Bastel-Projekt: GameBox mit Raspberry Pi und Powerbank

Während eines längeren Urlaubs überkommt mich des Öfteren die Bastel-Lust, um noch ein wenig mehr vom stressigen Büro-Alltag abzuschalten. Schon seit einiger Zeit spiele ich mit dem Gedanken mir einen kleinen Arcade-Automaten zu fertigen.

Das fertige Objekt soll zwar auch zum Spielen gedacht sein, aber auch multifunktinoell mittels externem HDMI- und USB-Anschluss auch noch für weitere Geräte (Kamera, NES Classic Mini, o. ä.) genutzt werden können. Über den Weihnachts-Urlaub sollte es endlich so weit sein, das Projekt in die Tat umzusetzen.

Ziel: Ein Tisch-Arcade-Automat

Die original Arcade-Automaten sind große Standgeräte und daher schon aus Platzgründen komplett raus. Nun gibt es schon einige Konstruktionen solcher Arcade-Automaten, bei denen einfach der untere Teil weglassen wird und der Automat damit direkt auf den Tisch gestellt wird. Allerdings ist selbst das noch viel zu groß für unsere Bude. Von daher musste eine komplett andere Lösung her und ich musste mir am Ende doch noch selbst etwas überlegen.

Google lenkte mich dann irgendwann beim Herumstöbern auf dieses Plywood Arcade Suitcase. Der Gedanke dahinter gefiel mir! Zum einen kann ich den Koffer zusammenklappen und so möglichst platzsparend verstauen, zum anderen habe ich trotzdem keine Einbußen durch das Nutzen eines kleineren Displays usw. Damit war die Grund-Idee also festgelegt.

Mehr wollte ich mir nicht aus dem obigen Link herausziehen, da ich ja selbst etwas fertigen wollte und schon einen Monitor nebst Raspberry aus früheren Projekten hatte. Genau das ist übrigens der springende Punkt. Ohne eine solche schon vorhandene Grundausrüstung würde ich persönlich ein solches Projekt nicht starten, da die Einzelteile am Ende locker bei 300 bis 400,- EUR (je nach Monitor-Modell und -größe und Raspberry-Modell) plus gewähltem Holz usw. liegen können.

Ich wollte in dem Projekt auf jeden Fall:

• den hier schon einmal vorgestellten 15 Zoll Monitor verwerten
• Einen HDMI-Anschluss nach draußen verlegen, um auch ohne den Raspberry den Monitor beispielsweise als externen Bildschirm für die Kamera bei Videoaufnahmen, oder den NES Classic Mini o. ä. nutzen zu können. Dazu galt es diverse Hürden zu überwinden. Zum einen musste noch ein HDMI-Anschluss nach draußen verlegt werden, der dann zum verbauten Monitor weiterführt und ein HDMI-Splitter verbaut werden, der dann zwischen Extern und Raspberry hin- und herschaltet.
• USB-Anschlüsse nach draußen verlegen, um evtl. noch weitere GamePads oder eine Tastatur, o. ä. bequem an den Raspberry anschließen zu können
• eine Powerbank vermutlich wechselbar verbauen, damit nicht immer ein Stromkabel angeschlossen werden muss und die GameBox flexibel bleibt
• Lautsprecher verbauen, da die Lautsprecher des verbauten Monitors sonst etwas dumpf geklungen hätten

Benötigtes Werkzeug

Für die Bastel-Arbeit benötigte ich unter anderem das folgende Werkzeug. Hierbei ist zu beachten, dass das in eurem Fall komplett abweichen kann, da ihr evtl. einen anderen Monitor verbaut, schon Werkzeug zu Hause habt, im Falle des Werkzeugs auf eine andere Marke setzt und dann sogar noch welches Holz ihr verwenden möchtet, ob ihr sichtbare oder unsichtbare Schrauben verwenden möchtet, ob ihr mit Holzdübeln leimt, wie groß die Box wird (bzw. der Monitor ist – daran habe ich mich hauptsächlich orientiert), die Box in einen vorhandenen Koffer montiert wird uvm.

Es folgt also mein für dieses Projekt verwendetes Werkzeug:

• Oberfräse (ACHTUNG! Kein Kauftipp! Siehe weiter unten…)
• Akku Kreissäge
• Stichsäge
• Akku Bohrschrauber
• Akku-Schleifer
• Express-Holzleim
• Lötkolben-Set (Projekt ist größtenteils auch ohne Lötarbeiten möglich)
• Forstnerbohrer-Set
• Zangen, Schraubenzieher und oder Bit-Aufsätze, Hammer, Schleifpapier usw.

