Technische Dokumentation für die RADR-Hauptplatine (OSSM Wireless v0.4)
In diesem Abschnitt wird das Haupt-PCB-Design von RADR behandelt, einschließlich Schaltplänen, Komponentenspezifikationen und Fertigungsdateien.
Platinenübersicht
| Spezifikation | Wert |
|---|---|
| Boardname | OSSM Wireless |
| Version | v0.4 |
| Mikrocontroller | ESP32-S3 mit PSRAM |
| Design-Software | Altium Designer |
| Anzahl der Lagen | 2 (geschätzt) |
Die RADR-Leiterplatte integriert die gesamte Elektronik, die für eine eigenständige drahtlose Fernbedienung erforderlich ist, einschließlich Mikrocontroller, Anzeigeschnittstelle, Energieverwaltung, Benutzereingaben und Feedbacksystemen.
Kernkomponenten
Mikrocontroller
| Parameter | Wert |
|---|---|
| MCU | ESP32-S3 |
| Speicher | Enthält PSRAM |
| Drahtlos | WiFi + Bluetooth LE |
| Betriebsspannung | 3.3V |
Der ESP32-S3 bietet:
- Dual-Core-Xtensa-LX7-Prozessor
- Integriertes Bluetooth Low Energy für die Gerätekommunikation
- Ausreichend GPIO für alle Ein- und Ausgänge sowie Peripheriegeräte
- Energiesparende Schlafmodi zur Batterieschonung
Energieverwaltung
| Komponente | Funktion |
|---|---|
| USB-C-Anschluss | 5V-Ladeeingang |
| Lade-IC | Laden des LiPo-Akkus |
| MAX17048 | Ladezustandsmesser (Batterieüberwachung) |
| LDO/Regler | 3,3-V-Systemversorgung |
Das Stromversorgungssystem unterstützt:
- USB-C-Aufladung (5V-Eingang)
- LED-Anzeige für Hardware-Ladevorgang
- Präziser Batterieprozentsatz über einen I²C-Ladezustandsmesser
- Tiefschlafstrom < 100μA
Anzeigeschnittstelle
| Parameter | Wert |
|---|---|
| Anzeigetyp | TFT LCD |
| Auflösung | 320 x 240 Pixel |
| Farbtiefe | 16 Bit (RGB565) |
| Schnittstelle | SPI |
| Hintergrundbeleuchtung | PWM-gesteuert |
Benutzereingaben
| Eingang | Typ | GPIO |
|---|---|---|
| Linker Encoder | Drehen + Drücken | GPIO 10, 11 |
| Rechter Encoder | Drehen + Drücken | GPIO 42, 41 |
| Linke Schulter | Momentschalter | GPIO 48 |
| Rechte Schulter | Momentschalter | GPIO 1 |
| Unter dem Bildschirm links | Momentschalter | GPIO 38 |
| Unter dem Bildschirm Mitte | Momentschalter | GPIO 39 |
| Unter dem Bildschirm rechts | Momentschalter | GPIO 40 |
Die angezeigten GPIO-Zuweisungen gelten für v0.4-Boards mit PSRAM. Frühere v1.x-Boards verwenden unterschiedliche Pins für den linken Encoder (GPIO 35, 36) und LEDs (GPIO 37).
Feedback-Ausgänge
| Komponente | Typ | GPIO |
|---|---|---|
| Status-LEDs | WS2812B RGB (x3) | GPIO 12 |
| Summer | Piezoelektrisch | GPIO 2 |
| Vibrationsmotor | ERM-Motor | GPIO 47 |
Erweiterung
| Stecker | Schnittstelle | Zweck |
|---|---|---|
| QWIIC | I²C | Externe Sensoren/Peripheriegeräte |
| USB-C | USB 2.0 | Programmieren und Laden |
Schematische Abschnitte
Der Schaltplan ist in Funktionsblöcke unterteilt:
| Abschnitt | Beschreibung |
|---|---|
| Stromversorgung | USB-C-Eingang, Ladeschaltung, Spannungsregelung |
| MCU | ESP32-S3, Quarz, Reset, Boot-Auswahl |
| Anzeige | TFT-LCD-Anschluss, Treiber der Hintergrundbeleuchtung |
| Eingaben | Drehgeber, Tasten, Pull-Up/Pull-Down-Widerstände |
| Rückmeldung | LED-Datenleitung, Summertreiber, Motortreiber |
| Batterie | MAX17048 Ladezustandsmesser, Batterieanschluss |
| Erweiterung | QWIIC-Anschluss, Programmier-Header |
Überlegungen zum PCB-Layout
Komponentenplatzierung
- MCU zentral positioniert für eine ausgewogene Leiterbahnführung
- USB-C-Anschluss an der Platinenkante für Zugänglichkeit
- Display-Anschluss für die Flachbandkabelführung zum Gehäuse ausgerichtet
- Batterie-Anschluss für die interne Batterieplatzierung positioniert
- QWIIC-Anschluss zugänglich für Erweiterungsmodule
Überlegungen zur Antenne
Der ESP32-S3 verwendet eine integrierte PCB-Antenne oder eine externe Antenne (versionsabhängig). Der Antennenbereich sollte freigehalten werden von:
- Masseebenen direkt darunter
- Nähe zum Metallgehäuse
- hochfrequenten Schaltsignalen
Platzieren Sie keine Komponenten und verlegen Sie keine Leiterbahnen in der Sperrzone der Antenne. Dadurch wird die WiFi-Leistung erheblich beeinträchtigt.
