1 - Bedienungsanleitung

Dieser Abschnitt hilft dir bei der Benutzung deines OpenBikeSensors (OBS). Betrachte es wie ein Handbuch, das einem Gerät beiliegt, nur dass wir es nicht ausdrucken müssen. Egal ob du deinen Sensor selbst zusammengebaut oder einen vorgefertigten Sensor von jemand anderem bekommen hast, diese Anleitung beschreibt, wie du wichtige Daten mit deinem neuen Gerät sammeln kannst.

Falls du noch keinen OBS besitzt, schau in den Abschnitt “Hardware”. Dort findest du Anleitungen zum Selberbau.

1.1 - Schnellstart-Anleitung

Diese Anleitung geht davon aus, dass du einen funktionierenden OpenBikeSensor hast. Wenn nicht, starte hier.

Sobald du einen OpenBikeSensor hast, solltest du ein paar Dinge damit tun:

  1. Befestige die Halterung für den OpenBikeSensor und die Lenkerhalterung für das Display. Dies funktioniert je nach Modell unterschiedlich. Siehe auch Montageanleitung.
  2. Miss den Abstand vom Rand der Lenkstange zur Mitte des Fahrrads, auf beiden Seiten. Zieh jeweils die Hälfte der Breite des OpenBikeSensors ab, und gib dies in den Einstellungen entsprechend als Abstands-Offset an. Wie du in den Konfigurationsmodus kommst, siehst du in der Minimal-Konfiguration.
  3. Richte deine Privatsphäre-Zonen ein. Mit einer Karten-App auf einem Smartphone lässt sich dein aktueller Standort bestimmen, den du dann eintippen kannst.
  4. Prüfe, ob deine SD-Karte funktioniert und am besten auch leer ist.
  5. Lade den Akku des Gerätes mit einem USB-C Kabel und einem normalen USB-Ladegerät auf. Die LED am Lademodul leuchtet rot während des Ladens und wird blau, wenn der Akku voll ist.
  6. Schalte das Gerät ein. Warte bis GPS-Koordinaten vorhanden sind. Dies kann eine Weile dauern. Am schnellsten geht es, wenn das Geräte in Ruhe im Freien liegt und nicht bewegt wird.
  7. Montiere den Sensor am Fahrrad und fahre los. Bitte achte auf den Verkehr um dich herum und lass dich nicht durch das Gerät ablenken.
  8. Wenn dich ein Fahrzeug überholt (egal ob LKW, PKW, Bus, …) drück kurz auf den Knopf. Es ist wichtig, dass auch Überholvorgänge mit ausreichend Seitenabstand so markiert werden, um keine verzerrte Statistik zu erzeugen. Versuche also, wirklich alle Überholvorgänge zu markieren.
  9. Nach deiner Fahrt schalte das Gerät aus. Dafür halte den Knopf am Display gedrückt, während du den Strom abstellst. Nur so wird sichergestellt, dass keine Daten verloren gehen.
  10. Du kannst deine Daten ins Portal hochladen, indem du einen Account erstellst, den API-Key von den Profileinstellungen in die Konfiguration des OpenBikeSensors kopierst, und im Konfigurationsmodus auf “Upload tracks” drückst, oder den Knopf am Display gedrückt hältst. Für letzteres muss das Gerät in einem WLAN mit Internetzugang sein.

1.2 - Montage des Sensors am Fahrrad

Die Halterung für das Hauptgerät wird mittels zweier Kabelbindern (max 8mm breit) an der Sattelstütze befestigt. Zur Verdrehsicherung kann ein Stück Isolierband oder Fahrradschlauch zwischen Sattelstütze und Halterung befestigt werden.

Halterung mit Kabelbindern an der Sattelstütze

Das Gerät seitlich in den Halter einschieben und mit den Sicherungsstift mit der 3 mm-Schraube einstecken und drehen.

Gerät von der Seite einschieben

Sicherungsstift einstecken und drehen

Es gibt OpenBikeSensoren mit sehr unterschiedlichen Kabellängen. Für große Tiefeinsteiger werden bis zu 1,8m Kabel benötigt. Das Kabel muss auf jeden Fall so verlegt werden, dass es während der Fahrt die Sicherheit nicht beeinträchtigt. Es kann durch Umwickeln, wiederverwendbare Kabelbinder, Klebeband oder geeignete Kabelclips gesichert werden.

Kabel um Rahmen gewickelt

Das Display wird am Lenker in der Nähe des linken oder rechten Handgriffes befestigt. Es gibt eine Auswahl an Halterungen. Zur Zeit gibt es Halterungen zum Verschrauben für 22mm, bis zu 32mm und eine zur Befestigung mit Rohrschellen oder Kabelbindern für beliebige Durchmesser. Auch hier ist es ratsam, alten Fahrradschlauch oder einen rutschfesten Schaumstoff zwischen Lenker und Halterung zu verwenden.

Auswahl an Displayhalterungen für das SlideOn-Display

Optimal ist es, wenn der grüne Druckknopf in direkter Reichweite des Daumens liegt, um beim Drücken die Hand nicht vom Lenker nehmen zu müssen (Verkehrssicherheit).

Display auf die Halterung schieben

1.3 - Konfiguration

1.3.1 - Minimal-Konfiguration

Zum direkten Nutzen eines neuen (oder sobald implementiert zurückgesetzen) OpenBikeSensors sind mindestens 3 Einstellungen vorzunehmen.

  • Offset links und rechts als größte Breite des Rades mit Fahrer (Lenkerbreite, Ellbogen, etc.)
  • API-Key
  • WLAN-Einstellungen zum Hochladen der Daten

Konfigurationsmodus einschalten

Zum Aktivieren des Konfigurationsmodus bei gedrückter Taste das Gerät eingeschalten.

Es gibt zwei unterschiedliche Betriebsmodi.

Access Point Modus

Ohne konfiguriertes WLAN in Reichweite öffnet der OpenBikeSensor einen eigenen WLAN-Access-Point.

  • SSID ist die MAC-Adresse des Gerätes OpenBikeSensor-xxxxxxxxxxxx.
  • das Standardpasswort lautet 12345678
  • die Konfigurationsseite kann über http://172.20.0.1 im Webbrowser aufgerufen werden

WiFi Modus

Wenn ein konfiguriertes WLAN in Reichweite ist, verbindet sich der OpenBikeSensor mit diesem und zeigt auf dem Display die IP-Adresse, über die im Browser eines Gerätes im gleichen WLAN die Konfigurationsseite erreicht wird.

Nur in einem WLAN mit Internet funktioniert der Upload der Daten, der auch direkt vom OpenBikeSensor ausgelöst werden kann durch Drücken und Festhalten des Knopfes

Wichtige Einstellungen im Konfigurationsmenü

General

Hauptmenü des OBS

Die Offsets zur größten Breite werden ab Sensor gemessen. Bei einem symmetrischen Rad mit 75cm Lenkerbreite ergibt sich ein Offset von (75-5)/2=35.

General menu: Einstellen der Offsets

Der API-Key aus dem Settings-Menü des eigenen Accounts im Portal openbikesensor.hlrs.de muss hier eingegeben werden. Wichtig: Speichern nicht vergessen.

General menu: Eingabe des API-Keys

Wifi

Hauptmenü

Im Wifi-Menü die Verbindungsdaten eines WLANs mit Internet eingeben und speichern.

SSID und Passwort einstellen

Damit ist die Minimal-Konfiguration mit der Tracks aufgezeichnet und hochgeladen werden können, abgeschlossen.

1.3.2 - Erweitert

Eine sinnvolle Konfiguration ist voreingestellt und sollte nur bei Bedarf verändert werden.

EinstellungWert
Breite des Lenkers70 cm
Anzeigemoduslinker und rechter Abstand, Batteriestatus, Überholvorgänge
Privatzonenicht gespeichert
URL zum OBS-Portalhttps://openbikesensor.hlrs.de
WLAN LoginNetzwerkname, Netzwerkschlüssel

Anpassung der Konfiguration

Die Konfiguration kann bei bestehender WLAN-Verbindung im Webbrowser vorgenommen werden. Dazu muss am Gerät der Konfigurationsmodus aktiviert werden.

Konfigurationsmodus einschalten

Zum Aktivieren des Konfigurationsmodus bei gedrückter grüner Taste das Gerät eingeschalten.

Es gibt zwei unterschiedliche Betriebsmodi.

  • Access Point Modus

    Beim ersten Start des Konfigurationsmodus oder wenn Sie sich außerhalb der Reichweite ihres WLANs befinden, öffnet der OpenBikeSensor einen eigenen WLAN-Access-Point:

    • Der WLAN-Name beinhaltet die MAC-Adresse des Gerätes OpenBikeSensor-xxxxxxxxxxxx.
    • Das Standardpasswort lautet 12345678.
    • Die Konfigurationsseite kann über http://172.20.0.1 aufgerufen werden.
  • WiFi Modus

    Um auf diese Seite zugreifen zu können, müssen Sie möglicherweise den mobilen Datenzugang auf ihrem Mobiltelefon deaktivieren. Der OBS kann sich auch mit einem vorhandenen WLAN verbinden, wenn die Zugangsdaten in einer früheren Konfiguration eingegeben wurden (siehe WLAN-Einstellungen). Bei Verbindung mit einem bestehenden WLAN wird die IP-Adresse der Konfigurationsseite auf dem Display des Geräts angezeigt.

Struktur des Konfigurationsmenüs

General

  • Sensor

    Bestimmt die Differenz zwischen dem Ende des Lenkers und der Außenkante des OpenBikeSensors. Diese Werte werden automatisch von der aktuellen Messung subtrahiert. Zusätzlich können Sie linke und rechte Messung „vertauschen“, falls Sie das Gerät an ihrem Fahrrad umdrehen.

  • GPS

    Sie können festlegen, auf welche Weise ihr Gerät einen gültigen GPS-Fix bestätigt und die Messungen beginnt. Typischerweise wird es den regulären Betrieb aufnehmen, sobald es Kontakt zu 4 GPS-Satelliten hat.

  • Generic Display

    • drehen des Displays, falls Sie es gedreht montieren müssen
    • invertieren der hellen / dunklen Bereiche des Displays, was bei hellem Sonnenlicht helfen kann
  • Measurement Display

    Hier gibt es mehrere Optionen, welche Werte Sie auf ihrem Display angezeigt bekommen möchten.

    • „simple Mode“ – nur die Anzeige der Abstandsmessung nach links
    • Anzeige von linker / rechter Abstandsmessung
    • show satellite – Anzeige der Anzahl der vom Gerät erkannten GPS-Satelliten (mehr Satelliten – genauere Positionsbestimmung)
    • show velocity – Anzeige der aktuellen Geschwindigkeit (recht ungenau aufgrund der langsamen Messintervalle)
    • show confirmation stats – zählt Tastendruck und bestätigte Erkennung von Überholvorgängen
    • show nerd details for distance sensors – Anzeige der Sensor-Rohdaten und Anzahl der Messereignisse innerhalb einer Sekunde (hilfreich bei der Fehlersuche)
  • Privacy Options

    Um ihre Privatsphäre zu wahren, können Sie dem Gerät mitteilen, dass es die Aufzeichnung in der Nähe ihrer Wohnung oder einer anderen Privatsphäre-Zone beenden soll. Dies kann sein, generell keine Aufzeichnung oder nur GPS-Tracking, aber immer noch Speicherung aller bestätigten Überholvorgänge.

    Legen Sie ihren Heimatort und den Durchmesser der Privatzone im entsprechenden Menü fest.

  • Upload User Data

    Einrichtung eines Upload-Servers zum Sammeln von aufgezeichneten Streckendaten.

    • Voreinstellung für das HLRS-Projekt: openbikesensor.hlrs.de
    • um Streckendaten hochzuladen, benötigen Sie ein Benutzerkonto auf der Website openbikesensor.hlrs.de (oder einem anderen kompatiblen Online-Dienst)
    • API-Schlüssel: tragen Sie den individuellen API-Schlüssel aus ihrem Benutzerkonto bei openbikesensor.hlrs.de in das Feld unterhalb des Upload-Sensors ein
  • Operation

    • Enable Bluetooth – (ab Firmware Version 0.3dev.) aktivieren, wenn Sie den OpenBikeSensor mit einer kompatiblen Smartphone App, wie z.B. SimRa, verbinden wollen
    • SimRa Mode – aktivieren, wenn die den OpenBikeSensor mit der SimRa App verbinden

Privacy Zones

Sie können beliebig viele Privatzonen mit jeweils eigenem Radius festlegen. In den Privatsphäre-Optionen legen Sie fest, wie sich ihr OpenBikeSensor innerhalb einer Privatsphäre-Zone verhalten soll.

WiFi Settings

Der OpenBikeSensor kann sich mit einem verfügbaren WLAN verbinden, wenn Sie dessen Zugangsdaten angeben. Dies ist praktisch, wenn Sie bei der Konfiguration des Sensors mit ihrem lokalen WLAN verbunden bleiben möchten. Die IP-Adresse für die Verbindung wird Ihnen auf dem Display angezeigt.

Um die Streckenaufzeichnung direkt vom OpenBikeSensor hochzuladen, ist eine WLAN-Verbindung mit Internetzugang erforderlich.

Backup & Restore

Hier können Sie die Konfiguration ihres OpenBikeSensors auf einem PC oder mobilen Gerät sichern. Zum Wiederherstellen aus einer gespeicherten Konfiguration wählen Sie im Menü-Dialog die entsprechende Datei aus. Verwenden Sie diese Option vor einem Firmware-Update, um sicherzustellen, dass Sie ihre Einstellungen wiederherstellen können, sollten sie dabei verloren gehen.

Update Firmware

Nachdem Sie die neueste Version heruntergeladen haben (oder eine andere Version, falls Sie ein spezielles Setup benötigen), klicken Sie in den Optionen auf „Aktualisieren“. Wählen Sie die heruntergeladene Datei aus und klicken Sie auf „Update“. Der OpenBikeSensor wird nach einem erfolgreichen Update automatisch neu gestartet.

