Tischgehäuse für den Raspberry Pi

Um einen meiner Raspberries sicher und praktisch auf meinem Arbeitstisch zu platzieren habe ich mir ein entsprechendes Tischgehäuse vorgestellt.
Nach einigem Suchen habe ich es dann aufgegeben, da ich nur die üblichen Standardgehäuse gefunden habe, die so leicht sind, das schon der HDMI-Adapter sie zum Umkippen bringt. Also musste ein Eigenbau her.

Dieser sieht nach einigen Stunden Arbeit nun so aus:

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Im folgenden findet Ihr nun die Beschreibung.

Warnung: Sollte bei den Schaltungen mit Spannungen größer 25V AC oder 60V DC gearbeitet werden, so besteht hier Lebensgefahr. Vom Nachbau und Betrieb dieser Schaltungen wird jeder nicht elektrotechnisch ausgebildeten Person abgeraten.
 
Achtung: Für Schäden aller Art übernehmen ich keine Haftung.
Für den richtigen Aufbau ist jeder selbst verantwortlich.
Des weiteren kann für die 100 % tige Funktionalität der Bauanleitungen, Software und Schaltpläne nicht garantiert werden, sie sollen nur eine Anregung zum Bau darstellen.

 

Die Stück- und Werkzeugliste:

Innenleben und Netzteil:

  • BOPLA Frontplattengehäuse UM 62009-L
  • Tischnetzteil 30W 5V/6A (MW GS60A05)
  • Raspberry Pi Typ B Rev. 2.0
  • Platinenabstandshalter und Schrauben (Restekiste)

Anschlüsse und Kabel:

  • 2 x USB-Kabel (TypA-Stecker -> Typ B-Stecker)
  • 1 x HDMI-Kabel (DELOCK 83352)
  • 1 x Ethernet-Patchkabel (15cm)
  • Kupferlitzen 0,14mm² (verschiedene Farben)
  • Lautsprecherkabel
  • 1 x Schalter (Restekiste)
  • 1 x Sub-D (HD 26F)
  • 1 x Hohlsteckerbuchse (HEBL 21)
  • 1 x DIN-Einbaubuchse, 5-polig, (DIO-50S EMS)
  • 1 x Klinkeneinbaubuchse (LUM 1502-02)
  • 1 x HDMI (Fa. Neutrik)
  • 1 x RJ45 (Fa. Neutrik)
  • 2 x USB (Fa. Neutrik)
  • 1 x Buchsenleiste gerade 2x13pol.

Sonstiges:

  • Schrumpfschlauch (verschiedenen Größen)
  • Isolierband
  • Lötzinn

Werkzeug für den Zusammenbau:

  • Lötkolben
  • Kleiner Kreuzschlitzschraubenzieher
  • Kombizange
  • Ratschenkasten
  • Abisolierzange
  • Elektronikseitenschneider
  • Multimeter
  • Schere / Teppichmesser
  • Edding
  • Dremel
  • kleiner Schraubstock

Werkzeug für die Frontplatte:

  • Standbohrmaschine
  • Schraubstock
  • Bohrer (verschiedene Größen)
  • Fräsböhrer (verschiedene Größen)
  • Kegelsenker (verschiedene Größen)
  • Entgrater (verschiedene Größen)
  • Feilen (verschiedene Größen)

Frontplatte:

Als erstes war die Aluminium-Frontplatte an der Reihe. Aufgrund einer fehlenden CNC-Fräse habe ich mich hier mit einer Ständerbohrmaschine und den restlichen Metallbearbeitungswerkzeugen (Feilen 😉 ) beholfen.
Zuerst ging es aber an die Planung. Hier hat mich das Programm „FrontDesign“ überzeugt, welches kostenlos zum Download zur Verfügung steht. Der Vorteil ist hierbei auch, dass man ggf. die Frontplatte gleich bei der Herstellerfirma bestellen kann. Für mich reichte jedoch der Ausdruck. Dieser wurde ausgeschnitten und auf die Frontplatte mittels Isolierband fixiert. Dann wurden die Zentrierpunkte der Löcher entsprechend auf die Frontplatte übertragen und in den entsprechenden Größen gebohrt. Die Aussparung für die Sub-D Buchse wurde vorher aus der Papiervorlage mit einem Teppichmesser sauber ausgeschnitten und die zu feilenden Fläche mit einem Edding auf die Frontplatte übertragen.

Frontplatte als PNG. Das FPD-File kann bei mir per Mail angefragt werde, falls es benötigt wird.
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Die fertige Frontplatte (leider mit einem Bohrfehler, daher wurde aus der Front die Rückseite 😉 )
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Befestigen des Raspberries im Gehäuse:

Damit der Raspberry einen sicheren Halt hat, habe ich zwei Abstandsbolzen aus einem alten PC-Gehäuse verwendet. Hierfür wurden zwei 3mm Löcher an der vorher angezeichneten Stelle mit dem Dremel in den Boden gebohrt. Nach dem Entgraten die Abstandsbolzen vorsichtig hineingedreht um damit ein Gewinde ins Plastik zu schneiden. Danach ein paar Umdrehungen zurück, mit einem Tropfen Sekundenkleber benetzt und wieder hineingedreht. Den Raspberry testweise mit zwei Metallschrauben sowie Plastik-Beilagscheiben festgeschraubt. Für den weiteren Zusammenbau muss man den Raspberry wieder abschrauben.
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Verdrahtung:

Nun kommen wir neben der Frontplatte zum arbeitsintensivsten Schritt. Dieser hat mich mehrere Stunden gekostet. Vor allem da ich bei einigen Themen mich erst einmal in den Schaltplan des Raspberries einarbeiten musste um die entsprechenden Stellen zu finden. Hier muss man sagen, dass es einfach super ist, was man auf der Homepage des Herstellers alles findet, u.a. einen schönen großen PDF-Schaltplan des kleinen Rechners.

