Digitaler Namensschild-Badge mit E-Paper Display und Pro Mini

Ein digitaler Namensschild-Badge mit E-Paper Display und Pro Mini ist eine elegante Lösung für Events, Messen, Meetups oder interne Workshops: Der Name ist jederzeit gut lesbar, das Layout kann flexibel angepasst werden und durch E-Paper bleibt das Display auch ohne dauerhafte Stromversorgung sichtbar. Genau dieser Punkt macht E-Paper so attraktiv für einen Badge: Anders als OLED oder TFT benötigt es Energie hauptsächlich beim Aktualisieren, nicht beim Halten des Bildes. In der Praxis bedeutet das, dass ein einmal gesetzter Name tagelang oder sogar wochenlang angezeigt werden kann, selbst wenn der Controller schläft. Der Arduino Pro Mini eignet sich als kompakte Steuerzentrale, weil er ohne USB-Buchse auskommt und sich sauber in flache Gehäuse integrieren lässt. Damit das Projekt wirklich „badge-tauglich“ wird, müssen allerdings ein paar Dinge zusammenpassen: die Wahl des richtigen E-Paper-Moduls (Größe, Auflösung, Farblagen), eine stromsparende Versorgung (Batterie oder LiPo), ein Update-Workflow (FTDI, ISP oder ein kleines Update-Interface) sowie ein robustes Gehäuse mit Befestigung (Clip, Magnet oder Lanyard). Dieser Artikel führt Sie durch die wichtigsten Entscheidungen und zeigt, wie Sie aus Standardbauteilen einen professionell wirkenden E-Paper-Badge bauen, der im Alltag zuverlässig funktioniert.

Warum E-Paper für Namensschilder ideal ist

E-Paper (E-Ink) hat im Badge-Kontext drei entscheidende Vorteile: hervorragende Lesbarkeit im Tageslicht, extrem geringer Energieverbrauch im statischen Zustand und ein „papierähnlicher“ Look, der hochwertig wirkt. Besonders auf Messen, wo Neonlicht, Sonnenlicht und wechselnde Blickwinkel vorkommen, ist E-Paper oft besser ablesbar als glänzende Displays.

• Statisches Bild ohne Dauerstrom: Der Name bleibt sichtbar, auch wenn der Mikrocontroller schläft.
• Lesbarkeit: Sehr gut bei hellem Licht, kaum Spiegelungen.
• Professioneller Eindruck: Klarer Kontrast, ruhige Darstellung.
• Geringe Wärmeentwicklung: Angenehm am Körper zu tragen.

Ein guter Einstieg in die Technik und typische Displaytypen findet sich z. B. in den Hintergrundartikeln von Waveshare Wiki zu E-Paper-Modulen oder in den E-Paper-Ressourcen von Adafruit (E-Ink / E-Paper Learn Guides).

Geeignete E-Paper-Displays: Größe, Auflösung und Farben

Für Namensschilder haben sich Displaygrößen zwischen 1,54 Zoll und 2,9 Zoll bewährt. Kleinere Displays sind sehr kompakt, größere bieten mehr Layoutfreiheit (Name, Firma, QR-Code, Rollenbezeichnung). Wichtige Kriterien sind Auflösung (für saubere Schrift), Farblagen (Schwarz/Weiß oder zusätzlich Rot/Gelb) und die Update-Eigenschaften (Vollrefresh, Teilrefresh, Update-Dauer).

• 1,54 Zoll: Sehr kompakt, gut für nur Name + Logo.
• 2,13 Zoll: Beliebt für Badges, gute Balance aus Lesbarkeit und Größe.
• 2,9 Zoll: Mehr Raum für QR-Code, Titel, Session-Infos.
• 3-Farben (z. B. Rot): Sieht toll aus, Updates dauern oft länger und benötigen mehr Energie.

Teilrefresh vs. Vollrefresh

Viele E-Paper-Displays unterstützen Teilupdates, bei denen nur Bereiche aktualisiert werden. Das kann für Badges interessant sein (z. B. wechselnde „Status“-Zeile), ist aber nicht immer stabil und kann Ghosting erzeugen. Für einen klassischen Namensbadge reicht häufig ein Vollrefresh beim Start oder beim Programmieren – danach bleibt das Bild unverändert.

