Vorwort

Mein letzter Post ist schon Jahre her, besonders weil die meisten Projekte in der Firma umgesetzt wurden und ein Beitrag nur dann wirklich interessant wird, wenn ich Firmen-Know-How preis geben würde. Das ist natürlich ein No-Go.

Seid längerer Zeit beschäftigen mich folgende Fragen:

1. Wie kann ich meine Fachkentnisse für die Jugendarbeit nutzen?
2. Wie gewinne wir den Kampf gegen die Verdummung der nächsten Generation durch den exzessiven Konsum sozialer Medien?
3. Was ist der beste Prozess für Klein- und Hobbyprojekte bei der Elektronikentwicklung?

In diesem Projekt werde ich meiner Antwort auf die Fragen näher kommen.

Ausgangslage

Die Ortsansäßige Moschee organisiert zusammen mit weiteren Moscheen in der Region Nord monatlich ein Zusammenkommen der jeweiligen Jugendgruppen. Für das Treffen in unserer Moschee wollte ich etwas besonderes planen, um die Jugendlichen zu inspirieren. Aus meiner Erfahrung, bekommen diese die meisten Impulse von TikTok und Konsorten, aber haben kaum Vorbilder im analogen Leben.
Wenn das kein Job für Analog Agrebi ist 👾, dann kann nur noch Paw Patrol 🐶 aushelfen.

Anforderungen

Nach Rücksprache mit dem Vorstand, durfte ich die Aufgabe übernehmen kleine Geschenke für die Gäste zu „besorgen“. Und wenn Erfinder keine Anforderungsliste haben, dann ist das Ergebnis alles, aber nicht was man erwartet hat 😏
Meine persönlichen Anforderungen waren wie folgt:

1. 🕌Irgendetwas mit Islam zu tun
2. 💰so ca. 1€/Stück
3. 🤝Für ca. 200 Personen
4. 🧟‍♂️Zielgruppe zwischen 16-23
5. 🏰Bezug zu Bergedorf
6. 🚛einfacher Transport
7. 🔧Irgendetwas für den Alltag nutzbar
8. 🪄Keine nachträgliche Lötarbeit
9. 🏫 Möglichst auch in der Schule/Uni einen Mehrwert
10. 😎Cool wirken und nicht Cringe🦥Mein Motto: „Wieso günstig kaufen, wenn ich auch Wochen an Arbeit aufwenden kann und am Ende noch höhere Materialkosten habe ?“

Design-Tool

Mittlerweile habe ich schon einige PCB-Tools genutzt in verschiedensten Firmen.
Für dieses Projekt ist mein Favorit ganz klar EasyEDA. Ich möchte günstige China-Bauteile, nicht lange Bauteil-Bibotheken anlegen und habe auch keine richtigen Anforderung, weshalb das Design in jede Richtung gehen kann. KiCad werde ich aber für den Import von Bildern verwenden.

Phase 1 Ideenfindung und Bauteile schieben

Ideenfindung

Der in unseren Kreisen genannte Tasbeeh, würde man wohl als Gebetskette bezeichnen. Damit wird im allgemeinen gezählt, wie oft man eine gewisse Lobpreisung oder Gebet wiederholt hat.
Traditionell als Kette, gibt es schon länger auch digitale Modelle. Da mit schon oft aufgefallen ist, wie gerne Kinder und Jugendliche Knöpfe drücken, wird die Platine als Herzstück so einen „Zähler“ als elektronische Schaltung beinhalten.

Eine weitere Sache die einfach umzusetzen ist, ist ein Kompass zu platzieren, um die Gebetsrichtung zur Ka’ba (steht in Mekka) feststellen zu können. Auf Aliexpress habe ich einen günstigen Schwung an Kompassen gekauft. Fürs Navigieren in der Wildniss wird es nicht reichen, aber vielleicht ja für diesen Anwendungsfall.

Beim Blick auf meinen Schreibtisch habe ich mein PCB-Ruler erfasst. Inspiriert davon, wollte ich sowohl ein Lineal auf die Platine packen, als auch einen Flaschenöffner (viele aus der Türkei importierten Getränke sind Glasflaschen, bitte nicht für Bier o.ä. gebrauchen 😅)

Bauteilwahl

Meine Erste Idee war es, 2 Segmentanzeigen vorzusehen und so die Anzahl der Lobpreisungen sichtbar zu machen. Nach einiger Recherche und Kalkulation, kam ich zu den Schluss, dass dies zu teuer sein würde. Zum einen bräuchte ich mindestens einen Pegel von 5V, zum anderen zwei „Displays“ und auch die Ansteuerung wäre ein wenig aufwändig.