Verbaute Elektrik und weitere Komponenten

• Beleuchteter Arcade Joystick und Buttons
• 15 Zoll Monitor
• Raspberry PI 3 Model B
• HDMI Splitter um den Monitor auch extern nutzen zu können
• Schalter um die Powerbank ein/ausschalten zu können
• USB / HDMI nach draußen verlegen
• Doppel-USB-Buchse für außen
• MEGA Lautsprecher *hust*
• USB Typ-C und HDMI 90 Grad abgeknickt, um Platz zu sparen
• Speaker-Grill gedruckt

Los geht es!

Ich nehme den vorhandenen 15-Zoll-Monitor als Orientierung für die Größe meiner späteren Box. Die Kabel für den Bildschirm (USB für Strom, HDMI für Bildsignal) habe ich durch Kabel mit 90 Grad abgewinkeltem Stecker gekauft. Ohne diese Stecker sieht das wie folgt aus und man benötigt fast 3 cm Platz auf beiden Seiten des Monitors zusätzlich, weil der Strom links und HDMI auf der anderen Seite eingesteckt wird:

Mit den abgewinkelten Steckern genügt mir rechts und links vom Monitor noch ca. 1 cm freier Platz im Koffer.

Dann muss die Höhe der Kiste abgemessen werden. Der Deckel wäre theoretisch sehr flach, da der Bildschirm nur etwas mehr als einen Zentimeter hoch ist. Aber auf der Unterseite muss die ganze Technik rein und dann steht oben noch der Joystick ca. 6 cm raus, der mir natürlich nicht zusammengeklappt im Deckel in den Monitor pieksen soll.

Ich habe also unten 5 bis 6 cm Platz unter der Platte mit den Bedienelementen gelassen, damit Lautsprecher, Powerbank, Raspberry, Joystick, Kabel, Buttons, HDMI-Splitter usw. reinpassen und oben dann zum Monitor fast nochmal dasselbe, damit noch Platz für den Joystick bleibt.

Die Holzbox

Ich persönlich wollte es dieses Mal etwas professioneller angehen und die Box so bauen, dass man von außen keine Schrauben sehen sollte. Dafür gäbe es beispielsweise das oft in Amerika genutzte Jig-System, bei dem die Schrauben von Innen verdeckt schräg in das Holz reingeschraubt und das Holz zusätzlich verleimt wird.

Plan B wären Holzdübel oder auch nur Schrauben, welche versenkt und von außen noch mit einem kurzen Holzdübel verdeckt werden. Aber in meinem Fall wollte ich mit der Fräse üben und habe mir deshalb in stundenlanger Arbeit Nuten und Falze gefräst und die Kiste anschließend verleimt.

Mangels hochwertiger Fräse klappte das aber mehr schlecht als recht und so musste ich sehr viel nachschleifen und spachteln, weil sich bei mir die Klammer für die Höheneinstellung gern während des Fräsvorgangs um kleinste Millimeter verschoben hat. Wie heißt es so schön? Weg billig kauft, kauft zweimal! Oder er schleift und spachtelt sich eine Stunde lang anschließend den A…. ab.

Nun wäre eine große Bandsäge nicht schlecht, damit die Kiste mit verleimtem Boden und Deckel auseinander gesägt werden kann und man einen Bodenteil und einen Deckel hat. Mangels Bandsäge habe das dann mit der Stichsäge gemacht und anschließend wieder das gute alte Schleifpapier angeworfen.

Im nächsten Schritt habe ich die etwas dünnere Platte für die Buttons, Joystick, Speaker, Schalter etc. zurecht gesägt und mit den Forstnerbohrern die Löcher für die Buttons und die Speaker ausgesägt.

Die oben verlinkten Speaker kann man übrigens ganz einfach mit gutem Willen auseinandernehmen und verbauen. Ich habe mir dann der Einfachheit halber noch ein Speaker-Gitter aus dem 3D-Drucker rausgelassen und einfach drauf geklebt.

Der Lautstärkeregler

Nun stand noch auf der ToDo den Lautstärkeregler ebenfalls nach oben durch die Platte zu legen und einen Drehregler für die Lautstärke zu befestigen. Das war mit ein wenig Bastelarbeit und 3D-Drucker verbunden. Ist kein 3D-Drucker zur Hand, kann man das aber auch sicherlich aus Holz oder evtl. auch Metall machen.