Warum der Arduino Pro Mini gut passt

Der Arduino Pro Mini ist klein, flach und ideal für feste Einbauten, weil er auf integriertes USB verzichtet und dennoch die vertraute Arduino-Toolchain nutzt. Gerade in flachen Gehäusen ist das ein echter Vorteil. Offizielle Informationen finden Sie im Arduino Pro Mini Guide.

• Kompakt: Gut für Badge-Gehäuse, die nicht dicker als ein klassischer Ausweis wirken sollen.
• Flexibel: Per FTDI oder ISP programmierbar.
• Stromsparfähig: Sleep-Modi möglich, wenn das Display nur selten aktualisiert wird.
• Bewährte Plattform: Viele Libraries, viele Beispiele, hohe Community-Dichte.

3,3 V oder 5 V – welche Pro-Mini-Variante ist sinnvoll?

Für E-Paper-Projekte ist die 3,3-V-Variante häufig die bessere Wahl, weil viele E-Paper-Module und deren Logikpegel auf 3,3 V ausgelegt sind. Zwar besitzen viele Breakout-Boards Pegelwandler, aber jedes zusätzliche Bauteil kostet Platz und manchmal auch Strom. Mit 3,3 V/8 MHz sind Sie in der Regel näher an der nativen Displayumgebung.

Verdrahtung und Schnittstellen: SPI, Pins und typische Stolperfallen

Die meisten E-Paper-Module werden über SPI angebunden. Neben SCK/MOSI (und ggf. MISO) brauchen Sie meistens weitere Pins: CS (Chip Select), DC (Data/Command), RST (Reset) und BUSY (Status). BUSY ist wichtig, um zu wissen, wann das Display mit dem Refresh fertig ist.

• SPI-Leitungen: kurz halten, sauber führen, um Signalprobleme zu vermeiden.
• BUSY-Pin nutzen: verhindert „zu frühes“ Weiterarbeiten während des Display-Refresh.
• CS/DC eindeutig: Verwechslungen sind eine der häufigsten Ursachen für „weißes Display“.
• GND-Konzept: Sternförmige Masseführung reduziert Störungen.

Mechanische Steckverbinder vermeiden

In einem Badge, der am Körper getragen wird, sind wackelige Steckverbindungen ein Risiko. Für eine robuste Lösung lohnt sich das direkte Verlöten oder die Nutzung von flachen, verriegelnden Stecksystemen. Auch Stiftleisten erhöhen die Bauhöhe deutlich – für flache Badges ist „No-Headers“ oft der Schlüssel.

Update-Workflow: Wie kommt der Name aufs Display?

Bei einem digitalen Namensschild-Badge gibt es mehrere Wege, das Layout zu aktualisieren. Welche Methode am besten ist, hängt davon ab, ob Sie den Badge einmalig pro Person programmieren oder ob sich Inhalte während eines Events ändern sollen.

• Einmaliges Flashen (vor dem Event): Name/QR-Code wird im Sketch festgelegt und vorab hochgeladen.
• Serielles Konfigurieren: Name wird über serielle Schnittstelle übertragen und im EEPROM gespeichert.
• Mehrere Profile: Ein Button wechselt zwischen gespeicherten Layouts (z. B. „Vortrag“, „Networking“).
• Batch-Programmierung: Für viele Badges nacheinander (z. B. Vereins- oder Konferenzproduktion).

FTDI-Adapter vs. ISP

Der Pro Mini wird typischerweise mit einem FTDI-Adapter programmiert. Für Serienproduktion kann auch ein ISP-Setup sinnvoll sein, besonders wenn Sie Bootloader- und Fuse-Einstellungen kontrollieren oder sehr schnell viele Boards bespielen möchten. Für die Grundlagen rund um das Board und das Programmieren ist der Arduino Pro Mini Guide ein guter Startpunkt.

