Richtige Bestückung eines PCB mit RJ45 Buchse

[A. S. (ferraith)]

Hallo Community,

ich habe aus einem Controller für eine Heizungssteuerung eine 
Tochterplatine ausgebaut, welche mit einem ESP-12S bestückt ist. Der 
ESP-12S übernimmt bei diesem Controller die Funktion eines 
WLAN-to-Modbus Gateways.

Bei der Untersuchung des Boards und nach vorsichtigem Hinweis eines mit 
diesen Steuerungssystemen vertrauten Technikers ist mir aufgefallen, 
dass die Platine auch für eine RJ45 Buchse vorbereitet ist. Die 
Ansteuerung des ESP-12S über Ethernet wäre mir wesentlich lieber als 
regelmäßíge WLAN-Verbindungsabbrüche aufgrund der schmalbrüstigen 
Antenne des ESP-12S.

Ich würde die Platine gerne mit einer RJ45 Buchse nachrüsten und 
potentiell müssten die fehlenden Widerstände und Dioden eingelötet 
werden. Mir fehlt aber leider das Elektronikwissen um die richtige 
RJ45-Buchse 
(https://www.reichelt.de/de/de/shop/kategorie/rj45-leiterplattenverbinder-8785?&PAGE=0) 
und auch die weiteren Bauteile auszuwählen.

Hättet ihr ein paar Hinweise für mich, wie die RJ-45 Buchse korrekt zu 
bestücken ist?
Ich habe einige Detailfotos der Platine angehängt.

Beste Grüße,
ferraith

[Jens K. (jensky)]

Das ist zwar eine RJ45-Buchse, aber nicht für Ethernet. Dafür fehlt der 
PHY und der Impulstransformator. Der ESP hat so etwas nicht on board.

Von den ersichtlichen Leitungsführungen könnte es ein weiterer RS485 
handeln, der auf den RJ45 geht. Das geht aus der Beschaltung von IC13 
hervor. Prüfe das bitte mal.

BTW:
Da IC13 nicht bestückt ist, was macht die Platine dann? Sicher kein 
ModBus!
Eventuell gehen dann die U0RX und U0TX heraus auf die Steckverbinder und 
dort ist dann ein RS485 Wandler...

[J. S. (jojos)]

Das Layout ist auch schlecht, die Antenne ist auf dem PCB und es sieht 
so das nicht mal die Massefläche darunter freigestellt ist.
Es gibt Bastellösungen um das Modul auf eine externe Antenne umzubauen, 
das dürfte eine Menge bringen.

[G. K. (zumsel)]

A. S. schrieb:
> Die
> Ansteuerung des ESP-12S über Ethernet wäre mir wesentlich lieber als
> regelmäßíge WLAN-Verbindungsabbrüche aufgrund der schmalbrüstigen
> Antenne des ESP-12S.

Stell einfach einen Accesspoint in die Nähe von dem Ding.

https://geizhals.de/?cat=wlanrout&sort=p#productlist

[Mi. W. (mikuwi)]

A. S. schrieb:
> Hallo Community,
>
> ich habe aus einem Controller für eine Heizungssteuerung eine
> Tochterplatine ausgebaut, welche mit einem ESP-12S bestückt ist. Der
> ESP-12S übernimmt bei diesem Controller die Funktion eines
> WLAN-to-Modbus Gateways.
>

Welche Steuerung?

und - schau Dir das Pinning von "seriell <> Ethernet in RJ45-Gehäusen" 
Modulen (Lantronix XPORT oder so Zeugs) an, sowas wird hier im Forum 
recht regelmäßig angeboten.

[H. H. (hhinz)]

Jens K. schrieb:
> Das ist zwar eine RJ45-Buchse, aber nicht für Ethernet. Dafür fehlt der
> PHY und der Impulstransformator. Der ESP hat so etwas nicht on board.

So lang wie die Buchse im Bestückungsdruck ist hat die das selbst drin.

[Rainer W. (rawi)]

J. S. schrieb:
> Das Layout ist auch schlecht, die Antenne ist auf dem PCB und es sieht
> so das nicht mal die Massefläche darunter freigestellt ist.

Das ist bestimmt keine 4-Layer PCB. Dort wo Kupfer unter dem Lötstop 
liegt, erscheint er heller. Wo siehst du da eine Massefläche?

