Aktuelle Hardware im Kurztest

Das E-Ink-Display Inkplate 6 glänzt mit hoher Auflösung und einer tollen Ausstattung.

Im letzten Heft war das Inky-wHAT-Display von Pimoroni Thema eines Artikels. Der Hersteller hat inzwischen nachgelegt und mit dem Inky-Impression ein deutlich größeres E-Ink-Display mit sieben Farben herausgebracht (5,7 Zoll, 600 x 448 Pixel). Wer es noch größer mag, greift zum Inkplate 6 von e-radionica. Das hat nicht nur mehr Pixel (800 x 600 auf 6 Zoll), sondern bietet im Gegensatz zu den Pimoroni-Produkten eine Komplettlösung, offengelegt als Open Hardware.

Das Inky-Modelle brauchen für den autarken Betrieb neben einem RasPi noch einen Spannungswandler, eine Ladeschaltung sowie etwas zusätzliche Elektronik für das Batteriemanagement. Das Inkplate 6, dessen Schirm aus aufgearbeiteten Kindles stammt, glänzt dagegen mit einem Zweikernprozessor (ESP32-WROVER), 8 MByte RAM und 4 MByte Flash, Ladeschaltung und integriertem Spannungswandler. Nur ein Akku mit Standard-JST-Anschluss ist für den sofortigen Betriebsstart notwendig.

Einige der ESP32-Pins sind herausgeführt, ein MCP23017 stellt weitere sieben GPIOs bereit, und drei Touch-Buttons auf der Vorderseite erleichtern das Steuern eigener Anwendungen. Sie lesen größere Datenmengen wie Bilder von einer MicroSD-Karte. Für I²C gibt es neben einem Qwiic-Anschluss vier normale Pins.

Angesichts der guten Ausstattung relativiert sich der mehr als doppelt so hohe Preis im Vergleich zum wHAT. Wer allerdings noch nie für Arduino programmiert hat, kämpft hier unter Umständen mit einer höheren Lernkurve. Der Hersteller arbeitet aber an der Unterstützung von MicroPython, um zumindest ein schnelles Prototyping zu ermöglichen. Reine RasPi-Nutzer könnten das Display zwar nutzen, denn die relevanten Anschlüsse sind herausgeführt, allerdings ist das eher sinnlos.

Beim Prototyping in IoT-Umgebungen leistet das 18650 Battery Shield gute Dienste.

Wemos ist eigentlich für seine ESP-Variante D1 bekannt, hat aber daneben ein Batterie-Board im Programm. Hier ist Vorsicht geboten, denn davon existieren viele Klone. Die Platine, die kaum größer ist als der 18650-Akku selbst, hat auf der Oberseite den Halter für die Batterie, einen Schiebeschalter und eine USB-A-Buchse. Auf der Unterseite befinden sich vier Baugruppen für die Ladeschaltung, die Schutzschaltung für den Akku sowie der 5-Volt- und der 3-Volt-Konverter. Ein passendes Gehäuse drucken Sie sich nach einer Vorlage von Thingiverse.

Neben der Buchse gibt es auf einer Längsseite noch drei 5V/GND-Anschlüsse für Selbstlöter, gegenüber liegen die Pendants für 3V/GND. Beim Exemplar des Autors gaben die Spannungswandler ziemlich genau 5 respektive 3,18 Volt her. Laut Aufdruck liefert das Shield 4 Ampere. Das ist bei den verbauten Komponenten viel zu hoch gegriffen, unabhängig davon, dass das kaum ein Akku mitmachen würde.

Der Schiebeschalter ist in Reihe mit der USB-Buchse geschaltet, kontrolliert also nicht die seitlichen Anschlüsse. Sie stehen genau wie die Schaltgruppen immer unter Strom. Wegen dieses Designfehlers zieht das Shield selbst unbelastet 0,3 mA. Das Board eignet sich also nicht für selten genutzte Verbraucher, und lagern sollten Sie den Akku deshalb nur außerhalb.

