Datenblatt Rev 3.3
WiFi Lüftersteuerung, Hardware-Revision 3.3. Eine CE-gekennzeichnete ESP32-S2-Platine, die bis zu vier 4-polige PWM-Lüfter ansteuert, deren Tachosignal ausliest, Umgebungstemperatur und Luftfeuchte misst und über ESPHome nativ mit Home Assistant zusammenarbeitet.
Rev 3.1, 3.2 und 3.3 sind elektrisch kompatibel und teilen sich diese Spezifikation. Unterschiede zwischen den Unterrevisionen betreffen ausschließlich die Fertigung.
Hauptmerkmale
Abschnitt betitelt „Hauptmerkmale“- 4 unabhängige PWM-Lüfterausgänge mit 25 kHz und Signalpufferung
- 4 unabhängige Tachoeingänge, ausgegeben als Drehzahl in RPM
- Integrierter HDC1080-Sensor für Temperatur und Luftfeuchte
- 5 adressierbare RGB-Status-LEDs: eine für den Platinenstatus, eine je Lüfteranschluss
- WLAN 2,4 GHz, native Home-Assistant-Integration über ESPHome
- Qwiic- und 100-mil-I2C-Erweiterung, NeoPixel-Ausgang, SMD-Erweiterungsleiste
- Flashen über USB-C, zusätzlich UART0-Serial-Header als Rückfallebene
- 3 frei belegbare Benutzertasten
Grenzwerte und elektrische Daten
Abschnitt betitelt „Grenzwerte und elektrische Daten“| Parameter | Min. | Typ. | Max. | Einheit | Anmerkung |
|---|---|---|---|---|---|
| DC-Eingangsspannung | 11,4 | 12 | 12,6 | V | 12 V DC ±5 %, SELV, nur geregeltes Schaltnetzteil |
| DC-Eingangsspannung, nie zu überschreiten | 15 | V | Auch im Leerlauf und bei geringer Last | ||
| Gesamteingangsstrom | 2,5 | A | Festgelegt durch die DC-Hohlbuchse | ||
| Stromaufnahme der Platinenelektronik ohne Lüfter | 50 | mA | |||
| PWM-Ausgangsfrequenz | 25 | kHz | Je Lüfter unabhängig steuerbar | ||
| PWM-Auflösung | 100 | Stufen | ESPHome speed_count: 100 | ||
| Logikpegel aller Stiftleisten | 3,3 | V | Nicht 5-V-tolerant | ||
| NeoPixel-Port, Spannung | 5 | V | |||
| NeoPixel-Port, Strom | 2 | A |
Der Wert von 2,5 A ist der maximale Gesamteingangsstrom der Platine. Er gilt für die Summe aller angeschlossenen Lüfter zuzüglich der Platinenelektronik. Dimensionieren Sie das Netzteil mit Reserve für die kombinierte Leistungsaufnahme der angeschlossenen Lüfter. Den normativen Wortlaut und die vollständigen Anforderungen an das externe Netzteil finden Sie unter Sicherheit und Konformität.
Der USB-C-Anschluss versorgt ausschließlich den Mikrocontroller. Er kann keine Lüfter versorgen.
Betriebs- und Lagerbedingungen
Abschnitt betitelt „Betriebs- und Lagerbedingungen“| Parameter | Wert | Referenz |
|---|---|---|
| Klimaklasse | 3K3 | IEC 60721-3-3, wettergeschützter Innenraum |
| Umgebungstemperatur im Betrieb | +5 bis +40 °C | Grenze der Klasse 3K3 |
| Relative Luftfeuchte | 5 bis 85 %, nicht kondensierend | Grenze der Klasse 3K3 |
| Verschmutzungsgrad | 2 | IEC 62368-1 |
| Einsatzhöhe | bis 2000 m | IEC 62368-1 |
| Schutzart | keine, nackte Leiterplatte | Gehäuse erforderlich, siehe unten |
| Aufstellung | ausschließlich trockene Innenräume |
Der Betrieb ohne Gehäuse ist eine ausgeschlossene Anwendung. Die Platine wird als bestückte, nackte Leiterplatte geliefert und muss in ein schützendes Gehäuse eingebaut werden.
