# Exhaust-Mic — Turbo Busa — HasiKe

> Exhaust-Mic — zweikanaliges Aufnahmegerät für Motor- und Auspuffgeräusche der Hayabusa. 24-bit-Stereo bei 135 dB SPL, ESP32-S3 auf microSD, samplegenaue Videosynchronisation. Schaltplan, Pegelplan, Rauschbudget, Layout und das gedruckte IP67-Gehäuse komplett erklärt.

Quelle: https://hasike.de/turbo-busa/exhaust-mic/

## 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.

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.

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.

## 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.

### Wo anfangen?

Das Signal läuft von links oben nach rechts unten: Schall trifft auf die
 Mikrofonköpfe, wird dort schon verstärkt und niederohmig aufs Kabel
 gegeben, im Eingangsfilter von Zündstörungen befreit, im PCM1863
 digitalisiert und vom ESP32 auf die Karte geschrieben. Alles darunter —
 Uhr, CAN, Sync-Marker — dient nur dazu, den Ton später wiederzufinden.

↑ Block anklicken für Details

## 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.

### Root — die Aufteilung

![Schaltplan Wurzelblatt: die fünf Unterblätter der Hauptplatine](../../assets/exhaust-mic/sch-root.png)

[../../assets/exhaust-mic/sch-root.png](../../assets/exhaust-mic/sch-root.png)

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.

### Power — vom Bordnetz zu drei Schienen

![Schaltplan Versorgung: Eingangsschutz, LM5164-Abwärtswandler, Linearregler](../../assets/exhaust-mic/sch-power.png)

[../../assets/exhaust-mic/sch-power.png](../../assets/exhaust-mic/sch-power.png)

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.

### Analog — der empfindlichste Teil

![Schaltplan Analogeingang: Mikrofonstecker, TVS, Gleichtaktdrossel, RC-Filter, AC-Kopplung](../../assets/exhaust-mic/sch-analog.png)

[../../assets/exhaust-mic/sch-analog.png](../../assets/exhaust-mic/sch-analog.png)

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.

### ADC — 24 bit und ein eigener Takt

![Schaltplan ADC: PCM1863 mit 24,576-MHz-Oszillator und Abblockung](../../assets/exhaust-mic/sch-adc.png)

[../../assets/exhaust-mic/sch-adc.png](../../assets/exhaust-mic/sch-adc.png)

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.

### MCU — ESP32-S3, microSD, USB-C

![Schaltplan Mikrocontroller: ESP32-S3-WROOM-1, microSD-Sockel, USB-C-Buchse](../../assets/exhaust-mic/sch-mcu.png)

[../../assets/exhaust-mic/sch-mcu.png](../../assets/exhaust-mic/sch-mcu.png)

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.

### I/O — Uhr, CAN und der Sync-Marker

![Schaltplan I/O: DS3231-Echtzeituhr, CAN-Transceiver, Taster, LEDs, Piezo](../../assets/exhaust-mic/sch-io.png)

[../../assets/exhaust-mic/sch-io.png](../../assets/exhaust-mic/sch-io.png)

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](../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.

### Mikrofonkopf — klein, aber entscheidend

![Schaltplan Mikrofonkopf: IM73A135V01, LP5907-Regler, OPA2325-Doppelbuffer](../../assets/exhaust-mic/sch-michead.png)

[../../assets/exhaust-mic/sch-michead.png](../../assets/exhaust-mic/sch-michead.png)

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](#gehaeuse) 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.

## Beispiel*rechnungen*.

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.

### 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.

### 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.

### 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.

### 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.

### 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.

### 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.

### 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.

### 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.

### 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.

## 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](../../assets/exhaust-mic/render-top.jpg)

![Hauptplatine von unten: Abblockung, Regler, Echtzeituhr und CAN-Treiber — nichts steht höher als 2,7 mm](../../assets/exhaust-mic/render-bottom.jpg)

![Hauptplatine schräg von vorn](../../assets/exhaust-mic/render-iso-front.jpg)

![Hauptplatine schräg von hinten mit Blick auf den Bordnetzstecker](../../assets/exhaust-mic/render-iso-back.jpg)

![Hauptplatine aus flachem Winkel — Bauhöhe der Steckverbinder und der Speicherdrossel](../../assets/exhaust-mic/render-low.jpg)

![Detail: die beiden Mikrofonstecker mit Gleichtaktdrosseln und Koppelgliedern](../../assets/exhaust-mic/render-det-mic.jpg)

![Detail: ESP32-S3-WROOM-1 mit über die Kante ragender Antenne](../../assets/exhaust-mic/render-det-esp.jpg)

![Detail: Bordnetzstecker, Buck-Regler mit Speicherdrossel, microSD-Sockel und die überstehende USB-C-Buchse](../../assets/exhaust-mic/render-det-buck.jpg)

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.