Die Pins des Schiebeschalters sowie der USB-Buchse liegen auf der Unterseite frei. Hier herrscht Kurzschlussgefahr auf dem Basteltisch. Modder löten beide Komponenten einfach aus und schalten dann den Strom per Software. Weitere Anpassungen wären ein Hauptschalter zwischen Akku und Platine sowie das Steuern des Enable-Pins vom Konverter. Der liegt zwar frei, ist aber fest mit dem Pluspol der Batterie verbunden, was gegebenfalls Feinarbeit mit Messer und Lötkolben erfordert.

Die Platine hat zu viele Nachteile, um sie ohne Modifikationen produktiv einzusetzen. Sie eignet sich aber gut für das schnelle Prototyping bei Projekten mit einer Batterie als Stromquelle oder um einen Pi Zero kurz mit Strom zu versorgen.

Der Spannungsdetektor KA75330 warnt zuverlässig vor Unter- und Überspannungen.

Zum Thema Batterieprojekte passt der KA75330-Voltage-Detector-IC von Fairchild Semiconductor. Der unscheinbare Baustein sieht aus wie ein Transistor und hat drei Beinchen für Spannung, Masse und Ausgang. Fällt die Spannung unter 3,3 Volt, schaltet der interne Komparator den Ausgang auf Masse. Die einfachste Warnschaltung besteht aus einer LED mit Vorwiderstand zwischen Spannung und Ausgang, die leuchtet, sobald der Ausgang zur Senke wird. Radikaler ist die Verbindung des Ausgangs mit dem Enable-Pin eines Konverters: Dann schaltet der Chip den Strom beim Erreichen der Grenzspannung hart ab.

Soll ein RasPi auf die Batteriewarnung reagieren, etwa per Shutdown oder durch Senden einer E-Mail, benötigen Sie noch einen Inverterbaustein (etwa einen 74HC04 oder 74HC05) zwischen dem IC und dem Mini-PC: Bei normaler Batteriespannung hat das Ausgangssignal einen Pegel von 3,7 Volt, voll aufgeladen sogar bis zu 4,2 Volt – beides zu viel für den RasPi. Mit dem Inverter ist der Pegel erst dann High, wenn die Spannung auf einen für den RasPi ungefährlichen Wert sinkt.

Die Spannungsgrenze liegt laut Datenblatt zwischen 3,15  und 3,45 Volt; beim Exemplar des Autors schaltete der IC genau an der unteren Grenze. Für kritische Schaltungen ist der Baustein also nicht die erste Wahl.

Für Breadboards bietet Power-Plates eine handliche Lösung zur Stromversorgung.

Die Power-Plates bieten eine schlanke Lösung, um Breadboards mit Strom zu versorgen. Die Mini-Platinen gibt es in zwei Varianten: einmal mit Micro-USB-Buchse und einmal mit einer Hohlbuchse mit den Maßen 5,5/2,1 mm. Beide kommen als Bausatz, die jeweiligen Komponenten (Buchse, zwei Mal 2 Pins, Platine) lassen sich schnell einlöten. Fertig gelötet, kommen die Platinen in die üblichen Stromschienen von Breadboards.

Die kleinen Pins der Hohlbuchse passten im Test nicht zu den Schlitzen in der Platine – das hätte das gerade Einlöten etwas erschwert. In der Bastelkiste des Autors fand sich die besser geeignete herkömmliche Version. Etwas Kork oder Moosgummi auf der Unterseite stabilisiert den mechanischen Sitz auf dem Breadboard.

Klassische Stromversorgungen für Breadboards erzeugen wahlweise 5 und 3,3 Volt über eigene Regler, sind dabei aber nicht sehr genau. Mit den Power-Plates bekommen Sie dagegen exakt die Spannung des Netzteils. Die Variante mit der Hohlbuchse eignet sich besonders für die Stromversorgung mit einem Labornetzteil; damit stehen dann beliebige Zwischenwerte bereit.