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.

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.

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

• 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

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

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.

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.

Schritt 7: Sicherung

• Sicherung an Position F1 stecken, verlöten, abkneifen

Schritt 8: Batteriekabel /-stecker

• Stecker zusammenstecken
• Beschriftung auf der Platine beachten (Rot: „Plus“, Schwarz: „Minus“)
• Auf der Rückseite anlöten
• Kabel wieder abziehen

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

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

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

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

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.

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.

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

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.

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
  2. 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.

• 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

• 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.

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

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

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.

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.

Schritt 20: Zusammenbau

Vor dem Zusammenbau empfieht es sich, die Firmware auf den ESP32 aufzuspielen, dann braucht dieser später nicht mehr für diesen Schritt ausgebaut werden. Folge dafür der Anleitung für dein Betriebssystem.

Viel Spaß bei der Nutzung!