Layout fertig · Firmware gebaut · v0.1.0 auf GitHub

Exhaust
Mic.

Wie klingt eine Turbo-Hayabusa wirklich? Handykameras übersteuern beim ersten Gasstoß. Also habe ich mir ein eigenes Aufnahmegerät gebaut: zwei Mikrofonköpfe, die 135 dB aushalten, ein 24-bit-Stereo-ADC und eine microSD unter der Sitzbank — mit Zeitstempeln, die sich später samplegenau aufs Video legen lassen.

135 dB
Grenzschalldruck
24 bit
Auflösung
3
Platinen
Exhaust-Mic Hauptplatine — 3D-Render der bestückten Platine, schräg von vorn Hauptplatine · 72 × 55 mm · 3D-Render aus KiCad
Warum überhaupt

Das Problem mit lautem Sound.

Ein Endrohr erzeugt aus einem Meter Abstand rund 130 dB Schalldruck. Ein Handymikrofon ist für etwa 105 dB gebaut. Alles darüber wird nicht lauter, sondern nur kaputt — die Membran schlägt an, die Automatik regelt hektisch nach, und übrig bleibt ein Knistern, das nichts mehr mit dem Motor zu tun hat.

Die Lösung ist kein besseres Handy, sondern ein Mikrofon, das für diese Pegel gemacht ist. Das IM73A135V01 von Infineon hält 135 dB SPL aus und rauscht dabei so wenig wie ein Studiomikrofon. Der Rest der Schaltung hat genau eine Aufgabe: dieses Signal unbeschädigt bis auf die Speicherkarte zu bringen.

Zwei Kanäle, weil Motor und Auspuff verschieden klingen und verschieden laut sind: Kanal A sitzt am Endrohr, Kanal B an der Airbox. Jeder bekommt seine eigene Verstärkung — sonst müsste man sich zwischen einem übersteuerten und einem zu leisen Kanal entscheiden.

Und weil der Ton am Ende unter ein Video soll, schreibt das Gerät mit, wann genau welches Sample entstanden ist. Nicht ungefähr — auf das einzelne Sample. Wie das geht, steht weiter unten.

Endrohr, 1 m
≈ 130 dB
Handymikrofon
≈ 105 dB
IM73A135V01
135 dB
Eigenrauschen
27 dB(A)

Zwischen dem leisesten und dem lautesten Signal, das dieses Gerät sauber aufnimmt, liegen rund 105 dB. Das ist mehr Dynamik, als eine CD hat — und der Grund, warum kein Regler mitten in der Aufnahme nachziehen muss.

130 dB SPL Mikrofon IM73A135V01 1,0 V rms Buffer OPA2325 ×2 niederohmig Kabel 2× Twisted Pair bis 3 m ADC PCM1863 24 bit · 48 kHz ESP32-S3 microSD · WAV 288 kB/s analog, differentiell symmetrisch, geschirmt I²S

Fünf Stationen, und an jeder kann das Signal kaputtgehen. Der Buffer im Mikrofonkopf ist die wichtigste: ohne ihn wäre das Kabel auf einen Meter begrenzt, weil das Mikrofon nur 100 pF Last treiben darf.

Systemübersicht

Die Architektur.

Drei Platinen: zwei baugleiche Mikrofonköpfe und eine Hauptplatine unter der Sitzbank. Klick oder tipp auf einen Block — rechts steht, was er tut und warum er so aussieht, wie er aussieht.

OUT± diff. SCKI I²S SD · 4 bit USB 2.0 I²C + 1 Hz TWAI GPIO +4V6 · +3V3D · +3V3A an alle Blöcke Mikrofonkopf A Endrohr · 132 dB Mikrofonkopf B Airbox · 124 dB Eingangsfilter TVS · CMC · RC PCM1863 24 bit · PGA Oszillator 24,576 MHz ESP32-S3 WROOM-1-N8R2 microSD SDMMC 4 bit USB-C nativ · Download DS3231 RTC · ±2 ppm CAN SN65HVD230 Sync-Marker LED · Piezo 12 V Bordnetz Buck + 2 LDO Am Motorrad Hauptplatine Aufzeichnung
Blatt für Blatt

Der Schaltplan.

Sechs Blätter für die Hauptplatine, eins für den Mikrofonkopf. Erst die Kurzfassung, darunter die Details für alle, die es genau wissen wollen. Jedes Bild öffnet sich in voller Auflösung. Die Pläne sind übrigens nicht gezeichnet, sondern aus Python erzeugt — Pinbelegung und Netznamen stehen damit an genau einer Stelle.

01

Root — die Aufteilung

exhaust-mic.kicad_sch
Schaltplan Wurzelblatt: die fünf Unterblätter der Hauptplatine Vollbild ⤢
hierarchisch 5 Unterblätter globale Labels

Das Wurzelblatt enthält keine Bauteile, nur die fünf Unterblätter und die Netze dazwischen. Die Aufteilung folgt dem Signalweg — Power → Analog → ADC → MCU → I/O — und genau in dieser Reihenfolge ist die Schaltung auch entstanden. Ein Blatt ist fertig, bevor das nächste anfängt.

Mehr Details
  • Netze zwischen den Blättern laufen über globale Labels, nicht über Hierarchie-Pins. Bei fünf Blättern und rund 40 blattübergreifenden Netzen ist das übersichtlicher — und der Generator muss keine Portpositionen verwalten.
  • Der Plan wird von tools/build_main.py vollständig erzeugt. Das Skript meldet beim Lauf jede Leitung, die über einen Bauteilpin hinwegläuft — solche Stellen sind fast immer versehentliche Kurzschlüsse und im gedruckten Plan nicht zu sehen.
  • Die Netzliste ist die eigentliche Abnahme: jedes Netz und jeder offene Pin lässt sich gegen die Auslegung abgleichen. Aktuell bleiben 20 Pins bewusst offen — Strapping-Pins des ESP32 und Analogeingänge des PCM1863, die laut Datenblatt ausdrücklich nicht beschaltet werden dürfen.
02

Power — vom Bordnetz zu drei Schienen

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Schaltplan Versorgung: Eingangsschutz, LM5164-Abwärtswandler, Linearregler Vollbild ⤢
LM5164 SMBJ36A NCP1117 LP5907

Das Bordnetz eines Motorrads ist rau: Verpolung beim Anklemmen, Spannungsspitzen beim Abschalten von Verbrauchern, Load Dump. Die Kette lautet Sicherung → P-FET-Verpolschutz → TVS → Buck. Der LM5164 verträgt 100 V am Eingang — damit ist ein Load Dump auch dann unkritisch, wenn die TVS-Diode nicht perfekt greift. Aus seinen 4,6 V machen zwei Linearregler getrennte Schienen für Digital und Analog.

