Ich zähle zu den glücklichen Nexus One Besitzern, allerdings mit einer Vodafone Firmware der Version v2.1. So beschloss ich kurzerhand das Handy zu rooten um von der Vodafone Firmware wegzukommen zu einer aktuellen Google Firmware. Das ging recht problemlos und innerhalb einer Stunde war die aktuelle Firmware auf meinem N1. Die Vorgehensweise zum Updaten kann man unter Android-Hilfe.de nachlesen.

Die ADK Seite beschreibt, was alles benötigt wird um mit dem Accessory mode zu beginnen. Aus dem ADK package wurde die Android DemoKit App ohne Änderungen übernommen. Anstelle des DemoKits wird ein selbstgebasteltes DemoKit verwendet, bestehend aus einem Arduino Uno, einem, Sparkfun USB Host shield und ein selbstgebautes IO shield.

Achtung: Das Sparkfun Host shieldarbeitet nicht mit einem Ardunio Mega oder Mega2560 wegen der verschiedenen SPI pins. Man kann aber das USB host shield v2.0 von Circuits@home für alle Arduino boards verwenden.Das Board ist allerdings etwas teuerer (40$) als das Sparkfun Shield (25$).

Die Arduino Firmware wurde auf den Arduino Uno bzw. Mega durch Romfont alias Inopia vorgenommen, dem Entwickler der MicroBridge (Android zu Arduino Bridge via ADB). Weil Romfont kein Handy mit v2.3.4 zur Verfügung hatte, bat er auf seinem Blog um Unterstützung um die Firmware zu testen. Die Firmware funktionierte bei mir nach einigen kleineren Modifikationen.

Stapelbare Headers has been used on the USB Host shield, so the IO shield can be attached above. At twurden verwendet um das USB Host shield und das IO Shield auf dem Arduino zu stapeln. Im Moment steckt daran ein micro Servo, eine RGB LED, eine rote LED (anstelle eines Relais) und a Sharp GP2D12 Distanzsensor. Zudem wird noch eine externe Stromquelle benötigt.

Videos

Das Video zeigt einen ersten Test des DIY DemoKit. Alles funktioniert ganz prima. Nach dem Einschalten des DemoKits geht das Handy in den Lade Modus. Schaltet man die Tastensperre aus, kommt die Abfrage ob man die App für das erkannte Zubehör starten will (das kann man auch durch Setzen des Hakens automatisieren). Dann startet die App. Zwischen den beiden Fenstern (Input und Output) kann man wechseln 7und sich die Werte der Eingänge anschauen oder die Ausgänge bedienen.

Weblinks

• Getting started with ADK
• Romfont’s Blog
• MicroBridge Code
• mein Letsmakerobots Blog

• All-in-one Remote
• Photoduino

Beide Projekte sind sich sehr ähnlich. Für mich schien Photoduino die beste Wahl für meine Bedürfnisse zu sein. Das Wichtigste für mich:

• Zeitraffer Funktion
• externe Trigger Funktionen für mikrofon oder Lichtschranken

Aber Photoduino bietet aber noch eine Menge mehr an Features:

• Druck Sensor
• 2fach Blitzgeräte Auslöser
• alle Kombinationen von Auslösern für Kamera und Blitzgeräte Funktionen

Photoduino Shield

Die Photoduino Platine bestellte ich von der Photoduino Seite. Die meisten der benötigten Teile sind sehr gebräuchlich, mit Ausnahme des Thyristors SCR BT149D. Kein Händler hat den und ich habe zunächst keinen Ersatz Typ gefunden (inzwischen habe ich den BRY55 bei Reichelt entdeckt, der könnte funktionieren). Auf anderen Schaltpläne, die man im Netz so findet, werden Optokoppler anstelle von Thyristoren verwendet. Also beschloss ich, die 4 Thyristoren durch einem 4-fach Optokoppler zu ersetzen.

Das Ergebnis ist hier abgebildet. Ich habe einen Adapter mit dem Optokoppler auf Lochraster aufgebaut. Davor testete ich den Aufbau auf dem Steckbrett und es funktionierte soweit gut. Nur den Blitz konnte ich nicht testen, mangels Verfügbarkeit.

Optokoppler Schaltung

Da einige Leute die Ersatz Schaltung mit dem Optokoppler haben wollten, hier noch das Schaltbild und ein Layout Entwurf:

Auf dem Photoduino Shield entfallen dadurch die Widerstände R5..8 und dir Thyristoren T1..4. Aus Platzgründen habe ich SMD Widerstände unten direkt am IC Sockel gelötet. Die Ausgänge des Optokopplers müssen jeweils überkreuz mit den Thyristor Anschlüssen auf dem Shield verbunden werden. Zusätzlich muß noch eine Masseverbindung gelötet werden.

Stückliste:

• 4 x SMD Widerstand 470Ohm
• 1 x 4fach Optokoppler PC847
• 1 x IC Sockel 16polig
• 1 Stück Lochraster doppelseitig Kupferkaschiert

Zusammenbau

Alle Teile sollten in ein schönes Gehäuse passen. Ich fand die Euro-Box von Reichelt perfekt für diesen Job. Bohr-Masken wurden mit SketchUp erstellt und ausgedruckt. Das Papier wird auf das Gehäuse gelegt, festgeklebt und die Löcher direkt durch das Papier gebohrt. Der schnellste und einfachste Weg, dies zu tun.
Lediglich der rechteckige Ausschnitt des LCD Moduls ist etwas mühsamer zu erstellen. Ein Dremel mit Mini Flex Scheibe zum Groben ausschneiden und eine Feile für die Feinarbeit, fertig!

Anschlüsse

Für die externe Anschlüsse wurden 7 Cinch-Buchsen und 1 Stereo 3,5 mm Klinke verwendet.

Die 3.5mm Stereo-Buchse wird für die Steuerung von Fokus und Auslöser der Kamera verwendet. Ich musste nur eine günstige Canon N3 kompatible Fernbedienung für mein Kamera Modell erwerben und mit einem Stereo-Klinkenstecker versehen.

Test Aufnahmen

Hier ist eine Testaufnahme mit einem Mikrofon als externen Auslöser. Der Sound des ersten Aufpralls löst die Kamera as.

