Hochwasserpegel selbst bauen - Die Platine

Die Platine

Für unseren Hochwasserpegel stehen wir vor der Herausforderung, einen möglichst energiesparenden Betrieb im Outdoorbereich zu gewährleisten. Dazu haben wir eine eigene Platine designed, die mit einem ESP32 und ein Featherwing Lora Funkmodul ausgestattet werden kann, zwei verschiedene Ultraschallsensoren (DFRobot und Maxbotix Ultraschallsensor - bei anderen Sensoren muss der Anschluss an die Platine ggf. anders verkabelt werden) unterstützt und in unser wasserdichtes Rohrgehäuse passt. Den Schaltplan und seine Randbedingungen haben wir im Kapitel Energieversorgung entwickelt. Im folgenden Video klären wir die Frage, wie das Design einer eigenen Platine im Zeitalter der digitalen Produktentwicklung funktioniert:

Bitte beachten Sie: Sobald Sie sich das Video ansehen, werden Informationen darüber an Youtube/Google übermittelt. Weitere Informationen dazu finden Sie unter Google Privacy.

PS: Auch mit dem Makey und dem Octopus lässt sich das Projekt umsetzen - die Platinen passen aber nicht in unser Gehäuse und sind auch nicht für unsere Energiesparzwecke konzipiert. Ein Outdoorbetrieb ist nur für kurze Zeit möglich.

Platine löten

Bitte beachten Sie: Sobald Sie sich das Video ansehen, werden Informationen darüber an Youtube/Google übermittelt. Weitere Informationen dazu finden Sie unter Google Privacy.

Funktionsweise

Wir haben die Platine designed und bestellt. Damit wir nun unser LoRaWAN-Shield und ESP32 verwenden können, Batterien/Akkus und Solarpanel anschließen können und den Ultraschallsensor, muss die Platine mit allen notwendigen Komponenten bestückt werden. Dafür müssen wir löten. Buchsenleisten, Widerstände, Kondensator, Dioden.. da kommt einiges zusammen. Wir löten grundlegend zwei verschiedene Platinen-Varianten:

  1. Platine für Akku & Solarbetrieb
  2. Platine für Batteriebetrieb

Außerdem hat jeder der beiden Ultraschallsensoren seinen eigenen Anschluss und wir entscheiden uns, welchen wir verwenden und löten nur eine der beiden Buchsen auf, damit wir den DFRobot nicht ausversehen in die Buchse für den Maxbotix-Ultraschallsensor stecken - und andersherum - es besteht sonst durhc die unterschiedliche Pinbelegung der Sensoren Kurzschlussgefahr! Also gibt es zusätzlich noch zwei weitere Varianten:

  1. Innenliegender Grove-Stecker: MaxBotix-Ultraschallsensor
  2. Außenliegender Grove-Stecker: DFRObot-Ultraschallsensor

Außerdem dürfen unsere Akku bei zu hohen oder zu niedrigen Temperaturen nicht geladen oder entladen werden, weshalb wir auch einen one-Wire-Temperatursensor eingeplant haben. 

Bestückung

Teileliste inkl. Produktbezeichnungen aus unserer Lötanleitung (Abweichungen natürlich möglich)

Platinenbestückung Variante 1 "Akkus+Solar"
Platinenbestückung Variante 1 "Akkus+Solar"
Platinenbestückung Variante 2 "Batterien"
Platinenbestückung Variante 2 "Batterien" Es entfallen: - die beiden "oberen" MOS-FETs (1x N-MOS, 1 x P-MOS) - drei Dioden (nur die unterste bleibt) - ein Schraubterminal (das obere) - der Spannungsregler - der Elektrolytkondensator - ein 100kOhm-Widerstand - der 47Ohm-Widerstand Stattdessen: an die Stelle des Kondensators/Des Spannungswandlers wird zwischen "+" und "IN" eine Drahtbrücke eingelötet, anstelle der Dioden eine Drahtbrücke über der verbliebenen Diode
ESP32 und LoRa Feather-Modul
Der ESP32 muss in unserem Fall noch gelötet werden, wir benötigen zwei 2x10-reihige Stiftleisten, die mit Hilfe eines Steckbretts gerade aufgelötet werden. Außerdem kratzen wir mit dem Daumennagel die kleine "ON"-LED ab.
Wir müssen auf dem LoRaShield noch zwei Dioden (Achtung: Einbaurichtung beachten!) und eine Drahtbrücke einlöten.
Wir löten auch eine Antenne an (Achtung, dass wirklich nur der Antennen-Kontaktpunkt verwendet und mit Lötzinn befestigt wird!). Hier eine gedrehte, stabile Antenne, es geht aber auch ein einfacher Draht (ca. 8,2cm lang) - der sollte aber das Gehäuse und andere Komponenten später nicht berühren.

 

 

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