Schaltpläne

hörbert Platine v2.0

Früher gehörte es zum guten Ton, mit jedem elektrischen Gerät auch einen Schaltplan oder Skizzen beizulegen. An diese Tradition knüpfen wir gerne an, denn was wir damals aus Schaltplänen lernen konnten, hat uns schließlich alle weitergebracht.

Die Elektronik des neuen hörberts, erkennbar am Aufdruck V2.0, verwendet den ESP32 Prozessor von Espressif. Viele Schnittstellen sind nach Außen geführt, damit wir für hörbert auch in Zukunft Erweiterungen anbieten können, wie wir das bisher schon immer getan haben. 

hörbert kann mit unserer Playlist-Language PlaLa haarklein konfiguriert werden. Wir erweitern die PlaLa ständig um mehr Befehle.

Tinkerport

Über den Tinkerport spielen wir in der Fertigung hörberts Firmware auf. Hier sind alle Signale herausgeführt, die man zum Programmieren braucht. Die Platine braucht keine zusätzliche Stromversorgung über die Batterieklammern, wenn man hier an VCC eine Spannung von 3.3V bereitstellt. Über den Tinkerport bespielen wir in unserer Produktion alle hörberts mit ihrer Firmware. Dazu verwenden wir einen FT232R USB-Seriell Adapter

hörbert Programmierschnittstelle

Encoder

Als Lautstärkeregler und Ein/Ausschalter verwenden wir einen Dreh-Encoder mit 24 Positionen und Push-Funktion. Die Signale liegen direkt am ESP32 an, damit wir hörbert auch aus dem Deep Sleep Mode per Interrupt aufwecken können, ohne den ULP zu verwenden.

Mikrofon

Wir verwenden ein PDM (Pulse Density Modulation) Mikrofon SPH0644, dessen Spannungsversorgung auf unserer Platine direkt mit einer LED verbunden ist. Wenn die LED nicht leuchtet, hat das Mikrofon auch keine Spannung, und kann daher auch nicht „heimlich“ Aufnahmen machen.

Microphone

An/Aus + Analogeingang

Für die externe Steuerung mit separaten Tastern führen wir ein GPIO und einen Analogport nach Außen. Damit können wir hörbert per Interrupt aus dem Deep-Sleep Mode aufwecken, ohne den ULP zu verwenden. Außerdem lassen sich über den Analogeingang weitere Bedienelemente abfragen.

On/Off + Multi-Input

Powerport

Den Powerport haben wir für eine externe Spannungsversorgung vorgesehen. Hier können bis zu 6V an VBAT_REVPROT eingespeist werden, oder direkt 3,3V an VCC. Zudem steht hier der i2c Bus zur Verfügung und eine I/O-Leitung des I/O Expanders.

Power port

Expansion Port

Am Expansion Port stehen 2 I/O Leitungen zur Verfügung, eine davon ist mit dem ESP32 verbunden, die andere mit dem I/O Controller. Die Spannungsversorgung des Expansion Ports ist schaltbar, sodass externe Erweiterungen nicht permanent mit Strom versorgt werden müssen. Natürlich liegt hier auch der i2c Bus an.

Expansion Port

SD-Card Slot

Der SD-Card Slot ist für 1-Bit Kommunikation bestückt. Der Card Detection Switch ist beschaltet, wird aber in neuen Firmware-Versionen nicht mehr benutzt. Der Write Protect Schalter ist nicht beschaltet, weil SD-Card Verlängerungen und Micro-SD Cards ihn sowieso nicht unterstützen.
Achtung, Falle! Hier liegt IO2 an, darum kann ein Programmierkabel am Tinkerport die Funktion der SD-Card stören.

Verpolungsschutz

Der Verpolungsschutz per FET erspart uns den Spannungsabfall durch eine Diode in Reihenschaltung.

Reverse protection

Spannungsversorgung

Der hocheffiziente TPS62902 Buck Regulator stellt 3.3V zur Verfügung und macht einen zusätzlichen LDO für niedrige Lasten überflüssig. Darum ist der 3V3 LDO auch nicht bestückt.