Weitere Arbeiten

Im Moment funktioniert die LCD-Hintergrundbeleuchtung nicht. Mein LCD-Modul hat eine andere Pinbelegung für die Hintergrundbeleuchtung. Das muss behoben werden. Die Hintergrundbeleuchtung wird direkt über einen Digital IO betrieben. Besser wäre es, hier einen Transistor zu verwenden, Stromaufnahme kann sonst zu hoch sein. Gleiches gilt für die IR-Lichtschranke. Vielleicht wäre ein Redesign des Photoduino Board eine weitere Aufgabe für die Zukunft.

Mit einem externen Blitzgerät könnte man zusammen mit dem Photoduino einige kreative Fotoprojekte wie Highspeed Fotografie realisieren (Platzende Ballons, brechendes Glas etc.). Der Auslöser der Kamera ist dafür einfach zu träge, ein geladener Blitz zündet praktisch ohne Verzögerung. So etwas muß ich mir unbedingt zulegen. Weitere Photos, die mit Hilfe des Photoduino gemacht wurden, findet man in der Flickr Photoduino Group.

Weblinks

• Photoduino
• Photoduino Artikel auf Make:Online
• Photoduino Album auf Flickr
• Flickr Photoduino Group
• Reichelt Warenkorb

• Hindernissen erkennen und ausweichen,
• einer Wand folgen,
• einer Linie folgen.

Pacman war Teilnehmer am Dagu Robots beginner chassis Wettbewerb von letsmakerobots und belegte den 2. Platz (von 2 Teilnehmern)

Hardware

• FEZ Domino Board
• ArduMoto Board von Sparkfun
• DIY Linien Sensor mit 4 x CNY70 IR Opto Reflex Sensoren
• Sharp GP2D120 IR Sensor für Wand folgen
• Maxbotix EZ1 US Sensor für Hindernis Erkennung
• DAGU 2WD Beginners Robot chassis
• 2 x DAGU motors (Solarbotics GM8 clone)
• Piezo Lautsprecher für Sound Effekte

Schematics

Fez Domino Board Verdrahtung

Liniensensor

Software

Die Software findet man bei Google code.

Videos

Das folgende Video zeigt Pacman als Linienfolger.

Das nächste Video zeigt Pacman als Linienfolger und beim Hinderniss ausweichen.

Das letzte VIdeo zeigt eine verbesserte Version für den Dagu beginners robot Wettbewerb

Links

• Pacman im tinyCLR forum
• Pacman bei letsmakerobots
• Google Code page
• Pacman Flickr album

Hardware

Features

Zuerst einmal die technischen Daten:

• Microsoft’s .NET Micro Framework 4.1
• 72Mhz NXP LPC2388 ARM7 Processor
• Arduino Pin kompatibel
• Arduino shield kompatibel
• Debugging und Programmierung über USB unter Visual Studio 2010 (auch mit VS2010 Express)
• 21 digital IOs, 6 analog Inputs
• 3xUART, 1xI2C, 2xSPI, 1xCAN
• 3.3V IOs, 5V tolerant

Der Prozessor stammt von NXP. Es ist ein LPC2388 mit ARM7 core. 512kB FLASH und 96kB RAM. Darauf befindet sich bereits der .NETMF von GHI electronic. Mit .NETMF heißt der Chip dann USBizi und kann auch so von GHI bzw. tinyCLR für eigene Designs bezogen werden.

Arduino kompatibel

Das Schlagwort Arduino kompatibel bedarf weiterer Erklärung. Das FEZ Domino board ist von den Abmessungen und vom Pinout identisch zum Arduino. Die meisten Arduino Shields laufen sogar, entsprechende Treiber vorausgesetzt. Die Sonderfunktionen der Arduino IOs wie PWM und SPI, sowie die UART liegen fast alle auf identischen Pins. Auch die 6 analogen Inputs sind vorhanden. Lediglcih die I2C Schnittstelle liegt auf den Digital Pins 2 und 3 (Analog 4 und 5 beim Arduino). Obwohl der ARM7 Prozessor mit 3,3V läuft sind die DIgital Pins 5V tolerant. Als Ausgangspegel liefern sie aber nur 3,3V. Der zulässige Ausgangstrom liegt bei nur 4mA (20mA beim Arduino).

USB Schnittstelle

Die USB Host Schnittstelle ist auf einem Standard USB A Stecker herausgeführt und unterstützt Standard Geräte wie Tastatur, Maus, Massenspeicher. Auch USB Geräte mit virtuellen seriellem Port (wie z.B. der Arduino) lassen sich ohne weiteres Darüber ansprechen.
WLAN und Bluwetooth Dongle werden allerdimgs nicht unterstützt.
Die USB Host Schnittstelle arbeitet völlig unabhängig von der USB client Schnittstelle, die auf einem microUSB Stecker herausgeführt ist. Diese Schnittstelle dient ausschlieslich zum Übertragen der Programme und zum Debuggen. Allerdings kann über den Mode Jumper Die Debug Schnittstelle als normale USB HID Schnittstelle verwendet werden. Dann muß man über die erste serielle Schnittstelle debuggt werden.

micro SD Card

Die microSD Card Schnittstelle wird im “echten” SD-Card Modus angesprochen, d.h. 4 Datenbits und niocht wie sonst üblich im 1Bit SPI MNode. Dadurch werden sehr hohge Datenraten sowohl beim Schreiben wie beim Lesen erzielt. Als SD Karten Format wird FAT32 erwartet. Es werden alle gängigen SD Karten einschließlich SDHC und beliebiger Größe unterstützt.

Netzwerk

Obwohl auf dem LPC2388 eine Ethernet Schnittstelle integriert ist, wird diese nicht unterstützt. Mit dem aktuellen Beta GHI-SDK werden aber Ethernet Module mit dem WIZnet W5100 Chipsatz unterstützt. Das sind u.a. das SparkFun Arduino Ethernet Shield. Dabei ist ein kompletter TCP/IP Stack implementiert, auch UDP wird unterstützt.

I2C, SPI, UART, CAN, PWM

Die üblichen Standard Schnittstellen sind natürlich auch auf dem FEZ Domino vorhanden. Es gibt eine I2C Schnittstelle auf den Digital Pins 2 und 3. Dazu kommen 2 SPI Schnittstellen und 3 UART Schnittstellen. COM1 liegt auf den digital Pins 0 und 1 wie beim Arduino. Ebenso SPI1 auf den Digital Pins 11,12,13 (wie beim Arduino). COM2 und SPI2 liegen auf einer zusätzlichen 10 poligen Stiftleiste. Ein CAN Bus Interface liegt auf den Digital Pin 7 und 4. COM4 als 3. UART Schnittstelle kann zwar zusätzlich aktiviert werden, geht dann aber auf Kosten von 2 A/D Wandlern (An 2 und 3). Die Digital Pins 5,6,8,9,10 haben PWM als Zusatz Funktion (Pin 3 und Pin 11 wie beim Arduino dagegen nicht). Auf allen Pins kann aber mithilfe von Timer Output Compare zusätzlich PWM Funktionalität erzeugt werden.