[Jens K. (jensky)]

H. H. schrieb:
> Jens K. schrieb:
>> Das ist zwar eine RJ45-Buchse, aber nicht für Ethernet. Dafür fehlt der
>> PHY und der Impulstransformator. Der ESP hat so etwas nicht on board.
>
> So lang wie die Buchse im Bestückungsdruck ist hat die das selbst drin.

Dann fehlt noch immer der PHY

[Sherlock 🕵🏽‍♂️ (rubbel-die-katz)]

Der ESP8266 Chip in dem ESP12S Modul unterstützt kein (verkabeltes) 
Ethernet.
Punkt

[Harald K. (kirnbichler)]

Sherlock 🕵🏽‍♂️ schrieb:
> Der ESP8266 Chip in dem ESP12S Modul unterstützt kein (verkabeltes)
> Ethernet.

Richtig, das gibt es nur bei einigen Varianten des ESP32.

[A. S. (ferraith)]

Hallo zusammen,

vielen Dank für eure Rückmeldungen!
Ich merke schon das habe ich mir zu leicht vorgestellt. Ich hatte die 
naive Vorstellung, dass ich einfach eine RJ-45 Buchse und ein bisschen 
Gemüse außenrum einlöte und schon kann ich den Controller auch über 
Ethernet ansteuern.

Jetzt noch etwas mehr Hintergrund zu diesem Bauteil:
Es handelt sich um den Controller (siehe weitere Fotos im Anhang) einer 
sog. Wohnungsstation der Firma KaMo/Uponor. Das Produkt heißt 
"Combi-Port E-Pro". Der Controller besitzt ein vom Hersteller für die 
Anwender freigegebenes Modbus-Interface. Zusätzlich kann über den ESP12S 
ein WLAN-AccessPoint zeitlich beschränkt aktiviert werden. Die Idee des 
Herstellers ist hier, dass sich der Heizungsinstallateur, Kundendienst 
oder technisch versierte Bewohner mittels einer iPhone/Android-App 
(https://play.google.com/store/apps/details?id=com.uponor.combiporte&hl=en) 
auf die Wohnungsstation verbindet und diese konfiguriert (z.B. 
Einstellung der Warmwasser-Temperatur des Brauchwassers).

Das Ganze ist aber durch den Hersteller grottenschlecht implementiert. 
Der Verbindungsaufbau zu diesem Wohnungsstation-eigenen WLAN ist super 
wackelig implementiert und die App selber (siehe Screenshots) wirkt 
extrem rudimentär.

Per Modbus habe ich den Controller bereits erfolgreich ausgelesen, aber 
mir hätte es natürlich besser gefallen, wenn ich per Ethernet auf die 
Station zugreifen kann.

Jetzt entnehme ich euren Kommentaren, dass dies faktisch ausgeschlossen 
ist, denn der SoC ESP8266 hat überhaupt keinen (wired) Ethernet-Support 
:-/ Habe euch auch noch die Spec es ESP-12S angehängt.

Interessant bleibt natürlich trotzdem - wie Jens K. bereits geschrieben 
hat - für was der Hersteller dann eine RJ-45 Buchse auf dem PCB 
vorsieht.

Oder meint ihr, dass der Hersteller dieses Controllers den Platz auf der 
Platine evtl. für ein Lantronix Xport o.ä. zu Entwicklungszwecken 
vorgesehen hat?

Beste Grüße,
ferraith

[Mi. W. (mikuwi)]

A. S. schrieb:

>
> Oder meint ihr, dass der Hersteller dieses Controllers den Platz auf der
> Platine evtl. für ein Lantronix Xport o.ä. zu Entwicklungszwecken
> vorgesehen hat?
>

Meinungen sind da irgendwie ziemlich schlechte Ratgeber. Und die URL auf 
eine App ist auch irgendwie sinnfrei wenn es um ein Layout geht das eine 
gewisse Ähnlichkeit mit einem RJ45 hat.

Wie sehen Deine Fundstellen zu dem Thema "andere Schnittstelle als WLAN" 
beim Hersteller aus?

und leider hast Du das Foto so geschickt gemacht das man von dem QRCode 
zu wenig sieht um wenigstens den als Infoquelle nutzen zu können...