Mehr Details
  • Warum 4,6 V Zwischenspannung? Nach den beiden Verodungsdioden zum USB-Eingang bleiben 4,3 V. Der Digitalregler braucht bei 1 A nur 455 mV Dropout, es bleibt also knapp 1 V Reserve — und die Verlustleistung im SOT-223 bleibt bei 0,5 W beherrschbar.
  • Ein Buck statt zweier. Ein einziger Schaltregler, dessen Störungen von beiden Linearreglern weggefiltert werden. Der Analogzweig bekommt einen rauscharmen LDO mit hoher Störunterdrückung — direkt neben dem 5-µV-Signalpfad ist das keine Kür.
  • Der LM5164 ist ein COT-Regler und braucht mindestens 20 mV Rippel am Feedback-Knoten, sonst schaltet er in Bursts. Umgesetzt als Type-2-Kompensation nach Datenblatt: 0,1 Ω in Reihe zu den Ausgangskondensatoren, 100 pF parallel zum oberen Teilerwiderstand. Beide Werte sind gerechnet und am ersten Aufbau zu verifizieren.
  • Die Zündung schaltet die Freigabe, nicht das Bordnetz. VBAT12 hängt an Klemme 30, der Enable-Eingang des Wandlers an Klemme 15. Zündung an heißt anlaufen. Zündung aus heißt nicht sofort stromlos: der Prozessor hält seine eigene Versorgung über PWR_HOLD und eine Diode fest, schließt die Datei und lässt dann los. Ein früherer Entwurf hing dauerhaft am Plus — das waren rund 100 mA, rund um die Uhr.
  • Zwei Teiler messen mit. Klemme 15 über 100 k / 47 k mit Zenerklemme — ein Anwesenheitsmelder, oberhalb von rund 10 V gekappt. Das Bordnetz über 470 k / 68 k, ungekappt bis über 20 V — eine echte Messung. Daraus erkennt die Firmware nicht nur „Zündung an“, sondern auch den laufenden Motor: die Lichtmaschine hebt das Bordnetz über 13,2 V.
03

Analog — der empfindlichste Teil

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Schaltplan Analogeingang: Mikrofonstecker, TVS, Gleichtaktdrossel, RC-Filter, AC-Kopplung Vollbild ⤢
TVS-Array Gleichtaktdrossel AC-Kopplung

Hier kommen die beiden Mikrofonkabel an. Fünf Stufen pro Kanal: TVS-Array gegen ESD und Kabelbaumfehler, Gleichtaktdrossel gegen die Zündstörungen, 100 Ω + 33 pF als HF-Filter, 1 µF AC-Kopplung — weil das Mikrofon auf 1,3 V liegt und der ADC eine andere Gleichtaktspannung erwartet — und schließlich die Vorspannung auf das ADC-Bezugspotential.

Mehr Details
  • Der RC-Filter liegt mit rund 48 MHz Eckfrequenz weit über dem Audioband — er soll nur Hochfrequenz abräumen, nicht den Klang formen. 33 pF sind bewusst C0G, damit sich die Kapazität mit Temperatur und Spannung nicht verschiebt.
  • Warum symmetrisch? Der PCM1863 unterdrückt Gleichtaktstörungen nur um 56 dB — weniger, als ich zunächst geschätzt hatte. Ausgeglichen wird das durch die niederohmig gepufferte Übertragung: beide Zweige werden identisch getrieben, eingekoppelte Störungen bleiben damit sauber im Gleichtakt und fallen heraus.
  • Der Schirm liegt beidseitig auf Masse. Für die Gleichtaktunterdrückung sorgt die Drossel, nicht die Schirmführung — die einseitige Auflage würde nur eine Antenne bauen.
  • Eine bekannte Grenzwertverletzung: Der PCM1863 hat 20 kΩ Eingangsimpedanz pro Pin, das Mikrofon fordert mindestens 25 kΩ. Durch den Buffer im Mikrofonkopf ist das entschärft — der treibt die 20 kΩ mühelos, das Mikrofon selbst sieht nur die 47-kΩ-Lastwiderstände im Kopf.
04

ADC — 24 bit und ein eigener Takt

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Schaltplan ADC: PCM1863 mit 24,576-MHz-Oszillator und Abblockung Vollbild ⤢
PCM1863 24,576 MHz I2S-Master PGA je Kanal

Der PCM1863 wandelt beide Kanäle mit 24 bit und bietet −12 bis +32 dB Verstärkung in 0,5-dB-Schritten, für jeden Kanal getrennt. Genau das war der Grund, ihn statt des billigeren PCM1861 zu nehmen: der ist pingesteuert und kennt nur drei Stufen für beide Kanäle gemeinsam. Damit ließe sich Endrohr und Airbox nicht unterschiedlich aussteuern.

Mehr Details
  • Der ADC ist Taktherr, nicht der Prozessor. Ein externer 24,576-MHz-Oszillator speist ihn; daraus fallen 48 kHz als 512×fs und 96 kHz als 256×fs. Der ESP32 ist reiner Empfänger. Das eliminiert die gesamte Klasse von Taktproblemen, die entsteht, wenn ein beschäftigter Mikrocontroller den Audiotakt erzeugen soll — der Jitter hängt jetzt am Quarz, nicht am Prozessorzustand.
  • Vollausschlag 4,2 V rms differentiell bei 0 dB, Rauschabstand 110 dB. Beides deutlich besser als in der ersten Auslegung angenommen — dort stand die halbe Spannung und 103 dB. Der Fehler kam aus einem Applikationshinweis statt aus dem Datenblatt.
  • Der Baustein hat keinen Reset-Pin. Auch das war eine falsche Annahme: die softwaregesteuerten PCM186x werden über Register oder Power-Cycle zurückgesetzt. Der dafür vorgesehene GPIO ist stattdessen als Interrupt-Eingang beschaltet.
  • Angesteuert wird über I²C; die Adresse legt ein Pin fest, ein zweiter wählt I²C statt SPI. Die vier ungenutzten Analogeingänge bleiben unbeschaltet — das Datenblatt verlangt das ausdrücklich.
05

MCU — ESP32-S3, microSD, USB-C

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Schaltplan Mikrocontroller: ESP32-S3-WROOM-1, microSD-Sockel, USB-C-Buchse Vollbild ⤢
ESP32-S3-WROOM-1 N8R2 SDMMC 4 bit USB nativ

Der ESP32-S3 nimmt das I²S-Signal per DMA entgegen, puffert es im PSRAM und schreibt es blockweise auf die Karte. Bewusst die N8R2-Variante mit 2 MB Quad-PSRAM: die größeren Octal-Varianten belegen drei GPIOs intern, die hier gebraucht werden. 2 MB reichen als Schreibpuffer für rund sieben Sekunden Stereo-Audio — mehr als genug, um eine hakelnde SD-Karte zu überbrücken.

Mehr Details
  • microSD im 4-Bit-Modus statt SPI. Bei 48 kHz fallen 288 kB/s an, bei 96 kHz 576 kB/s — für SDMMC unkritisch, über SPI würde es eng.
  • USB-C nativ am Prozessor, keine Wandlerchips. Damit ist der Download über Massenspeicher möglich, ohne dass ein zweiter Chip mitreden muss.
  • Der USB-Steckverbinder war ursprünglich ein XKB-Typ, den DigiKey nicht führt. Jetzt sitzt dort ein GCT USB4085 — und das ist kein Tausch gleicher Bauform: der alte klebte mit einer Padreihe oben auf, der neue steckt mit sechzehn Anschlüssen in zwei versetzten Reihen durch die Platine. Mechanisch am Motorrad die bessere Wahl, aber das Layout musste an der Stelle komplett neu.
  • Die Antenne des Moduls ragt 6 mm über die linke Platinenkante. Anders bekommt man die vom Footprint verlangte metallfreie Zone von 21 × 48 mm nicht unter. Das Gehäuse muss dort ausgespart und aus Kunststoff sein — sonst die pinkompatible U-Variante mit externer Antenne bestücken.
  • GPIO3, 45 und 46 bleiben frei: das sind Strapping-Pins, die beim Start den Bootmodus bestimmen. Ein angeschlossener Verbraucher mit Pull-down darauf, und das Gerät startet irgendwann nicht mehr.
06

I/O — Uhr, CAN und der Sync-Marker

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Schaltplan I/O: DS3231-Echtzeituhr, CAN-Transceiver, Taster, LEDs, Piezo Vollbild ⤢
DS3231SN SN65HVD230 CR1220 Piezo

Die DS3231 ist eine Uhr mit temperaturkompensiertem Quarz: ±2 ppm, also 0,17 Sekunden Abweichung am Tag. Ein unkompensierter Typ läge bei 20 bis 50 ppm — im Motorradheck mit −5 bis +60 °C wären das mehrere Sekunden täglich. Dazu ein CAN-Transceiver für die Anbindung an die eigene ECU, Taster, LEDs und der Sync-Marker.

