Was ist Omnisense?
Omnisense ist mein erstes vollständig selbst entwickeltes Leiterplattendesign – und gleichzeitig ein konkretes Portfolio-Projekt, das meine Fähigkeiten im PCB-Design und in der Embedded-Entwicklung unter realen Bedingungen zeigt. Keine Simulation, kein Breadboard: echte Hardware, echte Fertigungsunterlagen, echter Chip.
Die Platine basiert auf dem ESP32-C3 von Espressif – einem RISC-V Mikrocontroller mit integriertem Wi-Fi und Bluetooth, der sich ideal für IoT-Anwendungen eignet. Herzstück des Sensor-Setups ist der Bosch BME280, der Temperatur, relative Luftfeuchtigkeit und Luftdruck in einem einzigen Gehäuse erfasst. Ein OLED-Display zeigt die Messwerte direkt am Gerät an.
Projektstatus: Die Platine ist gefertigt und bestückt. Aktuell läuft die Software-Entwicklung und Inbetriebnahme. Ein ausführliches Video zum gesamten Workflow – von der Schematik bis zur fertigen Platine – ist in Planung.
Die Komponenten im Überblick
Jede Komponente wurde bewusst gewählt – mit Blick auf Datenblatt, Footprint-Verfügbarkeit und Fertigbarkeit beim PCB-Hersteller.
ESP32-C3-WROOM-02
RISC-V MCU mit Wi-Fi & BLE 5.0. 4 MB Flash, 400 KB SRAM.
Bosch BME280
Umgebungssensor für Temperatur (±0.5 °C), Luftfeuchtigkeit (±3 %) und Luftdruck.
SSD1306 OLED
0.96″ Display mit I2C-Interface. Visualisierung der Messdaten direkt am Gerät.
LM1117 3.3 V
Linearer Spannungsregler. Stabile Versorgung für MCU und Peripherie.
USB-C Anschluss
Stromversorgung und Programmierung. Robust und zukunftssicher.
JST-Stecker
Steckbare I/O-Schnittstellen für externe Sensoren und Aktoren (PH & XH Serie).
Eine besondere Eigenheit der Platine ist die Auto-Program-Schaltung über die DTR/RTS-Leitungen des USB-Interfaces. Sie steuert die EN- und IO0-Pins des ESP32-C3 automatisch – der Chip lässt sich dadurch direkt aus der IDE flashen, ohne manuell Reset- und Boot-Taster zu betätigen. Diese Wahrheitstabelle ist auf der Platine dokumentiert und war eine der ersten Lektionen im Designprozess.
Der Design-Prozess mit KiCad 9
Für das Design habe ich KiCad 9 verwendet – die aktuelle Open-Source-PCB-Suite, die professionellen Tools in nichts nachsteht. Den Einstieg und die strukturierte Vorgehensweise habe ich durch den Kurs «KiCad 9 ESP32 Design Project» von Tech Explorations gelernt – eine Plattform, die ich jedem, der mit PCB-Design beginnt, uneingeschränkt empfehlen kann.
Schematik erfassen
Alle Komponenten und ihre Verbindungen werden im Schematic Editor definiert. Mehrere Sheets für ESP32-Core, Sensor-Interface und User-Interface halten das Projekt übersichtlich.
Footprints & Bibliotheken
Jede Komponente braucht einen korrekten Footprint. Kritische Bauteile wie der ESP32-C3 und die JST-Stecker wurden aus verifizierten Quellen bezogen und gegen Datenblatt geprüft.
PCB-Layout & Design Rules
Im PCB-Editor werden Designregeln des Herstellers hinterlegt: Mindestleiterbahnbreiten, Abstände, Via-Grössen und Kupferfüllung. Der DRC (Design Rule Check) prüft vor dem Export automatisch auf Verstösse.
Gerber-Export & Fertigungsunterlagen
Der fertige Export umfasst Gerber-Dateien, Bohrdaten und die Stückliste (BOM). Diese Unterlagen gehen direkt an den Hersteller.
Bestellung bei nextPCB
Für die Fertigung habe ich nextPCB gewählt – einen der grössten PCB-Hersteller mit Online-Upload und automatischer DFM-Prüfung. Das Ergebnis war qualitativ überzeugend: saubere Lötmasken, präzise Bohrlöcher und gute Silkscreen-Qualität.
Der Bestellprozess selbst war eine eigene Lernerfahrung. Bis die Gerber-Dateien korrekt hochgeladen, die richtigen Fertigungsoptionen gewählt und die Bestellung tatsächlich aufgegeben war, brauchte es einige Iterationen – typisch für die erste Bestellung bei einem neuen Hersteller. Am Ende hat es funktioniert, und die Platinen kamen pünktlich an.
Tipp aus der Praxis: Vor dem Upload unbedingt den Gerber-Viewer des Herstellers nutzen und alle Layer einzeln prüfen – Kupferfüllung, Silkscreen und Bohrdaten. Was im KiCad-3D-Viewer gut aussieht, muss im Gerber noch nicht korrekt exportiert sein.
Video zum Workflow
Video in Produktion – erscheint demnächst.
Der vollständige Workflow von KiCad 9 bis zur fertigen Platine wird hier dokumentiert.
Ausblick: zclaw auf dem ESP32
Die Platine ist nicht Selbstzweck – sie ist die Hardware-Basis für etwas Grösseres. Geplant ist die Integration von zclaw, einem quelloffenen KI-Agenten-Framework, das speziell für den ESP32 entwickelt wurde. zclaw läuft vollständig auf dem Mikrocontroller und belegt gerade einmal 888 KB Firmware – ein beeindruckender Beweis, wie viel «Intelligence» heute in eingebettete Systeme passt.
Der Agent wird durch Anthropic Claude, OpenAI oder OpenRouter als Backend angebunden und kann über natürliche Sprache mit der Hardware interagieren: GPIO-Pins setzen, Cron-Jobs planen, Messwerte speichern und auswerten.
Geplanter Use Case: Intelligente Umgebungsüberwachung
- Der BME280 erfasst kontinuierlich Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Luftdruck im Labor oder Serverraum.
- Der zclaw-Agent analysiert die Messwerte eigenständig und erkennt kritische Abweichungen vom Normbereich.
- Bei Anomalien sendet er automatisch eine Meldung via Telegram – ohne Cloud-Middleware, direkt vom Gerät.
- Über geplante Tasks (Cron) werden Tagesberichte erstellt und lokal im Flash gespeichert.
- Via natürlichsprachliche Befehle lässt sich das Gerät konfigurieren: Schwellwerte anpassen, Messintervalle ändern, Log abrufen.
Das macht Omnisense zu mehr als einem Sensor-Breakout: Es ist eine autonome Einheit, die ihren eigenen Kontext versteht, darauf reagiert und mit dem Nutzer kommuniziert – ganz ohne PC. Der vollständige Einsatz von zclaw wird in einem separaten Blogeintrag dokumentiert, sobald die Software-Phase abgeschlossen ist.
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Von der Schematik bis zur fertigungsreifen Gerber-Datei – ich begleite Ihr Projekt in jeder Phase.
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