Layout und Design: Lesbarkeit, Typografie und QR-Code richtig einsetzen

Der eigentliche Mehrwert eines digitalen Badges steht und fällt mit dem Layout. E-Paper belohnt klare, kontrastreiche Gestaltung. Nutzen Sie große Schrift für den Namen und reduzieren Sie visuelles Rauschen. Logos sind möglich, sollten aber nicht den Namen verdrängen.

• Name groß: Priorität 1 – mindestens so groß, dass er aus 1–2 Metern lesbar ist.
• Firma/Rolle kleiner: Unterzeile, optional in einem klaren Block.
• QR-Code: Für LinkedIn/Website/Visitenkarte – am besten mit ausreichend „Quiet Zone“.
• Kontrast: Schwarz/Weiß ist am klarsten; 3-Farben gezielt für Akzente nutzen.

Bildaufbereitung: Von SVG/PNG zu Display-Pixeln

E-Paper-Libraries arbeiten oft mit Bitmaps im passenden Format (Monochrom oder 2/3-farbig). Für saubere Ergebnisse ist eine klare Pipeline hilfreich: Design (z. B. als Vektor) → Rasterung auf Displayauflösung → Export in ein geeignetes Bitmap-Format → Einbindung in den Sketch oder Übertragung zur Laufzeit. Viele Hersteller bieten Tools oder Beispiele für die Konvertierung, z. B. im Waveshare Wiki.

Stromversorgung: Batterie, LiPo oder Knopfzelle?

E-Paper spart zwar im Standbild, aber ein Display-Refresh kann kurzzeitig einen spürbaren Stromimpuls benötigen. Deshalb ist die Stromversorgung nicht nur eine Frage der Kapazität, sondern auch der Stabilität. Für Badges sind drei Ansätze üblich: Knopfzelle (sehr kompakt), AAA/AA (robust, aber dicker) oder LiPo (gute Energiedichte, erfordert Ladeelektronik).

• Knopfzelle: sehr kompakt, aber je nach Display-Refresh und Controller-Setup nicht immer stabil.
• AAA/AA: gut verfügbar, robuste Spannung, aber mechanisch größer.
• LiPo (1S): flach, hohe Energiedichte, ideal für schlanke Gehäuse mit Ladeoption.

Laufzeit überschlagen (MathML)

Da E-Paper im Stand praktisch keinen Display-Strom braucht, hängt die Laufzeit vor allem von zwei Faktoren ab: dem Ruhestrom des Systems und der Häufigkeit der Updates. Für eine grobe Abschätzung können Sie den mittleren Strom Ī ansetzen und mit der Kapazität C rechnen:

$t\approx \frac{C}{\mathrm{Ī}}$

Für Update-lastige Szenarien ist eine ergänzende Betrachtung sinnvoll: Wenn ein Refresh einen Stromimpuls mit Ladungsbedarf Q (mAh) verursacht und Sie n Updates pro Tag machen, addiert sich der Tagesverbrauch um n⋅Q. So sehen Sie schnell, ob „einmal pro Tag“ oder „alle fünf Minuten“ realistisch ist.

Stromsparen in der Praxis: Sleep-Modi, Power-LEDs und saubere Abschaltung

Der Pro Mini kann sehr sparsam laufen, wenn Sie konsequent deaktivieren, was nicht benötigt wird. In einem Namensbadge, der nach dem Setzen des Bildes praktisch nichts mehr tun muss, ist das Potenzial enorm. Für AVR-basierte Controller sind Sleep-Modi und deren Nutzung gut dokumentiert, z. B. in der avr-libc Dokumentation zu Sleep-Modi.

• Nach dem Refresh schlafen: Displaybild bleibt, Controller geht in Deep Sleep.
• Per Taster aufwecken: z. B. zum Wechseln eines Profils oder zum Neu-Refresh.
• Power-LED vermeiden: Einige Boards/Module besitzen LEDs, die dauerhaft Strom ziehen.
• Reglerverluste beachten: Ein Linearregler kann im Batteriebetrieb unnötig verheizen.

Teilrefresh nur, wenn Sie es wirklich brauchen

Teilupdates können Energie sparen, aber sie erhöhen die Komplexität und das Risiko von Ghosting. Für klassische Namensschilder ist ein stabiler Vollrefresh (einmalig) oft die professionellere Lösung. Wenn Sie dynamische Inhalte möchten (z. B. wechselnde Session-IDs), planen Sie Teilrefresh erst nach einem stabilen Baseline-Prototyp ein.