Ein weiterer Punkt ist, dass man für ein Lineal eine flach aufliegende Rückseite benötigt. Die Segmentanzeigen haben auf der Rückseite jeweils 10 „THT-Pads“. 

Eine zentrale Frage war die Spannungsversorgung. Da der Formfaktor durch die Hosentasche begrenzt ist und eine 18650-Zelle o.ä. teuer ist, blieb nur noch eine Knopfzelle. Die meisten Zellen liefern einen Spannungspegel von 3V, was ich somit auch in meine Anforderungen für einen Zähler-Chip aufnehme. 

Nach einiger Recherche bin ich auf folgende Lösung gekommen.
Durch einen Tastendruck zählt der SN74HC4040D (12-Bit Binär-Zähler) hoch und steuert die LEDs an. Er funktioniert mit einer Spannung zwischen 2V…6V. Bei JLCPCB habe ich Pro Stück 0,474€ bezahlt. Dafür brauche ich nur einen Zähler und laut Datenblatt auch nur eine Knopfzelle. Für den Ersten Prototypen habe ich zum Testen zwei Batterien vorgesehen. Die beiden Batteriehalter haben jeweils zwei THTs, die das Lineal behindern werden. Da ich von einer Knopfzelle im Endprodukt ausging, nahm ich das „Abknipsen“ der beiden Lötungen in kauf.
In der Hoffnung, dass sich jeder Mathe- und Informatiklehrer über die binäre Zählweise freuen wird, habe ich 5 Prototypen bestellt.

Phase 2: Review Prototyp 1

Die Tests ergaben, dass es eigentlich nur zwei notwendige Änderungen geben musste.

1. Es wird nur eine Knopfzelle gebraucht und somit kann ein Batteriehalter verschwinden.
2. Die Schrift auf der Rückseite, muss größer und das Design wird in diesem Zuge mit angepasst.

Phase 3: Redesign

Bei dem Redesign habe ich eine runde Form ausprobiert. Das Feedback in meinem Umfeld war aber dem eckigen Design zugewendet.
Als kleinste Schriftgröße hat sich auf der Rückseite 1.5 Arial bewährt. Die LEDs habe ich außerdem in einem Halbmond angeordnet.
Die aus KICAD importierte Karte von Bergedorf ist für mich das Highlight. Erinnert mich ein bisschen an Sammelkarten.

Es blieb also noch eins und das ist die Bestellung von 200 Stück bei JLCPCB.

Bestellung 200 bestückter Platinen

Im Ersten Schritt werden die Gerber-Files hochgeladen und die PCB- Eigenschaften eingestellt. Dabei habe ich mit dem Panel-Format ein wenig rumgespielt und gesehen, dass ich den günstigsten Preis erreiche, wenn ein Panel von 2×2 Platinen auswähle.
Ohne Panel wäre es knapp 20€ teurer. JLC empfiehlt ein 4×4 Panel, mit dem ich aber nicht auf 200Platinen komme, denn weder 10*16 noch 15*16 ergibt 200 :D. Der Preis für 160 Platinen entspricht in etwa dem von 200 Platinen bei einem 2×2 Panel.

Um die Kosten zu senken, habe ich die Bauteile nur auf der oberen Seite angeordnet. Was ich bei einer höheren Stückzahl sicherlich recherchiert hätte ist, einen SMD-Batteriehalter zu bestücken, um so auf die Lötwelle verzichten zu können (das JLC den Batteriehalter von Hand lötet ist aber auch nicht ausgeschlossen). Diese zusätzliche Recherchezeit waren mir die paar Cent Einsparung wnicht wert.

Zu erwähnen ist noch, dass der PCBA Service eine Mindestgröße von 70,44mm x 70,61mm braucht. In meinem Fall resultiert die Anpassung im gleichen Preis.

 Nun muss man die aus dem EDA-Tool exportierte BOM und das PnP-File hochladen.

Anschließend die Bauteile kontrollieren. Tatsächlich musste ich nochmal den SN74HC4040D gegen die DR-Variante austauschen, um die Bauteilkosten zu halbieren

Als letztes das PicknPlace-File kontrollieren…sieht alles gut aus.

Und nun in den Warenkorb damit.

Zu diesem Zeitpunkt dachte ich, cool, 1€/ Stück kommt ja gut hin.
Jedoch habe ich die Steuern und den Versand völlig vergessen einzukalkulieren…

Eintreffen & Nachbearbeitung

Eintreffen

17 Tage nach Bestellung kam mein Paket an 🥳. Ehrlich gesagt hatte ich Sorge, da der Produktionsstand sich für ein paar Tage nicht verändert hatte, es anscheinend wieder einen Lockdown gab und Chinese New Year auch nah war 🫣 . Perfekte Bedingungen für eine Lieferverzögerung.

