Nachdem wir die letzten zwei Sonnabende fleissig den Schaltplan für unseren ESP32-Audioprozessor vorbereitet haben, geht es diesen Sonnabend weiter mit der Auswahl der Bauteilformen und die ersten Schritte im Platinenlayout. Natürlich wird auch wieder Zeit sein für Berichte, Fragen und Diskussionen zu anderen Projekten.
Heute hatten wir zum ersten Mal seit langem zwei Gäste aus Cottbus dabei. Leider hatte ihre Audio-Verbindung nicht so richtig geklappt. Deswegen nur kurz. Aber wir haben uns trotzdem gefreut und hoffen, dass es nächstes mal klappt.
Projekt Werkbank
Ein Teilnehmer nutzt seine Freizeit im Moment, um sich eine neue Werkbank für seine Werkstatt zu bauen. Er hat uns Fotos vom Baufortschritt gezeigt. Wir haben über Teile geredet die mit der CNC-Holzfräse dafür hergestellt werden können.
Projekt 3D Würfel
Ein paar LEDs sind falsch herum eingelötet worden, weil es so unscheinbar aussieht. Leider keinen Fortschritt beim Auslöten der LEDs. Die Herausforderung ist, die Löcher in der Leiterplatte vom Lötzinn zu befreien, um die LEDs wieder richtig herum einlöten zu können. Mit diesen einfachen Handpumpen ist das nur selten zu schaffen. Besser wäre eine richtige Entlötstation, die kontinuierlich flüssiges Lötzinn absaugt. Aber die ist im Moment nicht erreichbar. Sigmar hat den Tipp, ein nasses angespitztes Streichholz zu benutzen, um die Löcher frei zu drücken. Das muss noch probiert werden. Entlötlitze hilft vielleicht auch, wie wir sie in der Offenen Werkstatt hätten.
Projekt ESP32-Audioworkstation
Seit einigen Wochen arbeiten wir gemeinsam an einem digitalen Audioprozessor für synthesizer, Webradio usw. Mehr Informationen über das Projekt soll es irgendwann mal auf der Seite der Offenen Werkstatt geben.
Erweiterungen am Schaltplan
Wir haben bei den Audio-Eingängen optionale Kondensatoren (10nF) eingefügt. Diese Arbeiten mit einem Widerstand (100 Ohm) zusammen als Tiefpassfilter für den Fall, dass man symmetrische Audiosignale (XLR-Stecker) digitalisieren will. Da fast niemand von uns professionelle Studiotechnik bei sich herum stehen hat, ist dies nur als Umbau-Option interessant. Das Bauteil braucht kaum zusätzlichen Platz, warum also nicht…
Dann haben wir uns die Touchscreen Bildschirme auf Amazon angeschaut. Es gibt im wesentlichen drei Varianten: Als Shield für Arduino, als Shield für Raspberry Pi und als eigenständiges Modul (ILI9488) mit SPI-Schnittstelle. Die Arduino-Varianten benutzen einen parallelen Übertragungsmodus und brauchen deswegen sehr viele Datenleitungen. Die Raspberry Pi Varianten benutzen einen SPI Bus mit separaten Chip-Select Leitungen für das Display und den Touchcontroller. Leider sind diese Displays ziemlich teuer. Das eigenständige Modul ist günstiger, anscheinend ist es ein beliebtes Ersatzteil für 3D-Drucker. Es enthält sogar einen SD-Karten Slot, welchen wir aber erstmal nicht benutzen werden. Wir haben einen Anschluss für ILI9488 Displays hinzugefügt. Dieser verwendet den SPI-Bus vom USB Host Controller mit.
Es wurde ein I2C-Erweiterungsport hinzugefügt. Dieser kann benutzt werden, um IO-Porterweiterungen (PCF8574, MCP23017), Analog-Digital-Wander für Schieberegler (MAX11617), Touch-Sensoren (BU21079F) oder andere Microcontroller (ATMega328) anzuschließen.
Für alle Datenleitungen und auch die Stromversorgungen der Baugruppen haben wir Löt-Brücken (Solder Jumper) eingefügt. Diese erlauben uns zum Experimentieren, Verbindungen zu trennen oder mit Drähten umzuleiten. Die finale Version wird dann geschlossene Lötjumper haben, die man erst bei Bedarf mit einem scharfen Schraubenzieher unterbrechen kann.
Footprints zuordnen
Als nächsten Schritt in Richtung Leiterplattenlayout wurden die Bauteile mit „Annotation des Schaltplans“ in KiCAD durchnummeriert. Dann folgte der Regel-Prüfer. Dieser hat vor allem fehlende Stromversorgungen kritisiert. Dies liegt daran, dass wir die mit Jumpern unterbrochen haben. Mit dem Pseudo-Bauteil „PWR_FLAG“ haben wir das behoben.
Nachdem die Qualitätschecks zufriedenstellend behoben sind, geht es ans zuordnen von Bauteilen zu ihrer Bauteilform (Footprint) auf der Platine. Dieses mal haben wir einige Symbole und 3D Modelle von snapeda.com importiert. Die Symbole sind nicht immer super aber die 3D-Modelle vom ESP32 und SD-Kartenslot machen große Freude.
Das Zuordnen ist etwas langweilig zeitaufwändig. Neben den Bauteilformen schauen wir beim Elektronikhändler unseres Vertrauens, ob und in welchen Bauformen es die Teile gibt. Es nützt ja nichts, z.B. einen 100uF Kondensator in 0402 SMD Form einzuplanen, wenn es den aus physikalischen Gründen nicht geben kann. Und selbst wenn, müssen wir das ja auch noch zu sinnvollen Preisen kaufen können. Dabei hat sich die Tabellenansicht in KiCAD als sehr hilfreich erwiesen. Dort kann man die Standardattribute und eigene Attribute einblenden und auswählen, wonach gruppiert wird. So konnten wir leicht die Bestellnummern und Footprint-Werte zwischen gleichen Bauteilen kopieren.
Am Ende des Tages konnten wir dann endlich den Schaltplan und die Bauteile in den Platinenlayout-Editor PCBnew importieren. Die erste positive Überraschung war, dass die Bauteile nach Unterschaltplänen sortiert sind. Das macht und das Leben doch enorm einfacher beim Platzieren auf der zukünftigen Platine. Als Belohnung gibt es eine erste 3D-Ansicht – aber ohne sinnvolle Platzierung etc.