Software

Die Software ist schnell installiert und fügt sich nahtlos in Visual Studio 2010 ein inklusive Smart completion und Debugger. Man klickt auf Run und das Programm wird über USB auf die Hardware übertragen und kann dort ausgeführt oder debugged werden. Sehr komfortabel. Zum Erstellen eigener Projekte dienen Templates. Dort wählt man einfach nur das Ziel Device aus erhält ein lauffähiges Programm Gerüst.

Was wird benötigt

• Visual Studio 2010 C# Express
• .NET micro framework 4.1 SDK
• GHI SDK 4.1
• TeraTerm – Zum updaten der Firmware

Auf der tinyCLR Seite kann man sich durch die Komponenten klicken und findet dort Treiber zu den gängisten Sensoren, Aktoren und Shields. Dazu gibt es noch ein Wiki mit User-Projekten mit Quellcodes zum Download.

Multithreading

Ein tolles Feature von .NETMF is multithreading. Obwohl .NETMF kein Echtzeit Betriebssytem lassen sich mehere Threads erzeigen und laufen quasi parallel.

Hello world in .NETMF

Here is a simple program that shows a blinking LED in .NETMF.

using System;
using System.Threading;

using Microsoft.SPOT;
using Microsoft.SPOT.Hardware;

using GHIElectronics.NETMF.FEZ;

namespace FEZ_Domino_Application1
{
  public class Program
  {
    public static void Main()
    {
      // Blink board LED

      bool ledState = false;

      OutputPort led = new OutputPort((Cpu.Pin)FEZ_Pin.Digital.LED, ledState);

      while (true)
      {
        // Sleep for 500 milliseconds
        Thread.Sleep(500);

        // toggle LED state
        ledState = !ledState;
        led.Write(ledState);
      }
    }

  }
}

Nachteile

Bei allen Vorteilen die NETMF und das FEZ Domino board bieten, sollten auch ein paar Nachteile erwähnt werden:

• Verwendung vieler Parallel Pins. Ein LCD Modul im 4Bit Mode anzuschliessen ist schon extrem aufwändig. Da Pins alle einzeln als separate Objekte betrachtet werde, es gibt keine Gruppierungen (Arrays, Nibbles oder Bytes) von Pins
• Nur 3,3V Ausgangsspannung. Kann zu Problemen besonders bei FET führen, die bei 5V noch funktionieren aber nicht mehr bei 3,3V
• Nur 4mA Ausgangsstrom. LEDs die 20mA benötigen sollte man immer über Transistoren anschliessen, oder LowCurrent LEDs verwenden.
• Kein microDelay. Exakte Timings die Delays im us Bereich benötigen, sind kaum machbar
• Pin Toggle Zeiten. Togglen von Pins per Software dauert mehrere us. Dazu kommt zyklisch (alle 18,2ms) noch die Garbadge Collection dazu, die für Verzögerungen von einigen ms führen kann.

Alternativen

Nebem dem FEZ Domino gibt es noch einige andere Boards im Arduino Form Faktor, z.B.:

• das FEZ Panda. Sehr viel preiswerter als das FEZ Domino, dafür mit 69 IOs aber ohne USB Host und optionaler microSD Card für 35$.
• das FEZ Mini board. Von der Belegung Parallax BS2 bzw. Arduino Mini pin kompatibel.
• Vom Hersteller Secret Labs gibt es die Netduino Reihe mit dem Netduino und dem
• NetDuino+ mit Ethernet und microSD Card. Preislich sicher sehr interessant, weitere Erfahrungen habe ich noch nicht damit gemacht, da die Boards in Europa kaum verfügbar sind.

Zu erwähnen wäre noch das FEZ Open Projekt .NETMF als Open Source Projekt. Klingt interessant aber noch im Beta Stadium. Mal sehen was daraus wird. Läuft derzeit auf dem FEZ Panda und der FEZ Hacker Plattform.

Fazit

Mich hat das .NET Fieber gepackt. Es macht einfach riesigen Spaß damit zu programmieren. Es wird schwer werden wieder mit dem Arduino zu arbeiten, wenn man sich erst mal in die .NET Welt gewagt hat. Aber es gibt sicher Anwendungen geben, für die Arduino die bessere Wahl ist und bleibt.

Weblinks

• tinyCLR - Hersteller der FEZ boards
• GHI electronic- Hersteller des USBizi Chipsatzes
• Microsoft .NET micro framework

Bezugsquellen:

• Cool Components
• Sparkfun
• Tinkersoup
• Watterott

Aufbau:

Der Ardubot ist modular aufgebaut. Alle Module werden nur einfach aufeinander gesteckt oder verschraubt. Die Verbindungen zwischen den Modulen sind mit Drähten bzw. Kabel steckbar ausgeführt. Auf dem Trägerplatine bzw. dem Seeeduino  sind alle Steckverbinder angebracht die zum Verbinden der Module benötigt werden. Durch diese flexible Verkabelung lassen sich leicht unterschiedliche Varianten zum Anschluß der Hardware mit dem Arduino ausprobieren.