Ich habe also diesen Volume Knob hier aus Thingiverse genommen und oben und unten die Schrägen in Tinkercad entfernt. Anschließend habe ich den Knopf noch verlängert, damit auch damit durch die Holzplatte komme. Dazu wird er dann nach dem Druck einfach umgedreht durch ein gebohrtes Loch in der Platte geführt.

Die Platinenhalterung

Nächster Schritt waren zwei Halterungen für die kleine Platine (Verstärker und Lautstärkeregelung) der Lautsprecher. Ich habe es mir hier einfach gemacht und schon der erste Druck aus dem 3D-Drucker genügte mir hierfür.

Auf jeder Seite noch ein kleines Loch reingebohrt und die Halterung an die Platine geklebt (Heißkleber) und dann von unten an das Loch im Holz für die Lautstärkeregelung geschraubt und den Regler mit Heißkleber auf das Volume-Rädchen geklebt. Fertig.

Testweise musste natürlich gleich mal alles zusammengesteckt und in Aktion betrachtet werden. Es fehlt noch eine ordentliche Verkabelung, die Schalter, um von außen die Powerbank vom Raspberry trennen zu können und noch die nach außen geführten Anschlüsse für HDMI und USB.

Auf dem Bild hier sieht man neben dem Kabelsaustall die kleinen noch fest geklemmten Klötzchen, die ich in alle vier Ecken geklebt habe. Diese haben den Sinn, dass zum einen die Kiste selbst etwas stabiler verleimt ist und zum anderen habe ich dort noch vier Magnete versenkt und im Deckel darüber Muttern oder Unterlegscheiben, damit die Platte mittels der Magnete festgehalten wird.

Stromversorgung

Gerade nur nebenbei erwähnt ist die Stromversorgung natürlich nicht ganz einfach gewesen. Möglicher Plan war das verbauen eines Netzteils mit mehreren USB-Ausgängen und rauslegen des Stromanschlusses. Allerdings sollte die Box ja flexibel bleiben und nachdem die Komponenten einzeln (!) nicht viel Strom abzapfen, müsste das ja über USB klappen, oder?

In meinem Fall klappte das aber natürlich nicht so einfach, wie ich mir das ursprünglich gedacht hatte. Die Komponenten, welche Strom benötigten waren:

• Speaker mit kleinem Verstärker
• Monitor
• Raspberry Pi
• Joystick plus Controller

Der HDMI-Splitter KANN mit Strom versorgt werden, braucht das aber nicht, wenn über das HDMI-Kabel auch die 5V fließen. Damit war der also zum Glück raus.

Jedes der anderen Elemente kann von Werk aus via USB mit Strom versorgt werden. Allerdings ist der Raspberry ein wenig anspruchsvoller und möchte gern etwas mehr als die Norm von 5V als Strom spendiert bekommen. In meinem Fall zeigte er fast immer einen kleinen gelben Blitz in der RetroPie-Oberfläche an und meckerte über den mangelnden Saft. Ein bisschen Google hier und da brachte mich zu dem Ergebnis, dass der PI eben auch mal 5.25V schluckt – je nachdem, was an den USB-Ports so angeschlossen wird.

Ich habe nun also mit einem Billig-Prüfgerät einige der hier im Haushalt über die Jahre angesammelten Powerbanks ausprobiert und jede davon gab unterschiedliche 5V ab. Von fast genauen 5.0V bis 5.11V war alles dabei. Die Powerbank mit 5.11V war im Grunde gut, aber die Powerbank ist etwas älter und kleiner hat auch nur einen USB-Ausgang. Hänge ich dort also meine vier Geräte via passivem USB-Splitter dran, war das am Ende wieder zu wenig und der Blitz erschien.

Die Powerbank

Also begab ich mich auf die Suche nach einem potenziellen Kandidaten für eine Powerbank. Ich hatte diverse Kriterien, die erfüllt werden sollten. Einige Powerbanks können dies, die andere jenes, aber es stellte sich heraus, dass es gar nicht so einfach war, eine Powerbank mit allen (gewünschten) Funktionen zu erhalten.