[Harald K. (kirnbichler)]

A. S. schrieb:
> Interessant bleibt natürlich trotzdem - wie Jens K. bereits geschrieben
> hat - für was der Hersteller dann eine RJ-45 Buchse auf dem PCB
> vorsieht.

Sowas wird durchaus gerne auch für irgendwelche proprietären Lösungen 
verwendet, sowas wie RS422 mit Versorgungsspannung, oder auch simpel 
RS232 (in Deinem Fall allerdings unwahrscheinlich).

Das ist ein spottbilliger Steckverbinder, für den es spottbillige fertig 
konfektionierte Kabel gibt -- klar, die Verwechslungsgefahr ist groß, da 
RJ45 meistens für Ethernet genutzt wird, aber das hat auch "damals" 
niemanden davon abgehalten, RJ45 auch für ISDN zu verwenden ...

Du könntest einen Schaltplan Deiner Platine aufnehmen, dann könnte man 
sehen, wie die RJ45-Buchse mit dem ESP-Modul verbunden ist.

Der Bestückungsdruck allerdings riecht tatsächlich schon etwas nach so 
etwas wie einem xport-Modul; normale RJ45-Buchsen, auch welche mit 
"integrated magnetics" sind nicht so lang wie der Aufdruck suggeriert, 
und die Löcher für Haltebolzen in der Platine sind auch an eher 
unüblichen Stellen.

Vergleich das mal hiermit:
https://encrypted-tbn3.gstatic.com/shopping?q=tbn:ANd9GcTbQolWtLsu_qxVinLV_8SjfFor4-HnU8yophPwtHh50rGYGchk-YbyF24lUifkvC6HkNP17_XtDHV9Lch-tNZn-l4sh9xh

[Sherlock 🕵🏽‍♂️ (rubbel-die-katz)]

A. S. schrieb:
> Ich merke schon das habe ich mir zu leicht vorgestellt. Ich hatte die
> naive Vorstellung, dass ich einfach eine RJ-45 Buchse und ein bisschen
> Gemüse außenrum einlöte und schon kann ich den Controller auch über
> Ethernet ansteuern.

Mal angenommen es wäre ein ESP32 mit Ethernet, dann würde es 
wahrscheinlich trotzdem nicht so einfach gehen, denn die Firmware muss 
auch dafür ausgelegt sein.

A. S. schrieb:
> Der Verbindungsaufbau zu diesem Wohnungsstation-eigenen WLAN ist super
> wackelig implementiert

Zwischen dem ESP12 Modul und dem Smartphone kannst du etwa 5 Meter 
Distanz haben. Darüber wird es alleine schon wegen der Funkstrecke 
unzuverlässig.

Dazu kommt in deinem Fall das mangelhafte Platinenlayout rund um die 
Antenne
Siehe 
https://www.espressif.com/sites/default/files/documentation/esp8266_hardware_design_guidelines_en.pdf 
Kapitel 1.6

Bei den langen Leitungen hätte ich dem ESP einen eigenen Spannungsregler 
spendiert oder wenigstens einen 100 µF Kondensator zur Pufferung 
spendiert. So primitiv wie die das gemacht haben ist die Stromversorgung 
bestimmt instabil, was den Chip nicht unzuverlässig macht sondern auch 
die Sendeleistung beeinträchtigt. Und zwar erheblich.

> Interessant bleibt natürlich trotzdem - wie Jens K. bereits geschrieben
> hat - für was der Hersteller dann eine RJ-45 Buchse auf dem PCB
> vorsieht.

War vielleicht für die Entwicklungsphase, um die Firmware erneuern zu 
können. Das Bedienfeld meiner Heizung hat für diesen Zweck eine ähnliche 
Buchse (RJ11).

[A. S. (ferraith)]

Mi. W. schrieb:
> Wie sehen Deine Fundstellen zu dem Thema "andere Schnittstelle als WLAN"
> beim Hersteller aus?
Alternativ zu diesem Pseudo-RJ45-Port und dem schrottigen WLAN gibt es 
noch ganz offiziell eine Modbus-Schnittstelle. Diese habe ich bereits 
erfolgreich ausgelesen und habe auch die Modbus-Spec auf Nachfrage 
erhalten.

