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File metadata and controls

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Hardware & Montage

Hardware

ESP32-S3-CAM Board

Eigenschaft Wert
Board ESP32-S3-CAM (Amazon B0F4D8ZY6L)
Kamera OV2640 onboard
Flash 16 MB QIO
PSRAM 8 MB OPI
USB OTG (links) für Betrieb, TTL (rechts) für erstes Flashen

Touch-Interface PCB

Komponente Package Funktion
PCF8574TS SSOP-20 I2C 8-Bit Port-Expander, Adresse 0x20
2× TLP281-4 SOP-16 4-fach Optokoppler (alle 8 Kanäle genutzt, 6 aktiv)
R1–R6: 330 Ω 0603 Vorwiderstände Optokoppler-LEDs
R7, R8: 4,7 kΩ 0603 I2C Pull-Ups SDA/SCL
C1: 100 nF 0603 Bypass-Kondensator VDD
CN1: JST-PH 2,0 mm 4-polig ESP-Seite: 3,3 V / SDA / SCL / GND_ESP
CN2: JST-PH 2,0 mm 2-polig WP-Seite: GND_WP (Display-Masse)

💡 Fertig aufgebaute Platinen können bei mir bezogen werden – komplett bestückt und einsatzbereit. Bei Interesse einfach über GitHub melden.

Kamera-Pinout (ESP32-S3-CAM, fest verdrahtet)

Signal GPIO
XCLK 15
SIOD / SIOC 4 / 5
VSYNC / HREF / PCLK 6 / 7 / 13
Y9–Y2 (D7–D0) 16, 17, 18, 8, 9, 10, 11, 12

I2C Touch-Interface Pinout

Signal GPIO Funktion
SDA 21 I2C Daten → PCF8574
SCL 47 I2C Takt → PCF8574

Optionaler Heizraum-Sensor (SHT31, Temperatur/Luftfeuchte)

Zusätzlich zur Touch-Steuerung lässt sich optional ein SHT31-Sensor anschließen, der Temperatur und Luftfeuchte im Heizraum erfasst. Er teilt sich den vorhandenen I2C-Bus mit dem PCF8574 – es ist kein zusätzliches Kabel und kein zusätzlicher GPIO nötig.

Eigenschaft Wert
Sensor SHT31 (I2C-Breakout, z. B. Adafruit/HiLetgo)
I2C-Adresse 0x44 (Standardadresse, ADDR-Pin auf GND/offen)
Anschluss parallel zum PCF8574 an SDA (GPIO 21) / SCL (GPIO 47), siehe unten
Versorgung 3,3 V vom ESP32-S3-CAM

Der Sensor ist rein optional: Ist keiner angeschlossen, läuft das Gerät unverändert weiter – keine Fehlermeldungen, keine zusätzlichen MQTT-Topics, keine Home-Assistant-Entities. Wird er später nachgerüstet, erkennt die Firmware ihn automatisch im laufenden Betrieb (kein Neustart nötig) und aktiviert MQTT/HA-Discovery dann selbstständig. Details zur Konfiguration und zum MQTT-Verhalten siehe SETUP.md.

💡 Da der SHT31 parallel zum PCF8574 am selben Bus hängt, reicht es, seine vier Pins (VCC, GND, SDA, SCL) an die entsprechenden Adern von CN1 anzulöten/abzugreifen – z. B. direkt an der Touch-PCB oder per kleinem Abzweig im Kabel zum ESP32.

