Deutsch

• Nachdem wir die laufenden Termine für unseren Verein über ein 24”-Display an der Außenwand des Gebäudes anzeigen, war die Idee, eine kleinere Version mit den gleichen Inhalten für die Anzeige im Innenbereich zu verwenden.
• Die technische Lösung ist prinzipiell identisch:
  • Ein RaspBerry Pi 3B lädt über WLAN die Terminseite von der Homepage und zeigt sie auf dem Monitor an (hochkant).
  • Die Terminanzeige wird regelmäßig aktualisiert.
  • Eine Bedienung am Gerät entfällt.

• Für die Kombination des kleinen Monitors mit dem Raspi fanden wir leider kein fertiges Gehäuse auf dem Markt.

   

• Die Ansprüche an das Gehäuse:
  • Möglichst simple stabile Form.
  • Stromversorgung über USB-Netzteil.
  • Verkabelung zwischen Display und Raspi nur innerhalb des Gehäuses.
  • Befestigung an einer Wandhalterung im VESA-Standard 75.

  • Die Anschlüsse des Raspi müssen nicht zugänglich sein, da die komplette Steuerung über WLAN erfolgt.

     

• Die Herausforderungen ans Design:
  • Einfach druckbar mit einem BambuLab X1C (oder P1S/P oder A1).

  • Die Anschlüsse des Displays (HDMI + micro-USB) ragen über den Rand hinaus. Dadurch werden abgewinkelte Stecker benötigt, um die zu druckende Breite zu reduzieren.

     

• Technische Lösung:
  • Stromversorgung:
    Es wurden zwei USB-Buchsen (Typ A und Typ C) parallel an der Rückseite eingebaut. Beide Anschlüsse wurden mit der Stromversorgung des Displays und am GPIO-Stecker mit dem Raspi verbunden (+5V=Pin2+4, GND=Pin6) .
  • Die abgewinkelten Stecker gab es nur mit einer festen Länge von 50cm und waren nicht kürzbar (Flachkabel). Da war eine knickfreie Kabelführung gefragt.
  • Damit der Raspi nicht zu heiß wird:
    • Passiver Kühlkörper aufgeklebt.
    • Lüftungsschlitze an der Rückkseite des Gehäuses definiert.
    • Die Abwärme des Raspi steigt nach oben und zieht kühlere Außenluft durch die Lüftungsschlitze nach.
  • Falls doch mal eine Tastatur oder LAN angeschlossen werden muss, wurde der Anschlussbereich durch einen leicht bedienbaren Schieber verdeckt.

  • Um die Druckbreite von 255mm nicht zu überschreiten mussten die Gehäusewände, in die die Gewindebuchsen eingeschweisst wurden, sehr knapp gehalten werden.

     

• Probleme während der Montage:

  • Die meisten Probleme wurden im Vorwege mit Hilfe von FreeCAD eliminiert, indem sowohl Raspi als auch Display als grobe Dummy-Körper eingebunden wurden.
  • Nicht vorgesehen hatte ich allerdings, dass sich die Pins 2-6 des GPIOs leider unter der Rückwandverstärkung für die Wandhalterung befanden, weswegen ich die Steckerleiste etwas zur Seite biegen musste (zu wenig Platz darüber).
    In der hier veröffentlichen Version ist das Problem behoben, es steht die volle Höhe zur Verfügung (anders als in meiner Erstversion).

   

• Montage Reihenfolge:

  • Gewindebuchsen im Vorderteil des Gehäuses einschweißen (10x M3).
  • Die Abstandshalter für den Raspi mit den Schrauben zunächst nur am Raspi befestigen.
  • Raspi auf das Display aufsetzen und festschrauben.
  • Jetzt die Verkabelung:
    • Die beiden USB-Buchsen in der Rückwand montieren, dabei die Mutter für den Typ C nur leicht anziehen.
    • Das HDMI-Kabel am Display einstecken und vorsichtig um die Platine herum wickeln, um die überschüssige Länge unterzubringen. Dann im Raspi einstecken.
    • Den micro-USB-Stecker im Display einstecken und ebenfalls kreativ verkürzen.
    • Anstatt die Stromversorgung am USB-C-Stecker anzulöten, habe ich eine weitere USB-C Einbaubuchse auf der Display-Rückseite mit Heisskleber befestigt und den USB-Stecker eingesteckt. (“Optionale Touch-Funktion” beachten)
    • Das Kabel dieser USB-Buchse muss nun über eine kleine Verlängerung mit den externen USB-Buchsen verbunden werden.
    • Am Ende dieser Versorgungsleitung muss dann noch eine kleine Steckerleiste angelötet werden, die auf die GPIO-Leiste des Raspi gesteckt wird (rot/+5V=Pin 2+4, schwarz/GND=Pin 6).
  • Rückwand des Gehäuses vorsichtig auf das Vorderteil aufsetzen.
    • Darauf achten, dass kein Kabel eingeklemmt wird.
    • Dabei den Schieber einsetzen, mit dem kleinen Bediengriff nach aussen.
    • Und wirklich besonders vorsichtig sein, da die 8 Andruckfedern am Gehäuse, die das Display gegen das Vorderteil drücken sollen, empfindlich sind.
  • Die 10 Schrauben (M3x30) einsetzen und nicht zu fest anziehen.
  • Jetzt erst die Gewindebuchsen für die Wandhalterung einschweissen (4x M4).
    (Wenn das vor dem Zusammenbau gemacht wird, kann es sein, dass zu viel Druck auf die Andruckfedern gebracht wird, und diese abbrechen.)
  • Kopfstück der Wandhalterung mit den 4 Schrauben befestigen.
    Alternativ die VESA-Halterung des optionalen Tischständers befestigen.