Sie können direkt eine vorkompilierte Binärdatei hochladen; die neueste Version finden Sie immer hier.

Reboot

Mit dieser Option startet das Gerät wieder in den regulären Messmodus und verlässt die Einstellungen.

1.4 - Aufzeichnung einer Messfahrt

Vorbereitung

Grundsätzlich muss vor Beginn einer Messfahrt der Ladezustand des Akkus geprüft werden. Dazu das Gerät einschalten und die Spannungsanzeige im Display oben rechts ablesen. Sie muss größer als 3,6 V sein. Bei Bedarf vor der Messfahrt mittels USB-C Ladekabel nachladen.

Das Gerät im Freien platzieren, einschalten und auf den korrekten GPS-Empfang warten. Dies kann eine Weile dauern, auch mal bis zu 10 Minuten. Wir arbeiten daran, dass dies in Zukunft eventuell schneller klappt.

Bei empfangenen GPS Signal erscheint die reguläre Distanzanzeige für den linken Überholabstand. Die korrekte Funktion kann gegen eine Wand überprüft werden:

  • Linken Sensor ins Freie ohne Hindernisse richten. Die Anzeige sollte --- cm zeigen.
  • Linken Sensor gegen eine Wand gerichtet (max. 2,50 m Abstand). Die Anzeige sollte den Abstand, minus der halben Lenkerbreite (also bei Standardeinstellung minus 35cm) anzeigen.

Gerät am Fahrrad befestigen, wie unter „Montage“ beschrieben, und Messfahrt beginnen. Die gefahrene Strecke (Track) wird aufgezeichnet.

Datenschutz für Privatzonen

Um in den veröffentlichten Aufzeichnungen den eigenen Wohnort unkenntlich zu halten, wird empfohlen, die Messfahrt entfernt vom Wohnort zu starten und zu beenden.

Überholvorgänge markieren

Prinzipiell werden kontinuierlich die Abstände links und rechts gemessen und auf einer SD-Karte gespeichert. Darin sind alle Hindernisse innerhalb des maximalen Messbereiches (285 cm) enthalten, auch Häuser, Masten, Radfahrer, Fußgänger usw., die nicht dem Messzweck dienen. Nähert sich ein KFZ von hinten, muss der Knopf am Display gedrückt werden, um den Überholvorgang zu erfassen. Bitte achte dabei auf deine eigene Sicherheit: Es ist nicht notwendig, während des Überholvorgangs selbst auf den Button zu drücken. Es ist ausreichend, dies innerhalb von ca. 5 Sekunden nach der ersten Erfassung des Seitenabstands zu tun.

Das Display bestätigt den Überholvorgang:

  • durch kurzes Invertieren der Anzeige
  • durch Hochzählen der Anzeige „press“
  • durch Hochzählen der Anzeige „conf“, falls dabei ein Objekt auf der linken Seite erkannt wurde

Beenden der Messfahrt

Bei gedrücktem Knopf das Gerät ausschalten. Nur so werden alle Messungen zuverlässig gespeichert.

Die Aufzeichnung erfolgt in einer CSV-Datei mit einem Dateinamen, der von Datum, Uhrzeit und der Geräte-ID abhängt, also zum Beispiel 2021-01-20T13.32.52-4495.obsdata.csv.

1.5 - Privatsphäre-Zonen

Diese Seite gibt es noch nicht auf Deutsch, aber vielleicht sprichst Du ja...

1.6 - Tracks hochladen

Voraussetzungen

Damit Tracks hochgeladen werden können, müssen mindestens die Einstellungen der Minimal-Konfiguration gemacht werden (Wifi+API-Key).

Mit WLAN verbinden

Zum Verbinden mit dem WLAN den OpenBikeSensor bei gedrücktem Knopf einschalten. Ist ein bekanntes WLAN verfügbar, so zeigt der OpenBikeSensor den Namen des WLANs und bei erfolgreicher Verbindung die IP-Adresse (z.B. 192.168.178.5) an.

Kommt keine Verbindung zustande, macht der OpenBikeSensor nach 10s einen eigenen AccessPoint auf. Ein Hochladen der Tracks ist im AccessPoint-Modus nicht möglich, da der OBS dann keine Verbindung zum Internet hat.

Upload durch Knopfdruck starten

Wenn der OpenBikeSensor mit einem WLAN verbunden ist, kann der Upload gestartet werden, indem der Knopf gedrückt und gehalten wird, bis der Upload startet. Alternativ kann der Upload auch aus dem Konfigurationsmenü gestartet werden.

1.7 - OpenBikeSensor mit der SimRa-App betreiben

In Firmware-Versionen 0.3.x bis 0.4.x ist es möglich, den OpenBikeSensor per Bluetooth mit der SimRa App zu verbinden. SimRa steht für “Sicherheit im Radverkehr” und ist eine App, die beim Radfahren aktiviert ist und über die Sensoren des Smartphones herauszufinden versucht, wann es gefährliche Situationen gab, die man anschließend beschreiben und bewerten kann. Durch die Kopplung mit dem OpenBikeSensor bekommt die SimRa App zusätzlich die Überholabstände.

SimRa App installieren

OpenBikeSensor konfigurieren

In der Konfigurationsoberfläche des OpenBikeSensor aktiviert man im Untermenü “General” ganz unten Bluetooth im Bereich “Operation”:

Bluetooth-Einstellungen im OpenBikeSensor

SimRa Mode: Normalerweise wählt sich der OpenBikeSensor in ein WLAN ein bzw. stellt einen WLAN-Hotspot zur Verfügung, wenn er ohne angeschlossenes Display eingeschaltet wird. Aktiviert man den “SimRa Mode”, dann passiert das nicht.

Wenn “SimRa Mode” aktiviert wird, dann startet der OpenBikeSensor nicht im Server Modus, wenn das Display nicht angeschlossen ist.

Nach dem Speichern kann man das Gerät neustarten.

SimRa App einrichten

Bluetooth muss natürlich auf dem Smartphone aktiviert sein.

Android

  1. App starten.

  2. In die Einstellungen gehen und unten OpenBikeSensor aktivieren:

  3. OpenBikeSensor Einstellungen öffnen. Verfügbare Geräte werden gesucht.

  4. Auf den Eintrag mit “OpenBikeSensor xxx” drücken und anschließend auf “Verbinden” drücken.

  5. Der jeweils gemessene Wert sollte jetzt angezeigt werden.

  6. Jetzt muss man noch einstellen, wie breit der Lenker des Fahrrad (von der Mitte) ist.

  7. Optional kann aktiviert werden, dass ein Foto mit dem Smartphone gemacht werden soll, wenn der Überholabstand unterschritten wird. Dazu muss das Smartphone natürlich entsprechend am Fahrrad befestigt und ausgerichtet sein.

In der SimRa App wird nun links unten ein blaues Bluetooth Symbol angezeigt, wenn Bluetooth aktiviert ist und ein grünes Symbol, wenn der OpenBikeSensor verbunden werden konnte.

2 - Hardware

Dieser Bereich der Dokumentation beschreibt die möglichen Konfigurationen, anhand dener ein OpenBikeSensor Abstandsmessgerät gebaut werden kannst. Wir haben hier Bestelllisten für die Komponenten, und Anleitungen wie diese zusammenzufügen sind.

Am Anfang solltest du dir klar werden, welche Variante du bauen möchtest. Hiervon hängt ab, welche Teile du benötigst. Die “Standard-Variante” ist immer in der Anleitung zur aktuellsten Version beschrieben.

Die Bauteileliste enthält viele elektronische Komponenten, aber auch mechanische Bauteile und natürlich ein Gehäuse, sowie Kleinkram, z.B. Kabel und Befestigungen.

Das Gehäuse wird im 3D-Druck-Verfahren hergestellt. Anweisungen und Anleitungen gibt es im entsprechenden Abschnitt. Außerdem musst du eine Platine erwerben, was in der Regeln durch Bestellung bei einem Hersteller anhand der Designdateien passiert.

Hinweis: Diese Website ist noch (und auf absehbare Zeit) in Arbeit, einige Teile könnten unvollständig sein oder komplett fehlen. Auch Fehler sind nie auszuschließen. Wenn du Schwierigkeiten hast, frag auf jeden Fall im Slack nach. Erwarte nicht, dass alles auf Anhieb klappt, aber es gibt genug Leute die dir gern weiterhelfen, und ihr Wissen teilen. Aber du brauchst auch keine Angst zu haben, loszulegen – selbst wenn nicht immer offensichtlich ist, wie alles funktioniert, so ist es trotzdem auch für Anfänger:innen möglich, erfolgreich einen Sensor anhand dieser Anleitungen zu bauen.

Bausätze

Weil ein Gerät aus so vielen Einzelteilen aus verschiedenen Quellen besteht, sind Sammelbestellungen eine gute Möglichkeit die Komplexität aufzuteilen und für jede:n Einzelne:n zu verringern. Dabei sparen wir alle Geld, denn in Menge bestellt sind viele Teile günstiger. Wenn du dich mit einer Lokalgruppe oder überregional vernetzen möchtest, um so einn Sammelbestellung durchzuführen oder daran teilzunehmen, komm in unseren Slack!

OpenBikeSensor 00.03.10 Bausatz

2.1 - Allgemeines

2.1.1 - Modellauswahl

Wenn du einen OpenBikeSensor Abstandsmesser bauen möchtest, musst du zunächst ein Modell, eine Version und eine Gehäusevariante auswählen.

Aufgrund der Vielfalt in dem Projekt und der unterschiedlichen Anforderungen der Beteiligten gibt es auch eine Vielzahl Varianten für jedes Teil. Der Einfachheit halber pflegen wir jedoch hier auf der Website, in den Anleitungen und Bestelllisten, eine “Standard-Variante”. Diese ist zur Zeit:

  • PCB Version 00.03.12
  • Hauptgehäuse “Vertical Case”
  • Displaygehäuse “SlideOnDisplay”

Weitere mögliche Kombinationen werden wir irgendwann hier beschreiben, und die jeweiligen Bestandteile auch verlinken. Jetzt wollen wir uns zunächst darauf konzentrieren, diese “Standard-Variante” ausführlich zu dokumentieren.

2.1.2 - Hinweise für Sammelbestellungen

Diese Seite soll einige Informationen bereitstellen, die wir bei früheren Sammelbestellungen gesammelt haben.

Überprüfe alles noch einmal

Bitte beachte, dass sich das Projekt noch in der Entwicklung befindet, d.h. Änderungen in Hardware oder Design sind zu jeder Zeit möglich. Bevor du Teile bestellst, speziell bei größeren Mengen, überprüfe bitte dass das zugrundeliegende Design und die Teileliste zusammenpassen. Und nicht das Eine neuer ist als das Andere.

Ultraschallsensor-Boards

Die sensibelsten Teile des OBS sind die beiden Ultraschallsensoren. Es gibt verschiedene Modelle auf dem Markt, aber viele werden unter der gleichen Bezeichnung verkauft, JSN-SR04T.

AJ-SR04M

  • Eigenschaften:
    • Betriebsmodus wird über Widerstand R19 gesteuert
    • 8 MHz Schwingquarz
    • Betriebsspannung: 3V bis 5,5V
  • Datenblatt

AJ-SR04M: generelles Aussehen

AJ-SR04M: das Modell von der Sammelbestellung im February 2021

JSN-SR04T

  • Eigenschaften:
    • vermutlich kein Widerstand um den Betriebsmodus zu ändern
    • quer liegender IC an der Anschlussseite
    • 11.0592 MHz Schwingquarz
    • Betriebsspannung: 5V
  • Das Datenblatt, das oft auf Chinesischen Seiten erwähnt wird ist JSN-SR04T一体化超声波测距说明书.pdf (Englische Übersetzung).

JSN-SR04T: Vorderseite (1)

JSN-SR04T: Vorderseite (2)

JSN-SR04T: Rückseite (1)

JSN-SR04T: Rückseite (2)

JSN-SR04T-2.0

  • Eigenschaften:
    • Betriebsmodus wird über Widerstand R27 gesteuert
    • 8 MHz Schwingquarz
    • Betriebsspannung: 3,3V bis 5,5V
  • Datenblatt

JSN-SR04T-2.0

JSN-SR04T-V3.0

  • Eigenschaften:
    • der Widerstand “mode” und die Überbrückungen “M1” und “M2” steuern den Betriebsmodus
    • 8 MHz Schwingquarz
    • Betriebsspannung: 3,3V bis 5,5V
  • Dokumentation

JSN-SR04T-v3.0

SR04M-2

Nach ersten Tests scheint, dass dieses Modell nicht im OpenBikeSensor Abstandsmesser funktioniert.

  • Eigenschaften:
    • unbekannt

SR04M-2

2.1.3 - Platine

Ein sehr wichtiger Bestandteil des Gerätes ist die Platine, auch „PCB” (englisch printed circuit board) genannt. Der schwierige Teil hieran ist das „printed” – ein PCB ist ein professionell hergestelltes Bauteil das schwierig selbst zu erstellen ist. Hier sind deine Optionen:

  • Das PCB anhand der Designdateien von einem Platinenhersteller anfertigen lassen. Je nachdem wo, in welcher Qualität und wie viele Platinen du bestellst wird dies erstaunlich wenig bis sehr viel kosten.
  • Finde heraus, ob jemensch anders schon Platinen anhand der gleichen Dateien hat herstellen lassen. Eventuell hat er:sie noch Exemplare übrig, frag am besten im Slack nach dafür.
  • Bastel dir selbst eine Platine, ganz im DIY-Stil. Da unseren Platinen jedoch Durchkontaktierungen und beidseitige Leiterbahnen benötigen, ist das besonders schwierig. Je nach Ausrüstung und Erfahrung ist es aber machbar. Besonders viel günstiger als bestellen ist es allerdings vermutlich nicht.
  • Benutze keine Platine. Du kannst einen kompatiblen Sensor ganz ohne Platine zusammenbauen, indem du die Komponenten mit Kabeln aneinander lötests. Allerdings haben wir hierfür keine Anleitung und das Gehäuse wird auch nicht passen. Orientiere dich am Schaltplan, den Rest musst du selbst herausfinden.

