Inhero MR2 — Datenblatt¶
Inhero MR2 – Smart Solar Mesh Board Hardware-Revision 1.1
Board-Übersicht¶
Das Inhero MR2 ist ein LoRa-Mesh-Repeater-Board auf Basis des RAK4630-Moduls (nRF52840 + SX1262) mit integriertem intelligentem Solar-Laderegler, Leistungsüberwachung und Tiefentladeschutz. Unterstützte Akku-Konfigurationen sind 1S-Li-ion, 1S-LiFePO4, 2S-LTO und 1S-Na-ion. Das Board wurde speziell für den autarken Langzeiteinsatz an abgelegenen oder schwer erreichbaren Standorten entwickelt. In Mitteleuropa ist ein ununterbrochener Repeater-Dauerbetrieb mit unverschatteten Solarmodulen ≥ 1 W und Akkukapazitäten ≥ 9 Ah möglich.
Die Lade- und Entladeschlussspannungen (siehe Tabelle Unterstützte Akkuchemien) sind so gewählt, dass die Akkus im Sommer nicht übermäßig belastet werden und gleichzeitig der Sleep-Betrieb bei Energiemangel sicher eingeleitet werden kann.
Im Low-Voltage-Sleep beträgt die Stromaufnahme < 500 µA. Sobald die Akkuspannung durch Solarladung wieder über die jeweilige Low-V-Wake-Schwelle (siehe Tabelle Unterstützte Akkuchemien) gestiegen ist, bootet das Board normal. Die 200 mV Hysterese zwischen Sleep- und Wake-Schwelle verhindert Motorboating – ein unkontrolliertes, schnelles Ein- und Ausschalten des Systems, das auftreten würde, wenn Sleep- und Wake-Schwelle zu dicht beieinander lägen.
Sicherheits- und Schutzfunktionen¶
| Feature | Beschreibung |
|---|---|
| Watchdog Timer (WDT) | Hardware-Watchdog des nRF52840. Startet das Board automatisch neu, wenn die Firmware hängt – wichtig für den unbeaufsichtigten Dauerbetrieb. |
| Low-Voltage-Protection | INA228 ALERT-Interrupt bei Unterschreitung der chemie-spezifischen Schwelle → kontrollierter System Sleep mit RTC-Wake. Solarladung bleibt im Sleep aktiv (CE-Pin latched). |
| Laderegler nur bei aktiver Firmware | Der BQ25798 lädt ausschließlich, wenn die Firmware aktiv läuft. Ohne geflashte Firmware oder bei ausgeschaltetem „3.3V off“-Schalter bleibt die Ladung deaktiviert. Der nRF52840 muss als Host den Laderegler jederzeit überwachen können. |
| JEITA-Temperaturschutz | Temperaturabhängige Ladestromreduktion über den NTC-Sensor (TS-Pin). Frostladeschutz konfigurierbar per set board.fmax. Bei LTO und Na-ion ist JEITA deaktiviert. Der Inhero-Spannungsteiler (RT1=5,6 kΩ, RT2=27 kΩ) verschiebt TS-Schwellen nach unten ggü. TI-Referenz (~2–3 °C; effektiver T-Cool-Bereich ca. −2 °C bis +3 °C, siehe JEITA-Tabelle im README). WARM-Zone konfiguriert auf Start bei ~52 °C (Register: 55 °C), effektiv neutralisiert (VREG + ICHG unverändert in WARM), automatische Akkuentladung deaktiviert — siehe README.md — JEITA für Details. Hinweis: Die JEITA-Schwellen werden vom BQ25798 direkt in Hardware ausgewertet. Die set board.tccal-Kalibrierung korrigiert nur die CLI-/Telemetrie-Temperaturanzeige und beeinflusst das JEITA-Verhalten nicht — siehe FAQ #12. |
⚠ WARNUNG — Kein Verpolschutz: Das Board verfügt über keinen Hardware-Verpolschutz an Akku- oder Solareingang. Ein verpolter Anschluss führt zu sofortiger, irreversibler Beschädigung des Boards. Vor dem Anschließen immer die Polarität prüfen.