Mehr Details
  • Der 1-Hz-Rechteckausgang der Uhr ist der eigentliche Trick. Er hängt auf einem Interrupt-Pin; bei jeder Sekundenflanke wird der laufende Samplezähler festgehalten. Ergebnis ist eine driftfreie Zuordnung von Uhrzeit zu Audiosample über die ganze Aufnahme — unabhängig davon, ob der Oszillator exakt 48 000 Samples pro Sekunde liefert.
  • Sync-Marker: eine weiße Power-LED als Blitz und ein Piezo-Summer. Bei Aufnahmestart und auf Tastendruck blitzt und piept es, die Samplenummer landet im Log. Die Kamera nimmt beides auf — im Schnittprogramm ist der Ton damit framegenau ausrichtbar. Das ist die einzige Ebene, die wirklich Frame-Genauigkeit liefert; Uhr und Netzwerkabgleich bringen auf etwa 100 ms.
  • CAN ist bestückungsoptional. Der ESP32 kann CAN 2.0B bis 1 Mbit/s, aber kein CAN-FD. Für Drehzahl, Ladedruck und Drosselklappenstellung aus der eigenen ECU reicht das.
  • Ein 5-poliger GPS-Header bleibt unbestückt. Ein Modul für rund 6 € würde die Zeit später auf Mikrosekunden disziplinieren und Geschwindigkeit und Position dazuliefern. Kostet jetzt nur den Footprint.
  • Die Pufferbatterie ist eine CR1220, nicht die üblichere CR2032 — der 12-mm-Halter passte besser ins Layout. Das ist rund ein Viertel der Kapazität, für die Uhr aber immer noch reichlich.
07

Mikrofonkopf — klein, aber entscheidend

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Schaltplan Mikrofonkopf: IM73A135V01, LP5907-Regler, OPA2325-Doppelbuffer Vollbild ⤢
IM73A135V01 OPA2325 LP5907-2.8 14 Bauteile

Vierzehn Bauteile, und trotzdem die Platine, an der das ganze Konzept hängt. Das Mikrofon darf nur 100 pF Last treiben — geschirmtes Kabel liegt bei 50 bis 100 pF pro Meter. Ohne den Doppelbuffer wäre bei einem Meter Schluss. Mit ihm sieht das Mikrofon nur noch die rund 5 pF Eingangskapazität des Operationsverstärkers, und das Kabel darf drei Meter lang sein.

Mehr Details
  • Eigener 2,8-V-Regler im Kopf. Das Mikrofon will 2,3 bis 3,0 V, nicht 3,3 — das stand im Datenblatt und war in der ersten Auslegung falsch. Der lokale Regler löst das und verbessert nebenbei die Versorgungsentkopplung, denn die Störunterdrückung des Mikrofons ist mit 65 dB überschaubar.
  • Beide Zweige werden identisch gepuffert. Das erzeugt eine sehr niedrige und vor allem gleiche Quellimpedanz auf beiden Adern. Genau diese Symmetrie entscheidet, ob eine Zündstörung im Gleichtakt bleibt und herausfällt — oder ob sie als Differenzsignal ankommt und mitgeschrieben wird.
  • 85 °C sind die harte Grenze — nicht des Verstärkers, der könnte 125 °C, sondern des Mikrofons. Der Kopf am Endrohr braucht deshalb ein Hitzeschild und Abstandshalter; der Mindestabstand ist am Fahrzeug auszumessen, nicht zu schätzen.
  • Kein Stecker am Kopf. Die fünf Adern werden direkt in zwei versetzte Padreihen eingelötet und der Kopf vergossen. Den Kabelzug fängt die Kabelbindernut im Röhrchen ab, nicht mehr die Platine. Die Trennstelle sitzt ein paar Zentimeter weiter im Kabelbaum — dort, wo man sie warten kann, ohne die Vergussmasse aufzuschneiden.
  • Schaumwindschutz ist Pflicht. Ohne ihn dominiert bei Fahrt das Windrauschen alles andere, und die ganze Mühe mit dem Rauschbudget war umsonst.
Nachgerechnet

Beispielrechnungen.

Hinter fast jedem Wert auf dem Schaltplan steckt eine kurze Rechnung. Hier sind die neun wichtigsten — zum Selbst-Ausprobieren. Schieb an den Reglern und schau, was passiert. Alle Formeln stehen dabei.

01 / Pegelplan

Vom Schalldruck zur Spannung

Das Mikrofon liefert −38 dBV bei 94 dB SPL — das sind 12,6 mV bei einem Pascal. Jede Verdopplung des Schalldrucks sind 6 dB, und jedes dB mehr Schall ist ein dB mehr Spannung.

U = 10(−38 + SPL − 94) / 20 Vrms
794 mV am Mikrofonausgang
60 dB132 dB ↑140 dB
Lauter Auspuff aus einem Meter.
02 / Aussteuerung

Wie weit darf der Verstärker auf?

Der ADC verträgt 4,2 Vrms. Je mehr Verstärkung, desto leiser darf es nur noch werden, bevor es clippt. Kanal A steht auf +12,5 dB, Kanal B auf +20 dB.

SPLmax = 94 + 20 · log10( 4,2 / (10G/20 · 0,0126) )
132,0 dB Vollaussteuerung bei
−12 dBA ↑ · B ↑+32 dB
Einstellung Kanal A — passt aufs Endrohr.
03 / Rauschbudget

Was rauscht am Ende wirklich?

Drei Quellen addieren sich quadratisch: Mikrofon (2,82 µV), Buffer (1,38 µV) und der ADC. Dessen Beitrag hängt von der Verstärkung ab — je mehr davor verstärkt wird, desto weniger fällt er ins Gewicht.

Un = √( 2,82² + 1,38² + ( 3,33² + (12,88 / 10G/20)² ) ) µV
26,8 dB(A) Ersatzrauschpegel
15 dB(A)Mikrofon allein ↑40 dB(A)
Dynamikumfang 105,2 dB · Elektronik addiert 5,8 dB.
04 / Warum der Buffer

Kabelkapazität

Das Mikrofon darf höchstens 100 pF treiben. Geschirmtes Twisted-Pair bringt rund 75 pF pro Meter mit. Ohne Buffer ist bei gut einem Meter Schluss — mit ihm sieht das Mikrofon nur noch 5 pF.

