Achte darauf, dass dein Ton an ist, sonst entgeht dir das Beste.

Eine Idee für die DUPLO®-Bahn

Angefangen hat es mit meiner Zugsteuerung, einem Holz-Controller, mit dem die DUPLO®-Züge ohne Smartphone und ohne App fahren. Im Beitrag darüber, wie aus zwei Buzzern eine Zugsteuerung geworden ist, habe ich die nächste Idee schon erwähnt: NFC-Tags, die bestimmte Ereignisse auslösen.

NFC steht für Near Field Communication, eine Funktechnik für wenige Zentimeter Entfernung. Ein NFC-Tag ist ein kleines Funketikett ohne eigene Batterie. Es speichert einen Wert und gibt ihn preis, sobald ein Lesegerät nah genug ist.

Meine Überlegung war: Wenn einzelne Steine Sounds auslösen, wird das Spielen mit Steinen und Bahn noch ein Stück erlebnisreicher. Bevor ich so etwas in die Bahn einbaue, wollte ich wissen, ob es im Kleinen funktioniert. Daraus ist ein Prototyp geworden, mehr nicht.

Der Aufbau: ESP32, NFC-Lesegerät und MP3-Board

Eine Bauanleitung ist dieser Text nicht, deshalb nur das Prinzip. Der Prototyp besteht aus vier Teilen: einem ESP32, einem NFC-Lesegerät, einem MP3-Board und einem Lautsprecher. Der ESP32 ist ein Microcontroller, also ein kleiner Rechner auf einer Platine. Das MP3-Board ist eine Platine, die MP3-Dateien von einer SD-Karte abspielt.

In jeden Stein habe ich innen einen NFC-Aufkleber geklebt, einen NFC-Tag zum Aufkleben. Jeder Aufkleber speichert einen eigenen Wert. Kommt der Stein dem NFC-Lesegerät nah genug, liest der ESP32 diesen Wert aus und lässt das MP3-Board die passende Datei abspielen. Die Sounds hatte ich vorher selbst auf die SD-Karte kopiert: das Hupen eines Fahrzeugs, Tiergeräusche und ein paar andere.

Den Code habe ich in der Arduino IDE geschrieben, dem Programm, mit dem der Code auf den Microcontroller kommt. Zugegeben, mit Hilfe von KI.

Wie schwer kann das schon sein?

Mit dieser Frage fängt bei mir fast jedes Projekt an, mehr dazu steht auf der Seite Über mich. Die Antwort war auch diesmal: schwerer als gedacht.

Vier Teile klingen überschaubar. Schwierig war trotzdem schon die Verkabelung, also die Frage, welche Leitung von welchem Teil an welchen Anschluss des ESP32 gehört. Der zweite Umweg hatte mit den NFC-Aufklebern zu tun. In ihnen stecken unterschiedliche Chips, und ein NFC-Lesegerät kann nicht jeden davon auslesen und auswerten. Welche zu meinem passen, wusste ich vorher nicht. Ich musste es erst herausfinden.

Was mein Sohn mit zwei Steinen gemacht hat

Zum Testen hatte ich zwei DUPLO®-Steine vorbereitet. In beiden klebte ein NFC-Aufkleber, jeder mit einem anderen Wert, und deshalb löste jeder einen anderen Sound aus.

Mein Sohn war fasziniert davon, dass ein Stein, an dem von außen nichts zu sehen ist, einen Sound auslöst. Er hat die beiden Steine immer wieder durchprobiert, erst den einen, dann den anderen. Irgendwann hat er beide gleichzeitig an das NFC-Lesegerät gehalten, um zu sehen, was dann passiert.

Am meisten hat ihn begeistert, dass es ohne Berührung funktioniert. Der Stein muss nur nah genug sein, und schon kommt der Sound. Auch der Prototyp als solcher hatte seinen Anteil: mehrere Platinen, Kabel dazwischen, eine Stromquelle, und nichts davon hinter einem Gehäuse versteckt. Für ihn gab es schon am Aufbau selbst etwas zu sehen.

Was NFC-Spielzeug am Spielen ändert

Zwei Dinge habe ich aus diesem Versuch mitgenommen. Das erste: Spielzeug, das sich anfassen lässt und darauf reagiert, ist für Kinder spannend. Der DUPLO®-Stein ist ein Stein geblieben, den er in der Hand hatte, und es gab keinen Bildschirm. Der Reiz lag darin, selbst etwas zu steuern: Stein an das NFC-Lesegerät, Sound kommt.

Das zweite hat mich mehr überrascht. Mein Sohn hat nicht nur gestaunt, er hat den Mechanismus vorweggenommen. Er hat erwartet, dass der andere Stein ein anderes Ergebnis bringt, und es überprüft. Mit zwei Steinen gleichzeitig hat er sich dann einen eigenen Versuch ausgedacht. Dass etwas ohne Kabel und ohne Berührung reagiert, war für ihn kein Rätsel, sondern eine Regel, mit der er gespielt hat.

Mein Eindruck ist, dass Kinder heute solche Zusammenhänge sehr früh durchschauen. Technik hat das Spielen verändert, und das beginnt schon im frühen Kindesalter. Beobachtet habe ich das an einem Kind und einem Prototyp, mehr als ein Eindruck ist es also nicht.

Der LEGO® Smart Brick

Wenige Monate nach meinem Versuch hat LEGO® den Smart Brick herausgebracht, einen Stein mit eingebauter Elektronik, der auf andere Steine und Figuren reagiert und Sounds abspielt. Das hat mich stark an meinen eigenen Ansatz erinnert.