PCF8574 Port-Zuordnung

Befehl Port Taste Position
power P7 Power ⏻ Oben links
boost P6 Boost ⚡ Oben 2. v.l.
settings P2 Settings ⚙ Oben 3. v.l.
time P1 Time 🕐 Oben rechts
up P5 Temp+ ∧ Unten (unter Boost)
down P3 Temp− ∨ Unten (unter Settings)

Low-Active: Port LOW = Optokoppler schaltet = Tastendruck simuliert

Schaltungsprinzip

ESP32-S3-CAM
  GPIO21 (SDA) ──[4k7]── VCC
  GPIO47 (SCL) ──[4k7]── VCC
       │
  PCF8574TS (0x20)
  P0–P7 (Low-Active)
       │
  [330Ω]
       │
  TLP281-4 (LED-Seite)   ← GND_ESP
       │
  TLP281-4 (Transistor)
  Kollektor ──── Kontaktfläche (Touch-Pad)
  Emitter   ──── GND_WP (Display-Masse)

Wichtig: GND_ESP und GND_WP sind galvanisch getrennt – das ist der Vorteil der Optokoppler-Lösung.

Montage & Aufbau

Hinweis: Dieser Abschnitt ist ein Entwurf. Die Bild-Platzhalter (docs/images/…) werden ergänzt, sobald die Halterungen finalisiert sind.

Der mechanische Aufbau besteht aus zwei Baugruppen, die vor dem Display der Wärmepumpe sitzen: der Kamera (liest das Display optisch aus) und dem Touch-Adapter (der die Fronttasten simuliert). Beide werden jeweils über eine eigene Halterung am Gerät fixiert.

1. Touch-Adapter aufsetzen

Die Touch-Platine trägt sechs vergoldete Kontaktflächen, die exakt über den sechs kapazitiven Tasten der Wärmepumpe sitzen müssen.

  • Die Kontaktflächen müssen plan auf dem Display-Glas aufliegen – schon ein kleiner Luftspalt verschlechtert die kapazitive Kopplung.
  • Die Position jeder Kontaktfläche muss mittig über der zugehörigen Taste liegen (Layout: obere Reihe ⏻ ⚡ ⚙ 🕐, untere Reihe ∧ ∨).
  • Anpressdruck gleichmäßig halten – die Halterung sollte die Platine sanft, aber sicher gegen das Glas drücken.

Touch-Adapter auf dem Display

2. Kamera positionieren

Die OV2640-Kamera muss das Display formatfüllend und möglichst frontal erfassen.

  • Abstand so wählen, dass das Display den Bildausschnitt gut ausfüllt (Feinausrichtung später per Live-Stream).
  • Die Kamera möglichst parallel zur Displayebene ausrichten – starke Schrägen erschweren die OCR. Kleine Restschiefe wird softwareseitig über die Feinrotation (fine_rotation) korrigiert.
  • Auf gleichmäßige Sicht ohne Reflexionen achten (das selbstleuchtende Display ist unkritisch, aber Streulicht/Spiegelungen auf dem Glas vermeiden).

Kamera-Position

3. Verkabelung

Verbindung Stecker Adern
ESP ↔ Touch-PCB CN1 (JST-PH 4-polig) 3,3 V, SDA, SCL, GND_ESP
WP-Masse ↔ Touch-PCB CN2 (JST-PH 2-polig) GND_WP

Die beiden Massen (GND_ESP und GND_WP) sind galvanisch getrennt und dürfen nicht verbunden werden – diese Trennung ist der Kern der Optokoppler-Lösung.

Verkabelung

4. Erstinbetriebnahme der Touch-Funktion

Der kapazitive Controller der Wärmepumpe kalibriert beim Einschalten seine Grundkapazität. Sitzen die Kontaktflächen bereits auf, müssen sie in diese Kalibrierung einbezogen werden:

  1. Touch-Adapter montieren (Kontaktflächen liegen auf dem Glas).
  2. Wärmepumpe aus- und wieder einschalten.
  3. Der Controller kalibriert die Kontaktflächen nun als Teil der Grundlast ein → die Tastensimulation funktioniert zuverlässig.

Wird dieser Schritt ausgelassen, kann es sein, dass Tastendrücke nicht erkannt werden, weil der Controller die Kontaktflächen bereits als „Dauerberührung" wegkalibriert hat.

5. Gehäuse & Befestigung

(folgt – Halterungen werden noch finalisiert und anschließend bebildert.)

Fertige Montage

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