Die bisher vorhandenen  Module sind im einzelnen:

• Trägerboard mit Motor Treiber, Motoren, Radencoder
• Prozessor Modul
• I²C LCD Modul
• Liniensensor

Als Erweiterungen sind geplant bzw. befinden sich im Bau:

• Asuro Erweiterungs Modul.  Ermöglicht das Anschließen von Asuro Erweiterungen wie SnakeVision,  US Sensor.
• Sensor Modul für verschiedene Ultraschall bzw Infrarot Entfernungssensoren, Lichtsensoren
• Gyro/Acceleration Board um den Ardubot auf  den Hinterrädern balancieren zu lassen
• Funk Kamera Modul mit Schwenk/ Neige Servo
• Bluetooth oder ein anderes drahtloses Kommunikations Modul

Trägerboard:

Das Ardubot PCB ist das Trägerboard für den Ardubot. Wie beim Asuro bildet die Platine zugleich das Chassis für den Roboters. Die Ardubot Platine besteht aus:

• Lochrasterflächen und Strom Versorgungs Reihen,
• einem Arduino konformen Steckplatz und Bohrungen,
• Bohrungen für die Motor Halterungen und das Bugrad
• Anschluß für Batterie und Schalter
• der Anschluß für den L293D  Motor Halter und die Motoren

Leider ist einiges nicht so verdrahtet, wie ich mir das gewünscht hätte. Im Nachhinein hätte ich auch gleich eine fertige doppelseitig kontaktierte Lochraster Platine verwenden können. Folgende Änderungen wurden deshalb an der Ardubot Platine vorgenommen:

• Motor Controller Eingänge von den Arduino Steckplatz durchtrennt und auf eine eigene Buchsenleiste geführt
• Enable Pins des Motor Controller waren mit VCC verbunden. Durchtrennt und ebenfalls auf die Buchsenleiste geführt
• Die beiden Reihen für  Batteriespannung und GND getauscht. Damit sich Sensoren oder Servos mit 3pol Standard Anschlüssen anschließen lassen
• alle Arduino Pins sind nochmals vorne an den Seiten auf Stiftleisten geführt

Trotz aller Umbauten ist die Ardubot Platine immer noch nicht perfekt.

• Durch die verwendeten größeren Räder kann man den USB Stecker am Arduino nicht mehr anstecken, ohne das er am Rad schleift.
• Ich hätte gerne auch das Seeeduino Mega Board ausprobiert. Von den Abmessungen kaum größer als das Seeeduino V328 aber die Steckverbinder sind leider etwas versetzt. Darum paßt es nicht. Auf einem etwas größeren Board (Standard EuoPlatine 100x160mm) müßte es gehen oder mit längeren Steckverbindern.
• Dadurch, dass das Arduino Baord mit den Steckverbindern nach unten auf die Ardubot Platine gesteckt wird, kann man kein Standard Arduino Shield verwenden. Außer es ist ein Shield mit ‘stackable Headers’.

Ardubot Unterseite:

Die Unterseite der Ardubot Platine enthält eine Menge an zusätzlichen Drähten und Bauteilen. Neben dem L293D Motor Controller, einem weiteremPCF8574 Port Expander für den Liniensensor auch ein 74AC14 Hex Inverter C. Derzeit werden 2 Inverter für die Motor Steuerung verwendet, was 2 Arduino IOs einspart.

Dieses Bild mit Notizen auf Flickr anschauen.

Ardubot Oberseite:

Auf der Oberseite sieht man neben den neu verdrahteten Verbindungen eine Menge an SMD Widerständen. Da alles so flexibel wie möglich sein soll, sind alle Eingänge der Chips mit Pulldown Widerständen versehen. Zudem sind alle Ein-und Ausgänge auf die unten zu sehenden Front Steckverbinder geführt. So kann relativ schnell die Hardware neu verdrahtet werden ohne zum Lötkolben greifen zu müssen.

Dieses Bild mit Notizen auf Flickr anschauen.

Quadratur Encoder:

Das folgende Bild zeigt ein Pololu Rad mit dem Quadratur Encoder. Über 2 Trimmer kann man die beiden Ausgangssignale anpassen, damit diese ein perfektes Rechteck Signal und ein 90° phasenverschobenes Signal ausgeben.

Prozessor Modul:

Als Gehirn für den Ardubot kommt ein Seeeduino V328 Board zum Einsatz. Ein Arduino Duemilanove clone. Das Seeeduino wurde von mir nicht nur wegen der zum Trägerboard passenden Farbe ausgewählt. Es hat zudem einige wichtige Vorzüge gegenüber dem Duemilanove:

• 2 extra A/D pins
• seperate Anschlüsse  für I²C und UART
• separate Arduino IOs auf der Rückseite mit Lochraster konformen Abmessungen
• Arbeitet mit 5V oder 3,3V (über Schalter umschaltbar)
• Auto oder Manueller Reset (über Schalter umschaltbar)

Dieses Bild mit Notizen auf Flickr anschauen.

I²C LCD Modul:

Das LCD Module ist ein DOGM 163 3×16 Zeichen Display von lcd-module.de. Es kann im 8-bit, 4-bit und SPI Mode betrieben werden. Aufgrund der Limitierung der Arduino IOs wird das LCD im 4-Bit Mode über einen I²C Port Expander betrieben. Die Standard LiquidCrystal Arduino Bibliothek wurde entsprechend angepasst. Über Jumper und einen separaten Steckverbinder kann man das Modul auch im SPI Mode betrieben. Über die hinteren Steckverbinder ist auch ein 4-Bit Betrieb möglich. I2C ist natürlich aufgrund des Bussystems natürlich die Methode die die wenigsten Pins benötigt, allerdings auch sehr langsam (100µs pro Zeichen bei 100kHz I2C Bustakt).

Dieses Bild mit Notizen auf Flickr anschauen.

Erster Test, schreibe ‘LMR’:

Der erste Test für den Ardubot gilt den Rad Encodern. Diese sind zwar mit einer Auflösung von 48 Impulsen pro Rad Umdrehung nicht sehr exakt. Um einfache Figuren zu zeichnen, sollte es aber allemal reichen. Bei letsmakerobots gibt es schon seit einiger Zeit einen Wettbewerb, in dem es darum geht, die Buchstaben ‘LMR’, die Abkürzung für letsmakerobots, mit einem Roboter darzustellen. Das ist doch schon mal eine echte Herausforderung.

Als fauler Programmieren baut man natürlich auf etwas, was man schon kennt. In diesem Fall den Asuro und die Asuro Library. Der Asuro hat ja auch Radencoder mit einer ähnlichen Auflösung und in der Asuro Lib gibt es die passenden Funktionen für Go und Turn zum Fahren unter Zuhilfenahme der Radencoder. Die beiden Funtkionen bzw. die aktuelle GoTurn Funktion ist schnell für den Ardubot in ein Arduino Sketch umgewandelt. Aber irgendwie funktioniert das ganze noch nicht so richtig. Es ist scheinbar egal ob ich die Korrektur der Geschwindigkeit durch Vergleich von linkem und rechtem Encoder drinhabe oder nicht. Es kommt fast immer zu einer leichten Abweichung. Wenn ich die Korrektur weglasse, sieht das Ergebnis genauso aus. Da steckt noch irgendwie der Wurm drin. Trotzdem bin ich mit dem ersten Ergebnis soweit zufrieden.