PCB Layout-Parameter

Wenn du dich für einen Hersteller entscheidest, solltest du sicherstellen, dass folgende Layoutparameter unterstützt sind. In der Regel listet jeder Hersteller auf der Website diese Informationen auf, und die Minimal- und Maximalgrößen dürfen nicht unter- bzw. überschritten werden, sonst könnte die Herstellung fehlschlagen.

Wir verwenden in unseren Designs:

  • TODO: Via size, minimum trace width, milling path restrictions

Gerber-Dateien

TODO: Wo sind die Dateien zu finden?

2.1.4 - Gehäusedruck

OpenBikeSensor-Bausatz der Version 00.03.10, mit einem "Vertical Case"

TODO:

  • Wie komme ich an ein Gehäuse?
  • Welche Dateien muss ich drucken?
  • Material, Farben
  • Druckeinstellungen

2.2 - Einen OpenBikeSensor der Version 00.03.12 bauen

2.2.1 - Bauteile für v00.03.12

Diese Seite beschreibt die Bauteile, die bestellt oder anderweitig organisiert werden müssen, um ein Gerät zusammenzubauen. Bitte lies sie sorgfältig durch, und auch den Abschnitt “Notizen”, denn bei einige Teilen musst du aufpassen, das richtige zu erwischen.

Einige Links könnten in der Zukunft kaputt gehen, wir werden dann versuchen neue zu finden und Verkäufer:innen zu verlinken, mit denen wir gute Erfahrungen gemacht haben.

Diese Liste kann natürlich fehlerhaft oder veraltet sein. Bitte vergleiche die Designdateien (Platine, Schaltplan, Gehäusedesign, …) mit deiner Bestellung, um eventuelle Unterschiede festzustellen. Insbesondere wenn du größere Mengen einkaufen möchtest (z.B. für Sammelbestellungen), oder die Bauteile aus China geliefert werden und einige Wochen Lieferzeit haben, solltest du alles doppelt überprüfen.

Notizen

  • ESP32 Development Board: Von diesem Modul existieren einige verschiedene Versionen. Du brauchst die Variante mit 30 Pins. Diese wird oft unter der Bezeichnung “ESP32 DEVKIT v1” verkauft.

  • SD-Karte: Billige SD-Karten haben schon öfters Probleme verursacht, wähle lieber ein Markenprodukt.

  • GPS-Modul: Bevorzuge die Variante mit großer Antenne (Link1, Link2). Die Antennen haben unterschiedliche Qualität und Kabellänge, bei Ersatzbedarf gibt es auch günstige Weiterverkäufer:innen der Antennen in Deutschland.

  • Displaykabel: Hier solltest du auf keinen Fall sparen. Kaufe ein LifY11Y-Kabel in hoher Qualität, oder die Verbindung zum Display könnte darunter leiden und nur unzuverlässig funktionieren. Zwei Meter Länge sind genug für große Fahrräder und ein paar extra Versuche bis das Crimpen klappt. Cat5 oder Cat6 Netzwerkkabel könnten zwar elektronisch auch funktionieren, sind aber in der Regeln nicht so flexibel und fühlen sich nicht so gut an.

  • JSN-SR04T: Hier musst du auf die richtige Version achten. Es gibt eine ganze Menge Varianten, von denen viele nicht funktionieren. Wir haben auf dieser Seite dokumentiert, welche wir gefunden haben und wie gut die jeweils funktionieren.

  • Einige Bauteile können in größeren Mengen zu wesentlich günstigeren Preisen gekauft werden. Bildet Sammelbestellungen um viel Geld zu sparen!

  • Von besonders günstigen Teile kannst du gern etwas mehr bestellen, als Ersatz, falls etwas verloren oder kaputt geht (Widerstände, Schrauben und Muttern, Crimp-Kontakte, Kabel und Litze, …)

  • Gehäuse müssen in PETG 3D-gedruckt werden. Es gibt viele Versionen für verschiedene Zwecke und von verschiedenen Leuten. Die Community pflegt aktiv ein bestimmtes Gehäuse für jede PCB-Version. Schau' dich im Gehäuse-Repository auf Github um. Du kannst dein Gehäuse selbst drucken, im Slack andere darum bitten, oder fertige Drucke anhand der Designdateien von einem 3D-Druck-Service bestellen (das ist aber in der Regel relativ teuer).

  • PCB: Du benötigst ein PCB der passenden Version, speziell anhand der Designdateien hergestellt. Dies sollte am besten ebenfalls in großen Mengen bestellt werden, da der Stückpreis dann stark sinkt. Frag' auf jeden Fall im Slack nach, ob irgendwer noch welche auf Lager hat, bevor du neue anfertigen lässt!

Bauteile

MengeBauteilLinks
Module
1ESP32-WROOM Development Board (Hinweis beachten)Link
10.96-Zoll OLED DisplayLink
1USB-C LademodulLink1 Link2
1SD-Karten-ModulLink
1Buck-Boost Modul for LiPo, 3.3VLink
118650 LiIon-Akku (mit Lötfahnen)Link1 Link2
1SD-Karte (Hinweis beachten)Link1 Link2
1GPS-NEO-6M Modul (Hinweis beachten)Link1 Link2 Link3 Link4
2JSN-SR04T Sensormodule (Hinweis beachten)JSN-SR04T-v3.0 AJ-SR04M-Link1 AJ-SR04M-Link2
Kleinteile
112mm DrucktasterLink
1Miniatur-KippschalterLink1 Link2
ca. 2mDisplaykabel (Hinweis beachten)Link
Steckverbinder
15JST-XH Crimp-Kontakte (BXH-001T-P0.6)Link1 Link2
3JST-XH Gehäuse 2-polig (XHP-2)Link
2JST-XH Platinenstecker 2-polig 90°Link
1JST-XH Gehäuse 4-polig (XHP-4)Link
1JST-XH Gehäuse 5-polig (XHP-5)Link
1JST-XH Platinenstecker 2-polig (B2B-XH-A)Link
1JST-XH Platinenstecker 5-polig (B5B-XH-A)Link
1Batteriekabel und Platinenstecker (gerade, 2-polig, mit rot-schwarzen Kabeln, 2.54mm RM)Link1 Link2a/Link2b
1Winkelstiftleiste (mind. 10-polig, 2.54mm RM)Link
1Stiftleiste gerade (mind. 11-polig, 2.54mm RM)Link
2SMD-Buchsenleisten (15-polige, 2.54mm SMD, wechselseitig, BL LP 5 SMD)
(15-polige Variante ist selten; 16-polige kann gekürzt werden)
Link
Elektronische Bauelemente
1Widerstand (THT) 10 kΩ, 250 mW, 5 %Link
1Widerstand (THT) 150 kΩ, 250 mW, 5 %Link
1Widerstand (THT) 300 kΩ, 250 mW, 5 %Link
2Widerstand (THT) 1.1 kΩ, 250 mW, 5 %Link
1Keramikkondensator 100 nF, 10 %Link
2Elektrolytkondensator, radial, 22 µF, 10 V, niedrige ESRLink
1Schottky-Diode, 60 V, 5 A, DO-201ADLink
1Rückstellende Sicherung, max. 40 A - 30 V, 6.6 sec
Typ PFRA, radiale Bauform
Link
Mechanische Bauteile
4Neodym-Magnete, 20x10x2mmLink
4Neodym-Magnete, 3x3x3mmLink
19M3x8mm Zylinderschraube mit Innensechskant (DIN912)
1M3x30mm Zylinderschraube mit Innensechskant (DIN912)
6M3 Mutter (DIN934)
13Gewindeeinsatz / Einpressmutter M3x5.7Link1 Link2
Spezialanfertigungen
1PCB v00.03.12Link
1Hauptgehäuse "Vertical Case"Link
1Display-Gehäuse "SlideOnDisplay"Link

Werkzeuge

Diese Werkzeuge werden benötigt, um den Sensor zusammenzubauen. Das spezialisierteste Werkzeug ist die Crimpzange, welche dein lokaler Hackspace / Maker Space / Fab Lab sicherlich rumliegen hat. Eventuell musst du also nicht jedes dieser Werkzeuge kaufen, wenn du eines ausleihen kannst.

  • Crimpzange für JST-XH Steckverbinder (andere Marken oder Zangentypen, die mit diesen Verbindern kompatibel sind, funktionieren auch, z.B. Engineer PA-09).
  • Ein guter, regelbarer Lötkolben oder eine Lötstation, mit entsprechender Lösung zur Entlüftung
  • Pinzetten, Seitenschneider, Abisolierzange, M3 Sechskantschraubendreher (“Inbussschlüssel”)
  • Persönliche Schutzausrüstung: Schutzbrille, eventuell Handschuhe, …
  • ESD-Schutzausrüstung (nicht zwingend notwendig, aber nutze sie, wenn du sie hast)

Verbrauchsgüter

Die meisten dieser Artikel gibt’s in jedem Elektroniklabor, wenn du also in einem Maker Space oder ähnlichem arbeitest, kannst du sicher kleine Mengen hiervon bekommen ohne die große Packung kaufen zu müssen.

  • Gutes Lötzinn, bleifrei
  • Enlötlitze
  • Isolierklebeband, bevorzugt Kapton-Band
  • Schrumpfschlauch (optional)
  • Etwa 25cm dünne (0.25 mm2 / 23 AWG) Litze

2.2.2 - Bauanleitung für v00.03.12

Dies ist die Anleitung zum Aufbau des vertikalen OpenBikeSensors v00.03.12. Andere Versionen können über das Dokumentationsmenü aufgerufen werden.

Die beschriebene Vorgehensweise ist nur eine Möglichkeit, zu einem funktionierenden Modell zu kommen. Wenn du alternative Wege gehen möchtest, kannst du das natürlich tun. Solltest du einen massentauglichen besseren oder einfacheren Weg für einen der Schritte finden, freuen wir uns über Änderungsvorschläge, oder eine kurze Nachricht im Slack.

Ein fertig gebauter OpenBikeSensor der Version v00.03.12

Voraussetzungen

Diese Anleitung setzt voraus, dass die Grundtechniken wie Löten, das Abisolieren von Kabeln und das Crimpen von JST-Verbindern bereits bekannt sind. Für letzteres empfehlen wir das JST-Crimp-Tutorial. Warnhinweise und Tipps zu Werkzeugbenutzung finden sich am Anfang der ausführlichen Bauanleitung für das Modell v00.02.

Schritt 1: Buchsenleisten

  • Falls nur Buchsenleisten mit 16 Pins vorhanden sind, müssen diese auf 15 Pins gekürzt werden:
    • Mit dem Seitenschneider kürzen.
    • Mit dem Cuttermesser oder Schleifpapier nacharbeiten, um keine scharfe Kante zu hinterlassen.
  • Buchsenleisten auf ESP32 stecken
    • Auf Ausrichtung achten! Die Pads sind nicht symmetrisch, auf je einer Seite ist nur jeder zweite Pin mit Pad versehen. Vor dem Verlöten mit Footprint vergleichen, ob jeder Pin auch ein Pad bekommt.
  • Buchsenleisten mit gestecktem ESP32 positionieren.
  • Jede Leiste an 2 äußeren Pins festlöten.
  • Danach alle äußeren Verbindungen verlöten.
  • ESP32 abziehen und die inneren Kontakte anlöten.
Bauteile bereitlegenBuchsenleite wenn nötig auf 15 Pins zuschneidenBuchsenleisten auf ESP32 aufsteckenGemeinsam auf dem PCB platzieren. Ausrichtung der abwechselnden Pins (innen) prüfen.Zunächst an einem Eckpunkt fixierenAusrichten und auf der gegenüberliegenden Seite ebenfalls fixierenAlle äußeren Pins festlöten (beidseitig)Alle äußeren Pins festgelötetDann den ESP32 entfernen und die Innenseite verlöten

Schritt 2: Spannungsregler (rot)

  • Für den roten Spannungsregler 1x1 und 1x2 Stifte vorbereiten.
  • Spannungsregler mit Stiften in zwei gegenüber liegenden Lötstellen fixieren
  • Stifte nicht verlöten!
  • Mit Stiften ausgerichtetes Modul an den anderen beiden SMD-Pads verlöten.
  • Stifte abziehen und die restlichen Kontakte in SMD-Bauweise verlöten.
Stiftleisten ablängenBauteile bereitlegenBoard platzieren und mit Stiften ausrichten, anderes Pad wie SMD verlötenFreie Kontakte lötenStifte entfernen und restliche Kontakte löten

Schritt 3: Lademodul (blau)

  • Für das blaue Lademodul 2x2 Stifte und 2x1 Stift vorbereiten.
  • Modul mit Stiften fixieren und darauf achten, dass es flach am PCB anliegt.
  • Von unten 2 Stifte verlöten. Stifte auf der anderen Seite fixieren
  • Umdrehen und restliche Kontakte löten.
  • Die schwarzen Plastikteile entfernen und diese Seite auch verlöten.
  • Alle Stifte mit dem Seitenschneider kürzen.
Bauteile bereitlegenLademodul und Stifte platziertAuf Oberseite verlötenAlle Stifte auf Oberseite verlötetSchwarze Plastikteile von Stiftleiste entfernenSchwarze Plastikteile von Stiftleiste entferntOberseite verlötenStifte kürzen

Schritt 4: Widerstände

  • Widerstände richtig zuordnen (Farbcodes z.B. via kiloohm.info decodieren):
    • R1: 10 kΩ (braun - schwarz - orange - gold)
    • R2: 150 kΩ (braun - grün - gelb - gold)
    • R3: 300 kΩ (orange - schwarz - gelb - gold)
    • R6, R7: 1,1 kΩ (braun - braun - rot - gold) oder 1 kΩ (braun - schwarz - rot - gold)
  • Achtung! R7 wird anders verlötet!
    • Leider enthält die Platine einen Fehler, und R7 kann nicht wie vorgesehen platziert werden, sonst ist der Widerstand dem einen Sensorboard im Weg.
    • Statt auf der Oberseite verlöten wir den Widerstand auf der Unterseite.
    • Die Beinchen werden dabei nicht durch die Löcher gesteckt. Wir behandeln den Widerstand wie ein SMD-Bauteil.
    • Pads identifizieren. Eines der Pads auf der Platinenunterseite mit etwas Lötzinn benetzen. Sehr wenig Zinn verwenden, sonst sickert es durch das Loch durch und bildet auf der Rückseite eine Perle, die dann im Weg ist.
    • Zinn wieder verflüssigen, Widerstand mit einem Bein darin fixieren. Der Widerstand liegt flach auf der Unterseite der Platine auf, mit nicht gebogenen Beinen.
    • Anderes Bein mit Lötzinn auf anderes Pad löten.
    • Beine kürzen.
    • Falls doch Lötzinn zur Oberseite der Platine durchgesickert ist, mit Entlötlitze reduzieren.
  • Falls ein SMD-Widerstand für R6 verwendet werden soll:
    • Einen Lötpunkt auf ein Pad setzen.
    • Widerstand flach auf das PCB legen, Lötpunkt erneut schmelzen und das Bauteil mit der Pinzette darauf schieben.
    • Andere Seite normal festlöten.
    • R7 nicht so verbauen (s.o.)
  • Normale THT-Widerstände (R1, R2, R3, R6) stecken, verlöten, Beine kürzen.
R7: Eines der Pads verzinnenR7: Den Widerstand wie ein SMD-Bauteil einseitig anlötenR7: Die zweite Seite verlötenR7: Fertig montiertEin Widerstand (R6) platziertAuf der Rückseite verlötenBeine kürzen. Widerstände R1-R3 ebenso montieren.