Mechanische Daten
Abschnitt betitelt „Mechanische Daten“| Parameter | Wert |
|---|---|
| Platinenumriss | 70,0 × 45,0 mm |
| Platinendicke | 1,6 mm |
| Befestigungsbohrungen | 4 Stück, Durchmesser 3,2 mm |
| Bohrbild | Rechteck 60,0 × 35,0 mm, symmetrisch zur Platinenmitte |
| Abstand der Bohrungen zur Kante | 5,0 mm an allen vier Seiten |
| Maximale Bauhöhe über der Platine | 11,0 mm |
| Maximale Bauhöhe unter der Platine | 2,5 mm |
| Gesamtabmessungen | 70,0 × 45,0 × 15,1 mm |
| Gewicht | 17 g Platine, 56 g Platine mit Gehäuse |
Ein STEP-Modell der bestückten Platine liegt im Verzeichnis hardware/
des Repositorys bereit, für Gehäusekonstruktion und die Prüfung von Einbaufreiräumen.
Rechenkern und Funk
Abschnitt betitelt „Rechenkern und Funk“| Parameter | Wert |
|---|---|
| Modul | ESP32-S2-MINI-2 |
| Kern | Xtensa LX7, Single-Core, bis 240 MHz |
| Flash | 4 MB |
| Antenne | integrierte Leiterbahnantenne auf dem Modul |
| WLAN | 802.11 b/g/n, 2,4 GHz |
| Bluetooth | auf dem ESP32-S2 nicht verfügbar |
| ESPHome-Board | esp32-s2-saola-1 |
| Framework | arduino |
Das Framework arduino ist erforderlich: Der NeoPixel-Ausgang an GPIO42 nutzt die Plattform
esp32_rmt_led_strip, die auf dem ESP32-S2 mit esp-idf nicht zuverlässig arbeitet.
Sensorik und Anzeigen
Abschnitt betitelt „Sensorik und Anzeigen“| Element | Spezifikation |
|---|---|
| Temperatur- und Feuchtesensor | HDC1080, am gemeinsamen I2C-Bus |
| Standard-Aktualisierungsintervall des Sensors | 10 s |
| Tachoeingang | Impulszähler mit internem Pull-up, 2 Impulse je Umdrehung |
| Standard-Aktualisierungsintervall der Drehzahl | 1 s |
| Status-LEDs | 5 Stück SK6805 adressierbar RGB an GPIO1, WS2812-Protokoll, Farbreihenfolge GRB |
| LED-Zuordnung | LED 0 Platinenstatus, LED 1 bis 4 Lüfter 1 bis 4 |
Anschlüsse
Abschnitt betitelt „Anschlüsse“| Anschluss | Typ | Anmerkung |
|---|---|---|
| DC-Eingang | Hohlbuchse 5,5 × 2,1 mm, Mittelpin positiv | 12 V DC, externes Netzteil nicht im Lieferumfang |
| USB-C | USB 2.0 Device | Flashen und Logs, versorgt nur den Mikrocontroller |
| Lüfter 1 bis 4 | 4-polige Lüfterstiftleiste, Raster 2,54 mm | Übliche 4-adrige PWM-Lüfter |
| I2C-Erweiterung | 5-polig, Raster 100 mil | GND, INT, SCL, SDA, +3V3 |
| Qwiic / STEMMA QT | JST-SH 4-polig, Raster 1 mm | Teilt sich den I2C-Bus |
| NeoPixel | 3-polig | 5 V, maximal 2 A, GPIO42 |
| Serial | 4-polig | 3V3, TX, RX, GND, UART0 mit 3,3 V Logikpegel |
| Erweiterung | SMD-Leiste, Platinenunterseite | GPIO2 bis GPIO11 |
Der Qwiic-Anschluss, der 100-mil-I2C-Anschluss und der integrierte HDC1080 liegen alle am selben I2C-Bus (GPIO33 SDA, GPIO34 SCL, 4,7 k Pull-ups). Die Adressen dürfen sich über diese Anschlüsse hinweg nicht überschneiden.