Hier gibt es das Video zu diesem ersten Test.

Wie man beim letzten Buchstaben dem ‘R’ sehen kann ist der Halbkreis doch sehr klein geworden. Das liegt diesmal aber nicht an der Software, sondern an der Hardware. Die Räder bewegen sich erst ab einem PWM Wert von ca. 80. Unter 80 geben die Motoren nur pfeifende Geräusche vonn sich. wenn sich die Räder dann drehen, schafft man es einfach nicht mehr engere Kurven zu fahren. Der Kreis wird gleich zu groß (ca 30cm) wenn sich das innere Rad zu drehen beginnt oder zu klein, wenn es stehen bleibt (ca 9cm). Für den perfekten Halbkreis wären aber 15cm richtig.

Des weitern erkennt man in dem Video, das der Stift bei jeder Drehung einen kleinen Bogen beschreibt. Ist natürlich logisch, da der Stift ja versetzt von der Drehachse des Roboters angebracht ist. Abhilfe könnte hier ein Servo schaffen, der den Stift auf Kommando absetzt oder anhebt. Zudem müßte man dann mit dem Roboter vor jeder Drehung:

• den Stift anheben
• ein kleines Stück zurückfahren
• drehen
• wieder ein kleines Stück vorfahren
• Stift absenken

Daran bastele ich gerade als nächstes.

Weitere Tests:

Für die Zukunft sind weitere Test geplant:

• Zeichnen mit Stift und Servo
• Liniensensor Test
• Enrfernungs Sensoren testen
• IR Fernbedienung
• Balancieren auf den Hinterrädern

Weblinks

• Ardubot Flickr Album

Zu gewinnen gibt es:

1. Preis

• GPS Micro
• Arduino Mega
• Mega Protoshield

2. Preis

• Ardupilot mit ATmega328
• GPS EM-406A SIRF III
• Arduino Duemilenova

3. Preis

• Solarzelle 7×11 cm
• LiPo Batterie 1100mAh
• Lipo Lader MAX1555

LMR DAGU Mr. Basic Wettbewerb:

Das Chassis von Mr. Red Adair ist das Mr. Basic Chassis der chinesischen Firma DAGU / AREXX. DAGU / AREXX ist auch Hersteller der Asuro Bausätze und hat für letsmakerobots (LMR) eine Sonder Edition von 50 Mr. Basic Chassis für den Wettbewerb zur Verfügung gestellt. Für einen Unkostenbeitrag von 22US$ konnte jedes LMR Mitglied einen der Bausätze erwerben und am Wettbewerb teilnehmen. Regeln gab es keine besonderen. Man musste lediglich den kompletten Bausatz (mit Ausnahme der Aufbauten wie z.B. der Leerplatine und dem Batteriefach) verwenden. Prämiert wurden die ersten 3 Roboter Modelle mit den meisten User Stimmen. Der Wettbewerb endete am 5. Juli 2009. Mit etwas Glück landete Mr. Red Adair unter den ersten Drei und erhielt ein Preisgeld von 100US$.

Aufbau

Mr. Red Adair besteht aus dem Mr. Basic Chassis mit seinem 4-Rad Antrieb. 2 DC Motoren mit angeschlossenem Getriebe und den Antriebsachsen bilden einem gewöhnlichen differentiellem Roboter Antrieb. Nach anfänglichen Schwierigkeiten mit falsch gelieferten Achsen läuft das ganze nun doch noch rund. Die Schrauben müssen allerdings regelmäßig nachgezogen werden oder besser gleich mit Sekundenkleber fixiert werden.

Steuerung

Als Gehirn kommt ein Atmel ATmega328 mit Arduino Bootloader zum Einsatz. Der Controller wurde einfach auf Lochraster aufgebaut, mit den üblichen Steckverbindern für Sensoren/Aktoren (3polig, Signal, VCC, GND) für alle IOs, FTDI USB-UART Kabel (6polig), Reset Taster und einem 16MHz Quartz bestückt. Damit ist er unter der Arduino Oberfläche als normales Arduino Duemilanove Board ohne Änderungen ansprechbar. Aufgrund des USB-UART Anschlusses und dem bereits eingebrannten Bootloader kann der obligatorische ISP Steckverbinder entfallen.

Sensoren

Als Sensoren kommt zum neben einem Maxbotix EZ1 Ultraschall Entfernungsmesser nur noch eine Wii IR Camera als Flammendetektor zum Einsatz. Die Wii IR Camera wurde aus einer Original Wii Remote ausgelötet und zusammen mit einigen anderen Bauteilen auf Lochraster aufgebaut. Dank an U. Jürss vom CC2 für die Schaltung. Die Wii IR Camera verfügt über ein I2C Interface und kann so recht einfach vom Arduino Controller ausgelesen werden. Nach Senden der Initialisierungs Sequenz kann man die Koordinaten (X, Y) und die Intensität von bis zu 4 Infrarot Quellen auslesen. Die Koordinaten umfassen 1024×1024 Punkte, der Erfassungsbereich beträgt etwa 1-2m für eine Kerze in einem horizontalen Winkel von ca 40°. Die Intensität der IR Quelle kann in 15 Stufen erfasst werden, daraus lässt sich in Grenzen auf die Entfernung zum Objekt schließen. Ansonsten dient der EZ1 zum Erkennen der Entfernung zum Objekt.

Der Wii IR Sensor mit externer Beschaltung auf Lochraster. Wichtig ist, den Sensor mit dem IR Filter zu betreiben, jene schwarze Kunststoffsscheibe, die sich vor dem Sensor im Wii Remote Gehäuse befindet.