Schritt 5: Kondensatoren

  • Bei C2 und C3: Polung auf Platine und Kondensator beachten! (Langer Pin: „Plus“, mit Streifen markierte Seite: „Minus“)
  • Kondensatoren C1 bis C3 stecken
  • Zum Fixieren umbiegen
  • Verlöten und Draht abkneifen
Die KondensatorenKondensatoren platzieren, auf Polung achten!Auf der Rückseite umbiegen und verlötenDrähte kürzenWiderstände und Kondensatoren fertig platziert

Schritt 6: Lötpunkt / Brücke

  • JP1 mit einem Lötpunkt versehen und damit überbrücken
  • Erstes Bild im nächsten Schritt zeigt das Ergebnis

Schritt 7: Stromversorgung

  • Sicherung
    • Position F1
    • Richtung egal
    • Die kleinen Biegungen in den Beinchen sorgen für den richtigen Abstand
    • Einstecken, senkrecht verlöten, Beine abkneifen
  • Batteriestecker
    • Stecker und Kabel zusammenstecken
    • Beschriftung auf der Platine beachten (Rot: „Plus“, Schwarz: „Minus“)
      (ACHTUNG: wenn ihr ein schwarzes und braunes Kabel habt, dann ist der Stecker auf der Platine um 180 ° gedreht, auf dem Bild ist der Stecker für das schwarze und rote Kabel zu sehen)
    • Auf der Rückseite anlöten
    • Kabel wieder abziehen
  • Diode
    • Polung beachten: Die Diode “steht” auf dem Kreis auf dem PCB, aber der weiße Ring auf der Diode dabei zeigt nach oben.
    • Diode umbiegen und aufstecken
    • Enden vor dem Löten etwas kürzen, um beim Löten weniger Metall aufheizen zu müssen
    • Verlöten: Eigentlich sollen Halbleiter nur kurz gelötet werden, aber dieses ist ein sehr großes Bauteil, und auch erstaunlich robust. Arbeite zügig, aber erwarte dass es eine Weile dauert, bis das Bauteil und die Pads auf Temperatur gebracht sind und das Lötzinn schmilzt.
    • Achtung, die Diode nimmt viel Hitze auf und ist noch lange nach dem Löten sehr heiß.
    • Enden nachkürzen
Die fertig platzierten Bauteile (oben links)

Schritt 8: Verbinder für Taster und Display

  • J5: 5-Pin-Konnektor gemäß Markierung auf Platine aufsetzen (Aussparungen zeigen Richtung Platine).

    • 2 Punkte von unten verlöten
    • Platine umdrehen, restliche Pins verlöten.
  • J6 (Taster-Stecker) hat keine Polung

    • 2-Pin-Connector so aufsetzen, dass er möglichst wenig über den Rand der Platine übersteht und verlöten
5-poligen Stecker richtigherum aufsteckenAuf der Rückseite verlöten, auf guten Sitz achten2-poligen Stecker ebenso montieren

Schritt 9: Sensorboards

  • Falls gewinkelte, 2-polige JST-Steckerverbinder vorhanden sind:
    • Die JST-Stecker aus dem Sensorboard auslöten.
    • Gewinkelte JST-Stecker stattdessen einlöten.
    • Das Kabel, wenn eingesteckt, sollte weg von den 4 Pins des Boards zeigen (nach oben, wenn montiert).
  • Andernfalls:
    • Weißes Plastikteil der JST-Buchse vorsichtig entfernen
    • Kontakte nach oben umbiegen – von den Steckkontakten weg
  • Beide Sensorboards stecken, dabei Beschriftung (+3V3, TRIG, ECHO, GND) beachten
  • Boards senkrecht und direkt auf der Grundplatine aufliegend verlöten
  • Überstehende Stifte kürzen
Ein einzelnes SensorboardDas weiße Kunststoffteil entfernenKontakte des alten Steckers auslöten, neuen Stecker einlötenSensorboards platzieren (neue JST-Stecker bereits montiert)Auf der Rückseite verlöten, Beine kürzen

Schritt 10: SD-Modul

  • Gewinkelte Stiftleiste mit 6 Pins vorbereiten.
  • Gewinkelte Stiftleiste genau wie in der Abbildung gezeigt in SD-Modul stecken.
  • Die Ausrichtung ist wichtig: Es gibt 8 Arten die Stiftleiste zu stecken, 7 funktionieren nicht.
  • Stiftleiste mit Modul verlöten und überstehende Pins abkneifen
  • Modul auf OBS-PCB stecken (Ausrichtung und Beschriftung beachten)
  • Verlöten und Stifte kürzen
SD-Karten Modul und StiftleisteStiftleiste in Modul einstecken (Richtung beachten)Stiftleiste in Modul verlötenModul platzierenAuf der Rückseite anlöten und kürzen

Schritt 11: GPS-Modul

  • Gewinkelte Stiftleiste mit 4 Pins vorbereiten

  • Stiftleiste in OBS-PCB verlöten (Unterseite, langes Ende der Pins seitlich herausschauend)

  • Eng anliegend verlöten

  • GPS-Modul aufstecken

  • Verlöten und Stifte kürzen

  • Achtung! Achte darauf, dass das kurze Ende der Stiftleiste in das Board und das lange Ende in das GPS-Modul eingelötet wird. Ansonsten ragt das GPS-Modul aus dem Gehäuse heraus.

4-polige Winkelstiftleiste abkürzen und stecken (Richtung beachten)Auf der Oberseite verlötenGPS-Modul senkrecht aufstecken und verlöten

Damit ist das PCB fertig bestückt!!!

Schritt 12: Ein/Aus-Schalter

  • 2x10cm Kabel crimpen und in 2-fach Stecker einführen
  • Andere Kabelenden seitlich an den Schalter löten.
  • Achtung:
    • Orientierung der Kabelenden und Auswahl der beiden Kontakte am Schalter beachten und eventuell mit Multimeter nachmessen, damit Schalterzustand später mit der Beschriftung am OBS-Gehäuse übereinstimmt (0 unten, I oben).
    • Nur seitlich angelötet passen die Kabel später in das Gehäuse.
    • Zu viel Hitze lässt den Schalter innen schmelzen, was zu Wackelkontakten führen kann.
Schalter mit Kabel und Stecker

Schritt 13: Ultraschallsensor-Kabel kürzen und crimpen

  • Tipp: Zunächst mit überschüssigen Kabelteilen und Crimpkontakten üben!
  • Die langen schwarzen Kabel der Sensoren auf etwa 10cm kürzen, da die langen Kabel nicht in das Gehäuse passen und auch die Plastikeinfassung der bestehenden Stecker zu starr und zu dick für das Gehäuse ist
  • Empfehlung: Schrumpfschlauch (sofern vorhanden, optional) direkt nach dem Kürzen auf das schwarze Sensorkabel aufziehen, noch bevor es abisoliert und gecrimpt wird.
  • Vorsichtig! Koax-Kabel – der innere Leiter ist sehr dünn und kann leicht durchtrennt werden.
  • Crimpkontakt muss für optimale Verbindung Leiter und Isolierung greifen
Sensor mit gekürztem Kabel und SteckerDetailaufnahme Stecker und Schirmung

Schritt 14: Batteriekabel anlöten

  • Die Akkus sind mit Lötfahnen ausgestattet.
  • Auf 12cm gekürztes Batteriekabel an die Enden der Fahnen angelöten
  • Polung beachten: Pluspol an Akku auf der Seite mit Einkerbung im Akku-Gehäuse
  • Polung Im Zweifel nachmessen
  • Die Batterie und Kabel werden mit einem kleinen Kabelbinder im Deckel fixiert
  • Batteriekontakte mit Isolierband o.Ä. isolieren

Batterie noch nicht einstecken.

Akku mit Kabel und Stecker (Polung beachten!)Kontakte isolieren

Schritt 15: Gehäuse vorbereiten

  • Einpressmuttern (“heat-set inserts”) einbauen:
    • Den Lötkolben auf ca. 180-220°C einstellen, gut reinigen (kein Lot an der Spitze). Nach Möglichkeit eigene Spitze für diese Aufgabe verwenden, und danach wieder wechseln.
    • Einpressmutter so weit wie möglich von Hand in das vorgesehene Loch drücken.
    • Lötkolben auflegen, nur sehr leichten Druck ausüben.
    • Mutter so senkrecht wie möglich behutsam versinken lassen.
    • Die Mutter sollte lieber etwas zu tief sitzen, als über den Rand überstehen, um die Gehäuseteile bündig miteinander verbinden zu können.
    • Die Muttern mit denen das PCB befestigt wird nicht zu tief versenken, sonst bildet sich eine Ausbuchtung auf der Außenseite, wo das Logo ist.
  • Einpressmuttern hier platzieren:
    • 3 Muttern in Hauptgehäuse für das PCB (mit Montagelöchern der Platine vergleichen)
    • 2 Muttern in Hauptgehäuse beim GPS-Deckel
    • 5 Muttern in Hauptgehäuse für Hauptdeckel
    • 3 Muttern in Displaygehäuse
  • Kleine Würfelmagnete in USB-Abdeckung einsetzen
    • Wenn Kompatibilität mit anderen OBS gewünscht ist, muss auf gleiche Polung geachtet werden, da sonst die Abdeckungen nicht austauschbar sind.
    • Erst Magnete in Abdeckung einsetzen.
    • Dann einen Magnet auf einen der eingesetzten platzieren und die Abdeckung ins Hauptgehäuse stecken, dabei den einzelnen Magneten ins Hauptgehäuse eindrücken. Mit der anderen Seite wiederholen.
Einpressmuttern in Displaygehäuse einschmelzenHauptgehäuse mit EinpressmutternUSB-Abdeckung mit Magneten

Schritt 16: Display-Kabel

  • Zugentlastung in Displaygehäuse-Unterteil einsetzen:
    • Erste Hälfte der Zugentlastung einsetzen
    • Zweite Hälfte von außen angewinkelt eindrücken, bei Bedarf die unteren Ecken mit dem Seitenschneider leicht abrunden, damit sie sich leichter in die vorgesehene Position stecken lässt.
  • Kabel durch Displaygehäuse-Unterteil und Zugentlastung führen.
  • Button in Gehäuseoberteil einschrauben.
  • Stecker OBS-Seite
    • Richtiges Kabelende identifizieren anhand Durchziehrichtung durch Displaygehäuse-Unterteil.
    • Die Außenisolierung kann gut auf ca. 5cm abisoliert werden.
    • Die einzelnen Litzen nur 1-2mm abisolieren und alle 5 Litzen crimpen. Für stabilen Halt müssen die äußeren Flügel des Crimpkontakts die Isolierung der jeweiligen Litze greifen.
    • Gecrimpte Kabelenden ins 5er-Gehäuse einführen. OBS-PCB und Display sind beschriftet. Zuordnung der Farben zu Beschriftung notieren. Unten gibt es eine Verkabelungstabelle mit Farbvorschlag.
  • Stecker Display-Seite
    • Nur 3 Kabel crimpen: GND, SDA, SCL
    • BUT an eine Seite des Buttons löten. Achtung: Der Taster ist hitzeempfindlich, bei zu langem/heißem Löten schmilzt der Kunststoff.
    • Kleines Kabelstück (ca. 3cm):
      • vorbereiten, einseitig crimpen
      • mit +3V3 zusammen an andere Buttonseite löten
      • Crimpkontakt entspricht jetzt +3V3 bzw. VDD (am Display)
  • Am OLED-Displayboard Plastikteile an Steckkontakten entfernen und Pins um knapp 1/3 kürzen
  • Vom JST-Gehäuse (4-polig) die Arretierung (auf der einen Seite leicht hervorstehende Plastikflügel) entfernen, also eben abschneiden (Cuttermesser oder Seitenschneider)
  • Modifizerten JST-Stecker auf die gekürzten Pins aufstecken (Polung beachten). Gegebenenfalls die Pins weiter kürzen, bis der Stecker ganz auf dem Board aufliegt, damit er ins Displaygehäuse passt.
OBS-SeiteDisplayseiteButtonVorschlag Farbe
SDASDAblau
GNDGNDschwarz
BUT-Pin 1grau
SCLSCK-weiß
+3V3-Pin 2braun
-VDDPin 2(kurzes Stück Kabel)
Das untere Teil des Displaygehäuses mit ZugentlastungKabel durch Unterteil geführtButton in Displayoberteil eingeschraubtOBS-Seite: Alle 5 Adern crimpenOBS-Seite in Stecker einführenZwei Kabel an Button löten (Pin 2)Display-Seite: Button und Stecker fertig

Schritt 17: Display Zusammenbau

  • 0,96-Zoll OLED-Boards haben teils etwas unterschiedliche Größen
    • Platine des Displays nach Bedarf etwas zurechtschneiden, insbesondere an den Ecken (Seitenschneider)
    • Je nach Genauigkeit des 3D-Drucks das Gehäuse etwas weiter ausfräsen
  • Schutzfolie von Display abziehen
  • Display in Gehäuseoberteil (das mit dem Button) einsetzen
  • Magnete in die Seitentasche einsetzen.
    • Wenn Kompatibilität mit anderen OBS gewünscht ist, muss auf gleiche Polung geachtet werden, da sonst die Halterungen nicht austauschbar sind.
  • Gehäuseunterteil aufsetzen und mit Schrauben fixieren.
  • Zugentlastung mit M3x8 Schrauben und Muttern fixieren, dabei auf sechseckige Fixierung für Sechskant-Muttern auf jeweils einer Seite der Zugentlastung achten.
Verschiedene Displays vom gleichen LieferantenWenn nötig, Display mit Seitenschneider stutzenDisplay in Gehäuse einpassen, ohne GewaltMagnete passend einlegenDas Display mit verschraubtem GehäuseZugsicherung fixieren

Schritt 18: Elektronik testen

Zunächst muss die OpenBikeSensor Firmware auf den ESP32 geflashed werden.