Cohne = L · 75 pF/m  ·  Cmit = 5 pF (konstant)
Ohne Buffer 125 % über der Grenze — mit Buffer 5 % davon.
05 / Schaltregler

Die Schaltfrequenz einstellen

Der LM5164 hat keinen Frequenz-Pin, sondern eine konstante Einschaltzeit. Ein einziger Widerstand legt fest, wie schnell er schaltet — bestückt sind 28,7 kΩ.

f = Vout · 2500 / RRON = 4,6 · 2500 / R [kΩ]
401 kHz Schaltfrequenz
0Ziel 400 kHz ↑1 MHz
Bestückter Wert — hoch genug für kleine Bauteile, tief genug für gute Effizienz.
06 / Ruhestrom

Wie lange bis die Batterie leer ist?

Bei abgezogener Zündung bleiben nur der Abwärtswandler im Ruhezustand, der Teiler am Bordnetz und ein paar Sperrströme übrig: zusammen rund 30 µA. Ohne die Zündungsfreigabe liefe die ganze Platine durch — rund 100 mA.

t = C [mAh] / I  ·  IRuhe = 0,030 mA
Selbstentladung der Batterie ist um Größenordnungen relevanter.
07 / Datenrate

Was auf die Karte muss

Zwei Kanäle, 24 bit pro Sample. Die Datenrate hängt nur an der Abtastrate — und entscheidet, wie lange eine Karte reicht.

Rate = fs · 24 bit · 2 / 8 = fs · 6 Byte/s
288 kB/s auf die microSD
8 kHz48 kHz Standard96 kHz
Auf einer 32-GB-Karte: 30,9 Stunden am Stück.
08 / Layout

Wie viel trägt eine Leiterbahn?

Der Autorouter verlegt alles in 0,18 mm. Für Signale ist das richtig, für die Versorgung nicht — der ESP32 zieht in Sendespitzen fast 0,5 A allein. IPC-2221 sagt, wie breit es sein muss.

I = 0,048 · ΔT0,44 · A0,725  |  ΔT = 10 K, 35 µm Kupfer
0,69 A bei 10 K Erwärmung
0,1 mm0,18 ↑ · 0,5 ↑1,0 mm
Grundbreite des Autorouters — für Signale reichlich.
09 / Zeitbasis

Wie schnell läuft eine Uhr weg?

Die DS3231 hat einen temperaturkompensierten Quarz: ±2 ppm. Ein gewöhnlicher Uhrenbaustein liegt bei 30 ppm — im Motorradheck mit 65 K Temperaturhub eher am oberen Ende.

Δt = ppm · 10−6 · 86400 s/Tag · d
Für Videosynchronisation zählt ohnehin der Blitzmarker — die Uhr liefert nur den groben Rahmen.
Vom Plan zur Platine

Das Layout.

72 × 55 mm, vier Lagen, 127 Bauteile auf beiden Seiten. Das Layout entsteht genauso aus Python wie der Schaltplan: ein Skript setzt Kontur, Bestückung und Kupferflächen, ein Autorouter verlegt die Bahnen, ein weiteres Skript weitet die Versorgungspfade nachträglich auf.

Hauptplatine von oben: drei JST-Stecker an der oberen Kante, ESP32-S3 links, Knopfzelle mittig, USB-C und microSD rechts, vier Taster unten Oberseite · Bestückung
Hauptplatine von unten: Abblockung, Regler, Echtzeituhr und CAN-Treiber — nichts steht höher als 2,7 mm Unterseite · flach unter 2,7 mm
Hauptplatine schräg von vorn ISO · vorn
Hauptplatine schräg von hinten mit Blick auf den Bordnetzstecker ISO · Steckerseite
Hauptplatine aus flachem Winkel — Bauhöhe der Steckverbinder und der Speicherdrossel Flach · Bauhöhe
Detail: die beiden Mikrofonstecker mit Gleichtaktdrosseln und Koppelgliedern Detail · Mikrofoneingang
Detail: ESP32-S3-WROOM-1 mit über die Kante ragender Antenne Detail · ESP32 & Antenne
Detail: Bordnetzstecker, Buck-Regler mit Speicherdrossel, microSD-Sockel und die überstehende USB-C-Buchse Detail · Versorgung & Karte
Abmessungen
72 × 55 mm
Lagen
4
Bauteile
127
Leiterbahnen
1047
Bahnlänge
3236 mm
Durchkontaktierungen
919
DRC-Fehler
0
Offene Verbindungen
7

Große und mechanisch gebundene Teile stehen im Bestückungsplan fest, alles andere sortiert das Skript regalweise in benannte Regionen. Das überlebt Änderungen an einzelnen Bauteilen, ohne dass 127 Koordinaten nachgeführt werden müssen. Der Grobaufbau folgt dem Signalweg von oben nach unten: Stecker, Analogband, Prozessor und Regler, Uhr und Bordnetz.

Beidseitige Bestückung ist bei dieser Teilezahl unvermeidlich — die Grundfläche aller Bauteile beträgt rund 3250 mm², eine Platinenseite hat 3960 mm². Oben stehen die 34 Teile, die man sehen, anfassen oder anstecken muss: die drei Kabelstecker, USB-C, Karte, Modul, Wandler, Knopfzelle, Taster, Leuchtdioden. Die 93 flachen — Abblockung, Regler, Uhr, CAN-Treiber — sitzen hinten, jeweils direkt unter dem zugehörigen Baustein.

Der Regelkreis des Schaltreglers war im ersten Entwurf 20 mm entfernt in einer Sammelregion gelandet. Bei einem Regler mit konstanter Einschaltzeit ist das nicht tragbar — Bootstrap-Kondensator und Rückkopplungsteiler liegen jetzt auf der Rückseite unmittelbar unter dem Regler.

Der Siebdruck trägt nur die Bezeichner der Steckverbinder. Zwischen zwei 0603-Bauteilen liegen 0,5 mm; ein lesbarer Bezeichner passt dort nicht hin, ohne das Nachbarpad zu überdrucken — das allein waren über 300 Regelmeldungen. Für die Bestückung ist deshalb die Fab-Lage im PDF maßgeblich.

Auch die Beschaffungsfelder wandern automatisch dorthin. Ohne das landen die Herstellernummern sichtbar im Siebdruck und überdecken die halbe Platine — 151 der ursprünglich 214 Regelwarnungen kamen genau daher.

Übrigens: Die Bilder hier sind keine Fotos. Sie kommen aus dem Raytracer von KiCad, gerechnet aus derselben Datei, aus der auch die Fertigungsdaten fallen — jedes Bauteil steht also genau da, wo es später wirklich sitzt.

Zweiter Anlauf

Die Stecker zeigten nach innen.

Jeder Kantenstecker bekommt vom Bestückungsskript einen Drehwinkel. Die Annahme dahinter war: bei 0° zeigt die Öffnung nach −y. Sie zeigt nach +y. Dadurch standen J1 bis J4 mit der Öffnung ins Platineninnere — bei der USB-C-Buchse landete die Kantenmarke 7,7 mm innen, und der Stecker war schlicht nicht erreichbar. Auf dem Render der ersten Fassung sieht man es sofort: die weißen JST-Gehäuse öffnen sich zur Platinenmitte hin.

Der Beleg steckt in den Landmustern selbst, man muss nur nachsehen. Der Fab-Umriss der JST-Horizontalbauform hat zwischen den beiden Seitenohren eine Aussparung — dort treten die Stifte nach unten aus, die Frontfläche liegt gegenüber. Und der GCT USB4085 trägt auf der Lage Dwgs.User eine Linie mit der Aufschrift PCB Edge. Seitdem gilt: vor dem Setzen eines Kantensteckers die Marke im Footprint lesen, nicht raten.