Gehäuse und Befestigung: Vom Prototyp zur tragbaren Lösung

Ein Badge muss leicht, flach und robust sein. Gleichzeitig soll das Display geschützt werden, ohne die Lesbarkeit zu ruinieren. Ein transparentes Deckglas (oder eine klare Folie) schützt vor Kratzern, während ein Rahmen verhindert, dass das Display direkt aufliegt. Befestigung ist ebenfalls entscheidend: Clip, Magnet oder Lanyard müssen sicher halten, ohne Kleidung zu beschädigen.

• Frontschutz: klare Abdeckung, möglichst matt oder entspiegelnd.
• Display-Auflage: umlaufender Rahmen, damit kein Druckpunkt auf dem Panel entsteht.
• Clip: zuverlässig, aber bei dünnen Stoffen manchmal kritisch.
• Magnet: elegant und schonend, benötigt aber passende Magnetstärke und Gegenplatte.
• Lanyard: gut für Konferenzen, Badge kann größer sein, stört aber beim Bücken eher.

Servicezugang nicht vergessen

Selbst wenn der Badge nur selten aktualisiert wird: Sie benötigen irgendwann Zugang zur Stromversorgung. Eine versteckte Schraubkappe, eine kleine Serviceklappe oder ein magnetischer Deckel am Rand kann den Unterschied zwischen „Einweg-Prototyp“ und „langfristig nutzbarem Badge“ ausmachen.

Serienfertigung für Events: Mehrere Badges effizient programmieren

Wenn Sie nicht nur einen Badge, sondern gleich 20, 50 oder 200 Stück für ein Event bauen, wird der Workflow entscheidend. Für Serien ist es sinnvoll, die Hardware zu standardisieren (gleiche Displays, gleiche Pinbelegung, gleiche Gehäuse) und die Personalisierung möglichst automatisiert vorzunehmen. Praktisch sind dabei zwei Strategien: erstens das Einspielen eines Grund-Firmwares und zweitens das Personalisieren über eine einfache Datenpipeline (z. B. CSV → Bitmap → Flash/EEPROM).

• Grund-Firmware: Displaytreiber, Sleep-Logik, Updatefunktion.
• Personalisierung: Name/Firma/QR-Code als Datenpaket oder eingebettete Bitmap.
• Qualitätssicherung: kurzer Test: Display-Refresh, Button, Stromaufnahme im Sleep.
• Labeling: interne ID auf Rückseite, damit Badges eindeutig zugeordnet werden können.

Häufige Fehler und wie Sie sie vermeiden

Ein E-Paper-Badge wirkt simpel, hat aber ein paar typische Fallstricke. Wenn Sie diese Punkte vorab beachten, sparen Sie viel Fehlersuche.

• Display bleibt weiß: meist falsche Pins (CS/DC/RST), fehlender BUSY-Pin oder falscher Treiber für das konkrete Panel.
• Geisterbilder (Ghosting): zu viele Teilrefreshes oder falsches Refresh-Handling; Vollrefresh als Reset nutzen.
• Reset beim Aktualisieren: Versorgung bricht ein; bessere Batterie/Regler, Pufferkondensator, kürzere Leitungen.
• Schlechte Lesbarkeit: zu kleine Schrift oder zu „graue“ Grafiken; harte Schwarz/Weiß-Kontraste bevorzugen.
• Badge zu dick: Stiftleisten, zu große Akkus oder unnötige Steckverbinder; flach löten und kompakte Akkus wählen.

Outbound-Links für Dokumentation, Libraries und vertiefende Praxis

• Arduino Pro Mini Guide: Board-Grundlagen und Einsatz
• Waveshare Wiki: E-Paper-Module, Pinouts und Tools
• Adafruit E-Ink Guides: Praxiswissen und Beispielprojekte
• avr-libc Sleep Modes: Stromspartechniken für AVR
• GxEPD2 Library (GitHub): E-Paper-Treiber und Beispiele

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