   

• 3D-Druck
  • Es hat sich herausgestellt, dass die großen Gehäuseteile am besten am rechten Rand des Druckbettes platziert werden. Zu weit links, und der Druckkopf kommt immer wieder an den kleinen Pooper-Hebel – das macht unangenehme Geräusche und ist sicher auch auf Dauer nicht gesund.

  • ACHTUNG: Die Kalibrierstreifen am vorderen Rand müssen entfernt werden, sobald diese gedruckt wurden. Die spätere Entfernung macht Arbeit und hinterlässt unangenehme Spuren.

     

• Material
  • Gewindebuchsen 10x M3 und 4x M4 (Normteile)
  • Schrauben 10x M3x30, Senkkopf
  • 1x USB-Einbaubuchse Typ C 
  • 2x USB-Einbaubuchse Typ A (USB-Verlängerungskabel für Touch-Option)
  • HDMI mit abgewinkeltem Stecker, Flachbandkabel
  • abgewinkelter Stecker micro-USB, Flachbandkabel
  • Buchsenleiste 3 Pins zum Anschluss an GPIO (Grabbelkiste)
  • Installationskabel (rot und schwarz, Grabbelkiste)
  • RaspBerry Pi Modell 3B
    • Alu-Kühlkörper
    • 128GB MicroSD
  • Monitor/Display 10.1”
    hier verwendet: HAMTYSAN 10.1” Portable HDMA Monitor (234x143x7.3mm³)

  • Wandhalterung
    hier verwendet: BONTEC Full-Motion TV Wall Mount, Modell:237

     

• Optionale Touch-Funktion
  • Für unser Projekt wird die Touch-Funktionalität des Displays nicht benötigt, sie wäre sorgar schädlich, da Besucher alles verstellen könnten. Daher beinhaltete die erste Lösung nur die Stromversorgung des Displays über USB, nicht aber die Datenverbindung.
  • Ich habe aber vollstes Verständnis, dass gerade diese Funktion für die normale Anwendung sehr interessant ist.
  • Deshalb habe ich das Projekt erweitert und die Datenverbindung zum Display hergestellt.
    • Statt der USB-Einbaubuchse, die nur die Stromanschlüsse bietet, habe ich ein USB-Verlängerungskabel kannibalisiert. Damit stehen dann auch die Datenleitungen zur Verfügung, die dann direkt am Raspi angelötet wurden (siehe Fotos). 
    • Der zugehörige USB-Port darf dann natürlich nicht mehr anderweitig verwendet werden und wurde mit einem Blindstopfen versehen.
    • Da in unserer Anwendung nach wie vor die Touch-Funktion schädlich wäre, wurde eine der Datenleitungen über einen Schalter verbunden, der auf die LAN-Buchse geklebt wurde. Mit einer Stiftspitze kann dieser versteckte Schalter bedient werden, um bei Bedarf Touch zu aktivieren.

English

• After displaying the current dates for our association on a 24” display on the outside wall of the building, the idea was to use a smaller version with the same content for the indoor display.
• The technical solution is basically identical:
  • A RaspBerry Pi 3B loads the appointment page from the homepage via WLAN and displays it on the monitor (upright).
  • The event display is updated regularly.
  • No need to operate the device.

  • Unfortunately, we could not find a ready-made housing on the market for combining the small monitor with the Raspi.

     

• The requirements for the housing:
  • Stable form as simple as possible.
  • Power supply via USB power supply unit.
  • Cabling between display and Raspi only within the housing.
  • Attachment to a wall mount with VESA standard 75.

  • The Raspi's connections do not need to be accessible, as it is controlled entirely via WLAN.

     

• The design challenges:
  • Easily printable with a BambuLab X1C (or P1S/P or A1).

  • The display connections (HDMI + micro-USB) protrude over the edge. This means that angled connectors are required to reduce the width to be printed.

