HowTo: PCB – Anemosens_MCU PCB aufbauen

Mit dem Aenmosens_MCU-Board ist es möglich Anemosens als eigenständiges Anemometer zu verwenden, das für Langzeitbeobachtungen in abgelegenen Gebieten (daher der microSD-Kartensteckplatz) oder als weiterer Teil Eurer Wetterstation (daher die RS485-Schnittstelle) verwendet werden kann.

Die RS485-Schnittstelle dient der Bereitstellung der Messdaten über Modbus. Auf diese Weise könnt Ihr das Anemometer einfach mit Eurem RaspberryPi, PC oder vielen anderen Plattformen verbinden, die RS485 bzw. Modbus unterstützen.

Zusätzlich kann über den USB-Anschluss ein serieller Stream der Daten (verpackt als handliches JSON) aktiviert werden.

Und nicht zuletzt startet der verbaute ESP32 auch einen BLE-Server. Dadurch habt Ihr auch die Möglichkeit, die Daten drahtlos mit Eurem Smartphone oder Computer abzurufen.

Natürlich könnt Ihr auch Eure eigene Firmware schreiben und über den integrierten USB-C-Port programmieren. Der QWIIC-Port ermöglicht den einfachen Anschluss weiterer Sensoren über I2C.

Die Platine habe ich bei dem Platinen-Hersteller PCBWay.com fertigen lassen, welcher mir diese kostenlos zur Verfügung gestellt hat. An dieser Stelle nochmal vielen Dank für den tollen Service und die Zusammenarbeit. 🙂

Im folgenden seht Ihr ein paar Bilder der fertig aufgebauten Platine und (fast) allen möglichen Komponenten. Leider sind manche Sensoren wie zum Beispiel der BME280 aufgrund der aktuellen Chip-Knappheit sehr teuer bzw. schlecht verfügbar, weshalb ich ihn nicht verbaut habe.

Mehr Infos über Anemosens könnt Ihr auch in dem folgendem Video sehen.


Sicherheitshinweise

Ich weiß die folgenden Hinweise sind immer irgendwie lästig und wirken unnötig. Aber leider haben schon viele Menschen die es "besser" wussten aus Leichtsinnigkeit Augen, Finger oder anderes verloren bzw. sich verletzt. Im Vergleich dazu ist ein Datenverlust fast nicht der Rede Wert, aber auch diese können echt ärgerlich sein. Deswegen nehmt Euch bitte fünf Minuten Zeit um die Sicherheitshinweise zu lesen. Denn auch das coolste Projekt ist keine Verletzung oder anderen Ärger wert.
https://www.nerdiy.de/sicherheitshinweise/

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Voraussetzungen

Für den Aufbau müsst ihr SMD Lötaufgaben bewältigen. Die folgenden Artikel enthalten Tipps dazu.

Benötigtes Werkzeug:

PCB-Fertigung: Alle infos die Ihr zur Fertigung der PCBs braucht, könnt Ihr hier finden:


Der Aufbau

In früheren Projekten habe ich an dieser Stelle einzelne Bilder eingefügt mit denen gezeigt wurde welche Komponenten wo auf dem PCB verlötet werden müssen.

Ein noch besserer Weg um eine Übersicht darüber zu bekommen welche Komponenten an welcher Stelle auf das PCB gehören seht Ihr im folgenden Absatz. Dank der Arbeit von Open Scope Project kann man nun nämlich sehr hilfreiche HTML Dateien generieren in denen man direkt sehen kann welche Komponenten wo auf dem PCB verbaut werden müssen.

Die Übersicht für das Anemosens Sensor-PCB seht ihr hier: Anemosens_MCU PCB

Die jeweils aktuelle Datei findet Ihr aber auch im GIT-Repository unter folgendem Link:
https://github.com/Nerdiyde/Anemosens/blob/main/PCB/anemosens_mcu_v1.3_bom.html
(Beachtet dabei bitte, dass Ihr die HTML-Datei herunterladen müsst um sie anzuzeigen. Direkt aus dem GIT-Repository ist dies nicht möglich.)


Firmware programmieren

Die Firmware zur Ansteuerung der Sensoren auf dem Anemosens Sensor-PCB in Kombination mit dem Anemosens_MCU PCB ist noch in der Entwicklung. Den aktuellen Stand könnt Ihr aus dem GIT-Repository herunterladen. Ihr findet die Firmware unter folgendem Link.


