Eigene Platine (PCB) mit einem ESP-E12 und EasyEda

Ich habe mir das Programm Easy Eda angesehen welches mit der Firma JLCPCB und LCSC-Parts zusammenarbeitet. Der große Vorteil dieser Software ist, dass es einen Bauteilkatalog gibt. Man kann die Platine auch gleich mit SMD Bauteilen bestücken lassen, oder man bestellt die Bauteile von LCSC-Parts und lötet diese selbst auf die Platine.

Grundschaltung

Mein Ziel ist es eine Platine zu gestalten welche nur die wichtigsten Funktionen an Bord hat. Wie einen Taster zum Programmieren und einen zum Resetten. Die Platine soll über ein Micro USB Kabel versorgt werden und ein Linearregler soll die Spannung für den ESP auf 3,3 Volt reduzieren.

EasyEda Installation

Das Programm kann im Browser oder als Installiertes Programm genutzt werden. Ich habe mich dafür entschieden das Programm auf meinen Computer zu installieren. Zum Arbeiten wird ein Benutzerkonto benötigt, dass in wenigen Klicks erstellt ist. Die beiden Varianten unterscheiden sich nicht voneinander. Bei beiden können die Daten in der integrierten Cloud abgelegt werden.

Projekt anlegen

Unter dem Reiter “Datei” kann man ein neues Projekt anlegen. Automatisch wird eine Seite erstellt mit dem Namen Sheet_1. Dabei handelt es sich um eine Stromlaufplan Seite.

Bauteile einfügen

Links am Bildschirmleiste befindet sich die Bibliothek in der man alle Bauteile findet, die verwendet werden können. Braucht man nur Standard Bauteile, so kann man auch die EELib verwenden. Leider kann man in der Bibliothek schlecht filtern. Ich habe das Problem gelöst, in dem ich die gewünschten Teile Online auf der LCSC-Parts Plattform immer gesucht habe, und in der Bibliothek immer nur die Part Nummer eingegeben habe.

Mein Eigenes Desing

Ich habe mir eine Micro USB Buchse als 5V Spannungsversorgung überlegt. Da der ESP aber mit 3,3V arbeitet müsste die Spannung herabgesetzt werden. Mit dem Linearspannungsregler ist das möglich. Die Kondensatoren dienen als Puffer falls die Spannung einbrechen sollte. Die Button´s zum Programmieren und Resetten sind leider von mir falsch verbunden worden. Die Anschlüsse H1 und H2 sind normale Pinheader um alle Anschlüsse zu nutzen zu können.

Leiterplatte erstellen

Um aus dem Schaltplan eine Leiterplatte zu erstellen sind nur wenige Handgriffe nötig. In EasyEda unter dem Reiter “Entwurf” gibt es den Unterpunkt Konvertiere Schema in PCB. Nach dem drücken öffnet sich ein neues Fenster in dem man die Maße und die Layer Anzahl eingeben kann.

Wenn das erledigt ist kann man per Drag & Drop die Bauelemente platzieren. Auf die Verbindungen muss man nicht unbedingt achten, es gibt eine Autorouter Funktion der die Wege für die Leitungen berechnet. Diesen kann man auf der Offiziellen Seite von EasyEda herunterladen. Es sollte der Local Auto Router Server für das jeweilige Betriebssystem heruntergeladen werden und entpackt zB. mit Winrar. Dann muss man die win64.bat Datei ausführen und es öffnet sich ein CMD Fenster, dass kann man im Hintergrund laufen lassen. In EasyEda kann man unter dem Reiter “Route” den Punkt automatisch Routen finden und es öffnet sich ein weiteres Fenster. Dabei sollte der Lokale Router Server ausgewählt sein. Dann auf Starten drücken und es war bei meinem Beispiel in wenigen Sekunden erledigt. Weiters habe ich die einen Layer als Ground ausgeführt.

Daten vorbereiten für JLCPCB

Um eine Platine herstellen zu lassen benötigt man eine Gerber Datei diese kann man leicht aus EasyEda exportieren und dann hochladen. Wenn man in der Platinen Ansicht ist muss man unter dem Reiter “Datei” den Punkt Generate PCB Fabrication File(Gerber) auswählen. Dann kommt ein Fenster wo man No, Generate Gerber. Hier kann man die Platine gleich bestellen aber ich habe es über die Website gemacht.

Platine Bestellen

Auf der Website von JLCPCB kann man die Gerber.zip hochladen und es werden automatisch die Daten für die Platine übernommen. Es können noch Parameter verändert werden, wie sie benötigt werden zB. Material, Layer, Menge (mindestens 5 Stk.), Dicke, Farbe und viele weitere. Ich habe mich für eine dicke von 1.6 entschieden und für die Farbe Grün, sonst habe ich keine Parameter verändert.

Preis und Versand

Die 5 Platinen kosten dann 2.14$ für den Standard Versand sind nochmal 5.61$ dazugekommen und in Summe hat es mich 7.75$ gekostet. Die Bestellung habe ich am 12.01.2022 getätigt und habe am 25.01.2022 meine Platine geliefert bekommen. Vom Preis und der Qualität bin ich sehr begeistert auch die Lieferzeit finde ich TOP!

Löten der Platine

Beim Löten der Platine habe ich festgestellt das mir ein Fehler unterlaufen ist. Bei der Verkabelung des Schalters habe ich die falschen Pins verbunden. Daher musste ich noch die Platine leicht ankratzen um an eine Ground Verbindung zu kommen.

Programieren

Um die Platine zu testen habe ich mir ein einfaches Programm geschrieben das die Interne LED im Sekunden tackt blinken lässt. Da ist mir mein nächster Fehler aufgefallen, ich habe zwar die Pins für RX und TX auf einen Header gelegt aber leider kein Ground und 3.3V. Daher musste ich mir noch Kabel an die Platine löten, um den ESP überhaupt Programmieren zu können. Mit einem FT232RLUSB zu TTL Adapter habe ich dann den ESP Programmieren können. Aufpassen muss man wie der Jumper auf dem FT232 gesteckt ist ob er auf 3.3V oder 5V ist. Ich habe ihn auf 5V gesteckt und auf der Eingangsseite des Linearreglers angeschlossen.

Was habe ich gelernt?

Ich würde sagen ich habe so manchen Anfängerfehler gemacht. Beim einlöten der microUSB Schnittstelle habe ich sehr lange gebraucht um einen sauberen Kontakt zu haben. Es ist einfacher eine größere USB Buchse zu löten. Bei der nächsten Version dieser Platine werde ich auch eigene Pinheader für die Programmierung vorsehen. Es ist sowieso von Vorteil sich einige GND, 3.3V und 5V auf Pinheader zu legen um Sensoren leicht anschließen zu können.

Bauteilliste