Designdateien
Alle Designdateien sind im GitHub-Repository verfügbar:
| Datei | Format | Beschreibung |
|---|---|---|
| PCB - OSSM Wireless v0.4.pcbdoc | Altium Designer | PCB-Layout mit Kupfer, Siebdruck, Bohrdateien |
| Schematic - OSSM Wireless V0.4.schdoc | Altium Designer | Vollständiger Schaltplan |
| RADR Schematic - OSSM Wireless V0.4.pdf | Druckbare Schaltplanreferenz | |
| RADR BOM - OSSM Wireless - v0.4 - S3.xlsx | Excel | Stückliste mit Teilenummern |
| RADR PCB render.png | PNG | 3D-Rendering der zusammengebauten Platine |
Designdateien herunterladen
Greifen Sie auf Altium-Projektdateien, Gerber-Dateien und Stücklisten auf GitHub zu.
Herstellung
PCB-Herstellung
Empfohlene Spezifikationen für die Bestellung:
| Parameter | Wert |
|---|---|
| Schichten | 2 |
| Dicke | 1.6mm |
| Oberflächenbeschaffenheit | HASL oder ENIG |
| Kupfergewicht | 1oz |
| Lötmaske | Jede Farbe |
| Siebdruck | Weiß |
Montageoptionen
| Verfahren | Empfohlen für |
|---|---|
| Handmontage | Prototypen, Einzelstücke |
| PCBA-Service | Produktionsmengen |
Dienste wie JLCPCB und PCBWay bieten kombinierte Leiterplattenfertigung und -montage. Laden Sie die Gerber-Dateien und die Stückliste hoch, um eine schlüsselfertige Lösung zu erhalten.
Kritische Komponenten
Diese Komponenten erfordern beim Zusammenbau besondere Aufmerksamkeit:
| Komponente | Notizen |
|---|---|
| ESP32-S3-Modul | Überprüfen Sie die Ausrichtung und stellen Sie sicher, dass alle Pads verlötet sind |
| USB-C-Anschluss | Erfordert eine präzise Ausrichtung, auf Kurzschlüsse prüfen |
| MAX17048 | Kleines QFN-Gehäuse, benötigt einen ordnungsgemäßen Reflow |
| WS2812B-LEDs | Hitzeempfindlich, Reflow-Profil beachten |
Versionsgeschichte
| Version | Änderungen |
|---|---|
| v0.4 | Aktuelle Version mit ESP32-S3 |
Version v0.4 verwendet die ESP32-S3-Variante. Das Suffix „S3“ im BOM-Dateinamen weist auf diese Variante hin.
Fehlerbehebung
- Überprüfen Sie die USB-C-Verbindung und das Kabel
- Überprüfen Sie den 3.3V-Reglerausgang
- Überprüfen Sie die Stromschienen auf Kurzschlüsse
- Stellen Sie sicher, dass der Akku angeschlossen und geladen ist
- Überprüfen Sie die Verbindung des Flachbandkabels
- Überprüfen Sie die SPI-Signale mit einem Oszilloskop
- Bestätigen Sie das PWM-Signal der Hintergrundbeleuchtung
- Testen Sie die Stromschienen des Displays
- Überprüfen Sie den Antennenbereich auf Kurzschlüsse oder Brücken
- Stellen Sie sicher, dass ESP32-S3 richtig programmiert ist
- Stellen Sie sicher, dass sich kein Metall in der Nähe der Antennenzone befindet
- Testen Sie mit entfernter HF-Abschirmung (falls zutreffend)
- Überprüfen Sie, ob USB-C-CC-Widerstände vorhanden sind
- Überprüfen Sie die Lade-IC-Anschlüsse
- Messen Sie die Batteriespannung am Stecker
- Bestätigen Sie den Lade-LED-Schaltkreis
- Überprüfen Sie die Pull-Up-/Pull-Down-Widerstände
- Überprüfen Sie die GPIO-Zuweisungen in der Firmware
- Testen Sie den Durchgang von der Taste zur MCU
- Prüfen Sie auf kalte Lötstellen.