Pinbelegung
Abschnitt betitelt „Pinbelegung“| Pin | Verwendung |
|---|---|
| GPIO0 | Boot-Taste, zum Aktivieren des Flash-Modus drücken |
| GPIO1 | RGB-Status-LEDs, SK6805, 5 LEDs |
| GPIO2 bis GPIO11 | Erweiterungsleiste, Platinenunterseite |
| GPIO12 | Lüfter 1 PWM |
| GPIO13 | Lüfter 2 PWM |
| GPIO14 | Lüfter 3 PWM |
| GPIO15 | Lüfter 4 PWM |
| GPIO16 | Lüfter 1 Drehzahlerfassung |
| GPIO17 | Lüfter 2 Drehzahlerfassung |
| GPIO18 | Lüfter 3 Drehzahlerfassung |
| GPIO21 | Lüfter 4 Drehzahlerfassung |
| GPIO26 | unbenutzt |
| GPIO33 | I2C SDA |
| GPIO34 | I2C SCL |
| GPIO35 | I2C INT |
| GPIO36 | Taste USR3 |
| GPIO37 | Taste USR2 |
| GPIO38 | Taste USR1 |
| GPIO42 | NeoPixel-Erweiterungsanschluss |
| GPIO43 | UART0 TX, Serial-Header |
| GPIO44 | UART0 RX, Serial-Header |
| GPIO45, GPIO46 | unbenutzt, Strapping-Pins |
Firmware und Integration
Abschnitt betitelt „Firmware und Integration“| Element | Wert |
|---|---|
| Firmware | ESPHome |
| Integration | Home Assistant, native API |
| Inbetriebnahme | Improv Serial, zusätzlich WLAN-Captive-Portal als Rückfallebene |
| Aktualisierung | OTA über ESPHome sowie HTTP-Update über das unten genannte Manifest |
| Werksfirmware | fancontroller-r3-3-esp32s2.factory.bin |
| Update-Manifest | https://fancontroller.arthofer.dev/firmware/fancontroller-r3-3.manifest.json |
Optionale Steuerungsmodule für Temperaturkurven, PID-Regelung, geschlossene Drehzahlregelung und LED-Verhalten sind unter Modules dokumentiert.
Konformität
Abschnitt betitelt „Konformität“| Element | Status |
|---|---|
| CE-Kennzeichnung | ja |
| RoHS | konform |
| HF-Exposition | Sicherheitsabstand von mindestens 20 cm zwischen Antenne und Personen einhalten |
| Funk | enthält einen Funksender im 2,4-GHz-Band |
Bestimmungsgemäße Verwendung
Abschnitt betitelt „Bestimmungsgemäße Verwendung“Versorgung über ein externes 12 V DC SELV-Netzteil, Betrieb ausschließlich in trockenen Innenräumen, Anschluss ausschließlich 4-poliger PWM-Lüfter, maximaler Gesamteingangsstrom 2,5 A.
Ausdrückliche Ausschlüsse
Abschnitt betitelt „Ausdrückliche Ausschlüsse“Das Produkt ist nicht geeignet für und darf nicht eingesetzt werden in sicherheitskritischen Anwendungen, explosionsgefährdeten Bereichen, medizinischen Anwendungen, im Betrieb ohne Gehäuse, im unbeaufsichtigten Dauerbetrieb ohne regelmäßige Kontrolle sowie in Kraftfahrzeugen und anderen Fahrzeugen.
Firmware-Warnhinweis
Abschnitt betitelt „Firmware-Warnhinweis“Die Platine wird mit werkseitig getesteter Firmware ausgeliefert, und die Konformitätserklärung bezieht sich auf das Produkt in diesem Zustand. Eigene ESPHome-YAML-Konfigurationen, eigene Module oder Firmware von Dritten können die CE-Konformität berühren. Ob sie das tun, hängt davon ab, was die Änderung verändert.
Konfigurationen, die sich im dokumentierten Rahmen bewegen, etwa ein geänderter Gerätename, eine ergänzte Temperaturkurve oder ein Steuerungsmodul aus diesem Repository, verändern weder das funktechnische noch das elektrische Verhalten, auf dem die Bewertung beruht. Änderungen, die diesen Rahmen verlassen, insbesondere eine veränderte Sendeleistung, eine von 25 kHz abweichende PWM-Ausgangsfrequenz oder der Betrieb der Ausgänge außerhalb der spezifizierten Grenzen, lassen die CE-Konformität des Produkts in der ausgelieferten Form erlöschen. Für veränderte Firmware wird keine generelle Freigabe erteilt, und die Verantwortung für eine veränderte Konfiguration liegt bei der Person, die sie betreibt.
Der Garantieanspruch entfällt für Schäden, die auf eine solche Änderung zurückzuführen sind.
Den vollständigen normativen Wortlaut finden Sie auf der Seite Sicherheit und Konformität. Wo dieses Datenblatt und jene Seite voneinander abweichen, gilt jene Seite.
Bestellangaben
Abschnitt betitelt „Bestellangaben“| Element | Wert |
|---|---|
| Produkt | ESP32 WiFi Fancontroller |
| Hardware-Revision | 3.3 |
| Lieferumfang | bestückte Platine mit Werksfirmware |
| Nicht im Lieferumfang | 12-V-DC-Netzteil, Lüfter, Gehäuse |
| Shop | Tindie |
| Dokumentation | fancontroller.arthofer.dev |
| Quellcode und Hardware-Dateien | github.com/zeroflow/wifi-fancontroller |