Ein 1V8 LDO versorgt separat den Audio-Verstärker

3V3 Buck

Spannungsmessung

Für die Spannungsmessung verwenden wir einen Analog-Eingang des ESP32 an einem Spannungsteiler. Den Spannungsteiler schalten wir nur zur Messung ein, um Strom zu sparen.

Voltage Monitor

I/O Expander

Der I/O Expander SX1503 bietet 2 Ports mit 8 GPIOs. Hier liegt die Tastaturmatrix (3 Spalten zu 4 Zeilen) an, sowie alle Signale, die am ESP32 keinen Platz mehr gefunden haben. 

IO Expander

Verstärker

Der Class-D Verstärker TLV320DAC3120 liefert sein Mono-Signal an den/die Lautsprecher und an die kabelgebundene Kopfhörerschnittstelle. Eine Alternativbestückung mit einem Stereo-Verstärker ist möglich, aber ungetestet.

Stereo-Kopfhörer lassen sich über Bluetooth anbinden.

Audio Amplifier

Mikroprozessor

Wir verbauen das größte ESP32-WROVER Modul mit 16MB Flash, um genug Platz für zukünftige Erweiterungen zu haben. Das ESP32-WROVER Modul stellt WiFi (2,4GHz), Bluetooth (BLE und Classic) über eine eingebaute Antenne zur Verfügung. Wir nutzen für die Kommunikation auf der Leiterplatte einen i2c Bus mit 400KHz.

ESP32 WROVER-E

12 Kommentare zu „Schaltpläne“

  1. Gibt es eine Möglichkeit ohne an der Firmware was zu ändern eine 3.3V LED Diode an der Platine anzuschliessen, welche sich mit dem Hörbert ein und ausschaltet?

    Beste Grüsse
    Fabian

    1. Rainer Brang

      Hallo Fabian,
      also ohne Eingriff in die Firmware geht das schon, es könnte nur in ferner Zukunft passieren, dass wir diese Versorgungsleitung auch mal einschalten, wenn wir ein Gerät am Expansion Port kurz abfragen müssen. Dafür gibts im Moment aber noch keinen konkreten Plan.

      Eine LED die dann leuchtet, wenn hörbert an ist, kann man mit passendem Vorwiderstand am Expansionport anschließen. (Siehe Bild)
      3,3V (geschaltet) bekommt man an Pin 1.
      GND an Pin 5.

      LED-hack für hörbert

      Tipp: Einen passenden Stecker für den Expansion-Port gibts in unsererm Shop als Ersatzteil:
      Erweiterungsstecker für hörbert

      Viele Grüße aus der Werkstatt :-)

  2. Hallo,

    Kann eine externe Stromversorgung _parallel_ zu den eingesteckten Batterien an VBAT_REVPROT angeschlossen werden, oder müssen bei Nutzung einer externen Stromversorgung die Batterien entfernt werden, damit nicht zwei Spannungen gleichzeitig treiben?wie sind die beiden Signale verschaltet?

    Hintergedanke ist eine stationäre Versorgung über ein USB-Netzteil zu verwenden. Beim Ziehen des USB-Kabel sollen dann automatisch die Batterien die Spannung zur Verfügung stellen.

    1. Hallo,
      eine externe Stromversorgung darf und kann nicht ohne Weiteres parallel zu den Batterien/Akkus angeschlossen werden: Man kann nicht wissen, ob gerade Akkus oder Batterien eingelegt wurden, und darum lassen wir das Laden der Zellen im Gerät nicht zu. Das könnte sogar schlimmstenfalls zu einem Brand führen.

      Aber hier: hörbert per USB laden? bin ich genauer auf unseren Plan eingegangen, wie wir uns das in Zukunft vorstellen. Kurz gesagt ;-) Wir arbeiten dran, geht aber nicht so schnell.