Vor dem Einbau ins Gehäuse testen wir die Elektronik in dieser Reihenfolge:

  1. Ausschalten
  2. Batteriekabel polungsrichtig einstecken.
  3. Laden: Normales USB-C Ladegerät (5 V) anschließen
    • Einige Geräte funktionieren nur nach Anschluss an ein Ladegerät
    • Bei vollem Akku leuchtet das Modul blau, sonst rot. USB-C Kabel abstecken.
  4. Einschalten per Kippschalter (ohne dabei den Knopf am Display zu drücken)
    • Boot-Screen sollte auf dem Display erscheinen. Wenn nicht, nochmal aus und, sofern nichts stinkt oder gar raucht, wieder einschalten.
    • Druck auf Taster wechselt von Boot-Screen zu einfacher Distanz-Anzeige (– cm)
  5. Bei angeschlossener GPS-Antenne GPS-Funktion im Freien testen
    • Nach einigen Minuten: GPS-Board blinkt, Boot-Screen wechselt zu Sensor-Anzeige. Werden 0 Satelliten angezeigt, wird trotzdem weitergesucht, was zu Beginn wegen des Downloads des Almanachs sehr lange dauern kann. 15 Minuten sind beim ersten Einschalten nicht ungewöhnlich.
  6. Sensoren-Funktion testen: Sensoren mit Sensor-Boards verbinden
    • Polung beachten
    • Der Abstand wird abzüglich der Breite des Lenkers gemessen. In der Software kann man im Konfigurationsmodus dessen Breite einstellen.
Die Elektronik funktioniert

Schritt 19: Zusammenbau

  • Kabel und Halterung
    • Displaykabel durch rechteckiges Loch einführen (der 5-polige JST-Stecker passt diagonal hindurch).
    • Etwa 5-10cm des Kabels im Gehäuse lassen.
    • Die 4 Sechskant-Muttern einsetzen, Halterung mit Zugentlastung anbringen und damit das Kabel fixieren. Noch nicht festziehen, nur sicherstellen dass die Muttern nicht mehr herausfallen.
    • Später werden wir das Kabel auf die richtige Länge ziehen und die Schrauben dann fest anziehen.
  • Einen Ultraschallsensor in den Deckel einbauen.
  • PCB in Hauptgehäuse platzieren
    • SD-Karte einlegen.
    • ESP32 aufstecken.
    • Gesamtes Board in leichtem Winkel herabsenken, am Displaykabel vorbei navigieren, und auf Ausrichtung der USB-C Ladebuchse achten.
    • Bei Bedarf Unreinheiten des Gehäuses (vom 3D-Druck) entfernen, wenn das PCB daran hängen bleibt.
    • Mit 3 Stück M3x6 oder M3x8 in Unterseite verschrauben.
  • Displaykabel in Gehäuse einstecken.
    • Das Kabel sollte außen um die Elektronik herumgeführt werden, nicht zwischen dem GPS- und SD-Karten-Modul hindurch. Im neuen Gehäuse sollte dort genug Platz sein.
    • Jetzt zeigt sich auch, warum ca. 5cm Abisolierung hier sinnvoll ist, denn ohne Isolierung ist das Kabel flexibler.
    • Stecker eindrücken (z.B. mit Pinzette)
    • Kabel so weit aus der Zugsicherung herausziehen, bis kein überschüssiges Kabel im Innenraum des Gehäuses ist, aber das Kabel nicht straff liegt.
    • Schrauben der Zugsicherung/Halterung anziehen
  • GPS-Antenne einsetzen
    • Kabel mit kleinem Stecker durch das kleine Loch fädeln.
    • GPS-Antenne mit Schirmung nach unten, Keramik nach oben, in Aussparung einsetzen.
    • Stecker in GPS-Board aufstecken (sehr filigran, aber auch schwer zu stecken, z.B. mit Pinzette zusammendrücken, dabei auf richtigen Sitz achten um den Stecker nicht zu beschädigen).
    • GPS-Deckel auf Antenne aufschieben und mit 2 Stück M3x6 oder M3x8 fixieren.
  • Schalter in Gehäuse einsetzen
    • Einschaltrichtung mit “I/O” Aufdruck des Gehäuses vergleichen.
    • Wenn möglich mit der mitgelieferten Unterlegscheibe und Mutter fixieren.
    • Andernfalls hält der Deckel den Schalter auch an Ort und Stelle, aber er könnte etwas wackeln.
    • Schalter einstecken.
  • Sensoren einbauen
    • Auf der Rückseite des Sensors gibt es einen Pfeil, der mit “UP” die Richtung markiert, wo später oben sein soll.
    • Einen Sensor ins Hauptgehäuse einbauen, den anderen in den Deckel.
    • Sensoren einstecken. Wenn möglich, den Sensor im Gehäuse an das nächste Sensorboard anschließen, den Sensor vom Deckel in das entferntere.
  • Akku einbauen
    • Akku im Deckel mit Kabelbinder fixieren.
    • Einstecken. Polung beachten!
Akku und Ultraschallsensor an Deckel montieren ('Up'-Pfeil beachten)Ultraschallsensoren einsteckenLadebuchse (USB-C) ohne Gewalt in die Aussparung einfädelnPCB festschraubenHalterung und Zugentlastung (mit Kabelauslass Richtung Gehäusedeckel) festschraubenAbschirmung vorbereiten (8-10 Lagen Alufolie mit Klebeband isoliert oder eingeschweißt, alternativ der zugeschnittene Boden eines Teelichts, umwickelt mit einem Teil eines Gefrierbeutels)Abschirmung zwischen den Sensorboards platzieren und vor Einbau des Ein/Ausschalters innenliegenden Federring entfernen, um Einbauhöhe nicht zu überschreitenGPS-Deckel festschraubenDeckel festschraubenFertig!

Viel Spaß bei der Nutzung!

2.3 - Einen OpenBikeSensor der Version 00.03.10 bauen

2.3.1 - Bauteile für v00.03.10

Diese Version des PCB ist veraltet. Neue Bestellungen sollten mit der aktuellsten Version durchgeführt werden.

Diese Seite beschreibt die Bauteile, die bestellt oder anderweitig organisiert werden müssen, um ein Gerät zusammenzubauen. Bitte lies sie sorgfältig durch, und auch den Abschnitt “Notizen”, denn bei einige Teilen musst du aufpassen, das richtige zu erwischen.

Einige Links könnten in der Zukunft kaputt gehen, wir werden dann versuchen neue zu finden und Verkäufer:innen zu verlinken, mit denen wir gute Erfahrungen gemacht haben.

Diese Liste kann natürlich fehlerhaft oder veraltet sein. Bitte vergleiche die Designdateien (Platine, Schaltplan, Gehäusedesign, …) mit deiner Bestellung, um eventuelle Unterschiede festzustellen. Insbesondere wenn du größere Mengen einkaufen möchtest (z.B. für Sammelbestellungen), oder die Bauteile aus China geliefert werden und einige Wochen Lieferzeit haben, solltest du alles doppelt überprüfen.

Notizen

  • ESP32 Development Board: Von diesem Modul existieren einige verschiedene Versionen. Du brauchst die Variante mit 30 Pins. Diese wird oft unter der Bezeichnung “ESP32 DEVKIT v1” verkauft.

  • SD-Karte: Billige SD-Karten haben schon öfters Probleme verursacht, wähle lieber ein Markenprodukt.

  • GPS-Modul: Bevorzuge die Variante mit großer Antenne (Link1, Link2). Die Antennen haben unterschiedliche Qualität und Kabellänge, bei Ersatzbedarf gibt es auch günstige Weiterverkäufer:innen der Antennen in Deutschland.

  • Displaykabel: Hier solltest du auf keinen Fall sparen. Kaufe ein LifY11Y-Kabel in hoher Qualität, oder die Verbindung zum Display könnte darunter leiden und nur unzuverlässig funktionieren. Zwei Meter Länge sind genug für große Fahrräder und ein paar extra Versuche bis das Crimpen klappt. Cat5 oder Cat6 Netzwerkkabel könnten zwar elektronisch auch funktionieren, sind aber in der Regeln nicht so flexibel und fühlen sich nicht so gut an.

  • JSN-SR04T: Hier musst du auf die richtige Version achten. Es gibt eine ganze Menge Varianten, von denen viele nicht funktionieren. Wir haben auf dieser Seite dokumentiert, welche wir gefunden haben und wie gut die jeweils funktionieren.

  • Einige Bauteile können in größeren Mengen zu wesentlich günstigeren Preisen gekauft werden. Bildet Sammelbestellungen um viel Geld zu sparen!

  • Von besonders günstigen Teile kannst du gern etwas mehr bestellen, als Ersatz, falls etwas verloren oder kaputt geht (Widerstände, Schrauben und Muttern, Crimp-Kontakte, Kabel und Litze, …)

  • Gehäuse müssen in PETG 3D-gedruckt werden. Es gibt viele Versionen für verschiedene Zwecke und von verschiedenen Leuten. Die Community pflegt aktiv ein bestimmtes Gehäuse für jede PCB-Version. Schau' dich im Gehäuse-Repository auf Github um. Du kannst dein Gehäuse selbst drucken, im Slack andere darum bitten, oder fertige Drucke anhand der Designdateien von einem 3D-Druck-Service bestellen (das ist aber in der Regel relativ teuer).

  • PCB: Du benötigst ein PCB der passenden Version, speziell anhand der Designdateien hergestellt. Dies sollte am besten ebenfalls in großen Mengen bestellt werden, da der Stückpreis dann stark sinkt. Frag' auf jeden Fall im Slack nach, ob irgendwer noch welche auf Lager hat, bevor du neue anfertigen lässt!

Bauteile

MengeBauteilLinks
Module
1ESP32-WROOM Development Board (Hinweis beachten)Link
10.96-Zoll OLED DisplayLink
1USB-C LademodulLink
1SD-Karten-ModulLink
1Buck-Boost Modul for LiPo, 3.3VLink
118650 LiIon-Akku (mit Lötfahnen)Link
1SD-Karte (Hinweis beachten)Link
1GPS-NEO-6M Modul (Hinweis beachten)Link
2JSN-SR04T Sensormodule (Hinweis beachten)Link
Kleinteile
112mm DrucktasterLink
1Miniatur-KippschalterLink
ca. 2mDisplaykabel (Hinweis beachten)Link
Steckverbinder
15JST-XH Crimp-Kontakte (BXH-001T-P0.6)Link
3JST-XH Gehäuse 2-polig (XHP-2)Link
1JST-XH Gehäuse 4-polig (XHP-4)Link
1JST-XH Gehäuse 5-polig (XHP-5)Link
1JST-XH Platinenstecker 2-polig (B2B-XH-A)Link
1JST-XH Platinenstecker 5-polig (B5B-XH-A)Link
1Batteriekabel und Platinenstecker (gerade, 2-polig, mit rot-schwarzen Kabeln, 2.54mm RM)Link
1Winkelstiftleiste (mind. 10-polig, 2.54mm RM)Link
1Stiftleiste gerade (mind. 11-polig, 2.54mm RM)Link
2SMD-Buchsenleisten (15-polige, 2.54mm SMD, wechselseitig, BL LP 5 SMD)
(15-polige Variante ist selten; 16-polige kann gekürzt werden)
Link
Elektronische Bauelemente
1Widerstand (THT) 10 kΩ, 250 mW, 5 %Link
1Widerstand (THT) 150 kΩ, 250 mW, 5 %Link
1Widerstand (THT) 300 kΩ, 250 mW, 5 %Link
2Widerstand (SMD 1206) 1.1 kΩ, 250 mW, 1 %Link
1Keramikkondensator 100 nF, 10 %Link
2Elektrolytkondensator, radial, 22 µF, 10 V, niedrige ESRLink
1Schottky-Diode, 60 V, 5 A, DO-201ADLink
1Rückstellende Sicherung, max. 40 A - 30 V, 6.6 sec
Typ PFRA, radiale Bauform
Link
Mechanische Bauteile
4Neodym-Magnete, 20x10x2mmLink
4Neodym-Magnete, 3x3x3mmLink
15M3x8mm Zylinderschraube mit Innensechskant (DIN912)
3M3x16mm Zylinderschraube mit Innensechskant (DIN912)
5M3x30mm Zylinderschraube mit Innensechskant (DIN912)
5M3x45mm Zylinderschraube mit Innensechskant (DIN912)
27M3 Mutter (DIN934)
Spezialanfertigungen
1PCB v00.03.10Link
1Hauptgehäuse "Vertical Case"Link
1Display-Gehäuse "SlideOnDisplay"Link

Werkzeuge

Diese Werkzeuge werden benötigt, um den Sensor zusammenzubauen. Das spezialisierteste Werkzeug ist die Crimpzange, welche dein lokaler Hackspace / Maker Space / Fab Lab sicherlich rumliegen hat. Eventuell musst du also nicht jedes dieser Werkzeuge kaufen, wenn du eines ausleihen kannst.

