Internetradio mit Raspberry Pi Zero

In diesem Blogartikel stelle ich euch den Bau meines Internetradios vor. Das Internetradio ist der praktische Teil meines Seminarkurses, den ich mit einem Klassenkameraden in der 12. Klasse am Gymnasium absolviert habe.
Wer sich für die Programmierung des Raspberry Pi interessiert, kann sich gerne den dafür relevanten Teil der Seminararbeit hier herunterladen:

Einführung

In den letzten Jahren stiegen die Aktienkurse von Musik-Streaming-Diensten, wie zum Beispiel
Spotify, AppleMusic oder Deezer rasant an. Immer mehr Jugendliche steigen von CDs
oder dem Herunterladen von MP3´s auf die oben genannten Streaming-Dienste um.

Auf den Online-Plattformen kann Musik live gestreamt und selbst entschieden werden, was für
ein Lied als nächstes laufen soll.
Die gewünschten Funktionen unseres selbst gebauten „Radios“waren also folgende:

– Abspielen eines Web-Radiostreams
– Musikwiedergabe via Spotify
– Musikwiedergabe via Apple AirPlay
– Musikwiedergabe via Bluetooth
– Abspielen von gespeicherten MP3-Dateien

Wie die einzelnen Funktionen umgesetzt wurden, werden wir auf den folgenden Seiten erläutern.
Außerdem werden wir den Bau des Gehäuses für unser Internetradios vorstellen und
erklären.

Planung

Um einen Überblick für die benötigte Holzmenge für das Gehäuse zu bekommen, fertigten
wir mit dem 3D-Modellierungsprogramm Fusion 360 ein ausführliches 3D-Modell an. In
diesem Modell beachteten wir außerdem das benötigte Volumen für die beiden Lautsprecher
und designten die Frontplatte.

Front- und Seitenteile

Die Frontplatte und beiden Seiten des Radios bestehen aber nicht nur aus einer einfachen
Platte, sondern sind mehrere aufeinandergeleimte Holzstreifen. So ist an diesen Gehäuseteilen
die Schnittkante des Multiplexholzes sichtbar.

Beim Sägen der einzelnen Streifen ist uns aufgefallen, dass diese unterschiedliche Farbtöne
an den Schnittflächen haben. Bevor wir weiterarbeiteten mussten die Streifen also erst noch
sortiert werden. So verhindern wir, dass die Platten im verleimten Zustand unruhig erscheinen.

Eckverbindungen

Als Eckverbindungen zwischen der Frontplatte und den Seitenteilen entschieden wir uns für
eine Fingerzinkenverbindung.
Normalerweise wird eine solche Verbindung mit einer Oberfräse in einem Frästisch hergestellt.
Da wir aber leider keinen solchen Tisch haben, wurden die Holzstreifen auf zwei
verschiedene Längen zugesägt und dann zusammengeleimt.
Eine Zinkenverbindung besteht aus sich abwechselnden langen und kurzen Holzstreifen.
Nach diesem Muster werden auch die zugesägten Holzstreifen verleimt.

Planfräsen mit der Oberfräse

Da beim Verleimen der oben beschriebenen Teile keine perfekt plane Oberfläche entstanden
ist, muss diese nun noch mit einer selbst gebauten Planfräsvorrichtung und einer Oberfräse begradigt werden.
Dafür wird, wie unten zu sehen eines der drei Teile auf einer planen Unterlage
befestigt. Der Frässchlitten, in dem sich die Oberfräse bewegen kann, fährt auf zwei erhöhten
Führungen, links und rechts vom befestigten Bauteil.

Durch die sich im Frässchlitten befindende Nut kann der Fräser bis zum Werkstück tauchen
und gleichmäßig Material abnehmen. Nach dem Fräsen ist die Oberfläche perfekt eben und
ohne Dellen.
Es müssen von allen drei Teilen die Vorder- und Rückseite plangefräst werden. Mit der gezeigten
Vorrichtung ist das aber kein Problem und schnell gemacht.
Nachdem die drei Teile plangefräst wurden, müssen sie jetzt noch passend zugesägt und mit
dem Exzenterschleifer abgeschliffen werden. Wichtig hierbei ist, dass die beiden Seitenteile
exakt die selbe Länge haben.

