 3 männlich abgewinkelter ICSP-Header

Wird zum Anschließen von Erweiterungsmodulen und einem ISP-Programmierer zum Neuprogrammieren des Mikrocontrollers der Spielekonsole über das ICSP-Protokoll (in Circuit System Programming) verwendet.

2 × 5 männlicher Winkel zusätzlicher Breakout-Header

Der 10-polige zweireihige Winkelkopf ist am rechten Rand der Spielekonsole verlötet und bietet eine zusätzliche Option, mit der Du einige zusätzliche nützliche Stifte zum Anschließen von Hardware-Erweiterungen erhälst.

KF2510 4-polige Anti-Reverse-Winkel-Header für i2c-Ports (2 Stück)

Diese Anschlüsse befinden sich an der Oberseite des Geräts und werden zum Anschließen von Erweiterungsmodulen und anderen MAKERbuino-Geräten ( Multiplayer-Spiele! ) Verwendet. Sie sind wie alle anderen Anschlüsse, verfügen jedoch über eine spezielle Anti-Reverse-Funktion, sodass Du keinen Kurzschlus auslösen kannst, wenn Du dieses mit dem Multiplayer-Verbindungskabel verbindest.

1k Ohm Radtrimmpotentiometer (2 Stück)

Radpotentiometer sind sehr wichtig, um die Hintergrundbeleuchtung des Bildschirms zu regulieren und die Lautstärke zu dimmen. Auf der Rückseite der Potentiometer steht B102, was darauf hinweist, dass sie einen Widerstand von 1 kOhm (10 * 10 ^ 2 Ohm) haben.

Widerstände

Widerstände sind passive elektronische Zweipolkomponenten, die elektrischen Widerstand als Schaltungselement implementieren.

Die Widerstände werden in MAKERbuino für alle wichtigen Aufgaben wie die Einstellung der Signalpegel und die Regulierung des Stromflusses verwendet.
Der Widerstand jedes Widerstands wird in Ohm gemessen.
Du kannst den Widerstand eines Widerstands mithilfe des Farbcodes bestimmen, indem Du einen Satz farbiger Ringe auf dem Widerstand abliest.

Im MAKERbuino-Kit werden vier Arten von Widerständen verwendet:

• 100 Ohm Widerstand x1
  Dieser wird verwendet, wenn Ton an die Kopfhörerbuchse von MAKERbuino ausgegeben wird.
  Farbcode: braun, schwarz, braun, golden(* In einigen Versionen des MAKERbuino-Kits sind diese Widerstände möglicherweise wie folgt gekennzeichnet: braun, schwarz, schwarz, schwarz, braun oder golden)
• 2,2 kOhm Widerstand x1Dieser ist wichtig für die Ansteuerung des Transistors im Schallkreis des MAKERbuino.
  Farbcode: rot, rot, rot, golden
• 4,7 kOhm Widerstand x2
  Diese Widerstände werden als Pull-up-Widerstände auf I2C-Leitungen (Multiplayer- und Erweiterungsports) verwendet.
  Farbcode: gelb, lila, rot, golden
• 10k Ohm Widerstand x2
  Diese sind wichtig, um den LCD-Bildschirm anzusteuern und den Mikrocontroller an den seriellen UART-Programmierer anzuschließen (um den MAKERbuino an Ihren Computer anzuschließen).
  Farbcode: braun, schwarz, schwarz, rot, golden

Electronics für Anfänger:  Das Lesen des Farbcodes des Widerstands ist recht einfach. Du musst nur einer Farbcodetabelle wie dieser hier folgen.

Alternativ kannst Du unseren Widerstands-Farbcode-Rechner-Tool hier verwenden: Link .

Jeder Profi-Hersteller muss diesen Widerstandstabelle auswendig kennen, und mit dieser interessanten Technik von resistorguide.com ist es ganz einfach – Du musst Dich nur an diesen Satz erinnern: B ad B eer R ots O ur Y oung G uts B ut V odka G. oes W ell G et S ome N ow!

Holy Moly, du weisst jetzt alles!

Gehen wir weiter zu Kapitel 2!