  • Crimpzange für JST-XH Steckverbinder (andere Marken oder Zangentypen, die mit diesen Verbindern kompatibel sind, funktionieren auch, z.B. Engineer PA-09).
  • Ein guter, regelbarer Lötkolben oder eine Lötstation, mit entsprechender Lösung zur Entlüftung
  • Pinzetten, Seitenschneider, Abisolierzange, M3 Sechskantschraubendreher (“Inbussschlüssel”)
  • Persönliche Schutzausrüstung: Schutzbrille, eventuell Handschuhe, …
  • ESD-Schutzausrüstung (nicht zwingend notwendig, aber nutze sie, wenn du sie hast)

Verbrauchsgüter

Die meisten dieser Artikel gibt’s in jedem Elektroniklabor, wenn du also in einem Maker Space oder ähnlichem arbeitest, kannst du sicher kleine Mengen hiervon bekommen ohne die große Packung kaufen zu müssen.

  • Gutes Lötzinn, bleifrei
  • Enlötlitze
  • Isolierklebeband, bevorzugt Kapton-Band
  • Schrumpfschlauch (optional)
  • Etwa 25cm dünne (0.25 mm2 / 23 AWG) Litze

2.3.2 - Bauanleitung für v00.03.10

Dies ist die Anleitung zum Aufbau des vertikalen OpenBikeSensors v00.03.10. Sie funktioniert ebenfalls für das PCB v00.03.11. Für neuere Versionen solltest du auch neuere Anleitungen verwenden. Bauanleitungen für andere Versionen können über das Dokumentationsmenü aufgerufen werden.

Das fertig bestückte PCB eines OBS v00.03.

Voraussetzungen

Diese Anleitung setzt voraus, dass die Grundtechniken wie Löten, das Abisolieren von Kabeln und das Crimpen von JST-Verbindern bereits bekannt sind. Für letzteres empfehlen wir das JST-Crimp-Tutorial. Warnhinweise und Tipps zu Werkzeugbenutzung finden sich am Anfang der Bauanleitung für das Vorgängermodell v00.02.

Schritt 1: SMD-Widerstände

  • Widerstände R6 und R7 anbringen:
    • Einen Lötpunkt auf ein Pad setzen.
    • Widerstand flach auf das PCB legen, Lötpunkt erneut schmelzen und das Bauteil mit der Pinzette darauf schieben.
    • Andere Seite normal festlöten.
Einen Lötpunkt auf eines der Pads von R7 setzenDer Lötpunkt ist auf ein Pad von R7 gesetztDen Widerstand flach von der Seite darauf schiebenWiderstand R6 ebenfalls so anbringen

Schritt 2: Buchsenleisten

  • Eine der beiden Buchsenleisten muss auf 15 Pins gekürzt werden.
  • Mit dem Seitenschneider kürzen und mit dem Cuttermesser nacharbeiten.
  • Buchsenleisten so an ESP32 stecken, dass die gekürzte Seite den Platz für C3 frei lässt
  • Beachten: Erster Kontakt der gekürzten Buchsenleiste an C3 (ESP32 Board Richtung USB-Buchse) zeigt nach innen
  • Kontakte auf der gegenüberliegenden Seite zeigen versetzt nach innen
  • Längere Buchsenleiste steht gegenüber der Position von C3 über
  • Buchsenleisten mit gestecktem ESP32 positionieren
  • Beim Positionieren darauf achten, dass die inneren Kontakte auf den längeren Lötfahnen auf der Platine sitzen: Auf Seite von J7 zeigt erster Pin nach außen, auf der anderen Seite erster Pin nach innen
  • Jede Leiste an 2 Ecken festlöten
  • Danach alle äußeren Verbindungen löten
  • ESP32 abziehen und dann die inneren Kontakte löten.
Buchsenleite zuschneidenBuchsenleisten auf ESP32 aufsteckenBuchsenleisten auf ESP32 aufsteckenGemeinsam auf dem PCB platzierenZunächst an einem Eckpunkt fixierenAusrichten und auf der gegenüberliegenden Seite ebenfalls fixierenEbenso die andere SeiteAlle äußeren Pins festlötenAlle äußeren Pins festlötenDann den ESP32 entfernen und die Innenseite verlöten

Schritt 3: Stromversorgung

  • Für den roten Spannungsregler 1x1 und 1x2 Stifte vorbereiten.
  • Spannungsregler mit Stiften in zwei gegenüber liegenden Lötstellen fixieren
  • Stifte nicht verlöten!
  • Mit Stiften ausgerichtetes Modul an den anderen beiden SMD-Pads verlöten
  • Stifte abziehen und die restlichen Kontakte verlöten
Stiftleisten ablängenVorbereitete StiftleistenBoard platzieren und mit Stiften ausrichtenFreie Kontakte lötenStifte entfernenRestliche Kontakte löten
  • Für das blaue Lademodul 2x2 Stifte und 2x1 Stift vorbereiten.
  • Modul mit Stiften fixieren und darauf achten, dass es am PCB anliegt
  • Von unten 2 Stifte verlöten. Stifte auf der anderen Seite fixieren
  • Umdrehen und restliche Kontakte löten
  • Die schwarzen Plastikteile entfernen und diese Seite auch verlöten
  • Alle Stifte mit dem Seitenschneider kürzen
Lademodul mit StiftenLademodul platziertOberseite mit 2 LötstellenVon unten anlötenSchwarze Plastikteile von Stiftleiste entfernenOberseite fertig verlötetUnterseiteAuf beiden Seiten Stifte kürzenUnterseite verlöten

Schritt 4: Kondensatoren

  • Bei C2 und C3: Polung auf Platine und Kondensator beachten! (Langer Pin: „Plus“, mit Streifen markierte Seite: „Minus“)
  • Kondensatoren C1 bis C3 stecken
  • Zum Fixieren umbiegen
  • Verlöten und Draht abkneifen
Die KondensatorenKondensatoren platzieren, auf Polung achten!Draht auf der Rückseite umbiegenVerlöten und Drähte kürzen

Schritt 5: Den Transistor überbrücken

  • Den Transistor NICHT verwenden. Einige mit Transistor gebaute Module funktionieren nicht.
  • Statt des Transistors eine Drahtbrücke aus den vorher abgekniffenen Kondensatorpins einlöten
  • Drahtbrücke verbindet die beiden äußeren Kontakte der Transistor-Position.
Aus einem Stück Draht eine Brücke biegenDie Brücke bei Q1 von der Oberseite einsetzenAuf der Rückseite verlöten und kürzen

Schritt 6: THT-Widerstände

  • Widerstände richtig zuordnen:
    • R1=10kOhm (braun - schwarz - orange - gold)
    • R2=150kOhm (braun - grün - gelb - gold)
    • R3=300kOhm (orange - schwarz - gelb - gold)
  • Widerstände stecken, verlöten, abkneifen.
Die Widerstände bereitlegenAuf dem Board platzierenAuf der Rückseite verlöten und kürzen

Schritt 7: Sicherung

  • Sicherung an Position F1 stecken, verlöten, abkneifen
Die Sicherung (oben rechts) anbringen

Schritt 8: Batteriekabel /-stecker

  • Stecker zusammenstecken
  • Beschriftung auf der Platine beachten (Rot: „Plus“, Schwarz: „Minus“)
  • Auf der Rückseite anlöten
  • Kabel wieder abziehen
Der Batterieverbinder mit Kabel, um die Polung zu prüfenAuf der Rückseite verlöten

Schritt 9: Diode

  • Polung beachten!
  • Diode umbiegen und stehend auf dem weiter vom Batteriestecker entfernten Kontakt aufsetzen
  • Der markierte Ring muss oben stehen
  • Löten, Enden abkneifen
Die verlötete Diode

Schritt 10: Verbinder für Taster und Display

  • J5: 5-Pin-Konnektor gemäß Markierung auf Platine aufsetzen (Aussparungen zeigen Richtung Platine).

    • 2 Punkte von unten verlöten
    • Platine umdrehen, restliche Pins verlöten.
  • J6 (Taster-Stecker) hat keine Polung

    • 2-Pin-Connector so aufsetzen, dass er möglichst wenig über den Rand der Platine übersteht und verlöten
Verbinder für Schalter und Display auf der Oberseite anbringen

Schritt 11: Sensorboards

  • Beim Sensorboard mit Kontakten Richtung ESP32:
    • Plastikteil der Buchse zum Sensor vorsichtig entfernen
    • Kontakte nach oben umbiegen – von den Steckkontakten weg
  • Beide Sensorboards stecken, dabei Beschriftung (+3V3, TRIG, ECHO, GND) beachten
  • Boards gerade und dicht am OBS-PCB ausrichten und verlöten
  • Überstehende Stifte kürzen
Boards grob platzierenAusrichten, sodass sie senkrecht stehen und sich nicht berührenKontakte auf der Rückseite verlötenBeine kürzen

Schritt 12: SD-Modul

  • Gewinkelte Stiftleiste mit 6 Pins vorbereiten.
  • Gewinkelte Stiftleiste genau wie in der Abbildung gezeigt in SD-Modul stecken.
  • Die Ausrichtung ist wichtig: Es gibt 8 Arten die Stiftleiste zu stecken, 7 funktionieren nicht.
  • Stiftleiste mit Modul verlöten und überstehende Pins abkneifen
  • Modul auf OBS-PCB stecken (Ausrichtung und Beschriftung beachten)
  • Verlöten und Stifte kürzen
SD-Karten Modul und StiftleisteStiftleiste in Modul einstecken und verlöten (Richtung beachten)Modul platzierenAuf der Rückseite anlöten und kürzen

Schritt 13: GPS-Modul

  • Gewinkelte Stiftleiste mit 4 Pins vorbereiten

  • Stiftleiste in OBS-PCB verlöten (Unterseite, langes Ende der Pins seitlich herausschauend)

  • Eng anliegend verlöten

  • GPS-Modul aufstecken

  • Verlöten und Stifte kürzen

  • Achtung! Achte darauf, dass das kurze Ende der Stiftleiste in das Board und das lange Ende in das GPS-Modul eingelötet wird. Ansonsten ragt das GPS-Modul aus dem Gehäuse heraus.

Das GPS-Modul mit Antenne (große Variante). Überstehenden Teil der Platine abknicken und entfernen.Das GPS-Modul mit StiftleisteStiftleiste ohne Modul von unten ins PCB steckenStiftleiste auf Vorderseite anlötenStiftleiste gelötetGPS-Modul aufstecken und ausrichtenGPS-Modul anlöten, Kontakte kürzen

Damit ist das PCB fertig bestückt!!!

Schritt 14: Ein/Aus-Schalter

  • 2x10cm Kabel crimpen und in 2-fach Stecker einführen
  • Andere Kabelenden seitlich an den Schalter löten.
  • Achtung:
    • Orientierung der Kabelenden und Auswahl der beiden Kontakte am Schalter beachten und eventuell mit Multimeter nachmessen, damit Schalterzustand später mit der Beschriftung am OBS-Gehäuse übereinstimmt (0 unten, I oben).
    • Nur seitlich angelötet passen die Kabel später in das Gehäuse.
    • Zu viel Hitze lässt den Schalter innen schmelzen, was zu Wackelkontakten führen kann.
Schalter mit Kabel und stecker

Schritt 15: Ultraschallsensor-Kabel kürzen und crimpen

  • Tipp: Zunächst mit überschüssigen Kabelteilen und Crimpkontakten üben!
  • Die langen schwarzen Kabel der Sensoren auf etwa 10cm kürzen, da die langen Kabel nicht in das Gehäuse passen und auch die Plastikeinfassung der bestehenden Stecker zu starr und zu dick für das Gehäuse ist
  • Vorsichtig! Koax-Kabel – der innere Leiter ist sehr dünn und kann leicht durchtrennt werden.
  • Crimpkontakt muss für optimale Verbindung Leiter und Isolierung greifen
Sensor mit gekürztem Kabel und SteckerDetailaufnahme Stecker und Schirmung

Schritt 16: Batteriekabel anlöten

  • Die Akkus sind mit Lötfahnen ausgestattet.
  • Auf 12cm gekürztes Batteriekabel an die Enden der Fahnen angelöten
  • Polung beachten: Pluspol an Akku auf der Seite mit Einkerbung im Akku-Gehäuse
  • Polung Im Zweifel nachmessen
  • Die Batterie und Kabel werden mit einem kleinen Kabelbinder im Deckel fixiert
  • Batteriekontakte mit Isolierband o.Ä. isolieren

Batterie noch nicht einstecken.

Akku mit Kabel und Stecker (Polung beachten!)Kontakte isolieren

Schritt 17: Display-Kabel

Hinweis: Beim Display ist die Reihenfolge sehr wichtig! Ein Kabel mit Steckern auf beiden Seiten oder gelötetem Kabel/Knopf passt nicht mehr durch das Gehäuse.