Ausschnitte in der Frontplatte

In die Frontplatte müssen als nächstes die Ausschnitte für das Display, die vier Taster und
die beiden Lautsprecher gebohrt, bzw. gesägt werden.
Die Löcher für die Taster haben wir mit einem 25 mm Forstnerbohrer gebohrt, die Ausschnitte
für das Display und die Lautsprecher wurden mit der Stichsäge ausgesägt.

Verleimen von Front- und Seitenteilen

Jetzt können die Front- und die beiden Seitenteile miteinander verleimt werden. Um einen
rechtenWinkel zwischen den drei Teilen zu gewährleisten, benutzten wir unzählige Schraubzwingen
und Winkelspanner.

Als Abgrenzung zwischen den beiden Lautsprecherkammern und dem Elektronikbereich leimten wir ein Trennbrett in eine dafür gefräste Nut ein.

Rückwand

Da die Rückwand zur Hälfte im Gehäuse versinken soll, müssen mit der Oberfräse einige
einige Vertiefungen in sie gefräst werden.

Behandlung mit Epoxidharz

Alle Teile des Gehäuses wurden mit Epoxidharz behandelt. Dadurch bleibt auch nach dem
Lackieren die dunkle Farbtönung des Holzes erhalten. Außerdem wird das Holz stabiler und
dadurch widerstandsfähiger.

Epoxidharze sind härtbare Kunstharze, welche durch die Zugabe eines Härters aushärten.
Bevor das Epoxidharz aushärtet ist, ist es Flüssig und kann deshalb in das Holz einziehen. Ein
weiterer Vorteil von einer Epoxidharzbehandlung ist, dass die Oberfläche des Werkstückes
von einer dünnen Schicht Kunstharz überzogen ist. Der Glanz des Harzes kann nach dem
Schleifen durch ein wenig polieren wieder hergestellt werden.

Lautsprecher Bassreflexrohr

Die Lautsprecher benötigen einen so genanntes Bassreflexrohr. Dieses dient dazu, den Bass zu verstärken.
Die Dimensionen dieses Rohres ermittelten wir mit der Website Speakerboxlite.com15. Das
Online-Rechentool empfehlt bei einem Rohrdurchmesser von 32 mm eine Gesamtlänge von
21 cm.

Das Online-Rechentool empfiehlt außerdem ein Volumen für die beiden Lautsprecherkammern.
Da wir auf einen guten Stereoklang Wert legen, halten wir uns genau an die empfohlenen
Angaben.
In unserem Radio besteht das Bassreflexrohr aus einem HT32 Rohr aus dem Baumarkt. Um
die Gesamtlänge im Gehäuse unter zu bringen, verwenden wir eine 90° Muffe.
Die Ausgänge der Bassreflexrohre sollen sich auf der Rückseite des Radios befinden. Aus
diesem Grund bohren wir mit einem Forstnerbohrer zwei Löcher in die Rückwand. In diesen
Löchern werden die HT-Rohre mit Heißkleber fixiert.

Fertigung des Deckels

Weiter geht es mit der Herstellung des Deckels für das Gehäuse. Da der Deckel keinerlei
Ausschnitte oder ähnliches benötigt, ist dieser denkbar simpel.

Mit der Kreissäge sägen wir ein ca. 5 mm zu großes Holzbrett zu. Da der Deckel, ähnlich
wie die Rückwand, zur Hälfte im Radio verschwinden soll, müssen wir mit der Oberfräse
von Hand Vertiefungen in das Holzbrett fräsen.
Anschließend wird der Deckel auf das Gehäuse geleimt. Wie wir den Überstand passend
entfernen, wird später beschrieben.
Nach der oben beschriebenen Epoxidharzbehandlung ist der Deckel auch schon
fertig.

