Hardware Update des portablen Signalhorn – Alles neu!

  • Lesedauer:5 min Lesezeit

Nach dem frischen Clean Code ist es Zeit für ein Hardware Update des portablen Signalhorn. Im ersten Artikel zum portablen Signalhorn habe ich grob die ersten Schritte gezeigt. Nachdem ich nun den Code refactored habe ist es an der Zeit auch die Hardware auf Vordermann zu bringen.

Bestandsaufnahme

Zuerst gucken wir mal, wie die Hardware bis jetzt aufgebaut ist.

Die Grundlage bildet ein PCB aus einem anderen Projekt, auf dem ein ESP12e, ein RFM69HW und ein Spannungsregler verlötet sind. Damit sind die meisten notwendigen Komponenten vorhanden. Zusätzlich ist noch eine elektrische Fahrradklingel angeschlossen. Zur Steuerung der Klingel habe ich ein MOSFET Board, das ich herum liegen hatte, verwendet.

Außerdem ist noch ein 18650 Li-Ion Akku verbaut, der über einen TP4056 Laderegler geladen wird.

Hardware Update des portablen Signalhorn

Die Fahrradklingel ist nun das erste, das ich mir genauer ansehe. Sie hatte 2 Tasten, mit denen man Hupen und den Sound ändern konnte. Zu den Tasten führten 3 Kabel von denen durch Tastendruck jeweils zwei kurzgeschlossen wurden. Das war der Grund, wieso ich den Taster durch ein MOSFET ersetzt habe.

Nach einigen Tests mit der Klingel hat sich gezeigt, dass sie je einen Eingang zum Hupen, bzw. zum Sound ändern hat. Geschaltet wird durch ein logisches HIGH Signal. Daher lasse ich in dieser Version das MOSFET weg und schalte direkt über den ESP12e.

Außerdem möchte ich zusätzlich zwei Tasten spendieren, mit denen manuell gehupt, bzw. der Sound geändert wird. Die Taster geben direkt Batteriespannung auf die Eingänge der Hupe. Da auch der ESP an den Eingängen angeschlossen ist, kommt noch je eine Diode zwischen ESP und Hupe. Damit sind die Eingänge vor der Batteriespannung geschützt.

Schaltung für manuellen und digitalen Schalter

Test der neuen Schaltung

Bevor ich die PCB’s bestelle probiere ich das ganze natürlich erst mal auf Breadboards oder ähnlichem aus. In diesem Fall habe ich die alte Version des Horns genommen ein paar Leiterbahnen getrennt und ein paar neue Verbindungen gesetzt. Zusätzlich habe ich eine Lochplatine genommen, um die Taster und die Dioden zu verlöten.

Neue Taster im Hardware Update des portablen Signalhorn
Hardware Update des portablen Signalhorn

Gute Nachricht, funktioniert alles! Dann geht es jetzt daran ein neues Board zu entwerfen.

Schaltplan

Los geht es mit dem Schaltplan. Ist erst mal recht standardmäßig im Projekt Shot Clock: Ein ESP12e als Controller, dazu ein RFM69HW zur Kommunikation, ein Spannungsregler, um alles vom Akku betreiben zu können. Zusätzlich kommen dann noch die zwei Taster und Dioden dazu. Und natürlich ein paar Pads, um den Akku und die Fahrradklingel anzuschließen, und um das Modul zu flashen. Das ist alles schnell zusammen geklickt und es kann mit dem Board weitergehen.

Shot Clock portables Horn Schaltplan
Schaltplan des Signalhorns

PCB Design

Beim PCB gibt es nur wenige Randbedingungen. Es sollte natürlich nicht riesig werden, aber kleiner als ein 18650er Akku muss es auch nicht sein. Die Taster sollten einigermaßen am Rand sein, da neben den Tastern noch die Klingel auf der Oberseite des Gehäuses angebracht wird.

Außerdem soll es noch einen Ausschnitt geben, um etwas Platz für den Laderegler zu haben. Damit ist das Gerät insgesamt relativ Kompakt. Auf ein doppelseitiges Design habe ich hier verzichtet, da Platz, wie gesagt, keine große Rolle spielt.

Neues OCB im Hardware Update des portablen Signalhorn
PCB des Signalhorns

Hier noch ein kleines Zeitraffer des Entstehungsprozesses:

Neues Gehäuse im Hardware Update des portablen Signalhorn

Natürlich darf auch ein neues Gehäuse nicht fehlen, in dem alles ordentlich untergebracht ist. Ich orientiere mich am Prototypen, übernehme aber nur wenig davon. Die Größe wird durch die enthaltenen Komponenten definiert. Neben dem oben gezeigten PCB müssen noch ein Laderegler und ein Akku Platz finden.

Unterteil des Gehäuses des Signalhorns der Shot Clock
CAD Design des unteren Gehäuseteils

Im Bild ist gut zu sehen, dass der Platz für den Laderegler schön vom Board umschlossen wird. Die Breite orientiert sich am Akku (hier nur der Halter dafür dargestellt).

Auf der Oberseite sind jetzt auch Taster angebracht. Die Klingel muss sich also nicht mehr alleine fühlen. Insgesamt ist alles durch das neue PCB etwas kompakter geworden.

Oberseite des Gehäuses des Signalhorns der Shot Clock
CAD Design des oberen Gehäuseteils

Wie zu sehen ist, ist die Klingel ein Stück zur Seite gerutscht, um Platz für die neuen Taster zu machen. Die Aussparungen für die Knöpfe liegen direkt oberhalb der Taster auf dem PCB. Ich finde das Design ist ganz nett geworden.

Render des Gehäuses nach dem  Hardware Update des portablen Signalhorn
Render des neuen Gehäuses nach dem Hardware Update des portablen Signalhorns

Auch hier ein kleines Zeitraffer zum Entstehungsprozess.

Und ein Zeitraffer des ersten Drucks des neuen Gehäuses auf meinem CR-10s:

Zusammenbau nach dem Hardware Update des portablen Signalhorn

Zum Zusammenbau ist nicht viel zu sagen, da ich das neue Board noch nicht habe… Aber natürlich habe ich den Rest schon mal zusammengeschraubt, damit ich wenigstens zeigen kann, wie es am Ende aussehen wird.

Portables Horn der Shot Clock
Zusammengebautes Gehäuse

Schreibe einen Kommentar