  • Kabel abisolieren und auf einer Seite 5x crimpen. Dabei nur 1-2mm abisolieren und für stabilen Halt mit Isolierung crimpen.
  • Gecrimpte Kabelenden in den 5er Stecker einführen. OBS-PCB und Display sind beschriftet. Zuordnung der Farben zu Beschriftung notieren.
  • Vor Anschluss des Displays Kabel durch Displaygehäuse-Unterteil führen
  • Zwei Optionen für Anschluss an das OLED-Displayboard
    1. Display-Seite crimpen
    • Nur 4x Crimpen!
    • Das Kabel, das im OBS mit „BUT“ verbunden wird, zunächst frei lassen
    • Kabel für VDD zusammen mit zweitem 2-3 cm Kabel crimpen
    • Am OLED-Displayboard Plastikteile an Steckkontakten entfernen und Pins um knapp 1/3 kürzen
    • Prüfen, ob Crimpstecker bündig auf Platine steckt
    • Ggf. Pins weiter kürzen, damit Board und Pins ins Displaygehäuse passen
    1. Display-Seite löten
    • VDD muss auch hier an Display UND Taster verbunden werden
    • Die andere Seite des Tasters mit dem am OBS mit „BUT“ beschrifteten Kabel verbinden
    • Die übrigen 4 Kabel entsprechend Farbe und Beschriftung am PCB zuordnen.
Kabel abisoliert, Crimp in ZangeAlle 5 Adern crimpenOBS-Seite in Stecker einführenKabel durch Gehäuseunterteil ziehen
  • 0,96 Zoll OLED-Boards haben teils etwas unterschiedliche Größen
  • OLED Displayboard ggf. wie abgebildet etwas kürzen, insbesondere an den Ecken
  • Je nach Genauigkeit des 3D-Drucks das Gehäuse etwas weiter ausfräsen
  • Board und Taster in Displayoberseite einsetzen
Verschiedene Displays vom gleichen LieferantenDisplay in Gehäuse einpassen, ohne GewaltWenn nötig, Display mit Seitenschneider stutzen
  • Kabel von BUT an ein Ende des Tasters anlöten
  • Kurze Kabel von VDD an zweiten Pin des Tasters löten. Achtung: Der Taster ist hitzeempfindlich, bei zu langem/heißem Löten schmilzt der Kunststoff.
Kurzes Stück Kabel (2-3cm) für ButtonAuf Display-Seite 4 Adern crimpen, Zusatzkabel zu VDD dazuFünftes Kabel und VDD Verbindungsstück an Stecker anlöten

Display zusammensetzen

  • Magnete in Displaygehäuse und Lenkerhalterung passend zur Fixierung einlegen
  • Muttern mit längeren Schrauben in Aussparungen in Gehäuse-Unterseite einziehen. Man kann bei Bedarf alle im Folgenden genutzten Muttern am äußeren Rand mit Sekundenkleber fixieren, dabei aber den Kleber unbedingt von den Gewinden fernhalten!
  • Längere Schrauben durch M3x18 ersetzen
Magnete passend einlegenMuttern in Gehäuse ziehen mithilfe langer SchraubenLange Schrauben durch die richtigen, kürzeren ersetzen

Zugentlastung einsetzen

  • Erstes Teil der Zugentlastung einsetzen
  • Zweites Teil der Zugentlastung von außen angewinkelt eindrücken, bei Bedarf die Seiten des einzusteckenden Endes zum Kabel hin schräg anschleifen
  • Für optimale Zugentlastung Kabel auf ganzer Länge der Zugentlastung mit Isolierung fixieren (Muttern und Schrauben M3xXX anziehen)
  • Fixierung für Sechskant-Muttern auf einem Teil der Zugentlastung beachten
Die Teile der ZugentlastungErstes Teil einsetzenZweites Teil einsetzenZugentlastung verschrauben

Schritt 18: Elektronik testen

Zunächst muss die OpenBikeSensor Firmware auf den ESP32 geflashed werden.

Vor dem Einbau ins Gehäuse testen wir die Elektronik in dieser Reihenfolge:

  1. Ausschalten
  2. Batteriekabel polungsrichtig einstecken.
  3. Laden: Normales USB-C Ladegerät (5 V) anschließen
    • Einige Geräte funktionieren nur nach Anschluss an ein Ladegerät
    • Bei vollem Akku leuchtet das Modul blau, sonst rot. USB-C Kabel abstecken.
  4. Einschalten per Kippschalter (ohne dabei den Knopf am Display zu drücken)
    • Boot-Screen sollte auf dem Display erscheinen. Wenn nicht, nochmal aus und, sofern nichts stinkt oder gar raucht, wieder einschalten.
    • Druck auf Taster wechselt von Boot-Screen zu einfacher Distanz-Anzeige (– cm)
  5. Bei angeschlossener GPS-Antenne GPS-Funktion im Freien testen
    • Nach einigen Minuten: GPS-Board blinkt, Boot-Screen wechselt zu Sensor-Anzeige. Werden 0 Satelliten angezeigt, wird trotzdem weitergesucht, was zu Beginn wegen des Downloads des Almanachs sehr lange dauern kann. 15 Minuten sind beim ersten Einschalten nicht ungewöhnlich.
  6. Sensoren-Funktion testen: Sensoren mit Sensor-Boards verbinden
    • Polung beachten
    • Der Abstand wird abzüglich der Breite des Lenkers gemessen. In der Software kann man im Konfigurationsmodus dessen Breite einstellen.
Schalter und Batterie anschließen zum Testen

Schritt 19: Gehäuse vorbereiten

Alle Muttern vor den elektronischen Bauteilen in das Gehäuse stecken. Manche können herausfallen, andere sitzen sehr fest. Auch hier kann Sekundenkleber verwendet werden.

GPS-Antenne einsetzen (keine Gewalt)Akku und Ultraschallsensor an Deckel montieren ('Up'-Pfeil beachten)GPS-Antenne anschließenUltraschallsensoren einsteckenLadebuchse (USB-C) ohne Gewalt in die Aussparung einfädeln

Schritt 20: Zusammenbau

Displaykabel zwischen SD-Kartenleser und GPS-Modul führenPCB festschraubenHalterung und Zugentlastung (mit Kabelauslass Richtung Gehäusedeckel) festschraubenAbschirmung vorbereiten (8-10 Lagen Alufolie mit Klebeband isoliert oder eingeschweißt, alternativ der zugeschnittene Boden eines Teelichts, umwickelt mit einem Teil eines Gefrierbeutels)Abschirmung zwischen den Sensorboards platzieren und vor Einbau des Ein/Ausschalters innenliegenden Federring entfernen, um Einbauhöhe nicht zu überschreitenGPS-Deckel festschraubenDeckel festschraubenMagnete in die Abdeckung der Ladebuchse eindrücken (eventuell mit etwas Sekundenkleber)Weitere Magnete daraufsetzen (für korrekte Polung)Zusammen die Magnete in das Gehäuse drückenFertig

Viel Spaß bei der Nutzung!

2.4 - Einen OBS der Version v00.02 bauen

2.4.1 - Bauanleitung v00.02

Ein fertiger PCB in der Version v00.02

Warnhinweise

Achtung bitte lies die folgenden Hinweise bevor du mit dem Aufbau anfängst. Wir wissen genau wie du, dass keiner gerne Warnhinweise liest, aber gerade wenn du Anfänger bist könnte dies wichtig sein.

  • Du baust den Sensor vollkommen selbstständig und ohne unsere Aufsicht auf. Du bist daher auch selbst für Fehler oder Verletzungen verantwortlich sollten welche auftreten.

  • Gehe bewusst und gewissenhaft mit deinen Werkzeugen um. An scharfen Werkzeugen wie einem Cuttermesser oder einem Seitenschneider kannst du dich schneiden. Das vordere Ende des Lötkolbens kann bis zu 450°C heiß werden. Berühre daher immer nur das dafür vorgesehen Griffstück. Sollte er dir wegrutschen oder herunterfallen weiche daher lieber aus anstatt ihn aufzufangen.

  • Es handelt sich hierbei um einen Bausatz und kein fertiges Gerät. Alles was wir dir mit den Bauteillisten, Schaltungsentwürfen und Anleitungen zeigen sind Vorschläge und können Fehler enthalten. Bist du dir an einer Stelle nicht sicher oder du glaubst hier könnte ein Fehler vorhanden sein, dann melde dich in unserem Slack. Außerdem sind wir nicht für Fehler verantwortlich die du während des Aufbaus machst. Sollte etwas schief gehen und du brauchst Hilfe kannst du dich natürlich auch bei uns melden.

  • Die Dämpfe die beim Löten durch das Verbrennen des Flussmittels (Flux) entstehen können gesundheitsschädlich sein. Atme sie daher nicht direkt ein. Du hast bei dir daheim oder in deinem Makerspace eine Lötdampfabsaugung? Dann nutze sie! Gerade bleifreies Lötzinn enthält mehr Flussmittel und ist daher während des Lötens auch deutlich gesundheitsschädlicher. Solltest du keine Absaugung haben ist daher bleihaltiges Zinn empfehlenswerter. Dieses solltest du allerdings wiederum nicht in den Mund nehmen und dir nach dem Löten die Hände waschen.

  • Bei einem der Bauteile handelt es sich um eine LiPo1-Batterie. Diese Batterien sind zwar heute weit verbreitet, können allerdings bei falscher Handhabung in Brand geraten. Solltest du nicht vertraut mit LiPos oder dir noch unsicher sein, lies bitte den entsprechenden Abschnitt in der Anleitung die die Vorbereitung und den Umgang mit dem Akku erklärt! Außerdem empfehlen wir die Zelle aus einer vertrauenswürdigen Quelle zu beschaffen und nicht die billigste Zelle aus China zu bestellen.

Vorwort

Alles was du hier siehst und liest ist zum größten Teil anhand der Version 00.02.00 erstellt worden. Leiterbahnführung und Beschriftung können sich daher an manchen Stellen leicht unterscheiden. In der Regel ist im dazugehörigen Text darauf aber hingewiesen und sollte kein Problem darstellen.

Die Bauteile R4 und R5 sollten sich nicht mehr auf deinem Board befinden. Anstelle von D1 sollte sich auf deinem Board mittig Q1 befinden.

Außerdem gibt es zu einigen Komponenten mehrere Möglichkeiten der Bestückung oder diese zu befestigen. Lies daher erst einmal das komplette Unterkapitel, bis du auf die nächste Komponente stößt. Dann hast du einen Überblick welche Varianten es gibt und kannst anhand der Optionen die für dich passendste auswählen. Du bist von der Bauteilliste (BOM2) hier her gekommen da du dir nicht sicher bist, wofür du bestimmte oder überhaupt welche Komponenten du brauchst? Auch dann kann es sich anbieten das entsprechende Kapitel zu überfliegen und dir so über die möglichen Optionen klar zu werden. Bilder erklären manchmal einfach besser als eine Tabelle es kann.

Du findest Fehler oder hast Fragen? Dann melde dich entweder in unserem Slack oder hinterlasse einen Issue auf Github.

Vorbereitung

Bevor du anfängst mit Bestücken solltest du dir als Erstes das benötigte Werkzeug zurechtlegen. Was du währenddessen brauchen wirst:

  • Lötkolben / Lötstation
  • Lötzinn
  • Seitenschneider
  • Flachzange oder Spitzzange zum Biegen und Halten
  • SMD-Pinzette (siehe Abbildung (TODO))
  • Cuttermesser
  • Abisolierzange
  • Entlötpumpe und Entlötlitze
  • Multimeter

Überblick über das benötigte Werkzeug

Du hast dir die in der Abbildung abgebildeten Werkzeuge genauer angesehen und die Lötstation und das Multimeter kosten mehrere 100 Euro? Keine Sorge, du brauchst nicht so teures Equipment. Ich habe dieses Werkzeug nur verwendet, da ich es zur Verfügung habe! Du kannst natürlich auch günstigere Werkzeuge, z.B. ein einfacheres Multimeter verwenden. Auch die Lötstation muss keine so teure sein. Eine klare Empfehlung ist nur eine Lötstation oder ein Lötkolben mit einer einstellbaren Temperaturregelung. Du solltest mit bleihaltigem Lötzinn in einem Temperaturbereich von 300-330°C und mit bleifreiem Lötzinn von 350-370°C arbeiten. Lötkolben mit fester Temperaturregelung regeln meist auf 450°C und verbrennen zu schnell das im Lötzinn enthaltene Flussmittel.

Hilfreich kann es daher auch sein Flussmittel entweder in Form von Paste oder als Dosierstift zu haben. Hast du dies nicht zur Hand, kannst du auch mit der Entlötpumpe oder der Entlötlitze das alte Lötzinn entfernen und dann frisches Lötzinn mit frischem Flussmittel auf die Lötstelle geben. Manchmal reicht es auch schon nur ein wenig neues Lötzinn dazu zu geben um die Stelle “aufzufrischen”. Beachte aber, dass nicht zu viel Zinn auf deiner Lötstelle ist!

Ebenfalls hilfreich können Halterungen für die Platine sein. Das können zum einen solch günstige Spannrahmen in schwarz-blau wie in der Abbildung unten sein oder auch ein solcher Kugelkopfschraubstock. Diese Schraubstöcke sind meist etwas teurer, sind aber extrem hilfreich, wenn du öfter lötest. Die Platine oder auch andere Werkstücke wie Stecker lassen sich dort schnell und flexibel einspannen und in beliebigen Winkeln ausrichten.

Tipp: richte dich nicht nach dem Werkstück aus, sondern versuche immer das Werkstück nach deiner besten Arbeitsposition auszurichten! Nur wenn du bequem sitzt und deine Werkzeuge (in diesem Fall Lötkolben, Zange/Pinzette und Lötzinn) ideal bedienen kannst erreichst du ein optimales Ergebnis! Nimm dir also die Zeit. Mit der Zeit passiert das dann ganz automatisch.

Schraubstöcke

Verschiedene Entlötpumpen

Außerdem gibt es eine Bestückungs-BOM die du in deinem Browser öffnen kannst. Dort kannst du dir die Position der Bauteile hervorheben lassen und findest so schneller die Stelle, um die es gerade geht.

Bestücken der Platine

Pull-Up Widerstände für I₂C des Displays

Beginnen wir nun mit dem wahrscheinlich schwierigsten Bauteil für Anfänger, den SMD-Widerständen R6 und R7. Aber keine Sorge, das schaffst du und klingt schwieriger als es ist. Wir fangen gerade deshalb damit an, da das Board noch komplett leer ist und dir somit keinerlei Hindernisse im Weg sind. Du hast also allen Platz und Ruhe die du brauchst.

Diese Widerstände waren zuerst nur als Backup gedacht und sind daher in SMD ausgeführt. Im Betrieb der Prototypen hat sich allerdings herausgestellt, dass sie doch benötigt werden.

