Tinkerforge: Baukasten aus Open-Source-Hardware

Wie eine Mischung aus Lego-Technic und Mindstorm für Erwachsene wirkt der Hardwarebaukasten von Tinkerforge. Mit den kleinen Elektronikbausteinen lassen sich beliebige Geräte bauen und erweitern, vom Roboter bis zur Heimautomation. Die komplette Hardware und Software ist Open Source.

Artikel veröffentlicht am 9. Dezember 2011, 12:16 Uhr, Jens Ihlenfeld

Zwei drahtlos verbundene Brick-Stapel mit Motor und Batterie (Bild: Tinkerforge)

Das Startup Tinkerforge aus dem ostwestfälischen Stukenbrock hat eine Art Hardware-Baukastensystem entwickelt. Die unterschiedlichen Module lassen sich einfach aufeinanderstecken und durch Sensor- und Aktormodule erweitern. So lässt sich eine Fernsteuerung für die Kaffeemaschine oder ein Roboterarm entwickeln.

Die einzelnen Bausteine, Bricks genannt, haben eine Grundfläche von 4 x 4 cm. Sie sind mit einem 32-Bit-Mikrocontroller, einem USB-Port und zwei Status-LEDs ausgestattet. Bis zu acht dieser Bricks können übereinandergestapelt werden, wofür die Bausteine über entsprechende Anschlüsse verfügen. Zudem haben sie zusätzliche Anschlüsse für sogenannten Bricklets, die per Kabel oder drahtlos angeschlossen werden, um zusätzliche Funktionen hinzuzufügen.

Bricks

Tinkerforge bietet verschiedene Bricks an, die alle 4 x 4 cm in der Grundfläche messen - vom Masterbrick, über den alle anderen Bricks gesteuert werden, über den DC-Brick zur Ansteuerung eine Motors und Stepper zur Ansteuerung von Schrittmotoren bis hin zum Servo-Brick, der bis zu sieben Servos steuern kann, und dem IMU-Brick, der Sensordaten verarbeitet.

Der Master-Brick übernimmt im Normalfall auch die Stromversorgung und speist sich selbst per USB. Da große Stacks aber mehr als die darüber verfügbaren 500 mA benötigen, bietet Tinkerforge auch Power Supply Boards an. Sie haben die gleiche Größe wie Bricks und werden einfach als unterstes Element eines Stapels positioniert.

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Tinkerforge: Master Brick

Master-Erweiterungen

Master-Bricks können Nachrichten zwischen den einzelnen Bricks und dem PC routen, der für gewöhnlich per USB angeschlossen wird. Mit den Master-Extensions kann das Interface des Master-Bricks zudem umgeleitet werden, wobei drahtlose und drahtgebundene Erweiterungen zur Verfügung stehen. Diese Erweiterungen funktionieren transparent, es macht also keinen Unterschied, ob ein Brick direkt angesteckt oder drahtlos über eine Master-Erweiterung angebunden ist.

Bricklets

Bricklets erweitert die Funktionen der einzelnen Bricks. Es gibt viele von ihnen, darunter Bricklets, die physische Werte wie Rotation, Spannung, Ladung oder Umgebungslicht messen, aber auch solche, die Relais schalten, digitale Ein- und Ausgaben verwalten oder ein LCD ansteuern, um darauf Informationen darzustellen. Zudem bietet Tinkerforge Potis und Joysticks zur Steuerung an.

Bis zu vier solcher Bricklets lassen sich an jeden Brick anschließen. Sie werden beim Start eines Bricks automatisch erkannt. Ihre in einem Eeprom gespeicherten Plugins werden in den Flash-Speicher des Bricks kopiert, so dass die entsprechenden Funktionen vom PC aus auf dem Brick gestartet werden können.

Anders als Bricks haben Bricklets keine feste Größe und Form.

Programmierung und Steuerung

Die Module können mit einem PC, Handy oder Tablet von einem vom Anwender geschriebenen Programm gesteuert werden. Dabei ist es egal, wie sie miteinander verbunden sind, so dass ein Umbau des Systems ohne jegliche Programmcode-Änderung möglich ist.

Programmiert wird die Tinkerforge-Hardware in C, C++, C#, Java oder Python, künftig sollen auch weitere Sprachen unterstützt werden. Dazu stellt Tinkerforge ein High-Level-API zur Verfügung, über das sich die Funktionen der Bricks und Bricklets aufrufen lassen. So soll es auch ohne große Programmierkenntnisse möglich sein, Programme für die Bausteine zu entwickeln.

Wer will, kann aber auch das Low Level Programming Interface (LLPI) nutzen und die Bricks beispielsweise durch ein Arduino-Board ansprechen. Über das On Device Programming Interface (ODPI) ist es zudem möglich, eigene Firmware für die Bricks zu schreiben.

Open Source

Sowohl Hardware als auch Software des Tinkerforge-Baukastens sind Open Source: Die Software steht unter GPL, die Hardware ist unter der Cern Open Hardware Licence veröffentlicht.

Die beiden Tinkerforge-Gründer Bastian Nordmeyer und Olaf Lüke bieten ihre Bausteine in einem eigenen Onlineshop an, bis Ende 2011 noch mit zehn Prozent Rabatt. Ein Master-Brick kostet dort derzeit 26,99 Euro, die übrigen Bricks sind für 40,50 Euro zu haben. Die Bricklets kosten je nach Funktion zwischen 4,49 Euro und 17,99 Euro. Am teuersten sind der Feuchtigkeitssensor und ein LCD.