      Um zumindest eine Powerbank in hörbert einbauen zu können, wird es mit einer der nächsten Beta-Firmwares ein Feature geben, das in Intervallen kurz Strom zieht, damit die Powerbank sich nicht abschaltet. Das wäre dann schon mal Schritt 2. (Schritt 1 ist eine gänzlich stationäre Stromversorgung per Kabel, die wird demnächst erhältlich sein)

      Herzliche Grüße aus Frickenhausen
      Rainer Brang

    2. Hallo,

      danke für die Antwort. Ich hatte ein wenig darauf spekuliert, dass es eine Art Oder-Schaltung der beiden Spannungsquellen gibt, die natürlich ein ungewolltes Laden der Zellen verhindert hätte.
      Ich kann aber auch nachvollziehen, dass man nicht unnötig Schaltungen verbauen will, die dann nur von 0,1% der Kundschaft benutzt werden 😉

      Viele Grüße

      Christian

    3. Ja, wir müssen wirklich jedes Bauteil einsparen, denn schon durch die wackelige Versorgungslgage ist jedes Teil ein Risiko – aber für den Anwendungsfall: Wechsel zwischen Akku und Strombetrieb hatten wir von vornherein einen anderen Weg im Sinn. Denn wenn es ein reiner Wechselbetrieb wäre – ohne Ladefunktion – dann könnten wir es vermutlich gar niemandem erklären, wieso das so ist ;-)

  3. Kuttler Franz

    Hallo liebes Hörbert Team,

    wäre es auch möglich, den Hörbert mittels einer 5V USB Powerbank zu betreiben?

    Freundliche Grüße
    Franz

    1. Rainer Brang

      Hallo Franz,
      als Bastler? Ja – aber noch mit kleinen Fußangeln.
      als Endkunde? Bald wird hörbert für Senioren mit Strombuchse erhältlich sein.

      Wenn Du Dir oben die Belegung des Powerport anschaust, dann findest Du dort die Leitung VBAT_REVPROT an Pin 1 und GND an Pin 5.
      An VBAT_REVPROT kannst Du mit +5V aus einer USB-Powerbank drangehen. Achte auf die richtige Polarität, sonst geht Deine Platine kaputt!

      Die Fußangel mit Powerbanks: Die meisten Powerbanks schalten sich selber nach ein paar Minuten ab, wenn nicht genug Strom gezogen wird. Natürlich ist hörbert darauf getrimmt, nur wenige Mikroampère im Standby zu ziehen. Um die Powerbank „wach“ zu halten, müsste hörbert regelmäßig ein bisschen Strom ziehen. Diese Funktion wird erst in einer der nächsten Firmwares enthalten sein. Vom Prinzip her reicht es nämlich, ab und zu aus dem Standby unhörbar aufzuwachen, ein paar mA Strom zu ziehen, und sich dann wieder schlafen zu legen. Das kann man dann als Nutzer für hörbert ein- oder ausschalten, denn die Nutzer ohne Powerbank wollen natürlich diesen Mehrverbrauch nicht, weil sie Akkus oder Batterien nicht wach halten müssen.

      Liebe Grüße
      Rainer

  4. Hallo Zusammen

    Wird es in limitierter Auflage mal Bausätze mit einer Stereo-Verstärker Bestückung geben?
    Ist der Schaltplan auch als besser lesbares PDF verfügbar?

    Beste Grüsse
    Sven

    1. Hallo,
      in diesen Zeiten der Versorgungskrise müssen wir tatsächlich Glück haben, die Standardbestückung noch hinzubekommen. Deshalb können wir leider nicht versprechen, ob oder wann wir so ein Sonderprojekt realisieren können.
      Das tut mir sehr leid :-(

      In der anderen Sache können wir helfen: PDFs werden bald nachgereicht und sind dann unter den Bildern als Download verfügbar.

      Nachtrag: Die PDF-Downloads sind jetzt online. Viel Spaß beim Basteln!

      Viele Grüße
      Rainer

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