## 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

| Kante | Drehung |
|---|---|
| oben (−y) | 180° |
| rechts (+x) | 90° |
| unten (+y) | 0° |
| 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.

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.

## Wo das Kupfer *liegt*.

![Kupferlage F.Cu — Signale und Bestückungsseite oben](../../assets/exhaust-mic/layer-f.png)

![Kupferlage In1.Cu — durchgehende, ungeteilte Massefläche](../../assets/exhaust-mic/layer-in1.png)

![Kupferlage In2.Cu — Signal- und Versorgungsleitungen der Innenlage](../../assets/exhaust-mic/layer-in2.png)

![Kupferlage B.Cu — Signale und Bestückungsseite unten](../../assets/exhaust-mic/layer-b.png)

**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.

## 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](../../assets/exhaust-mic/render-mic-iso.jpg)

![Detail: der Platz der Mikrofonkapsel mit der Schallbohrung durch die Platine](../../assets/exhaust-mic/render-mic-det.jpg)

![Mikrofonkopf von oben: Kapselplatz, Doppelbuffer und die zweireihigen Kabelpads](../../assets/exhaust-mic/render-mic-top.jpg)

![Mikrofonkopf von unten mit dem Schallloch unter der Kapsel und dem Siebdruck SCHALL](../../assets/exhaust-mic/render-mic-bottom.jpg)

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](#gehaeuse): 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](../../assets/exhaust-mic/mic-layer-f.png)

![Mikrofonkopf Kupferlage unten — Massefläche mit ausgesparten Leiterbahnen](../../assets/exhaust-mic/mic-layer-b.png)

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.

## 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](../../assets/exhaust-mic/case-unterschale.jpg)

![Deckel von innen: umlaufende Dichtnut und die vier Stempel über den Tastern](../../assets/exhaust-mic/case-deckel.jpg)

![Mikrofonkopf-Unterschale von der Schallseite: Abflachung mit vier Gitterlöchern und die Kabelbindernut](../../assets/exhaust-mic/case-kopf-schall.jpg)

![Mikrofonkopf-Unterschale von innen: Dichtsockel gegen die Platinenrückseite und der Kabelkanal](../../assets/exhaust-mic/case-kopf-innen.jpg)

![Mikrofonkopf-Oberschale: Halbrohr mit vier Befestigungslaschen](../../assets/exhaust-mic/case-kopf-ober.jpg)

| Teil | Maße | Volumen |
|---|---|---|
| Hauptgehäuse · Unterschale | 94,0 × 73,4 × 16,6 mm | 34,6 cm³ |
| Hauptgehäuse · Deckel | 89,0 × 73,4 × 8,7 mm | 16,4 cm³ |
| Hauptgehäuse · Serviceklappe | 2,0 × 43,0 × 9,6 mm | 0,8 cm³ |
| Mikrofonkopf · Unterschale | 23,0 × 39,0 × 5,4 mm | 1,9 cm³ |
| Mikrofonkopf · Oberschale | 23,0 × 39,0 × 7,0 mm | 2,2 cm³ |

## Wo die *Millimeter* hingehen.

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.

## Vier Taster, *kein* Loch.

### Taster

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

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

### Serviceklappe

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](#layout) hinein — die Öffnung muss also
 sowieso dorthin.

### Dichtung

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 °C | nein |
| PETG | ≈ 75 °C | nein |
| ASA / ABS | ≈ 95 °C | brauchbar, UV-fest |
| PC, PA-CF | ≥ 110 °C | besser |

## Die *Zeichnungen*.

### Unterschale und Vorderwand

![Zeichnung: Draufsicht der Unterschale mit Dichtnut und Platinenlage, dazu die Vorderwand mit drei Kabelverschraubungen](../../assets/exhaust-mic/case-blatt-1.png)

[../../assets/exhaust-mic/case-blatt-1.png](../../assets/exhaust-mic/case-blatt-1.png)

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.

