BOBcad - BOB-HAT KiCad Projekt

Hallo zusammen

Nach dem ich mich Anfangs Jahr mit SoBaSeNo - solar battery powered ESP32 sensor node ja mal an ein komplett neues Hardware Design gewagt hatte, hat mich das Feedback von @didilamken dazu bewogen, erst mal ein Design auf Basis von bestehenden/getesteten Modulen zu machen. Da ich im Verlauf des letzten Jahres so einiges an Material (Stecker, Module, Sensoren) beschafft hatte und diese auch nutzen möchte, habe ich mich entschieden auf Basis des BOB-HAT v5a und BOB-Strom v2 etwas eigenes in der Richtung der BOB-Platine (Clemens) kreiert. Dazu habe ich mir auch die Inputs zu möglichen Verbesserungen aus dem Forum angeschaut.

Und hier das Ergebnis:

  • CN3791 Solar-Laderegler
  • DS3231 mini (modifiziert) mit NCP380 Load-Switch
  • WiPy mit Auto-Reset & Auto-Program Funktion
  • oder ESP32_DevKit_V1 mit JTAG Adapter
  • HX711
  • BME280 & DS18B20

Das KiCad Projekt ist hier auf GitHub zu finden: BOBcad


Als Gehäuse soll ein RND 455-00194 - Kunststoffgehäuse (80x160x55mm Hellgrau Polycarbonat IP65, RND Components) dienen

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Dieses sollte Platz für zwei Solarmodule (0.5 W, 5.5 V, 100 mA, 55 x 70 mm, Seeed Studio) im Deckel bieten, oder ein grosses (externes) 5W Modul.

Würde mich freuen, wenn jemand einen Blick auf das Design und Layout werfen könnte, bevor ich das zum Produzieren schicke (ist mein erstes Layout).

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Anmerkungen:

  • das CN3791-Breakoutboard ist für 12 V MPP ausgelegt, da passen nur grössere Solarmodule. Die kleinen bis 5 Wp haben meistens nur 6 V.
  • wie willst Du den WiPy programmieren und testen? Ich mache das mit dem Expansion-Board, das auch noch eine SD-Karte für das Datenlogging hat.
  • wie modifizierst Du den DS3231 mini ? Der INT-Pin ist normalerweise nicht belegt.
  • die Pinbelegung der Sensoren ist nicht kompatibel zu BOB-HAT-Vx, wenn man die Sensoren von BOB anstecken will, hat man ein Problem

Danke für die Anmerkungen @didilamken!

  • das CN3791-Breakoutboard ist für 12 V MPP ausgelegt, da passen nur grössere Solarmodule. Die kleinen bis 5 Wp haben meistens nur 6 V.

Das CN3791-Board scheint es in den Varianten 6V/9V/12V zu geben, ich hab mir die 6V Variante bestellt. Ob die dann wirklich für 6V ausgelegt ist, muss ich dann testen…
Meine Idee war dann zwei der kleinen 5.5V Solarmodule in Serie anzuschliessen (Input Range ist 4.5-28V), da man ja praktisch eh nie die angegebene Leistung erreicht. Ich wage aber zu bezweifeln, dass ich damit durch den Winter kommen würde. Ich hab aber auch noch die grossen 5W Module oder könnte Notfalls über eine USB-Powerbank den 18650er-LiPo aufladen, oder gleich die Zelle tauschen. Da wird sich dann erst mal zeigen müssen, was praktikabel ist.

  • wie willst Du den WiPy programmieren und testen? Ich mache das mit dem Expansion-Board, das auch noch eine SD-Karte für das Datenlogging hat.

Dazu hab ich den Programming Pin-Header mit der Auto-Reset/Auto-Program Schaltung angebracht, den @weef in BOB Platine für FiPy eingebracht hat. Mittels eines LC231X USB-to-UART Adapter sollte das dann ohne das Expansion-Board möglich sein. Ich habe allerdings noch keinen WiPy, werde aber bald das Material bestellen.
SD-Karte sowie SPI-Display habe ich für mich (momentan) als unwichtig erachtet, könnte man aber später auch noch integrieren.

  • wie modifizierst Du den DS3231 mini ? Der INT-Pin ist normalerweise nicht belegt.

Genau, der Pin ist nicht belegt, weshalb man einen Draht auf den Pin vom DS3231 IC löten muss. Werde dann ein paar Fotos posten, wenn ich so weit bin.

