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Selbst entwickeltes Türklingelsystem für ein Zweifamilienhaus — vollständig eigenentwickelt von der Schaltung über das PCB-Layout bis zur Firmware. Das Projekt dokumentiert nicht nur was gebaut wurde, sondern die begründeten Technikentscheidungen dahinter.
Leitsatz des Projekts: „Keep it simple, but working."
Aktuelle Generation: V0.2 — Redesign auf den ESP32-S3. Beide Platinen sind fertig verlegt, geprüft und werden bei PCBWay gefertigt und bestückt. Die erste Generation läuft im Haus und liegt im Archiv.
| Außeneinheit V0.2 | Inneneinheit V0.2 |
|---|---|
| 110 × 60 mm, 4 Lagen, 12 V DC | 98 × 60 mm, 4 Lagen, USB-C |
Eine Außeneinheit an der Haustür und zwei baugleiche Inneneinheiten (je eine pro Wohnung). Klingeln und Türöffnen laufen als quittierte, gegen Replay abgesicherte Transaktionen über WLAN/UDP.
| Merkmal | V0.2 |
|---|---|
| Controller | ESP32-S3-WROOM-1-N16R8 (16 MB Flash, 8 MB PSRAM), beide Einheiten |
| Stromversorgung außen | 12 V DC (SELV) → 3,3 V mit LMR33630; Polyfuse, TVS-Diode, Verpolschutz |
| Stromversorgung innen | USB-C 5 V → 3,3 V mit TLV62568 |
| Programmierung | natives USB (USB-Serial-JTAG) — innen über die USB-C-Buchse, außen über eine zusätzliche Service-USB-C |
| Bedienung | kapazitive Touch-Taster mit Bronze-Elektroden, ESD-geschützt |
| Audio | MAX98357A I2S-Class-D, Visaton K 50 FL (außen) / K 50 SQ (innen) |
| Mikrofon | Infineon IM72D128V01 (PDM, IP57) auf beiden Einheiten |
| Anzeige | zweifarbige Status-LED (grün / rot, zusammen bernstein) |
| Türöffner | Low-Side-MOSFET mit Freilaufdiode |
| Kommunikation | WLAN + UDP über den Heim-Router, Türbefehl per HMAC-SHA256 authentifiziert |
Der Funk-Transport bleibt WLAN/UDP über den Router — ESP-NOW wurde an den echten
Montageorten gemessen und verworfen, siehe
docs/Funkvalidierung_ESPNOW.md.
clearbell/
├── hardware/ V0.2, KiCad 10
│ ├── Ausseneinheit/ Schaltplan, Platine, Schaltplan.pdf
│ │ └── fertigung/ Gerber-ZIP, Stückliste, Bestückungsdaten
│ └── Inneneinheit/ dito
├── docs/
│ ├── img/ 3D-Ansichten V0.2
│ ├── Softwarearchitektur_V0.2.md Firmware-Architektur, Laufzeit, Sicherheit
│ ├── Softwarearchitektur_V0.2.en.md dasselbe auf Englisch
│ └── Funkvalidierung_ESPNOW.md
└── archiv/V0.1/ erste Generation: Hardware, Firmware, Dashboard, Dokumentation
| Lagenaufbau | 4 Lagen, 1,6 mm, FR-4 (S1000H, TG150), 1 oz außen und innen, keine Impedanzkontrolle |
| Oberfläche | ENIG, Lötstopplack grün, Bestückungsdruck weiß (nur oben) |
| Bestückung | einseitig, maschinell — außen 56, innen 33 Bauteile |
| Stückliste | je Einheit in fertigung/, mit Spalte „Ersatz zulässig" (kritische Teile ohne Ersatz) |
| Prüfung | DRC und ERC ohne Befund |
Leiterplatten und Bestückung der V0.2 übernimmt www.pcbway.com im Rahmen eines Sponsorings.
Die Firmware — Arduino Core, quittiertes UDP-Protokoll, HMAC-gesicherter Türbefehl,
eigener WAV-Player — läuft auf V0.1 und liegt unter
archiv/V0.1/firmware/. Die V0.2-Firmware entsteht nach der
Inbetriebnahme der V0.2-Platinen: Die Prinzipien des Protokolls werden übernommen,
Paketformat, Türbefehl, Fern-Öffnen und Touch-Auswertung dagegen neu aufgesetzt.
Wie die V0.2-Firmware aufgebaut wird, beschreibt ein eigenes Dokument: Architektur und Ausführungsmodell, authentifiziertes Protokoll, Startsequenz und Laufzeitverhalten, Datenhaltung und Flash-Aufteilung, ein Sicherheitskapitel mit Angreifermodell, offen benannten Restrisiken und einem Abgleich mit ETSI EN 303 645, Fehlerverhalten, Portierungsplan und Teststrategie. Die aktuelle Revision 2 ist das Ergebnis eines kritischen Reviews der ersten Fassung mit 29 Befunden.
Was dort bereits läuft und was noch Entwurf ist, ist durchgehend gekennzeichnet — ebenso die fünf Verhaltensfragen, die bewusst noch offen sind.
SECURITY.md.MIT © 2026 André Körner
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