Aktoren

Da die Mabuchi RE-260 Motoren nur mit max. 4.5 V betrieben werden, aber gerne bis zu 2A ziehen, sind Motor Treiber mit besonderen Anforderungen gefragt. Zwar wäre es nach Reglement möglich mehr Batterien (z.B. 6xAA) zu verwenden und die Motoren über PWM zu regeln (ohne 100% Ansteuerung). Ich entschied mich für den Pololu LVDSMC Low Voltage Serial Dual Motor Controller (LVSDMC) und komme dafür mit dem Original 3xAA Batteriepack aus. Allerdings war noch eine 9V Block Batterie für die Elektronik (5V geregelt) und den Blower Motor (9V ungeregelt) notwendig. Der Blower Motor ist vorne am Chassis mit einem Alu Winkel befestigt und wird einfach über einen N-FET ein- und ausgeschaltet. Eine Motorbrücke ist hier nicht notwendig, da er immer nur in dieselbe Richtung läuft. Zum Einsatz kommt hier ein Motor, den ich aus einem defekten Haar Trockner ausgebaut hatte. Ohne zu wissen, das dieser Motor auch mit Gleichstrom läuft hatte ich ihn mal testweise an eine Batterie geklemmt und er lief. So konnte dann auch gleich der Propeller ohne Änderung mit übernommen werden. Mit t 9V lief der Motor flott genug um eine Kerze oder ein Teelicht auszublasen. Dabei zieht er zwar ca. 500mA, aber er läuft ja nur kurze Zeit.

Der Pololu Low Voltage Dual Serial Motor Controller (LVDSMC) benötigt nur zwei Prozessor Pin und einige wenige externe Bauteile. Ein paar Abblock Kondensatoren (100µF und 100nF) und ganz wichtig ein Pullup Widerstand von 1..1.5kOhm an der Reset Leitung. Über den Reset Pin kann der Motor Controller zurückgesetzt werden, der andere Pin ist für die Kommunikation zuständig. Ein simples serielles Protokoll, mit einer Soft-UART auf dem Arduino Prozessor simuliert, reicht aus. So bleibt die normale UART für Debug Ausgaben frei.

Videos

Das erste Video zeigt den Test der Einzelkomponenten.

Das zweite Video zeigt den finalen Test.

Weblinks:

• Mr. Red Adair Artikel auf LMR
• Wii IR Camera als Standalone Sensor

• Arduino Duemilanove Board.
• Extended Workshop Kit
• Buch – Getting started with Arduino

Gestiftet wurden die Preise von der Firma Watterot electronic.

Genaueres über die Teilnahme am Gewinnspiel findet man auf freeduino.de

Um am Gewinnspiel teilzunehmen geht es um die Frage:
Was würdest Du an Gegenständen in Deinem Alltag verbessern, die Dir schon lange auf den Nerv gehen?

Meine Ideen wären:

1. Eine Low Cost Hausautomation mit dem Arduino. Klar, wenn Geld keine Rolle spielt oder man zufällig sowieso gerade ein Haus neubaut oder von Grund auf renoviert könnte man sich auch ein EIB, LCN oder LON Hausbus System installieren lassen. Das ganze sollte ohne Neuverkabelung und rückbaufähig auch für Mietwohnungen funktionieren und beliebig skalierbar sein. Komfort Lichtsteuerung wie z.B. coming/leaving home. Alle verzichtbaren Stromverbraucher werden beim Verlassen der Wohnung oder dem Zubettgehen ausgeschaltet. Programmierbare Licht Ambiente Schaltungen auf Knopfdruck. Mitdenkende Flurbeleuchtung. Panikschaltung usw.

2. Heimkino Steuerung. Als Heimkinobesitzer ärgern mich die vielen Einzelaufgaben die man erledigen muß bevor man mit dem Beamer gemütlich einen Film schauen kann. Leinwand runterkurbeln, Beamer einschalten, Zimmer verdunkeln, Licht ausschalten etc. Das könnte man sicher auch sehr gut automatisieren.

3. Mobiler Partykeller. Der Partykeller zuhause ist längst zur Rumpelkammer verkommen. Jetzt kommt der Überall Partykeller zum Mitnehmen. Mit Lichtorgel, Moving Heads, Laser Show und weiteren Lichteffekten, natürlich mit stromsparender LED Technik. Dazu eine Ipod Steuerung mit drahtloser Musikübertragung zur Stereoanlage. Die komplette Anlage sollte in einen Aktenkoffer passen. Zur Not sollte auch Batteriebetrieb mit kleinen Aktivboxen oder über Drahtlos Kopfhörer (1 pro Partygast) möglich sein, für Freiluft Partys.

Und was ist deine Idee? Welcher Alltagsgegenstand nervt dich so sehr, dass man ihn mit Hilfe eines Arduino Boards verbessern könnte?

Einige mögliche Anwendungsbeispiele hierzu:

• Datalogger. Beschleunigungswerte über einen Zeitraum erfassen und in einem I2C EEPROM ablegen, z.B. damitr eine Autofahrt aufzeichnen.
• Pan-Tilt Kamera Steuerung. Eine Kamera auf Servos montiert über den Nunchuk steuern.
• RC Modell Fernsteuerung. Zusammen mit einem RC-Sender könnte man RC-Autos, Roboter und Flugmodelle steuern

usw.

Was wird benötigt:

• WII Nunchuk 19€
• Ein Nunchuk Adapter 5$ oder DIY selber machen, oder einfach den Stecker abschneiden
• ATM-18-Modul oder Nachbau, es geht auch mit einem Arduino Board
• LCD Modul zur Anzeige, alternativ UART Verbindung

Optional, (aber sehr zu empfehlen):

• 3,3V Spannungsregler
• bidirektionaler Levelshifter 3,3V/5V für I2C Leitungen

Der Nunchuk wird mit 3,3V betrieben. Es funktioniert zwar anscheinend auch mit 5V, ist auf Dauer aber sicher nicht gut.
Zwar verträgt der im Nunchuk eingebaute Controller 5V, nicht aber der 3-Achsen-Beschleunigungssensor, der ist nur für max. 3,6V ausgelegt.

Zur Verdeutlichung einige Bilder von meinem Versuchsaufbau.

Der gesamte Probeaufbau mit ATM18-Modul, Wii-Nunchuk, Levelshifter und 3,3V Stromversorgung auf Steckbrett, STK500.

Das LCD-Modul mit Wii-Nunchuk Parametern.

• JOY zeigt den Joystick Wert an
• ACC zeigt die 3-Achsen Beschleunigswerte an
• BTN zeigt den Status der beiden Tasten C und Z an

Kabelsalat. Der I2C Levelshifter und die 3,3V Stromversorgung auf dem Steckbrett.

Wii-Nunchuk Adapter

Der Wii-Nunchuk Adapter führt Stromversorgungs und I2C Anschlüsse auf Stiftleiste heraus.