  • die Pinbelegung der Sensoren ist nicht kompatibel zu BOB-HAT-Vx, wenn man die Sensoren von BOB anstecken will, hat man ein Problem

Da ich keine BOB Platine habe, habe ich das Problem nicht… :wink: aber auch dann sollte es kein Problem sein, da ich für die Anschlüsse Schraubklemmen vorgesehen habe. Da müsste man dann ein entsprechendes Mapping-Schema zeichnen, wenn das jemand benötigt. Der BME280 und DS18B20 sind auch so angeordnet, dass man eine längere Schraubklemme beim BME280 verwenden kann und GND/3v3 von DS nicht braucht, wenn man die dann eh zusammen in einem Kabel rausführt.

Wie gesagt, dass ist mal ein erster Wurf, ob’s funktioniert weiss ich noch nicht… ich möchte mal 5-10 Stück produzieren und Testen, dann wird sich zeigen ob das was taugt.
Ich hab mich für die WiPy / ESP-DevKit Option entschieden, weil ich die DevKits bereits habe und damit einen Prototypen am laufen habe. wenn das mit dem WiPy dann auch klappt, kann ich mir vorstellen die DevKit Option zu knicken. Die pycoms sind eigentlich nur wegen den LoRa/LTE Schnittstellen interessant, ich finde die Dinger überteuert.

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Ich würde am Anfang nicht zu viele Platinen bestellen. Man übersieht immer etwas. Ich bin beim BOB-HAT auch schon bei Version 6.
Wie willst Du progammieren? Beim WiPy mit MicroPython und der BOB-Software oder Terkin? Oder den ESP mit der Arduino-IDE, da gibt es auch viele Beispiele.
Ich würde auch den Gesamtaufwand bedenken: der Hardware-Aufwand beträgt weniger als 10% des Software-Aufwands. D.h. auf 1 Woche Hardware Basteln kommen mindestens 10 Wochen Programmieren

Mit MicroPython hab ich noch keine Erfahrung, kenne den Unterschied zwischen der BOB-Software und Terkin noch nicht. Terkin habe ich mir bereits mal etwas näher angeschaut, zumindest den Code und würde wahrscheinlich den Weg gehen, da das sehr vielseitig / adaptierbar ausschaut. Oder spricht etwas speziell für die BOB Software?
Mein eigener Prototyp basiert auf dem Arduino Framework, aber in einem PlatformIO Projekt. Damit komm ich ganz gut zurecht, da ich beruflich aus der Softwareentwicklung komme.

Ich hoffe nicht, das der Faktor 1:10 ist, wenn ich so bedenke, wieviel ich jetzt schon in die Hardware gesteckt habe! :stuck_out_tongue_closed_eyes: Zumindest kenne ich mich mit Software besser aus.

Das Projekt ist mittlerweile online, siehe Link im ersten Beitrag.

Der WiPy ist top, weil er sehr wenig Energie im deep sleep braucht, was aber mit der RTC die den Strom abschaltet ja nicht mehr so nötig wäre. Bin gespannt wie sich der CN3791 schlägt. Du möchtest nur mit WLAN Daten übertragen oder wäre ein SIM800-Modul (oder Nachfolger) noch interessant, siehe Low Cost GSM/GPRS-(SIM800)-Node?

Für mich tuts im Moment Wifi, später wäre evtl. LoRa und GSM ein Thema, was dann aber mit dem LoPy/FiPy machbar wäre, da die ja Pin kompatibel sein sollten… muss ich aber zur Sicherheit nochmal checken.
Aber das GSM Modul sieht auch interessant aus, danke für den Tipp!

Post ist da :smiley:


Jetzt fehlen nur noch die Teile von digikey :sleepy: keine Ahnung was bei denen zur Zeit los ist, hab noch nie so lange gewartet!

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Passen tut schon mal alles :sweat_smile:
Bald gehts ans Testen! Bin ja sehr gespannt…

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kannste bei Gelegenheit mal die 1.0.2 committen und pushen?

Klar, wollte ich eh schon lange… Hab aber die BOM und das Readme noch nicht fertig. Die ersten Fehler hab ich auch schon gefunden, aber bis jetzt noch nichts tragisches. Werde es heute abend committen!

Ist gepushed, inkl. Gerber-Dateien.
Das ganze ist noch nicht vollumfänglich getestet, DS3231 und Solar muss ich zuerst noch SW-technisch anbinden…
Bis jetzt nur mit WiPy getestet.
BOM und weitere Infos folgen, sobald ich etwas mehr Zeit habe!

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