     

• Technical solution:
  • Power supply:
    • Two USB sockets (type A and type C) were installed in parallel on the back. Both connectors were connected to the power supply of the display and to the Raspi at the GPIO connector (+5V=Pin2+4, GND=Pin6).
  • The angled connectors were only available with a fixed length of 50cm and could not be shortened (flat cable). A kink-free cable routing was required.
  • So that the Raspi doesn't get too hot:
    • Passive heat sink glued on.
    • Ventilation slots defined on the back of the housing.
    • The waste heat from the Raspi rises upwards and draws in cooler outside air through the ventilation slots.
  • If a keyboard or LAN needs to be connected, the connection area is covered by an easy-to-operate slider.

  • In order not to exceed the print width of 255 mm, the housing walls into which the threaded bushes were welded had to be kept very narrow.

     

• Problems during assembly:
  • Most of the problems were eliminated in advance with the help of FreeCAD by integrating both the Raspi and the display as rough dummy bodies.
  • However, I hadn't planned for the fact that pins 2-6 of the GPIO were unfortunately located under the rear panel reinforcement for the wall bracket, which is why I had to bend the connector strip slightly to one side (too little space above it).

  • In the version published here, the problem has been solved and the full height is available (unlike in my first version).

     

• Assembly sequence:
  • Weld in the threaded bushes in the front part of the housing (10x M3).
  • Initially only attach the spacers for the Raspi to the Raspi using the screws.
  • Place the Raspi on the display and screw tight.
  • Now the cabling:
    • Fit the two USB sockets in the rear panel, tightening the nut for type C only slightly.
    • Plug the HDMI cable into the display and carefully wrap it around the circuit board to accommodate the excess length. Then plug it into the Raspi.
    • Plug the micro-USB connector into the display and also shorten it creatively.
    • Instead of soldering the power supply to the USB-C plug, I attached another USB-C built-in socket to the back of the display with hot glue and plugged in the USB plug. (“Note optional touch function”)
    • The cable of this USB socket must now be connected to the external USB sockets using a small extension.
    • A small connector strip must then be soldered to the end of this supply line, which is plugged into the GPIO strip of the Raspi (red/+5V=Pin 2+4, black/GND=Pin 6).
  • Carefully place the rear panel of the housing on the front part.
    • Ensure that no cable is trapped.
    • Insert the slider with the small operating handle facing outwards.
    • And be particularly careful, as the 8 pressure springs on the housing, which should press the display against the front part, are sensitive.
  • Insert the 10 screws (M3x30) and do not overtighten.
  • Now weld in the threaded bushes for the wall bracket (4x M4).
    (If this is done before assembly, too much pressure may be applied to the pressure springs and they may break off.)

  • Fasten the head piece of the wall bracket with the 4 screws.
    Alternatively, attach the VESA mount of the optional desktop stand.

     

• 3D printing
  • It has been found that the large housing parts are best placed on the right-hand edge of the print bed. Too far to the left and the print head keeps coming into contact with the small pooper lever - this makes unpleasant noises and is certainly not healthy in the long term.

  • CAUTION: The calibration strips on the front edge must be removed as soon as they have been printed. Removing them later is a lot of work and leaves unpleasant marks.

     

• Material
  • Threaded bushes 10x M3 and 4x M4 (standard parts)
  • Screws 10x M3x30, countersunk head
  • 1x USB panel jack type C 
  • 2x USB panel jack type A (USB extension cable for touch option)
  • HDMI with angled plug, flat ribbon cable
  • Angled plug micro-USB, ribbon cable
  • Socket connector 3 pins for connection to GPIO (grab box)
  • Installation cable (red and black, grab box)
  • RaspBerry Pi model 3B
    • Heat sink
    • MicroSD 128GB
  • Monitor/display 10.1”
    used here: HAMTYSAN 10.1” Portable HDMA Monitor (234x143x7.3mm³)

  • Wall bracket
    used here: BONTEC Full-Motion TV Wall Mount, Model:237

     

• Optional touch function
  • For our project, the touch functionality of the display is not required, it would even be harmful as visitors could adjust everything. Therefore, the first solution only included the power supply of the display via USB, but not the data connection.
  • However, I fully understand that this function in particular is very interesting for normal use.
  • That's why I extended the project and established the data connection to the display.
    • Instead of the built-in USB socket, which only provides the power connections, I cannibalized a USB extension cable. This also provides the data lines, which were then soldered directly to the Raspi (see photos).
    • The corresponding USB port must of course no longer be used for any other purpose and was fitted with a dummy plug.
    • As the touch function would still be harmful in our application, one of the data lines was connected via a switch that was glued to the LAN socket. This hidden switch can be operated with a pen tip to activate touch when required.