Bei UGREEN wurde ich dann aber fündig. Diese 20.000 mAh Powerbank beherrscht:

• Fast Charging (PD und QuickCharge 3.0, 2.0, FCP und AFC)
• 2-3 Geräte können gleichzeitig mit Strom versorgt werden
• Die Powerbank kann gleichzeitig geladen werden und versorgt die angeschlossenen Geräte trotzdem mit Strom *
• Schöne Größe von 20.000 mAh
• Der Ausgang soll 5V/2.4A sein, aber auch 5.1V und 5.2V unterstützen

Ich habe mir dann an einen der Ports den Monitor angeschlossen und an den anderen den Pi mit dort angeschlossenem Joystick und Lautsprecherverstärker. Das klappte prima auch ohne weiteren Hub.

Die Strom-Schalter

Ebenfalls auf meinem ToDo stand das verbauen zweier Schalter, welche dann zum einen den Strom zum Raspberry und zum anderen den zum Monitor steuern. So muss ich nicht immer den Deckel zu den heiligen Innereien (äh dem Kabelsalat) öffnen.

Ein erster Probelauf mit via Lüsterklemme fix zusammengeschraubtem Testverbau klappte überraschenderweise problemlos mit einer der alten Powerbanks.

Ich bin wie gesagt kein Elektriker (!) und hab einfach das rote Kabel gekappt und den Schalter dazwischen gehängt. (Das rote Kabel sollte die 5V + liefern.) Mache ich dann via Kippschalter den Strom aus, geht auch das Licht an der Powerbank aus.

Es sollte also alles richtig gemacht worden sein und die Schalter schauen zugleich noch unglaublich sexy aus. :) Von meinen Lötkünsten erspare ich euch die Fotos. Im Grunde ist es aber nichts besonderes – abisolieren, mit Lötkolben + Lötzinn die beiden Kabel verbinden und abschließend noch ein Schrumpfschlauch drüber. Fertig.

Ein Kippschalter für den Monitor, der andere für den Rest. Sobald der neue Ortur Laser hier eingetroffen ist, kommt noch ein Monitor und ein Raspberry-Icon darunter zur Beschriftung. Auch unter den Volume-Knopf werde ich noch ein Icon brutzeln, damit man das auch alles ordentlich erkennt. Die Arcade-Buttons können übrigens auch auseinander genommen werden und mit beschriftet werden.

* = Wie sich herausstellte lässt sich zumindest meine Powerbank hier doch nicht gleichzeitig aufladen. Jedenfalls machte der Raspberry direkt einen Reset, wenn ich ein Ladekabel an die Powerbank angeschlossen hatte. Direkt danach noch einen und dann habe ich das Konzept auch sofort wieder verworfen. Ich möchte ja ungern die Hardware grillen.

Die externen Anschlüsse

Außen an die Box müssen dann noch die zwei Scharniere auf der Rückseite geschraubt werden und auf der Front habe ich noch zwei Schatullen-Verschlüsse angebracht (siehe Bild oben).

Auf diesem Foto habe ich dann auch noch einen der Doppel-USB-Stecker nach außen geführt und das Loch dazu gebohrt. Den gleichen Stecker gibt es auch noch mit einem USB und einem HDMI-Anschluss. Der kommt neben den Doppel-USB-Anschluss.

Im Inneren haben die Stecker schon Kabel angebracht, die dann mit einem USB oder HDMI-Anschluss enden und einfach in den Raspberry Pi oder den HDMI-Anschluss des Splitters gesteckt werden können.

Die beiden Dinger hatten übrigens ein fieses Maß. Weder meine Forstnerbohrer noch die Lochkreissäge hatte die richtige Form. Entweder zu groß oder zu klein. Also musste ich den kleineren Lochbohrer nehmen und anschließend mit der Raspel das Loch vollends anpassen.

Im Inneren musste noch der HDMI-Splitter angeschlossen werden. Das gestaltet sich aber super einfach. Nur den Monitor in den OUT stöpseln und den Raspberry Pi und den externen HDMI-Anschluss an den INPUT 1 und INPUT 2 stecken. Der Splitter merkt sich den zuletzt genutzten INPUT und erkennt, auf welchem INPUT ein Signal ankommt.