Als erstes habe ich mit der Verdrahtung der Stromversorgung begonnen. Hier wollte ich aus Platzgründen diese nicht umständlich über ein USB-Kabel mit dem Raspberry verbinden, sondern direkt vom Schalter mittels eines Lautsprecherkabels (ich hatte keine andere Leitung mit einem entsprechenden Durchmesser) auf die Platine verbinden. Durch Löten der +5V-Leitung direkt vor die Sicherung F3, nutzt man weiterhin die Absicherung durch eben diese 1,1A SMD-Sicherung. Den Minuspol kann man mit dem Lötpunkt TP2 verlöten.

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Um die GPIO’s auch extern nutzen zu können, führe ich diese mittels Sub-D-Buchse nach draußen. Hierzu die verschiedenfarbigen Kupferlitzen erst auf die Sub-D Buchse gelötet und dann auf die 26polige Buchsenleiste. Bei der Sub-D Buchse erst die mittleren Reihe verlötet und dann die beiden Äußeren. Die Schrumpfschläuche nicht vergessen!
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Damit es übersichtlicher ist, habe ich rote Litzen für die Versorgungsspannung, schwarze Litzen für „Gnd“, grüne für besondere GPIO’s (wie z.B. I2C-Bus) und gelbe für die normalen GPIO’s genommen. Bei der PIN-Belegung des Sub-D bin ich ganz konventionell der Belegung auf der GPIO-Leiste gefolgt (Pin 1 GPIO -> Pin 1 Sub-D, usw.). Um bei dem Kabelgewirr den Überblick zu behalten kann man eine starren Litze (oder das Beinchen eines Widerstandes) in die entsprechende Buchse stecken und dann mittels Multimeter (oder Durchgangsprüfer) die entsprechende Litze „rauspiepsen“.
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Auf der Buchsenleiste habe ich die beiden I2C-Pins mit jeweils zwei Litzen versehen. Der Grund ist hierbei, dass ich den I2C-Bus separat nach außen führen wollte, wozu ich die 5-polige DIN-Einbaubuchse vorgesehen hatte. An dieser wurden auch die +5V sowie GND am Raspberry vorbeigeschleift, so dass man außerhalb des Gehäuses mehr als die abgesicherten 1,1A zur Verfügung hat. Wichtig hierbei, eine Absicherung der Schaltungen außerhalb muss dann über eine entsprechende Sicherung erfolgen, so dass die 6A der Stromversorgung nicht überschritten werden.

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Nachdem diese Lötarbeit fertig war, noch die DIN-Buchse entsprechend verlötet und dann ging es an die Audioanschlüsse.
Hier war der Grundgedanke erst einmal ein reguläres Kabel zu nehmen und dies zu kappen, da aber auch dort der Platz limitiert war, habe ich mich dazu entschlossen diese Verbindung direkt auf die Platine zu löten. Die grüne Litze ist in diesem Fall mit dem linken und die gelbe Litze mit dem rechte Lautsprecheranschluss verbunden. Die schwarze Litze führt Masse. Das ganze an der Klinkenbuchse ebenfalls entsprechend verlötet.
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Als nächstes dann das Ganze im Gehäuse verbaut.2015-01-17_IMG_9970
Nun kamen die einfacheren Kabel. Das HDMI- und Netzwerkkabel waren entsprechend vorkonfektioniert und mussten einfach nur angeschlossen werden. Bei den beiden USB-Kabeln hatte ich leider keine kürzere Länge als 1,2m bekommen und habe diese  entsprechend gekürzt und wieder zusammengelötet sowie mit Schrumpfschläuchen isoliert. (Nachtrag: Bis jetzt habe ich noch keine Störungen der USB-Geräte durch diese ungeschirmte Stelle gehabt. Sollte ich jedoch mal über zwei 30cm Kabel stolpern so würde ich diese entsprechend austauschen.)
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Finale Montage:

Nach der finalen Montage schaut das Gehäuse nun so aus und ist stabil genug, dass die beiden Labornetzteile darauf gestellt werden können.
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Fazit und Ausblick:

Es hat erstens Spaß gemacht mal wieder mit Metallbohrern und Lötkolben zu arbeiten. Jedoch denkt man im ersten Moment nicht daran, wie zeitintensiv das Ganze ist. Grob geschätzt hat mich der Gehäusebau rund einen Tag gekostet, ingesamt verteilt auf zwei Wochenenden.
Dafür bekommt man aber ein Gehäuse welches die Voraussetzungen erfüllt, die man sich selbst gestellt hat.

Im Nachhinein sind noch die einen oder anderen kleinen Themen aufgekommen, welche ich in einem zweiten Gehäusebau berücksichtigen würde.

  • Eine Feinsicherungshalterung für den „Bypass“ zur DIN-Buchse.
  • Eine Status-LED, ob die Stromversorgung eingeschaltet ist.

Ein weiterer Grund für dieses Gehäuse war der Platz einer zusätzlichen Platine im Europaformat. Diese hat neben dem Raspberry noch genügend Platz. Hierzu habe ich schon einige Ideen, welche ich aber noch ein wenig reifen lassen möchte.

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