Ein Überstand bleibt — und der gehört so. Die USB-C-Buchse ragt 2,51 mm über die rechte Kante. Der USB4085 ist laut Datenblatt ein Dip Type, PCB Top Mount: die Buchse steht nur rund 3,5 mm über der Platine, die Umspritzung eines USB-C-Steckers ist aber etwa 6,5 mm hoch und sitzt mittig auf der Steckachse. Reicht die Platine bis unter den Stecker, stößt er gegen die Kante, bevor er einrastet. Das Gehäuse braucht dort ohnehin eine Öffnung; die Buchse ragt in sie hinein.

Öffnung nach außen

KanteDrehung
oben (−y)180°
rechts (+x)90°
unten (+y)
links (−x)270°

Mikrofon A, Mikrofon B und Bordnetz sitzen jetzt nebeneinander an der oberen Kante — alle Kabel gehen in dieselbe Richtung ab. Der Preis: das Bordnetzkabel mit 12 V, CAN und dem geschalteten Strom des Wandlers liegt 1,5 mm neben den Mikrofonleitungen. Auf der Platine ist das beherrscht, im Kabelbaum gehören sie getrennt und geschirmt.

Platine 1,6 mm 3 × JST XH · 7,6 mm ESP32-S3 Knopfzelle USB-C microSD J6/J7 DS3231 · 2,7 mm — das Höchste hinten 11,9 mm gesamt vorher 13,5 mm — die Knopfzelle stand mit 4,3 mm auf der Rückseite

Maßstabsgetreuer Querschnitt, 1 mm ≈ 13 px. Die Bauhöhe entscheidet über den Gehäusedeckel: 7,6 mm oben, 1,6 mm Platine, 2,7 mm hinten — zusammen 11,9 mm statt vorher 13,5 mm. Die stehenden Stiftleisten J6 und J7 ragen 8,5 mm heraus und sind damit das Höchste auf der Platine — J6 (GPS) bleibt unbestückt, J7 (I²C-Erweiterung) lässt sich bei Platznot durch eine liegende Bauform ersetzen.

Vier Lagen

Wo das Kupfer liegt.

Kupferlage F.Cu — Signale und Bestückungsseite oben Kupferlage In1.Cu — durchgehende, ungeteilte Massefläche Kupferlage In2.Cu — Signal- und Versorgungsleitungen der Innenlage Kupferlage B.Cu — Signale und Bestückungsseite unten

Die Masse bleibt bewusst ungeteilt. Eine Trennung zwischen Analog- und Digitalmasse bringt hier nichts — der Rückstrom müsste dann um den Schlitz herum und spannt genau die Schleife auf, die man vermeiden will. Die Trennung passiert über die Anordnung: Analogseite und Schaltregler liegen räumlich auseinander, ihre Rückströme kreuzen sich nicht.

Dass In1 so sauber aussieht, war Handarbeit am Werkzeug: KiCad exportiert für den Autorouter alle Kupferlagen als Signallagen, und der hatte daraufhin 140 Segmente aus 30 Netzen quer über die Massefläche gelegt — USB-Daten, I²S-Takt, I²C. Jede davon schlitzt die Fläche auf. Der Export markiert In1 jetzt als Versorgungslage.

Zweimal identisch

Der Mikrofonkopf.

8 × 27 mm, zwei Lagen, vierzehn Bauteile — und die einzige Platine im Projekt, die vollständig fertig ist: null offene Verbindungen, null Regelfehler, null Warnungen, null Abweichung zum Schaltplan. Zweimal bestückt, einmal ans Endrohr, einmal an die Airbox.

Mikrofonkopf schräg von oben: Kapselplatz, Doppelbuffer, Regler und die zweireihigen Kabelpads Mikrofonkopf · ISO
Detail: der Platz der Mikrofonkapsel mit der Schallbohrung durch die Platine Detail · Schallbohrung
Mikrofonkopf von oben: Kapselplatz, Doppelbuffer und die zweireihigen Kabelpads Oberseite
Mikrofonkopf von unten mit dem Schallloch unter der Kapsel und dem Siebdruck SCHALL Unterseite · Schallloch

Der Kopf war 22 × 40 mm groß und ist jetzt 8 × 27 mm — 880 mm² auf 216 mm², bei unveränderten vierzehn Bauteilen. Möglich wurde das, weil drei Dinge weggefallen sind: die Zugentlastung, die beiden Befestigungsbohrungen und die Regel, dass alles auf einer Seite sitzt. Sechs Bauteile stehen jetzt vorn, acht hinten.

Den größten Brocken machte ein einziges Landmuster aus. Die alten Lötpads mit Zugentlastung maßen 20,05 × 13,27 mm und belegten damit 266 von 387 mm² Bauteilfläche — mehr als die anderen dreizehn Teile zusammen. Fünf Pads nebeneinander sind allein 20 mm breit und haben so die Platinenbreite diktiert. Der Ersatz setzt sie zweireihig versetzt auf 5,15 × 7,35 mm; die Drähte laufen jetzt längs aus der Platine statt quer — für einen Kopf im Röhrchen ohnehin die richtige Richtung.

Die Kapsel sitzt oben, ihre Schallöffnung zeigt nach unten — durch eine 2,5-mm-Bohrung in der Platine. Zugentlastung und Halterung übernimmt jetzt das gedruckte Röhrchen: Platine klemmen oder vergießen, Kabel über eine Kabelbindernut abfangen. Rund um die Schallbohrung bleibt die Rückseite bis 5,7 mm frei — dort dichtet der Sockel der Halbschale ab.

Bei 8 mm Breite muss links ein 2,7 mm breiter Kanal frei bleiben. Im ersten Anlauf blieb OUT_P als einziges Netz offen, weil der Regler dort im Weg stand; OUT_N kam rechts durch. Ab 9,9 mm ist auf der Rückseite deshalb alles nach rechts gerückt.

Kosten pro Kopf: rund 4 € an Bauteilen. Der teuerste Posten ist das Mikrofon selbst mit etwa 2,50 €.

Mikrofonkopf Kupferlage oben — Massefläche mit ausgesparten Leiterbahnen Mikrofonkopf Kupferlage unten — Massefläche mit ausgesparten Leiterbahnen

Beide Lagen sind fast vollständig Kupfer: eine durchgehende Massefläche, aus der die Leiterbahnen freigestellt sind. Dunkel ist also der Abstand, orange beziehungsweise violett das Metall. Links sitzt die Kapsel, rechts die Kabelpads — dieselbe Ausrichtung wie auf den Renderbildern oben. Zwei Lagen reichen: 120 Leiterbahnen, 199 mm Gesamtlänge, sieben Durchkontaktierungen.

Fünf gedruckte Teile

Das Gehäuse.

Auch das Gehäuse ist Quelltext — konstruiert mit build123d. Und es liest seine Maße direkt aus den Platinendateien: Umriss, Bohrungen, Bauteillagen und Sperrflächen kommen aus der .kicad_pcb. Wandert ein Stecker, wandert die Öffnung mit. Auf dieser Platine sind seit dem ersten Entwurf schon zweimal alle Stecker gewandert — abgetippte Koordinaten wären längst falsch.