Harald K. schrieb:
> Vergleich das mal hiermit:
> 
https://encrypted-tbn3.gstatic.com/shopping?q=tbn:ANd9GcTbQolWtLsu_qxVinLV_8SjfFor4-HnU8yophPwtHh50rGYGchk-YbyF24lUifkvC6HkNP17_XtDHV9Lch-tNZn-l4sh9xh

Ich denke damit hast du einen Volltreffer gelandet. Habe gerade mal das 
Platinenlayout nachgemessen und genau mit dem XPort 
(https://www.mouser.de/datasheet/2/224/XPort_DS-220314.pdf) abgeglichen. 
Es stimmt zu 100% in allen Maßen überein.

Für mich würde ein XPort auch ins Bild passen. Die ganze Platine wirkt 
für mich mehr wie ein Prototyping-Projekt als ein Massenprodukt.

Ich versuche morgen mal nachzuvollziehen, wo die PINs vom vermeintlichen 
XPort hingehen.

[A. S. (ferraith)]

Mi. W. schrieb:
> und leider hast Du das Foto so geschickt gemacht das man von dem QRCode
> zu wenig sieht um wenigstens den als Infoquelle nutzen zu können...

Zu deiner Frage mit dem QR-Code:
Dieser enthält ausschließlich die WLAN-SSID + Passwort. Mit der App 
scannt man den QR-Code und daraufhin verbindet sich die App mit dem 
ESP-12S.

Hersteller ist die Firma Novatec https://novatec-e.de.

[A. S. (ferraith)]

Hallo zusammen,

heute habe ich mich mal hingesetzt und versucht die Schaltung ausgehend 
vom XPort nachzuvollziehen und habe ein bisschen auf der Platine 
herumgemessen.
Ich habe wieder zwei Bilder angehängt.

PIN-Belegung des RJ45-XPort:
PIN 1: GND --> bestätigt - liegt auf Masse
PIN 2: Vcc --> bestätigt - es liegen 3.3V wie vom XPort benötigt an
PIN 3: Reset --> nicht kontaktiert da R96 fehlt
PIN 4: Data Out --> kontaktiert und parallel geschalten zu ESP-PIN 16 
(UART0_TXD; GPIO1)
PIN 5: Data In --> kontaktiert und parallel geschalten zu ESP-PIN 15 
(UART0_RXD; GPIO3)
PIN 6: CP1 --> nicht kontaktiert, da R90 fehlt
PIN 7: CP2 --> nicht kontaktiert, da D34, D36 fehlen
PIN 8: CP3 --> vermutlich kontaktiert zu C34 (schlecht ersichtlich)

Meine aktuelle Schlussfolgerung ist, dass der XPort genauso wie der ESP 
ein Modbus-Slave sind und der PIC (Micochip 18F47K42) auf der 
Hauptplatine der Modbus-Master ist. Das würde auch insofern Sinn 
ergeben, da sich die offizielle Modbus-Schnittstelle für den Anwender 
auf der Hauptplatine und nicht auf der Tochetplatine befindet.

Falls ich mit meinen Gedanken total daneben liege, schonmal vorab sorry! 
Ich bin kein Elektrotechniker sondern Embedded-SW-Developer und habe 
leider von den Schaltungen, Platinenlayout usw. so gut wie keine Ahnung.

Hat evtl. jemand eine Idee, ob und falls ja mit welchen Widerständen und 
Dioden ich die Platine nachrüsten müsste um einen XPort ans Laufen zu 
bekommen?

[Flip B. (frickelfreak)]

Nein, auch für Modbus dürfte TX nich mit TX verbunden sein, ohne 
transceiver dazwischen. Es könnte sich um einen Schaltungsfehler handeln 
oder es darf nur ein Netzwerkmodul auf der Platine bestückt werden, ESP 
oder Xport.

[Jens K. (jensky)]

Harald K. schrieb:
> Der Bestückungsdruck allerdings riecht tatsächlich schon etwas nach so
> etwas wie einem xport-Modul; normale RJ45-Buchsen, auch welche mit
> "integrated magnetics" sind nicht so lang wie der Aufdruck suggeriert,
> und die Löcher für Haltebolzen in der Platine sind auch an eher
> unüblichen Stellen.

Das könnte tatsächlich passen! Dann muss nur abgeklärt werden ob der 
XPort vom Hersteller konfiguriert werden muss, oder ob es die Firmware 
im ESP macht. Der ESP kann nur 3,3 V und der XPort hat auch laut 
Datenblatt 3,3 V