Ich hoffe bei euch hat alles wie beschrieben funktioniert. Falls nicht oder ihr Fragen oder Anregungen habt lasst es mich in den Kommentaren bitte wissen. Ich trage dies dann ggf. in den Artikel nach.
Auch Ideen für neue Projekte sind immer gerne willkommen. 🙂

P.S. Viele dieser Projekte - besonders die Hardwareprojekte - kosten viel Zeit und Geld. Natürlich mache ich das weil ich Spaß daran habe, aber wenn Du es cool findest, dass ich die Infos dazu mit Euch teile, würde ich mich über eine kleine Spende an die Kaffeekasse freuen. 🙂

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11 Kommentare

  1. Super excited to build this, thanks for posting! Haven’t ordered a PCB before, when I go to check out it asks:

    „Please fill in the layer order from top side view tobottom side according to
    the layers name in your file.“

    What should I put in for L1, L2, L3, and L4? Again, really looking forward to learning as I go on this, thanks so much for making it available!

    1. Hi Nik,
      Uh, thanks for the hint. Didnt know that this is asked during the order process.
      Please enter the following:
      L1: GTL
      L2: G1
      L3: G2
      L4: GBL

      Let me know if you need anything else. 🙂
      Best regards
      Fab

  2. Hi Fab,
    Very cool, that got me to the next step. This’ll sound abysmally ignorant, but I didn’t realize I had to also order all the components with the board; I thought they were included. 🙂 Is there a way to select an option where the factory assemble/populates them so the board arrives pre-made?

  3. Dang, I didn’t see a „pre-assembled“ option in PCBway. Is it there and I’m missing it, or do I have to order the components separately and assemble them? Either way, exciting!

    1. As far as I remember (cant check it right now) you will see the assembly option during the PCB order process. It should be at the bottom of the same page where you also had to select the allocation of the layers you asked about earlier. 🙂 Hope that helps to find it. Otherwise I can check it tomorrow to give you more details.
      Best regards
      Fab

  4. Cool, I found it! I uploaded the BoM .xls on it, and got the following clarification request from PCBway:

    Please provide exact part number or component URL for SMT2X4MMTACTILE_PUSH_BUTTON.

    Is there a specific one you’ve used? This is so cool to go through and try to get right! I’ve got a bunch of printed boards in transit and will order a few of the assembled ones as well. Fun project!

    1. Hi Nik,
      glad to hear that it worked (so far). 🙂
      The component mentioned is not really needed for normal usage. The both buttons are responsible to reset and/or put the ESP32 in programming mode. I Integrated it mainly to make the development a bit easier.
      Both (reset and putting ESP32 to programming mode) is now handled by the integrated USB2Serial bridge. So in case this is enough for you I would recommend to just not assemble these buttons. 🙂
      Please let me know if you want to assemble them anyways, then I will try to find the correct component id.

      Sorry for this bumpy way gathering all the needed components. I have to make this a bit easier..
      Best regards
      Fab

  5. No worries. So I can just tell ‚em to drop that component entirely?

    Hey, if you need help with making this easier I’m happy to put my shoulder to the wheel. All of the Amazon Affiliate links don’t work for US customers, I’m still hunting around the ’net for some of ‚em. That diametrically magnetized disc is hard to find outside of the link you gave (which doesn’t ship to the US.)

    Not sure how much you know about Helium/LoRa, but in my perfect world we’d put together a more or less „push-button“ set of instructions so anyone anywhere can have the 3D files printed including a LoRa radio/antenna, order the assembled boards, order all the parts, and build their own weather station to provision on the Helium Network.

    I would LOVE to work on that project with you if you’re game.

    1. Yes exactly. Just tell them you dont want to have these components assembled. Shouldnt be a problem.

      Yeah that issue regarding Amazon is a bit anyoing. Chose them because I thought that they could use their global delivery network to make all the components globally available. Sadly thats not the case.
      My (future) solution here will be as well that I try to offer the needed components in a small shop. Sadly I’m not at this point yet. :/

      That sounds awesome. I heard about Lora and also have some components here at hand because I always wanted to work with it.
      Maybe it could make sense to develop a PCB with the same dimensions but more optimized for lora so that it could be used as a drop-in replacement?
      I’m currently working in a wifi version (same MCU) that will be more optimized for battery powered operation, maybe this could be used as a starting point.
      What do you think?

      Best regards
      Fab

  6. Got it, I’ll let ‚em know to remove that request.

    If we go the LoRa/Helium direction developing a PCB we can apply for grant funds for the development (if that’s useful to you). My goal would be a stand-alone solar powered weather station that you could „plant“ anywhere there’s Helium/LoRa coverage (which at this point is getting ubiquitous in populated areas).

    Feel free to email me if you’d like to discuss further, this would be a super interesting project to do!

    p.s. Every time I submit a comment, I get this message. I just hit the back button and re-submit, it works fine the second time. „Error: You have entered an incorrect reCAPTCHA value.
    Click the BACK button on your browser and try again.“

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