Unterschale des Hauptgehäuses: Dichtnut, drei Bohrungen für die Kabelverschraubungen, Platinensockel und die Öffnung der Serviceklappe Unterschale · 94 × 73,4 mm
Deckel von innen: umlaufende Dichtnut und die vier Stempel über den Tastern Deckel · von innen
Mikrofonkopf-Unterschale von der Schallseite: Abflachung mit vier Gitterlöchern und die Kabelbindernut Kopf · Schallseite
Mikrofonkopf-Unterschale von innen: Dichtsockel gegen die Platinenrückseite und der Kabelkanal Kopf · Dichtsockel
Mikrofonkopf-Oberschale: Halbrohr mit vier Befestigungslaschen Kopf · Oberschale
Teil Maße Volumen
Hauptgehäuse · Unterschale94,0 × 73,4 × 16,6 mm34,6 cm³
Hauptgehäuse · Deckel89,0 × 73,4 × 8,7 mm16,4 cm³
Hauptgehäuse · Serviceklappe2,0 × 43,0 × 9,6 mm0,8 cm³
Mikrofonkopf · Unterschale23,0 × 39,0 × 5,4 mm1,9 cm³
Mikrofonkopf · Oberschale23,0 × 39,0 × 7,0 mm2,2 cm³
72 × 55 wird zu 94 × 73

Wo die Millimeter hingehen.

Breite Antenne 6,6 Platine 72,0 Klappe 5,0 Wand 5,0 Wand 5,0 94,0 mm Tiefe Platine 55,0 Kabelkanal 8,0 Wand 5,0 Wand 5,0 73,4 mm

Maßstabsgetreu, 1 mm = 8 px. Drei Posten machen aus 72 × 55 mm Platine 94 × 73,4 mm Gehäuse. Die Wand ist mit 5 mm dicker als üblich, weil die Dichtnut 2,6 mm breit ist und beidseitig 1,2 mm Steg braucht. Ein dünner Rand mit angesetztem Flansch wäre leichter — aber der Absatz nach außen ist beim Drucken ein Überhang. Der Kabelkanal ist nicht verzichtbar: die Steckergehäuse beginnen 0,8 mm hinter der Platinenkante, die Hutmuttern der Verschraubungen brauchen davor Platz.

IP67 ohne Stößel und O-Ringe

Vier Taster, kein Loch.

Taster

0,7 mm

Über jedem Taster steht der Deckel nur 0,7 mm stark, darunter ein Stempel Ø4,0 bis auf 0,3 mm an die Tasterkappe. Die Membran federt, die Dichtung bleibt zu. Der Schaltweg des TL3342 ist 0,25 mm — das schafft eine 0,7-mm-Membran über Ø9,0. Ein Durchbruch mit Stößel und O-Ring wäre präziser — und vier weitere Leckstellen.

Leuchtdioden

0,6 mm

Restwand statt Loch. Das ergibt nur mit lichtdurchlässigem Filament Sinn; sonst wird die Tasche durchbohrt und ein Lichtleiter eingesetzt.

Serviceklappe

2 Schrauben

USB-C und microSD liegen hinter einer gemeinsamen Klappe mit eigener Dichtschnur Ø1,5. Die Nase der USB-Buchse ragt ohnehin 3 mm in die Wand hinein — die Öffnung muss also sowieso dorthin.

Dichtung

Ø2,0 · 290 mm

Rundschnur, abgelängt und stumpf geklebt. Für diesen Umfang gibt es keinen O-Ring von der Stange. Die Nut ist 2,6 mm breit und 1,4 mm tief.

Der Kopf verträgt kein PLA.

Das Mikrofon ist auf 85 °C begrenzt. Für Kopf B in der Airbox ist das unkritisch. Kopf A am Endrohr braucht ein Filament, das mindestens so viel aushält wie das Bauteil, das es schützen soll — sonst ist das Gehäuse das schwächste Glied.

Für die Hauptplatine am Heck ebenfalls ASA: PETG kreidet unter UV. Offen bleibt die zulässige Einbauposition von Kopf A — die muss vor der Endmontage mit einem Thermoelement ausgemessen werden. Hitzeschild und Abstandshalter sind nicht Teil dieser Lieferung.

Filament formbeständig bis Kopf A
PLA≈ 55 °Cnein
PETG≈ 75 °Cnein
ASA / ABS≈ 95 °Cbrauchbar, UV-fest
PC, PA-CF≥ 110 °Cbesser
Drei bemaßte Blätter

Die Zeichnungen.

01

Unterschale und Vorderwand

gehaeuse-zeichnungen.pdf
Zeichnung: Draufsicht der Unterschale mit Dichtnut und Platinenlage, dazu die Vorderwand mit drei Kabelverschraubungen Vollbild ⤢

Grün gestrichelt liegt die Platine, blau die Mittellinie der Dichtnut. Die Achse der Verschraubungen sitzt 1,5 mm über der Platinenoberseite — zwei M8×1,25 für die Mikrofonkabel, eine M12×1,5 für den Bordnetzstrang.

Bei 5 mm Wand muss die Verschraubung mindestens 6 mm Gewindelänge haben. Die Platine steht auf vier Sockeln von 3,5 mm mit M2,5-Einsätzen.

02

Deckel und der Schnitt durch einen Taster

gehaeuse-zeichnungen.pdf
Zeichnung: Deckel von innen mit Tastermembranen und Leuchtdiodenfenstern, dazu der Schnitt durch einen Taster Vollbild ⤢

Der Schnitt rechts zeigt die ganze Kette: Taster 2,5 mm hoch, davor 0,3 mm Luft, dann der Stempel Ø4,0, darüber die Membran mit 0,7 mm. Der Schaltweg beträgt 0,25 mm — die Membran muss also nur um ein Viertel Millimeter nachgeben.

Sechs Durchgänge M3 Ø3,3 mit Senkung Ø6,2 halten den Deckel.

03

Mikrofonkopf, Trennebene und Längsschnitt

gehaeuse-zeichnungen.pdf
Zeichnung: Mikrofonkopf als Rohr Ø14 mal 39 mm, Draufsicht auf die Trennebene und Schnitt in der Längsachse Vollbild ⤢

Rohr Ø14,0 auf 39,0 mm Länge, Trennebene genau in der Achse. Die 8 × 27 mm große Platine liegt im 8,8 mm breiten Hohlraum, der Dichtsockel Ø5,0 außen / Ø3,0 innen drückt gegen ihre Rückseite und schließt den Schallweg von 4,4 mm ab.

Auf der Schallseite ist das Rohr abgeflacht, darin vier Gitterlöcher Ø1,0 über der Schallbohrung. Bei y 32 läuft die Kabelbindernut, 3,0 breit und 1,2 tief — sie ersetzt die Zugentlastung, die vorher auf der Platine saß.

Ton unters Video

Drei Ebenen Zeit.

Eine Wanduhr allein reicht für Frame-Genauigkeit nicht. Deshalb gibt es drei Ebenen: die temperaturkompensierte Uhr für den groben Rahmen, den Sekundenimpuls für die driftfreie Zuordnung von Uhrzeit zu Sample — und einen Blitz, den die Kamera selbst sieht.

REC 14:30:12
SAMPLE 66150000
MARKER —
1 Hz SQW · Samplezähler wird gelatcht

Ebene 1 — die Uhr. Eine DS3231 mit ±2 ppm, per Netzwerkabgleich nachgezogen, sobald das Motorrad in Reichweite eines bekannten WLANs steht. Genauigkeit: etwa 100 ms.