An der Verpackung war nichts zu meckern, persönlich entsorge ich aber das unangenehm riechende Verpackungsmaterial zeitnahe.

Da lagen sie jetzt erstmal und warteten darauf, dass ich mir Zeit nahm, um mich zu kümmern.

Nachbearbeitung

Es waren drei Dinge zu tun.

1. Das Panel in einzelne Platinen zu „brechen“
2. Abknipsen der spitzen Lötstellen auf der Unterseite
3. Befestigung der Kompasse auf der Platinen

Das Herausbrechen war einfach per Hand durchzuführen. Zu meinem Glück hielf mir ein Jugendlicher bei der gesamten Nachbereitung 🥰

Bevor wir allerdings zur Tat schritten, wollte ich noch mein Oszi anschmeißen. Es ist kein Elektronikprojekt, wenn ich es nicht mindestens für eine Messung verwende. Auch wenn es für diese Funktion irrelevant ist, habe ich mir mal die Reaktionszeit des SN74HC4040 angeschaut 🤓

Der Taster schwingt leicht über, und ist nach knapp 630ns eingeschwungen.

Der Ausgang reagiert nach 72ns auf den Tastendruck bei einem Spannungslevel von ca. 1,5V. Kein Jugendlicher kann sich also beschweren, dass der Chip nicht schnell genug beim Drücken reagiert 🤖.

In knapp 3 Stunden Arbeit brachen wir 200 Platinen raus, knippsten wir 400 Lötstellen ab und klebten 200 Kompasse 🥸.

Das Resultat kann sich sehen lassen.

Die Batterien werden beim Verpacken am Schluss eingebaut.

Abschluss

Einmal eine Platine anfertigen ohne auf EMV und funktionale Sicherheit zu achten😍. Es sind am Ende 9 „Funktionen“ geworden, mit denen zwei Anmerkungen zu machen sind.

1. Der Flaschenöffner verliert seine „Nase“ beim erstmaligen Benutzen, was aber wenig tragisch ist.
2. Der Kompass funktioniert semi gut 🙃. Alhamdullilah haben wir als Muslime was die Gebetesrichtung angeht eine „45°-Toleranz-Regel“ 😅

Fragestellungen

Durch das Einbinden der Jugendlichen in Designentscheidungen und dem Einholen von Feedback, konnte das Interesse geweckt werden. Ich freue mich auch, dass Sie einen Einblick in meinen „Weg zum Design“ erhalten haben. Es war keine Raketenwissenschaft, bis auf Simulation und Fehlersuche, war aber vieles dabei.

Einigen Jugendlichen konnte ich so auch zeigen was möglich ist, wenn man seine Zeit für Wissen und Hobbys aufwendet, anstelle von 7s-Videos.

Für mich persönlich würde ich für diese Art von Projekten weiterhin EasyEDA (für Gründe siehe Tabelle) verwenden.

1. Wie kann ich meine Fachkentnisse für die Jugendarbeit nutzen?
2. Wie Gewinne wir den Kampf gegen die Verdummung der nächsten Generation durch den exzessiven Konsum sozialer Medien?
3. Was ist der beste Prozess für Klein- und Hobbyprojekte bei der Elektronikentwicklung?

Anforderung

1. 🕌Irgendetwas mit Islam zutun
   1. ✅
2. 💰so ca. 1€/Stück
   • 360€ + 26€ Kompass + 44€ CR2032 = 2,15€/Stück❗️
     Die Verdopplung ist mir egal, da das Endresultat für mich perfekt ist und ich den Jugendlichen Ihsan vermitteln wollte✅
3. 🤝Für ca. 200 Personen
   • ✅
4. 🧟‍♂️Zielgruppe zwischen 16-23
   • ✅
5. 🏰Bezug zu Bergedorf
   • ✅
6. 🚛einfacher Transport
   • ✅Hosentaschenformat
7. 🔧Irgendetwas für den Alltag nutzbar
   • ✅
8. 🪄Keine nachträgliche Lötarbeit
   • ✅
9. 🏫 Möglichst auch in der Schule/Uni einen Mehrwert
   • Binärzähler erhöht Sympathiepunkte bei Lehrern✅
10. 😎Cool wirken und nicht Cringe🦥
    • ✅✅✅

Letzte Anmerkung

Sollte es Interesse an solchen Geschenken für Firmen,Vereine oder andere geben, könnt Ihr mich gerne mit euren Vorstellungen kontaktieren.
Elektrotechnik and more 🧔🏽‍♂️

P.s. ich wusste garnicht wie gerne Jugendliche Knöpfe drücken, dass könnte auch als Nervösitäts-Therapie genutzt werden 🙂