Viele gute Dinge lassen sich mit einem Raspberry-PI realisieren. Zu diesen zählt zweifellos auch der VDR (Video Disk Recorder). Die dafür notwendige Software VDR wurde von Klaus Schmidinger und das für den RPI notwendige Ausgabe-Plugin rpihddevice von Thomas Reufer entwickelt. Für Ihre großartige und unermüdliche Arbeit möchte ich Ihnen an dieser Stelle danken.

Hier geht es nun um den Hardware Aufbau.

Ich hatte mir das Ziel gesetzt, ein vollständiges Gerät zu bauen, welches sich mittels Fernbedienung einschalten und steuern lässt, HD Inhalte dem Fernseher zuspielt und den Ton über die HiFi Anlage abspielt. Das ist grundsätzlich auch kein Problem für den RPI, jedoch kann ich den HDMI Ton nicht über meine ältere HiFi Anlage verarbeiten. Der RPI besitzt zwar auch einen analogen Soundausgang, dieser ist aber von äußerst miserabler Qualität. Zum einem werden an diesen Ausgang alle möglichen digitalen Störsignale aus dem Prozessor Umfeld mit übertragen, zum anderen besitzt der analoge Soundausausgang vom RPI keinen DAC wie allgemein üblich, sondern erzeugt das Signal mittels PWM (Pulsweitenmodulation) über einem Tiefpass. Und das klingt schrecklich (nähere Informationen und Messungen dazu findet man auch hier).

Eigentlich würde eine gute USB Soundkarte das Problem mit dem Sound lösen, auch Hifiberry und Co wären eine Alternative. Jedoch funktionieren alle diese Lösungen momentan nicht mit dem rpihddevice. Darum habe ich einen anderen Weg für einen guten Sound gesucht. Ein HDMI Splitter entkoppelt den Ton aus dem HDMI Signal und wandelt es digital nach S/PDIF (Toslink) bzw. Analog Stereo um. Diesen HDMI Splitter habe ich mit ins Gerät integriert. Weiterhin ist ein Infrarot Empfänger eingebaut, der die Signale einer Fernbedienung empfängt und zum RPI leitet. Auch ein Infrarot Sender ist installiert. Mit diesem kann ich meine alte HiFi Anlage über den VDR mittels Infrarot steuern. Als optische Anzeige habe ich ein sehr leuchtstarkes und kontrastreiches OLED-Display zur Informations-Anzeige eingebaut . Weiterhin zeigt eine Duo Led im Einschalt-Taster verschiedene Betriebszustände an und gibt auch optisches Feedback beim benutzen der IR Fernbedienung. Für diese Funktionen habe ich zwei Platinen entwickelt. Diese sind für Selbstätzung optimiert, also mit stärkeren Leiterbahnen und 2-3 Drahtbrücken für einseitiges Leiterplatten-Layout.