Ebene 2 — der Sekundenimpuls. Der 1-Hz-Ausgang der Uhr löst einen Interrupt aus, der den laufenden Samplezähler festhält. Damit gibt es für jede Sekunde der Aufnahme eine exakte Zuordnung — auch dann, wenn der Audiotakt um ein paar ppm danebenliegt.

Ebene 3 — der Marker. Eine weiße Power-LED blitzt, ein Piezo piept, und die Samplenummer landet im Log. Die Kamera nimmt beides auf. Im Schnittprogramm richtet man Ton und Bild daran aus — das ist die einzige Ebene, die wirklich framegenau ist.

Die Dateien tragen zusätzlich einen BEXT-Block mit Aufnahmedatum, -zeit und der Samplenummer seit Mitternacht. DaVinci Resolve und Premiere lesen das und synchronisieren von allein.

Ehrlich bilanziert

Wo das Projekt steht.

Der Mikrofonkopf ist fertig, die Hauptplatine fast, Gehäuse und Firmware stehen. Was fehlt, ist der Aufbau: gelötet ist bis heute nichts. Die Zahlen kommen aus den Prüfläufen von KiCad, nicht aus dem Bauchgefühl — nachzurechnen sind sie im Repository.

Prüfung Mikrofonkopf Hauptplatine
Größe8 × 27 mm72 × 55 mm
Bauteile14131
Leiterbahnen120 (199 mm)1085 (3321 mm)
Durchkontaktierungen7879
Offene Verbindungen08
DRC-Fehler00
DRC-Warnungen05 (Siebdruck, ein loses Via)
ERC-Fehler00
Schaltplanparität06 (Bohrungen, zwei Schirme)
Bauhöhe1,8 mm oben · 1,5 mm unten7,6 mm oben · 2,7 mm unten
Bauteilkosten≈ 4 €≈ 65 €

Die acht offenen Verbindungen sind ausschließlich Stücke der Masseflächen, die von Leiterbahnen abgeschnitten wurden. Kein einzelnes Pad, kein Signalnetz ist betroffen. In KiCads interaktivem Router sind sie in wenigen Minuten geschlossen — der ist an engen Stellen deutlich besser als jedes automatische Werkzeug. Vor der Fertigung müssen sie zu sein.

Vorher waren es fünf. Seit die Knopfzelle, die vier Taster und der Piezo vorn sitzen, sperren rund 590 mm² mehr die Oberseite, und die Masseflächen der Außenlagen zerfallen in mehr Stücke. Der Autorouter streut dabei erheblich: sechs Läufe mit identischer Bestückung endeten zwischen 7 und 15 offenen Verbindungen. Es lohnt sich, den Durchlauf zwei- bis dreimal zu starten und das beste Ergebnis zu behalten.

Die sechs Abweichungen zwischen Schaltplan und Layout sind die vier Befestigungsbohrungen, die absichtlich kein Symbol im Plan haben, und die Schirmanschlüsse von USB-C und Kartenhalter, die das Landmuster führt und das Symbol nicht. Die Warnungen betreffen den Bestückungsdruck und ein loses Via.

Von 76 Stücklistenpositionen brauchen drei kein Bauteil (zwei Testpunkte und die Lötpads am Kopf), 71 haben eine lagernde Herstellernummer. Elf weichen auf einen gleichwertigen Ersatz aus, weil der ursprüngliche Typ leer war — der Grund steht bei jedem Bauteil im Plan und damit auch in der Stückliste.

Bestände altern schnell. Zwei Bausteine waren an einem Vormittag noch lagernd und am selben Abend leer; beide sind jetzt auf gleichwertige Typen umgestellt, einer davon sogar in Automotive-Qualifizierung. Vor einer Bestellung lohnt ein erneuter Lauf der Beschaffungsabfrage — die geprüft gegen die Parameter des Distributors sucht, nicht nur gegen das Stichwort.

Warum das nötig ist: Auf „10 kΩ 1 % 0603“ antwortet ein Distributor auch mit 11,5 kΩ in 0201. Die Abfrage prüft deshalb jeden Treffer gegen Kapazität, Spannungsfestigkeit, Dielektrikum, Toleranz und Bauform — und was aus der Schaltung kommt und nicht in der Stückliste steht (100 V am Bordnetzeingang, C0G im Filter), steht in einer eigenen Tabelle.

Gesamtkosten inklusive Kabel, Windschutz, Kleinteilen und dem gedruckten Gehäuse: rund 110 €. Die Variante mit einem Teensy 4.1, die ich zuerst durchgerechnet hatte, lag ähnlich — ohne die getrennte Kanalverstärkung und ohne WLAN.

Nicht verschwiegen

Was noch offen ist.

Zwei Positionen ohne Nummer

Das Mikrofon selbst ist bei DigiKey aktiv, aber leer. Ein Ersatz mit gleichem Gehäuse und Schallöffnung von unten existiert nicht — andere Distributoren führen es, also wird dort bestellt. Dazu kommt R2 mit 680 kΩ: der Widerstand hat beim Umbau auf die Zündungsfreigabe seinen Wert gewechselt und trägt noch keine geprüfte Bestellnummer.

Zwei gerechnete Werte

Rippelwiderstand und Feedforward-Kondensator des Schaltreglers sind nach Datenblattformel bestimmt, nicht gemessen. Am ersten Aufbau gehört das Schaltverhalten aufs Oszilloskop.

Gleichtaktunterdrückung in echt

56 dB sind auf dem Papier knapp. Ob die symmetrische Übertragung in der realen Zündumgebung reicht, zeigt erst eine Aufnahme bei laufendem Motor. Rückfalloption ist ein Empfängerbaustein mit 90 dB für etwa 5 € mehr.

Die 85-°C-Grenze

Wie nah der Kopf ans Endrohr darf, ist gerechnet nicht zu beantworten. Vor der Endmontage wird das mit einem Thermoelement ausgemessen. Betroffen ist auch das Gehäuse: Kopf A braucht ASA oder besser, PLA und PETG erweichen vorher. Hitzeschild und Abstandshalter sind noch nicht konstruiert.

Differenzpaare nicht längengleich

Der Autorouter hat die Audio- und USB-Paare ohne Längenabgleich verlegt. Für 48 kHz und USB Full Speed unkritisch — vor einer zweiten Revision trotzdem nachsehen.

Firmware ohne Hardware

Die Firmware ist geschrieben und übersetzt warnungsfrei — 664 kB unter ESP-IDF 5.3.2. Gelaufen ist sie nur im Übersetzer: Aufnahme, Zeitanker, Wandlerregister und Zündungsautomat sind an keiner echten Platine geprüft. Offen sind vier Punkte der Spezifikation: automatische Pegelabsenkung, WLAN mit NTP, CAN in die Begleitdatei und der Download. → Stand im Repository

Häufig gefragt

FAQ.