In einem ersten Test habe ich:

• Eine DSLR via MiniHDMI->HDMI Kabel erfolgreich angeschlossen
• Ein Huawei P30 Pro via USB Typ-C -> HDMI erfolgreich angeschlossen
• Ein Macbook Pro 13″ mit Touchbar via USB Typ-C -> HDMI erfolgreich angeschlossen

Bis auf ein Gerät (Kamera) musste ich nicht einmal manuell umschalten. Mit manuellem umschalten klappte dann auch die Bildausgabe der Kamera als Vorschau auf dem Monitor. Die beiden Schalter leisteten hier gute Arbeit und ich konnte mit der Powerbank einfach nur dem Monitor Strom geben, um nicht der Powerbank zuviel Strom abzuziehen.

Für den Fall, dass das mal nicht klappt, kann man entweder via IR-Fernbedienung oder via Button auf dem Splitter zwischen den Eingängen hin- und herschalten.

Damit sollte es das in meinem Fall mit der Hardware soweit gewesen sein.

Installation der Software

Die Installation gestaltet sich recht einfach. Hierfür muss zuerst einfach das RetroPie-Image heruntergeladen werden. Dann benötigt ihr ein Flash-Tool, um das Image auf eine MicroSD-Karte packen zu können. In meinem Fall habe ich hierfür auf dem Macbook Pro die App balenaEtcher genommen. Dort wird dann nur das Image und die SD-Karte ausgewählt und schon geht es los.

Anschließend die Karte in den Raspberry Pi einstecken, alles (Joystick, Monitor, Strom) anschließen und den Raspberry Pi starten. Es folgt der Boot-Vorgang und RetroPie passt sich an die Größe der SD-Karte an. Danach sollte RetroPie den Joystick erkennen. Nun müssen die jeweiligen Tasten zur Konfiguration gedrückt werden und das war es dann auch schon.

Bezüglich Quellen für ROMs für RetroPie werde ich hier nichts weiter schreiben, da Google hier verschiedenste Aussagen liefert. Die harmloseste dabei ist die, dass man im Besitz des original Cartridge sein muss, dann ist auch ein selbst erstelltes ROM in Ordnung.

Andere sagen, dass kein Kopierschutz umgangen werden darf, wieder andere gehen generell von illegalen ROMs bei Spielen aus und akzeptieren nur Homebrews usw. Ich kann euch also nur empfehlen euch selbst schlau zu machen, was erlaubt und was nicht erlaubt ist.

Fazit zu meiner GameBox-Bastelei

Alles in allem hat mir das Projekt sehr viel Spaß gemacht! Teilweise waren Schritte super einfach, teilweise bin ich an fast an meine Grenzen gestoßen. Insgesamt habe ich zusammengefasst locker zwei Tage daran gearbeitet, wobei es in meinem Fall eher eine Woche mit Unterbrechungen war.

Unterbrechungen gab es teils einfach, weil es zu spät wurde, teils weil mir noch irgendwas eingefallen war, dass noch blitzschnell nachbestellt werden musste und die Stromversorgung war ja auch nicht so einfach, wie ursprünglich angenommen.

Mir persönlich ging es bei dem DIY-Projekt eher darum, die Box inkl. meiner speziellen Anforderungen wie z. B. die Stromversorgung via Powerbank, Ausgänge für HDMI und USB usw. hinzubekommen. Durch die externen USB-Anschlüsse kann auch noch eine Tastatur ganz bequem an den Raspberry Pi und durch den externen HDMI auch noch ein ganz anderes Gerät (Kamera zur Vorschau bei Video-Drehs, SNES Classic Mini, o.ä.) an den sonst eigentlich fest verbauten Monitor angeschlossen werden.

Es soll noch eine Beschriftung der verbauten Tasten und Schalter kommen und ich überlege auch noch das Äußere der Box mittels Laser irgendwie interessanter zu gestalten. Simples lackieren oder einölen finde ich eher langweilig. Eventuell noch Flammen. Aber dann muss ich vorher alles wieder ausbauen… Wir werden sehen, was es am Ende wohl wird.

Ich überlege mir wegen des Gewichts eventuell später mal meinen Holzkoffer durch einen dieser Universalkoffer mit Schaumstoff-Innenteil auszutauschen. Das dürfte dann insgesamt alles sehr viel leichter werden. Aber nachdem in solch einem Plastikkoffer keine Halterungen für Modifikationen vorhanden sind, müsste ich vermutlich fast wieder von vorn anfangen. Im nächsten größeren Urlaub dann vielleicht? :)

Habt ihr auch schon solche (Mammut-)-Bastel-Projekte hinter euch gebracht? Gern ab in die Kommentare damit!

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