Über J2 wird das Gerät mit Spannung versorgt. Ein LC Tiefpass eliminiert Netzstörungen. Der LM3940 erzeugt 3,3 Volt für die Baugruppen Wake-Up Controller, OLED Display, TSOP IR Empfänger, IR-Sender. Ein Power Mosfet IRML6402 schaltet die Spannung für den HDMI Splitter ein. Ein Wake-Up Microcontroller wertet die IR Signale aus und steuert entsprechend über eine Transistorstufe einen Optokoppler, der dann einen Reset am Anschluss P6 auf dem RPI zum Booten auslöst. Mit J4 kann festgelegt werden, ob der RPI den HDMI Splitter während des Bootvorgangs einschaltet, oder ob der Splitter dauerhaft eingeschaltet bleibt. Dies ist für Servicezwecke oder zur Fehlersuche sinnvoll.
Der TSOP 34136 empfängt die IR Daten und leitet diese an den GPIO18 vom RPI . Parallel dazu kommen die IR Daten zum Wake-Up Controller und über R9 zum T2. Dadurch werden die IR Signale auf das Dauerlicht der Duo Led aufmoduliert und diese flimmert dezent beim Empfang von IR Signalen. Vom GPIO Pin 19 bekommt T1 das IR Sende Signal. Die Leds 1 und 2 sind IR Sende Dioden. Der Taster S1 legt bei Betätigung High Pegel auf die Transistorstufe vom Optokoppler zum Schalten von RPI P6. Wenn GPIO Pin 27 vom RPI High Pegel erzeugt, schaltet T3 durch und zieht damit das Gate vom IRML6402 gegen Masse. Dadurch schaltet das Mosfet durch und das OLED Display wird eingeschaltet. LD1 ist eine Duo Led rot/grün . Ist das Mosfet geschaltet, leuchtet die grüne Seite von LD1. Ist das Mosfet gesperrt, verlöscht grün von LD1 und die Basis von T4 bekommt über R13 negative Spannung und T4 schaltet. Dadurch leuchtet jetzt die rote Seite von LD1.
Eine besondere Bedeutung hat GPIO27. Ein RPI kennt keinen Standby im herkömmlichen Sinne, also das nicht benötigte Teile ausgeschaltet werden und stromlos sind. Wenn der RPI herunter gefahren ist, dann befindet sich die CPU zwar im Halt, aber trotzdem stehen alle Komponenten weiterhin unter Spannung. Um nun periphere Komponenten im Soft-Off abschalten zu können, bedarf es einer Möglichkeit, der Hardware den Zustand Standby und Betrieb zu signalisieren. Dies bewerkstelligt GPIO 27. Dieser hat im Standby Low-Pegel und wird während des Bootens recht früh auf High initialisiert. Über diesen Pegel werden dann HDMI Splitter und OLED-Display eingeschaltet sowie die Farbe der Duo-Led an der Front gewechselt.
Das Gehäuse besteht aus zwei U-förmigen Teilen, die das Ober und Unterteil ergeben. Diese sind aus 0,8mm Aluminiumblech gefertigt. In die Frontplatte sind Gewindebolzen und Plastikhülsen eingelassen, um das Display und die Frontplatine befestigen zu können. Die Platinen vom RPI , Wake-Up Controller und HDMI-Splitter sind auf einem 1,5 mm starken Montageträger montiert. Dort sind diese über Gewindebolzen und 10 mm Distanzhülsen befestigt. Der Montageträger wird dann an die Unterschale vom Gehäuse befestigt. An dem Montageträger ist auch die Rückblende befestigt.
Das HDMI Kabel vom RPI zum HDMI-Splitter ist eine Eigenanfertigung und wurde aus Selbstkonfektionierungssteckern angefertigt. Das Kabel hätte durchaus etwas kürzer sein können, aber das wußte ich anfangs noch nicht so genau. Auf dem OLED-Display ist hier noch die Schutzfolie vorhanden.
Der HDMI-Splitter überträgt 24/50/60fs 1080p/1080i/720p/576p/576i/480p/480i 24bit/deep color 30 bit, 36 bit Video und leitet alle Audio Formate über HDMI durch. Der DAC wandelt nach Cinch 2 Kanal Stereo von 2.1 oder 5.1 PCM/LPCM. AC3/DTS und PCM werden über S/PDIF Toslink weiter geleitet. Der HDMI Splitter verstärkt auch das HDMI Signal. So mußte ich für einen Fernseher die Signalstärke am HDMI Ausgang des RPI per Software anheben, um Signalfehler am Fernseher zu verweiden. Das Problem war seit dem Einsatz des HDMI Splitters nicht mehr vorhanden.
Hier ist ein erster Test zum Einpassen aller Baugruppen in das Gehäuse zu sehen. Das Gehäuse ist noch unlackiert, die Frontscheibe und die Gehäusefüsse sind noch nicht montiert.
Die Frontscheibe besteht aus 4 mm starkem Bastlerglas, welches an den Kanten abgerundet und anschließend poliert wurde. Die Herstellung von Frontscheiben habe ich hier exemplarisch beschrieben . Dazu habe ich das VDR-Logo im Layout positioniert und tiefschwarz ausgedruckt. Danach wurden die Fenster für die Infrarot Bauteile und das Display heraus getrennt. Dieser Ausdruck wurde auf die Frontscheibe geklebt. Damit das Fenster für die Infrarot Teile unsichtbar ist, wurde dann eine tiefschwarze IR Folie bündig ins Fenster geklebt. Diese habe ich aus unbelichtetem DIA Film gewonnen. Eine Beschreibung zum Selbstbau von Infrarot Filtern findet man hier . Die Frontscheibe paßt nun bündig in den 1,5 mm tiefen Ausschnitt der Frontplatte und ragt dabei 2,5 mm heraus.
Die Rückblende besteht aus 0,8 mm Aluminiumblech, auf dem dann der Beschriftungsausdruck geklebt wurde. Damit die Oberfläche abriebfest bleibt, ist das Papier mit einem transparenten Klarlack beschichtet.
In die Unterschale vom Gehäuse habe ich direkt unter der SD-Kartenhalterung des RPI eine Möglichkeit geschaffen, um die SD Karte auch ohne öffnen des Gehäuses zu tauschen
Die Duo LED ist in die Fronttaste des Einschalters integriert. Den Tastenkörper habe ich aus 8mm Aluminium gedreht und schwarz hart-eloxiert. Vorn ist eine 1,5 mm Bohrung eingebracht, in der ein transparenter 1,5 mm Faden von einem Rasentrimmer eingepresst wurde. Dieser fungiert als Lichtleiter. Von hinten habe ich den Tastenkörper auf 3,2 mm aufgebohrt und geschlitzt. So konnte ich dort die 3 mm Duo LED versenken und einkleben. Dann wurde der Tastenkörper auf den Taster geklebt.
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