Warum nicht einfach ein Zoom-Recorder?
Weil die Grenze nicht am Recorder hängt, sondern am Mikrofon. Handelsübliche Ansteckmikrofone liegen bei 110 bis 120 dB Grenzschalldruck; am Endrohr sind es 130. Dazu kommt: Ein Recorder muss bedient, geladen und befestigt werden. Dieses Gerät hängt am Bordnetz, startet mit der Zündung und schreibt mit, ohne dass jemand daran denkt.
Was kostet der Spaß?
Rund 65 € für die Bauteile der Hauptplatine, 4 € pro Mikrofonkopf und noch einmal etwa 30 € für Kabel, Windschutz, Schrauben, Verschraubungen und Filament. Macht gut 110 € — bei Einzelstückpreisen und ohne die Zeit zu rechnen, die in Schaltplan und Layout steckt.
Warum schreibt ein Skript den Schaltplan?
Weil Pinbelegung und Netznamen damit an genau einer Stelle stehen. Ändert sich ein Pin, ändert sich eine Zeile Code — nicht fünf Stellen im Plan, von denen man eine vergisst. Der Generator meldet außerdem beim Lauf jede Leitung, die über einen Bauteilpin hinwegläuft. Solche Stellen sind fast immer versehentliche Kurzschlüsse, und im gedruckten Plan sieht man sie nicht.

Der Preis dafür: Die Dateien auf der Platte sind inzwischen weiter als die Generatoren. Ein Lauf würde sie vollständig überschreiben — inklusive der Beschaffungsfelder. Das ist in docs/entwicklung.md dokumentiert, aber es bleibt eine Falle.
Stört das WLAN nicht die Aufnahme?
Doch, deshalb ist es während der Aufnahme in der Firmware hart abgeschaltet. Ein Sender direkt neben einem 5-µV-Analogpfad ist nichts, was man mit Layout allein löst. Dazu kommt die räumliche Trennung: die Antenne sitzt an der gegenüberliegenden Platinenkante, der Analogteil hat seine eigene Masseinsel, und zwischen beiden liegt die durchgehende Massefläche.
Warum vier Lagen für so eine kleine Platine?
Wegen der durchgehenden Massefläche. Bei zwei Lagen müsste sie sich die Fläche mit den Signalen teilen und wäre nach dem Routen in Inseln zerlegt — genau das, was man bei einem empfindlichen Analogpfad neben einem Schaltregler nicht will. Vier Lagen bei dieser Größe kosten bei einem Prototypenfertiger kaum mehr als zwei.

Ein Versuch ohne die zusätzlichen Masseflächen auf Ober- und Unterseite ließ übrigens 69 statt 12 Verbindungen offen: jedes Masse-Pad hätte dann eine eigene Durchkontaktierung gebraucht, und die setzt kein Autorouter von selbst.
Kann das Gerät die Batterie leersaugen?
Praktisch nicht. Mit abgezogener Zündung bleiben rund 30 µA übrig — 0,7 mAh am Tag. Eine 10-Ah-Batterie wäre rechnerisch nach achtunddreißig Jahren leer; lange bevor das passiert, hat die Selbstentladung sie erledigt. Möglich wird das durch die Zündungsfreigabe: der Wandler bekommt seinen Enable von Klemme 15, und der Prozessor hält sich nur so lange selbst am Leben, bis die Datei geschlossen ist. Der Vorgängerentwurf hing dauerhaft am Plus und hätte dieselbe Batterie in gut vier Tagen geleert.
Wie kommt der Ton vom Motorrad?
Über USB-C oder über WLAN. Die microSD-Karte steckt so weit innen, dass ihre Spitze im eingeschobenen Zustand 0,5 mm vor der Platinenkante endet — sie steht nicht über, braucht aber einen Schlitz im Deckel, durch den man sie einführt. Für den laufenden Betrieb ist der Download über Funk vorgesehen, außerhalb der Aufnahme. Die USB-Buchse steckt mit sechzehn Anschlüssen durch die Platine; das hält am Motorrad deutlich besser als eine aufgeklebte Padreihe.
Warum ist das Gehäuse gedruckt und nicht gekauft?
Weil ein Kaufgehäuse an drei Stellen nicht passt: die Antenne des Moduls ragt 6,5 mm über die Platinenkante und braucht dort metallfreien Raum, die vier Taster sollen ohne Durchbruch bedienbar sein, und der Mikrofonkopf ist ein Röhrchen von 14 mm Durchmesser mit Schallgitter. Der Quelltext liest seine Maße aus den KiCad-Dateien — ändert sich das Layout, ändern sich die Öffnungen mit. → zum Gehäuse
Hat das etwas mit der eigenen ECU zu tun?
Nur optional. Auf der Platine sitzt ein bestückungsoptionaler CAN-Transceiver. Ist er bestückt, schreibt das Gerät Drehzahl, Ladedruck und Drosselklappenstellung aus der eigenen ECU mit — jeder Frame mit der Samplenummer versehen, zu der er gehört. Damit lässt sich später im Diagramm sehen, bei welcher Drehzahl welches Geräusch entstanden ist.
Kann ich das nachbauen?
Die Unterlagen liegen alle offen: Gerber-Pakete und Positionsdateien beider Platinen, Stücklisten mit Herstellernummern, die Modelle des Gehäuses als STL und STEP, dazu die Firmware. Drei Dinge stehen vorher an: die acht offenen Masseverbindungen im interaktiven Router schließen, für R2 eine Bestellnummer suchen und das Mikrofon bei einem Distributor mit Bestand ordern.

Und die ehrliche Warnung: diese Platine ist nie gebaut worden. Geprüft sind DRC, ERC, Schaltplanparität und der Übersetzungslauf der Firmware — keine einzige Messung an echter Hardware. → zum Repository
Seit dem 4. September 2026 öffentlich

Alles liegt auf GitHub.

Version 0.1.0 ist genau der Stand, den diese Seite beschreibt: Schaltpläne, Layout, Fertigungsdaten, Gehäusemodelle, Firmware und die Entwicklungsnotizen mitsamt allem, was noch offen ist. Nicht im Repository liegen die Generatorskripte — dort stehen ihre Ergebnisse.

Firmware

Was läuft — und was nicht.

Elf Anforderungen standen in der Spezifikation, acht davon sind umgesetzt, dazu die Kopplung an die Kamera. Übersetzt wird warnungsfrei unter ESP-IDF 5.3.2, 664 kB Abbild. Auf echter Hardware gelaufen ist nichts davon — es gibt keinen Aufbau.

Anforderung Stand Quelle
I2S-Empfang per DMAumgesetztaudio.c
Vorallokierte Datei, Kopf beim Schließen gepatchtumgesetztspeicher.c
BWF-Zeitstempel aus der Uhrumgesetztspeicher.c
Sekundenanker latcht den Samplezählerumgesetztzeitbasis.c
Wandler über I²C, differentiell, Taktherrumgesetztpcm1863.c
Übersteuerung anzeigenumgesetztbedienung.c
Zündungsautomat, sauberes Herunterfahrenumgesetztzuendung.c
Sync-Marker aus Blitz und Piepumgesetztbedienung.c
GoPro startet und stoppt die Aufnahmeumgesetztgopro.c
Pegel automatisch absenkenoffen
WLAN außerhalb der Aufnahme, Zeit über NTPoffen
CAN in die Begleitdateioffen
Download über USB oder Funkoffen

Ton an die Kamera zu funken geht übrigens nicht, und zwar grundsätzlich: der ESP32-S3 beherrscht nur Bluetooth LE, GoPro nimmt drahtlosen Ton aber über ein Telefonieprofil an — einkanalig, 8 oder 16 kHz. Genau deshalb nimmt dieses Gerät getrennt auf und legt die Spur über die Zeitstempel im Schnitt wieder an die richtige Stelle.

Genug gehört?

Schaltplan, Layout, Gehäuse und Firmware liegen offen. Oder zurück zum Motorrad — beziehungsweise rüber zur Motorsteuerung, die den Rest dieser Busa erledigt.