### Deckel und der Schnitt durch einen Taster

![Zeichnung: Deckel von innen mit Tastermembranen und Leuchtdiodenfenstern, dazu der Schnitt durch einen Taster](../../assets/exhaust-mic/case-blatt-2.png)

[../../assets/exhaust-mic/case-blatt-2.png](../../assets/exhaust-mic/case-blatt-2.png)

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.

### Mikrofonkopf, Trennebene und Längsschnitt

![Zeichnung: Mikrofonkopf als Rohr Ø14 mal 39 mm, Draufsicht auf die Trennebene und Schnitt in der Längsachse](../../assets/exhaust-mic/case-blatt-3.png)

[../../assets/exhaust-mic/case-blatt-3.png](../../assets/exhaust-mic/case-blatt-3.png)

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.

## 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.

**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.

## 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](#code).

| Prüfung | Mikrofonkopf | Hauptplatine |
|---|---|---|
| Größe | 8 × 27 mm | 72 × 55 mm |
| Bauteile | 14 | 131 |
| Leiterbahnen | 120 (199 mm) | 1085 (3321 mm) |
| Durchkontaktierungen | 7 | 879 |
| Offene Verbindungen | 0 | 8 |
| DRC-Fehler | 0 | 0 |
| DRC-Warnungen | 0 | 5 (Siebdruck, ein loses Via) |
| ERC-Fehler | 0 | 0 |
| Schaltplanparität | 0 | 6 (Bohrungen, zwei Schirme) |
| Bauhöhe | 1,8 mm oben · 1,5 mm unten | 7,6 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.

## 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](#code)

## 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](https://github.com/HasiKe/Exhaust-Mic/blob/main/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](#gehaeuse)

**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](../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](#code)

## 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.

### [Repository](https://github.com/HasiKe/Exhaust-Mic)

Übersicht, Stand, Prüfergebnisse und die bekannten Einschränkungen im README.

### [Schaltplan](https://github.com/HasiKe/Exhaust-Mic/blob/main/output/exhaust-mic-schaltplan.pdf)

Alle sechs Blätter der Hauptplatine als PDF, dazu der Plan des Mikrofonkopfs.

### [Fertigungsdaten](https://github.com/HasiKe/Exhaust-Mic/tree/main/output)

Gerber-Pakete beider Platinen, Positionsdateien, Stücklisten und die
 Beschaffungsliste mit geprüften Herstellernummern.

### [Gehäuse](https://github.com/HasiKe/Exhaust-Mic/tree/main/output/case)

Fünf gedruckte Teile als STL und STEP, dazu die bemaßten Zeichnungen und
 die Stückliste für Dichtung und Schrauben.

### [Firmware](https://github.com/HasiKe/Exhaust-Mic/tree/main/firmware)

ESP-IDF-Projekt für den ESP32-S3. Die Pinbelegung wird aus der Netzliste
 erzeugt, nicht abgetippt.

### [Notizen](https://github.com/HasiKe/Exhaust-Mic/tree/main/docs)

Beschaffung, Gehäuse und die Entwicklungsnotizen — inklusive der Fallen,
 über die ich beim Bau gestolpert bin.

## 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 DMA | umgesetzt | audio.c |
| Vorallokierte Datei, Kopf beim Schließen gepatcht | umgesetzt | speicher.c |
| BWF-Zeitstempel aus der Uhr | umgesetzt | speicher.c |
| Sekundenanker latcht den Samplezähler | umgesetzt | zeitbasis.c |
| Wandler über I²C, differentiell, Taktherr | umgesetzt | pcm1863.c |
| Übersteuerung anzeigen | umgesetzt | bedienung.c |
| Zündungsautomat, sauberes Herunterfahren | umgesetzt | zuendung.c |
| Sync-Marker aus Blitz und Piep | umgesetzt | bedienung.c |
| GoPro startet und stoppt die Aufnahme | umgesetzt | gopro.c |
| Pegel automatisch absenken | offen | — |
| WLAN außerhalb der Aufnahme, Zeit über NTP | offen | — |
| CAN in die Begleitdatei | offen | — |
| Download über USB oder Funk | offen | — |

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.