Vergleichbar ist das nicht: Dort steht ein fertiges Produkt, bei mir lagen vier Teile mit Kabeln auf dem Schreibtisch. Die Figuren von LEGO® Super Mario, die auf markierte Steine reagieren, gab es sogar schon seit 2020. Die Ähnlichkeit ist mir erst im Rückblick aufgefallen.

Der Prototyp hat mein Arbeitszimmer nie verlassen, und in der DUPLO®-Bahn ist er bis heute nicht angekommen. Gebaut habe ich ihn allein, mein Sohn kam erst zum Ausprobieren dazu. Beim nächsten Mal würde ich das umdrehen und ihn von Anfang an mitmachen lassen: Sounds aussuchen, Aufkleber in die Steine kleben, überlegen, welcher Stein was können soll.

Welche Idee liegt bei dir herum, die du zusammen mit einem Kind ausprobieren könntest? Schreib mir gern, was daraus geworden ist.

Der erste Microcontroller: zwei Buzzer für ein Festival

Bis dahin hatte ich nur ein wenig mit dem Raspberry Pi gearbeitet, einem vollständigen Computer auf einer einzigen Platine. Mit Arduino oder ESP32, zwei verbreiteten Familien von Microcontrollern, hatte ich noch nichts zu tun gehabt. Die Arduino IDE, das Programm, mit dem der Code auf den Microcontroller kommt, habe ich für dieses Projekt zum ersten Mal geöffnet.

Die Frage war deshalb nie, was ich mit einem Microcontroller alles anstellen kann. Sie lautete: Wie bekomme ich Hardware und Software für diese Challenge rechtzeitig fertig? Das hat mir den Einstieg leicht gemacht, weil ich nur lernen musste, was die Buzzer brauchten.

Die Buzzer sind rechtzeitig fertig geworden, und die Challenge ist auf dem Festival erfolgreich gelaufen. Den ganzen Aufbau mit Bauteilen und Code findest du im Projekt Buzzer selber bauen.

AliExpress und ein voller Warenkorb

Nach den Buzzern wollte ich mehr ausprobieren. Dabei habe ich AliExpress als sehr günstige Quelle für Hardware entdeckt: Kabel, Klemmen, Boards und vieles mehr für wenige Euro.

Wer dort einmal sieht, was es alles gibt, hat den Warenkorb schnell voll. Mir ging es genauso. Ich habe Teile bestellt, für die ich noch gar kein Projekt hatte.

Eine LED-Matrix für die Montagsliga

Eines dieser Teile war eine einfache LED-Matrix mit 16 × 16 Leuchtpunkten, also ein Feld aus einzeln ansteuerbaren LEDs. Bei ihr hatte ich sofort eine Idee: eine Punktestandsanzeige für unsere Montagsliga. Das ist eine Truppe, die sich jeden Montag in einer Sporthalle zum Fußballspielen trifft.

Ich habe meine Abende mit Recherche verbracht und hatte bald den ersten funktionierenden Prototyp aus ESP32 und LED-Matrix. Er konnte genau eine Sache: Mit jedem Druck auf einen Taster zählte die LED-Matrix um eins hoch, bis zur Neun.

Erst danach kamen die Fragen, an die ich am Anfang nicht gedacht hatte. Woher bekommt die Punktestandsanzeige in der Halle ihren Strom? Wie transportiere ich sie? Lässt sie sich mitten im Spiel bedienen, und hält sie einen Abend in der Sporthalle aus? Mit jeder Antwort habe ich das Projekt ein Stück erweitert.

Bluetooth im ESP32 und ein DUPLO®-Zug

Irgendwann habe ich entdeckt, dass der ESP32 Bluetooth schon eingebaut hat. Im Web bin ich auf jemanden gestoßen, der den Zug von LEGO® DUPLO® mit JavaScript steuerte, über Bluetooth Low Energy (BLE), die stromsparende Variante von Bluetooth.

Das wollte ich auch können. Ich habe einen eigenen Prototyp gebaut und damit eine Zugsteuerung, die den DUPLO®-Zug ohne Smartphone und ohne App fahren lässt. Die Geschwindigkeit stelle ich über ein Schiebe-Potentiometer ein, einen Schieberegler, dessen Stellung der ESP32 ausliest.

Auch hier schienen die Möglichkeiten kein Ende zu nehmen. Als Nächstes kamen Ideen mit NFC-Tags dazu, kleinen Funketiketten, die ein Lesegerät aus wenigen Zentimetern Entfernung erkennt. Damit wollte ich bestimmte Ereignisse auslösen.

Ein DIY-Projekt anfangen, ohne vorher alles zu können

Keines dieser Projekte habe ich mit einem Plan begonnen, was ich dafür lernen muss. Bei den Buzzern gab es einen Anlass und einen Termin, bei der Punktestandsanzeige ein Bauteil und eine Idee, bei der Zugsteuerung eine Funktion, die ich zufällig gefunden hatte. Gelernt habe ich jeweils das, was der nächste Schritt verlangt hat.

Du musst also nicht alles können, bevor du loslegst. Ein Problem aus deinem Alltag oder ein Bauteil für ein paar Euro reicht als Anlass. Mit der Frage „Wie schwer kann das schon sein?“ fängt bei mir fast jedes Projekt an, mehr dazu steht auf der Seite Über mich. Die Antwort lautet meistens: schwerer als gedacht.

Welches kleine Problem begegnet dir jeden Tag? Fang damit an, und schreib mir gern, was daraus geworden ist.