• Erfinder: http://todbot.com/blog
• Bezugsquelle: FunGizmos

DIY Wii-Nunchuk Adapter aus einem alten Floppy Adapter. Man kann sich auch aus dem Steckverbinder einer alten ISA Karte einen Nunchuk-Adapter basteln.

Schaltpläne:

3,3V Stromversorgung

Der WII-Nunchuk Levelshifter Schaltplan.
Setzt die 5V Signale vom ATM-18 Modul in 3,3V Pegel für den WII-Nunchuk um. Das ganze funktioniert bidirektional nach einer Application Note von Philips.
AN10441_1.pdf

Die komplette Fotoserie mit höher aufgelösten Fotos gibt es bei Flickr

Die Software für das ATM-18 Modul und weitere Informationen findet man im CC2 Forum.

Weblinks

• Elektor
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Da die Module für 3,3V Versorgungsspannung ausgelegt sind benötigt man für den Anschluß an ein 5V System neben einem 3,3V Spannungsregler noch 2 Pegelwandler (Level Shifter) für die UART Signale. Zudem will man sicher nicht auf eine Statusanzeige mittels LEDs verzichten. Der Preis für ein Modul liegt trotzdem alles in allem bei ca. 20€.

Die Schaltung

Die Schaltung des Bluetooth Moduls ist für den Betrieb an einem 5V System ausgelegt. Als Spannungsregler kommt ein regelbarer LM317L zum Einsatz. Ebenso könnte ein 3,3V Festspannungsregler wie z.B. der LF33CV verwendet werden.

Pegelwandler

Ein Pegelwandler (englisch Level Shifter) dient dazu, Signalpegel unterschiedlicher Spannungspegel anzupassen. Ein typischer Vertreter für einen Pegelwandler ist z.B. ein RS232 Wandler. Dieser wandelt die 12V Pegel einer RS232 Schnittstelle in 5V TTL Pegel um.
Die Pegelwandler für unser Bluetooth Modul werden aus je 2 NPN Transistoren und ein paar Widerständen gebildet. Theoretisch könnte man den 3,3V nach 5V Level shifter auch weglassen, da die 3,3V Pegel normalerweise als HIGH Pegel erkannt werden. Ebenso ließe sich der 5V nach 3,3V Level shifter durch einen Spannungsteiler, der nur aus 2 Widerständen besteht ersetzen. Aber lieber gehe ich hier auf Nummer Sicher.

Externe Antenne

Beide Module besitzen keine Antenne. Was aber nicht weiter schlimm ist, ein Stück Draht tut es ebenso gut. Man erzielt damit eventuell sogar eine höhere Reichweite, als mit einer Keramik Antenne. Im speziellen wird eine sogenannte Lambda/4 Antenne benötigt. Die Länge einer Lambda/4 Antenne entspricht einem Viertel der Sendefrequenz, bei Bluetooth (2,4GHz) ergibt das eine Länge von 31mm.

Adapter Board

Zunächst wird das BTM-222 Modul auf das Standard Raster von 2,54mm gebracht. Dazu wird das Modul mit Heißkleber mittig auf ein Stück Lochrasterplatine der Größe 40 x 25mm geklebt. Doppelseitiges Punktraster ist hierzu ideal. Die für den Betrieb notwendigen Kontakte werden auf 2 9-polige Stiftleisten geführt. Davon werden insgesamt aber nur 7 Kontakte benötigt. Als Hauptproblem stellte sich hier heraus, geeignete Drähte zu finden um das Modul zu verdrahten. Der dünnste, mir zur Verfügung stehende Silberdraht mit 0,4mm Durchmesser, war hier immer noch zu dick. Nach einigem Ausprobieren war der geeignete “Draht” gefunden. Die Einzel Kupferlitzen aus einen Stück flexiblen Elektrokabel ließen sich problemlos an die Winz-Kontakte des Moduls anlöten. Lediglich für die Masseverbindung wurde Standard Litze mit 0,6mm verwendet. Die Abblockkondensatoren wurden ebenfalls mit auf diese Adapterplatine gelötet. So ließe sich das Modul schon komplett in einem 3,3 System integrieren. Für 5V System fehlen aber noch ein paar Kleinigkeiten.

Inbetriebnahme

Bluetooth Profile

Der Datenaustauch über Bluetooth erfolgt über sogenannte Profile. Beim Verbinden tauschen die Geräte ihre Profil Informationen aus und einigen sich dabei über das verwendete Profil
Beide BTM Module (BTM-112 und BTM-222) unterstützen das SPP Profil (Serial Port Protocol). Damit ist die Ansteuerung sowohl von PC Seite als auch von Mikrocontroller Seite besonders einfach. Von der PC Seite (Bluetooth) verhält sich das Gerät wie eine COM Schnittstelle. Von Mikrocontroller Seite (Seriell) werden nur die UART Signale RXD und TXD benötigt. Das ganze bezeichnet man auch “Kabelersatzlösung”. Das heißt die Anwender Software und auch die angeschlossene Mikrocontroller Hardware merkt nichts davon, alles verhält sich wie eine normale drahtgebundene serielle Verbindung.

Probeaufbau auf Steckbrett

Durch die Stiftleisten kann man Bluetooth Modul einfach auf ein Steckbrett stecken um dort die restliche Schaltung für die 5V Logik aufzubauen und zu testen. Dazu gehören die 3,3V Spannungsversorgung ein paar Status LEDs und die beiden Levelshifter.

Erste Versuche

Die ersten Versuche mit dem Probeaufbau bestanden nur aus dem Modul und ein paar Status LEDs an den Ports PIO5..7 mit einem 3,3V Labornetzteil. Damit läßt sich schon mal die Stromaufnahme testen. Nach Anlegen der Spannung flossen 50mA duch die Schaltung. Die LED an PIO5 blinkte 2x kurz zusammen mit der LED an PIO7. Danach blinkte nur noch die LED an PIO7 2mal pro Sekunde. Das schaute schon mal nicht schlecht aus. Auch unter der Bluetooth Umgebung auf dem PC war ein unbekanntes Gerät zu finden. Eine Verbindung liess sich allerdings nicht aufbauen. Das ist am Anfang nämlich nur direkt über die serielle Schnittstelle möglich.