Einbau der Lautsprecher

Um Reflektionen von Schallwellen im Inneren der Box zu verhindern, werden die Lautsprecherkammern
mit Schall-Dämmschaum ausgekleidet. Diesen befestigen wir mit Heißkleber
am Holz. Die Lautsprecher werden von Außen mit Holzschrauben am Gehäuse fixiert.

Lautstärkeregler und Stromversorgung

Der Lautstärkeregler, in Form eines Potentiometers, wird außermittig auf der Rückseite des
Radios untergebracht. Das Gehäuse des Potentiometers ist von innen in der Rückwand versenkt.
So schaut nur die Drehachse des Potis nach außen. Auf dieser Achse wird noch eine
Kappe moniert, an der durch eine Drehung die Lautstärke des Radios eingestellt werden
kann.

Neben dem Potentiometer lassen wir noch eine 12 V DC-Buchse ins Holz ein. An diese wird
ein 12 V Netzteil angeschlossen. So hängen beim Transport keine lästigen Kabel umher und
das Netzteil kann separat transportiert werden.

Rückwand und Bündigfräser

Die Rückwand wird mit zwölf Holzschrauben am Gehäuse des Radios befestigt. So ist diese
immer abmontierbar. Bei demontierter Rückwand, liegen der Elektronikbereich und die
Lautsprecherkammern frei und Fehler in der Verkabelung können einfach behoben werden.

Jetzt müssen noch der Deckel und die Rückwand passend gefräst werden. Wie oben beschrieben, wurden diese beiden Teile auf Übermaß angefertigt und ragen an allen
vier Seiten einige Millimeter über das restliche Gehäuse hinaus.
Mit einem so genannten Bündigfräser fräsen wir diesen Überstand weg.
Ein solcher Fräser ist mit einem normalen Nutfräser zu vergleichen. Der Hauptunterschied
ist das am unteren Ende befindliche Kugellager. Dieses fährt bei der Bearbeitung des Deckels
die Rückwand ab. Somit wird der Überstand am Deckel bündig mit der Rückwand abgefräst.

Abrunden der Bassreflexrohrausgänge

Abschließend müssen jetzt noch die beiden Ausgänge der Bassreflexrohre auf der Rückseite
des Radios abgerundet werden. Wird dies nicht gemacht, kann durch die Luft, welche durch
die Rohre strömt, ein Pfeifen entstehen. Das würde den Klang der Lautsprecher erheblich
beeinträchtigen und ist keinesfalls gewünscht.

Aus diesem Grund runden wir die beiden Ausschnitte mit einem Abrundfräser mit 6 mm Radius
und der Oberfräse ab. Um den Farbton der restlichen Rückwand auch im abgerundeten
Port anzugleichen, muss die Rundung anschließend mit Epoxidharz behandelt werden.

Fertigstellung der Eigenarbeit

Bis zur Fertigstellung der Eigenarbeit fehlt jetzt nur noch der Einbau der restlichen elektronischen
Bauteile. Die vier Taster werden in die dafür vorgesehenen Bohrungen gesteckt und
von innen mit je einer großen Mutter befestigt. Das Display fixieren wir von innen mit vier
kleinen Holzschrauben am Gehäuse.
Alle diese Aktoren verbinden wir mit Kabeln mit dem RaspberryPi. Den Verstärker und DAC
befestigen wir ebenfalls im Inneren des Radios und verbinden ihn mit dem Raspberry.

Da alle gewünschten Funktionen unseres Radios umsetzbar waren und funktionieren, sind
wir stolz, unsere abgeschlossene Eigenarbeit präsentieren zu können. Der Klang des Radios
begeistert uns und übertrifft sogar unsere ursprüngliche Vorstellung.
Unser Ziel, eine Alternative zum schon etwas veralteten, herkömmlichen UKW-Radio zu
schaffen, haben wir erreicht.