Um den Widerstand nun anzulöten verzinne zuerst eines der Pads mit etwas Lötzinn. Es empfiehlt sich das Pad zu nehmen, an dem an wenigsten Kupfer ist und das möglichst nicht an eine große Fläche führt. Warum? Die Fläche wirkt wie ein Kühlkörper. Der Lötkolben muss dann nicht nur das Pad vorwärmen, sondern auch einen Teil der großen Fläche. Dein Lötkolben hat dann wohlmöglich mehr zu kämpfen und braucht mehr Zeit bis das Pad auf Temperatur ist.

Ein Pad von R6 vorverzinnen

Nimm nun mit der SMD-Pinzette den Widerstand auf und lege ihn auf das Pad. Jetzt kannst du mit dem Lötkolben das zuvor aufgebrachte Lötzinn heiß machen und den Widerstand mit der Pinzette vorsichtig herunterdrücken. Die Lötstelle muss dafür erst einmal nicht schön aussehen, der Widerstand soll nur in seiner gewollten Position halten.

Widerstand mit Pinzette aufsetzenWiderstand an einer Seite anlöten

Nun kannst du die zweite Seite anlöten. Wenn du damit zufrieden bist kannst du die erste Lötstelle nacharbeiten. Dies kannst du entweder tun indem du nochmal etwas Lötzinn oder etwas Flussmittel aus anderer Quelle (Flussmittelpaste oder Flussmittelstift) hinzugibst. Hast du nun zu viel Lötzinn auf der Stelle kannst du entweder versuchen mit zügigem Streichen des Lötkolbens über die Lötstelle etwas Lötzinn zu entfernen oder Entlötlitze zur Hilfe nehmen. Achte dabei darauf, dass du die Entlötlitze erst auch etwas heiß machst, und dass du eher auf die Lötstelle tumpfst anstatt zu reiben. Wenn du mit der Entlötlitze “rubbelst” kannst du auch Kupfer ablösen, wenn du zu grob bist.

Hab keine Angst Entlötlitze oder die Entlötpumpe zu nutzen. Alle machen mal Fehler. In der Abbildung siehst du meine verbrauchte Menge, die ich während der gesamten Bestückung verwendet habe. Dies hat überhaupt nichts damit zu tun das man schlecht ist! Es ist ein Werkzeug, nutze es.

Verwendete Menge Entlötlitze

In den bisherigen Bildern wurde ein Widerstand in der Gehäusegröße 0805 verwendet. Dieser Widerstand ist dort auch vorgesehen, allerdings hast du vielleicht bereits gemerkt, dass die Pads relativ großzügig gestaltet sind. Es ist daher auch möglich Widerstände in der etwas größeren Gehäusegröße 1206 zu verwenden. Einen Vergleich dieser beiden Größen siehst du in den folgenden Abbildungen. Wenn du dich fragst, was diese Nummern für die Gehäusegrößen zu bedeuten haben, dann findest du hier weitere Informationen.

Widerstand im Package 0805

Spannungsversorgung

Nachdem wir nun die relativ kleinen Bauteile hinter uns haben kommen nun die größeren und handlicheren Bauteile. Wir beginnen mit der Vorbereitung um die beiden Module U4 und M1 aufzulöten. Dafür müssen wir zuerst einige Pins von der dafür vorgesehenen Stiftleiste vorbereiten. In diesem Schritt gibt es für den Spannungsregler 2 Varianten um ihn aufzulöten. Unten findest du eine Variante ihn ohne Stifte aufzulöten. Schau dir beide Varianten an und entscheide dich, welche du versuchen willst.

Die Pins der Stiftleiste lassen sich am einfachsten mit einem Seitenschneider auseinandertrennen. Setze dafür, wie in Abbildung zu sehen, vorsichtig den Seitenschneider an der Engstelle zwischen den beiden Pins an. Übe nun vorsichtig Druck auf die Stelle aus. Sei nicht zu grob, das Plastik kann sonst auch manchmal direkt am Pin statt zwischen den Pins brechen.

Seitenschneider vorsichtig ansetzenZerteilte Stiftleiste

Für den Spannungsregler U4 benötigst du insgesamt 5 Pins, für das Lademodul M1 6 Pins.

Insgesamt 11 Pins vorbereiten

Stecke als nächstes die Pins von der Oberseite durch die Platine. Das Plastik und das kurze Ende des Pins sollte also auf der Oberseite bleiben, die lange Seite auf der Unterseite herausstehen. Löte den Pin nun von der Unterseite an. Nimm dir zum Halten des Pins entweder eine Zange oder Pinzette zur Hilfe oder drücke den Pin gegen eine hitzebeständige Unterlage. Das kann wie hier eine spezielle Matte, daheim aber auch eine Glasplatte, ein altes Spiegelstück oder eine Fliese sein. Versuche die Pins nun möglichst gerade auszurichten. Das muss nicht perfekt sein, Ziel ist es die Module wie abgebildet über die Pins stecken zu können. Sollte das nicht direkt gelingen, finde heraus welcher Pin noch schief steht und bessere ihn nach.

Pins von oben einsteckenModule auflegen

Hast du die Module aufgelegt, löte sie an. Fange am besten erst nur mit einem Pin an und prüfe, ob das Modul noch flach auf dem Board aufliegt. Sollte dies nicht der Fall sein, hast du jetzt noch am einfachsten die Chance, nachzubessern. Außerdem empfiehlt es sich beim Lademodul M1 das Modul beim Anlöten Richtung Boardmitte zu drücken. Übe dafür mit deiner freien Hand etwas Druck nach unten und in Richtung Boardmitte auf die USB-Buchse aus. Dadurch kannst du das Modul in Position drücken, bevor du die erste Stelle festlötest.

Wenn du nach dem Anlöten aller Pins feststellst, dass die Module nicht ganz so plan aufliegen, wie du das wolltest gibt es auch dann Wege das noch zu ändern. Du kannst dafür, neben dem Pin der zu hoch steht, vorsichtig mit der Spitzzange etwas Druck auf das Modul ausüben (siehe Abbildung) und mit dem Lötkolben die betreffende Lötstelle erneut heiß machen. Habe etwas Geduld und übe nicht zu viel Gewalt auf das Board aus. Der Lötkolben muss hier gerade relativ viel Metall durchwärmen, das kann also ein paar Sekunden länger dauern. Am Ende sollten die Module wie gezeigt aufliegen.

Module vorsichtig mit Zange herunterdrückenModule in Endposition

Auflöten des Spannungsreglers ohne Pins

Alternativ kann der Spannungsregler auch ohne Pins in SMD-Lötweise aufgelötet werden. Sollte dieser Weg gewählt werden müssen natürlich 5 Pins weniger von der Stiftleiste abgetrennt werden.

Dazu als Erstes eines der Pads vorverzinnen und das Modul mit dessen Hilfe an einer Ecke ausrichten und fixieren. Diese Lötstelle muss erstmal nicht hübsch aussehen, sie soll erstmal nur mechanisch das Modul festhalten. Sitzt das Modul gerade können die verbleibenden 4 Pads angelötet und das erste Pad nachgelötet werden.

vorverzinntes Pad r.o.fertig angelötetes Modul

Von der Gegenseite sollte die Platine nun wie abgebildet aussehen. Die Pins die hier nun nach oben herausstehen können so bleiben, du kannst sie aber auch flach zum Plastik kürzen. Dies ist in den folgenden Abschnitten ebenfalls zu sehen.

Platine von der Oberseite

Einlöten Transistor (Q1) für das GPS-Modul

Als nächstes wird der Transistor für das GPS-Modul eingelötet. Störe dich nicht daran, wenn der Transistor im Bild mit D1 beschriftet ist. Hier hat sich seit dem fotografierten Prototypen etwas geändert, der Transistor wird aber in exakt der gleichen Ausrichtung an genau derselben Stelle eingelötet.

Zuerst wird der Transistor dafür von oben eingesteckt, die abgeflachte Seite zeigt dabei, analog zur Beschriftung, in Richtung des Lademoduls und des Spannungsreglers. Danach dreht ihr das Board um und haltet den Transistor mit einem Finger von unten fest, so dass er plan auf dem Board aufsitzt.

Q1 von oben durchsteckenAnsicht auf Q1 von oben

Kürze nun die Beinchen auf etwa 1,5-2,0 mm über der Boardoberfläche. Das Lademodul daneben ist mit seiner Dicke dabei eine gute Orientierung. Eine Standarddicke für Platinenmaterial ist 1,6mm. Nun legst du das Board einfach auf deine Arbeitsunterlage und lötest zuerst ein Beinchen an. Kontrolliere nun von der Oberseite ob der Transistor gerade sitzt. Sollte er das nicht tun, nimm das Board in die Hand und übe leichten Druck auf den Transistor aus. Mit der anderen Hand nimmst du nun den Lötkolben und machst die Lötstelle erneut heiß bis der Transistor an die gewünschte Position gerutscht ist. Wenn du Lötstelle erkaltet ist wird der Transistor nun an seiner Stelle bleiben. Löte die restlichen Lötstellen an und löte bei Bedarf die erste Lötstelle mit Hilfe von etwas frischem Lötzinn nach.

Beinchen von Q1 kürzenQ1 angelötet

Diode und Connectoren für Schalter und Akku

Diode D2 vorbereiten

Stiftleiste für J6

D2, J1 und J6 einstecken'Jumperkabel' als Hilfe aufstecken

JST XH Steckverbinder für J6

J1 einsetzenJ6 einsetzenD2 leicht angehoben und abgewinkelt einsetzenModule auflegen

ESP-Modul U1 auflöten

Buchsenleiste mit wechselseitigen Kontakten

Leiste auf Länge kürzenBuchsenleiste aufsteckenBeide Leisten an je 2 Stellen anlötenModule vorsichtig abziehen

Buchsenleiste mit gleichseitig gebogenen Kontakten

Stifte entsprechend kürzendirekter Längenvergleich vorher/nachherLeiste auf jeder Seite an 2 äußeren Pins anlöten

Sicherung F1

Sicherung F1 einsetzen und anlöten

Bedrahtete Widerstände R1, R2 und R3 und Kondensator C1

Widerstände ausmessenWiderstände einsetzen und verdrillenVerdrillung kürzenVerdrillung verlötenKodensator C1 einsetzenWiderstand R1 einsetzen

Optional: Steckverbinder J10 und J11 auflöten

Module auflegenModule auflegenModule auflegenEin Pad vorverzinnenJ10 Hilfe von Jumperkabel aufsetzenFertig anlötenJ11 mit Hilfe von Jumperkabel auflöten

Kondensatoren C2 und C3

Bei Elkos auf Polung achten!

Displaysteckverbinder J5

Variante mit Stiftleiste


  1. Lithium-Polymer ↩︎

  2. bill of material; zu Deutsch Teileliste ↩︎

3 - Software

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3.1 - Firmware

3.1.1 - Upgrading the Firmware from 0.2.x to 0.3.x

Da sich das interne Partitionsschema des OpenBikeSensors geändert hat, ist es für eine Version kleiner 0.3 notwendig, das Upgrade über den USB-Port durchzuführen.

Dazu muss man das Gerät aufschrauben und den internen USB-Port mit dem PC per Kabel verbinden.

Vorbereitungen

Über die Weboberfläche sollte man die Konfiguration des OpenBikeSensors herunterladen, da diese beim Upgrade zurückgesetzt wird. Das Zurücksetzen passiert nur bei einem Upgrade von <0.3 auf 0.3, bei anderen Upgrades bleibt die Konfiguration erhalten.

Nach dem Upgrade startet man den OpenBikeSensor entweder ohne angeschlossenes Display oder hält den Bestätigungsknopf beim Einschalten fest, sodass das Gerät einen WLAN-Hotspot startet. Darüber lässt sich dann das Backup der Konfiguration wieder auf das Gerät hochladen.

Upgrade

Linux

/dev/ttyUSB0 muss für den Benutzer beschreibbar sein.

Variante 1: Download und Esptool

Die aktuelle Firmware kann man hier herunterladen.

Dann führt man aus:

esptool.py --port /dev/ttyUSB0 write_flash FIXME(Adresse) pfad/zur/firmware.bin

Ausgabe:

esptool.py v2.8
Serial port /dev/ttyUSB0
Connecting....
Detecting chip type... ESP32
Chip is ESP32D0WDQ6 (revision 1)
Features: WiFi, BT, Dual Core, 240MHz, VRef calibration in efuse, Coding Scheme None
Crystal is 40MHz
MAC: 24:6f:28:a0:c9:18
Uploading stub...
Running stub...
Stub running...
Configuring flash size...
Auto-detected Flash size: 4MB
Compressed 1818864 bytes to 1057296...
Wrote 1818864 bytes (1057296 compressed) at 0x00001000 in 93.4 seconds (effective 155.8 kbit/s)...
Hash of data verified.

Leaving...
Hard resetting via RTS pin...

Variante 2: Git und PlatformIO

Git und PlatformIO müssen installiert sein.

Zuerst klont man das Repo mit der Firmware.

git clone https://github.com/openbikesensor/OpenBikeSensorFirmware.git

Dann wechselt man in das Verzeichnis cd OpenBikeSensorFirmware

und führt das folgende Kommando aus:

platformio run --target upload -e esp32dev

Die Ausgabe sollte so aussehen:

Processing esp32dev (platform: espressif32; board: esp32dev; framework: arduino)
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Tool Manager: Installing platformio/tool-mkspiffs @ ~2.230.0
Tool Manager: tool-mkspiffs @ 2.230.0 has been installed!
Verbose mode can be enabled via `-v, --verbose` option
CONFIGURATION: https://docs.platformio.org/page/boards/espressif32/esp32dev.html
PLATFORM: Espressif 32 (2.0.0) > Espressif ESP32 Dev Module
HARDWARE: ESP32 240MHz, 320KB RAM, 4MB Flash
DEBUG: Current (esp-prog) External (esp-prog, iot-bus-jtag, jlink, minimodule, olimex-arm-usb-ocd, olimex-arm-usb-ocd-h, olimex-arm-usb-tiny-h, olimex-jtag-tiny, tumpa)
[...]

Windows

FIXME