1. serielle Verbindung

Für die Konfiguration des Bluetooth Moduls wird einmalig ein serielle Verbindung zum PC über einen RS232 Adapter oder einen USB-UART Wandler benötigt. Der RS232 Wnadler setzt die UART TTL Pegel (0V..5V) in RS232 Pegel (+12V..-12V) um. Ein USB-UART Wandler ist bei modernen PCs notwendig, die über keine RS232 Schnittstelle verfügen. Achtung es muß ein USB-UART Wandler mit UART TTL Pegel sein. Die üblichen USB-RS232 Wandler arbeiten auf der seriellen Schnittstelle wieder mit RS232 Pegel, wozu dann zusätzlich auf der Bluetooth Modul wiederum ein RS232-TTL Wandler notwendig wäre.
Der unten abgebildete selbstgebaute RS232-UART Wandler besteht aus einem MAX202 Chip und 4 Kondensatoren.

Im Terminalprogramm sind folgende Einstellungen der seriellen Schnittstelle vorzunehmen:
"19200 Baud, 8 Datenbits, no Parity, 1 Stop Bit, Handshake kein oder Hardware"
Nach dem Anlegen der Versorgungsspannung reagiert das Modul auf AT-Befehle, die man vom Terminalprogramm aus eingibt. Auf ‘AT’ antwortet das Modul mit ‘OK’. Den kompletten Befehlssatz findet man im Datenblatt. Einige Befehle funktioneren nur im Master Mode. Da unser Modul als Slave arbeitet, gibt es bei der Eingabe entsprechender Befehle eine Fehlermeldung ‘ERROR’. Auf den Befehl ‘ATB?’ antwortet das Modul mit seiner Bluetooth Adresse. ‘ATI?’ liefert die Firmware Version (‘v4.19′ bei meinem Modul).
Korrektur vom 31.12.2010:
Letztendlich genügt der Befehl ‘ATH1′ und nicht ‘ATH0′ wie vorher beschrieben, damit das Modul eine Verbindungsaufnahme über Bluetooth ermöglicht. Ein spezielles Pairing mit Eingabe von Pin Code o.ä. ist nicht notwendig.
Korrektur vom 02.07.2008: Die Eingabe des Befehls ‘ATH1′ ist nicht notwendig, dass ist bereits die Default Einstellung. Falls es Probleme geben sollte, genügt es einen Werks Reset auszuführen mit ‘ATZ0′.

1. Bluetooth Verbindung

Jetzt wird es Zeit eine erste Verbindung über Bluetooth herzustellen. Beim Anlegen der Spannung an das Modul fällt mir auf, das die Stromaufnahme jetzt sehr schwankt (zwischen 20..70mA im Sekundenrythmus). Aber kein Grund zur Sorge, das ist alles normal. Wen man nun unter der Bluetooth Umgebung auf dem PC auf den ‘Serial Adaptor Dev B’ doppelklickt, bekommt eine Verbindung, und man erhält die COM Nummer, unter der man das Modul unter Bluettoth erreicht (COM3 in meinem Fall). Diese COM Nummer gibt man im Terminalprogramm an, die anderen Parameter wie Baudrate sind dieselben wie oben beschrieben. Bei erfolgreicher Verbindung geht die Stromaufnahme auf 20mA zurück und die grüne Status LED zeigt jetzt Dauerleuchten. Drückt man nun eine Taste im Terminalprogramm leuchtet dazu die rote Traffic LED. Perfekt, so macht das Spaß.
Für zukünftige Verbindungen reicht es aus, das Terminalprogramm zu starten. Die Verbindung steht dann binnen 2-3 Sekunden.

Trägerboard

Nun geht es daran, die Schaltung vom Probeaufbau auf eie Lochraster Platine zu bringen. Damit das komplette Modul nicht zu groß wird, entscheide ich mich für eine Sandwich Konstruktion. Die meißten Bauteile sitzen dann unter dem Adapterboard. Viel Platz ist nicht, aber mit Hochkant Stellen der meisten Widerstände klappt es ohne Probleme, alles unterzubringen. Man muß allerdings darauf achten, dass die Bauteile nicht zu hoch ragen, sonst könnte es Kurzschlüsse mit dem Adapterboard geben. Die Steckerbelegung des 6poligen Steckverbinders entspricht der Belegung meines BlueSmiRF bzw. RS232 Moduls. So kann ich die Module beliebig untereinander tauschen.

Das Trägerboard Bauteilseite:

Das Trägerboard Lötseite:

Trägerboard Layoutplan Bauteilseite:

Trägerboard Layoutplan Lötseite:

Das fertige Modul

Geschafft, so sieht das fertige Modul aus. Vor dem Aufstecken sollte man unbedingt das Trägerboard durchmessen und erst mal alleine testen. Das heißt Stromaufahme messen, Spannungen überprüfen. Die 3,3V Spannungsversorgung muß erst über den Poti abgeglichen werden. Erst dann sollte man das Modul stecken. Wie schon beim Probeaufbau sollte beim Spannung anlegen erst beide LEDs kurz blinken, danach nur noch zyklisch die grüne LED.

Stückliste


1 LM317LZ regelbarer Spannungsregler, IC1
1 Bluetooth Modul BTM-222, IC2
4 Transistoren NPN BC547 o. ä., T1..T4
1 LED rot, low current 2mA, D1
1 LED grün low current 2mA, D2
1 Diode 1N4002, D3
4 Folien Kondensatoren 100nF, C1..C4
8 Widerstände 1k, R1..R8
1 Widerstand 220, R9
1 Trimmer 5k, R10
2 Steckerleisten gerade, 2,54mm 9polig
1 Steckerleiste gewinkelt, 2,54mm 6polig
2 Buchsenleisten gerade, 2,54mm 9polig
1 Stück Lochraster doppelseitig Punktraster, 25x40mm
1 Stück Lochraster einseitig Punktraster, 30x53mm
Silberdraht, 0,4mm
isolierter Schaltdraht, starr, rot, gelb, schwarz 0,4mm
Kupferlitze aus flexiblem Elektrokabel

Thats all folks!

Bezugsquellen

• www.it-wns.de
• www.lynx-dev.com
• www.tme.pl
• CSD-Electronics

Weblinks

• AVR Blue Remote – Eine Bluetooth Funkkfernsteuerung für PDAs und Smartphones
• www.microcontroller.net – Bluetooth Artikel
• www.microcontroller.net Forum – Bluetoothmodul BTM-222
• www.roboternetz.de Forum – BTM-222 Bluetooth Modul
• BTM-222 Datenblatt
• www.flickr.com – mein Flickr Bluetooth Album