Solar-Energiemanagement¶
| Feature | Beschreibung |
|---|---|
| MPPT (Maximum Power Point Tracking) | Der BQ25798 optimiert die Solarernte per MPPT (VOC_PCT = 81,25 %, passend für kristalline Silizium-Solarzellen). Automatische Recovery bei Power-Good-Verlust und Stuck-PGOOD-Erkennung mit HIZ-Toggle. |
| PFM Forward Mode | Ab Werk im BQ25798 aktiv (PFM_FWD_DIS=0, REG0x12); die Firmware ändert ihn nicht. Verbessert die Effizienz bei niedrigen Solarströmen. |
Technische Daten¶
| Parameter | Wert |
|---|---|
| MCU | nRF52840 (ARM Cortex-M4, 64 MHz) |
| Funk | Semtech SX1262 (via RAK4630) |
| Frequenz | LoRa Sub-GHz (regionsabhängig) |
| Konnektivität | LoRa, BLE 5.0, USB-C |
| Versorgungsspannung | 1S Li-ion / 1S LiFePO4 / 2S LTO / 1S Na-ion (per Firmware konfigurierbar) |
| Solareingang | 3,6 V – 24 V (MPPT) |
| Max. Solar-Voc | 25 V |
| USB-Laden | 5 V über USB-C (Schottky-Diode auf VBUS-BQ, gleicher Ladepfad wie Solar) |
| Laderegler | BQ25798 (MPPT, JEITA) |
| Max. Ladestrom | 50 – 1500 mA (konfigurierbar) |
| Leistungsmonitor | INA228 (Coulomb Counter, ALERT) |
| RTC | RV-3028-C7 (Zeitbasis/Aufweck-Timer). Siehe FAQ #23 |
| Buck Converter | TPS62840 (3.3V-Rail, max. 750 mA) |
| System-Off-Strom | via „3.3V off“-Schalter ~15 µA |
| System-Sleep-Strom | < 500 µA (Firmware-Sleep mit GPIO-Latch, CE aktiv, RTC-Wake) |
| Idle-Strom (aktiv) | 6,0 mA @ 4,2 V / 7,7 mA @ 3,3 V (USB aus, kein Radio-TX) |
| USB-Peripherie | ~0,8–1,0 mA zusätzlich (auto-aktiviert bei VBUS-Erkennung, auto-deaktiviert bei Entfernung) |
| CPU-Idle-Modus | WFE (Wait-For-Event) zwischen Loop-Iterationen, reduziert CPU-Strom von ~3 mA auf ~0,5–0,8 mA |
| Platinengröße | 45 × 40 mm |
| Montagebohrungen | 4× M2.5, Lochabstand 40 × 35 mm |
| Betriebstemperatur | –40 °C bis +85 °C (MCU-Spezifikation) |
| Bootloader | Adafruit nRF52 OTA-Fix Bootloader (ab Werk), UF2-fähig |
PCB – Vorderseite (Bestückungsseite)¶
Anschlüsse, Taster & LEDs – Vorderseite¶
| Label (→ Bild) | Bezeichnung | Beschreibung |
|---|---|---|
| Ble-Conn | U.FL – BLE | Antennenanschluss für Bluetooth Low Energy (links oben am RAK4630) |
| LoRa-Conn | U.FL – LoRa | Antennenanschluss für LoRa Sub-GHz (links mittig am RAK4630) |
| USB-C | USB-C-Anschluss | USB-Schnittstelle für Stromversorgung, Laden, Firmware-Flash und CLI-Zugang (rechts oben). CC1/CC2 über 4,7 kΩ auf GND (USB-Sink). VBUS-USB ist über eine Schottky-Diode mit VBUS-BQ (Solareingang) verbunden — USB-Strom speist denselben Charger-Eingang wie das Solarpanel. |
| Reset | Reset-Taster | Einfachklick: Neustart des nRF52840. Doppelklick: USB-Mass-Storage-Mode für UF2-Firmware-Updates (rechts, unterhalb USB-C) |
| Led 1+2 | Status-LEDs | LED1 + LED2 = RAK4630 User-LEDs (Heartbeat / Boot-Indikator, rechte Seite, übereinander) |
| Chrg. Led | Lade-LED | BQ25798 STAT-Ausgang – zeigt Ladezustand an (rechts unten, neben Solar-Connector) |
| 3.3V off | Power-Schalter | Schiebeschalter zum Trennen der 3,3 V-Versorgung (links unten). ⚠ Achtung: Invertierte Logik! Schalterstellung „ON" = EN-Pin auf Low = Board aus. Schalterstellung „OFF" = EN-Pin auf High = Board ein. |
| Bat-Conn (JST PH2.0-3P) | Akku-Stecker | 3-poliger JST PH2.0 Stecker: Batt+, Batt−, TS (unten links) |
| Solar-Conn (JST PH2.0-2P) | Solar-Stecker | 2-poliger JST PH2.0 Stecker: Solar+, Solar− (unten rechts) |
| Ø 2.5mm | Montagebohrungen | 4× M2.5 Befestigungslöcher in den Ecken |
Wichtige Bauteile – Vorderseite¶
| Bauteil | Bezeichnung | Beschreibung |
|---|---|---|
| RAK4630 | Core-Modul | nRF52840 SoC + SX1262 LoRa-Transceiver (Mitte, mit Abschirmung) |
| BME280 | Umweltsensor | Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftdruck |
| BQ25798 | Akku-Laderegler | MPPT, JEITA-Temperaturschutz, 15-Bit-ADC |
| INA228 | Leistungsmonitor | Coulomb Counter mit ALERT-Interrupt |
| TPS62840 | Buck Converter | DC/DC, 750 mA, EN geschaltet über „3.3V off“-Schalter |
Steckerbelegung – Akku-Stecker (JST PH2.0-3P, von links nach rechts)¶
| Pin | Signal | Beschreibung |
|---|---|---|
| 1 | Batt + | Akku-Pluspol |
| 2 | Batt − | Akku-Minuspol (GND) |
| 3 | TS | Temperatursensor (NTC) für JEITA-Ladeschutz. Erforderlicher Typ: NCP15XH103F03RC (10 kΩ @ 25 °C, Beta 3380) oder kompatibel |
⚠ WARNUNG: Kein Verpolschutz. Vor dem Anschließen unbedingt korrekte Polarität prüfen.
Steckerbelegung – Solar-Stecker (JST PH2.0-2P, von links nach rechts)¶
| Pin | Signal | Beschreibung |
|---|---|---|
| 1 | Solar + | Solarpanel-Pluspol (3,6 V – 24 V, max. Voc 25 V) |
| 2 | Solar − | Solarpanel-Minuspol (GND) |
⚠ WARNUNG: Kein Verpolschutz. Vor dem Anschließen unbedingt korrekte Polarität prüfen.
USB-Ladepfad¶
USB-C VBUS ist über eine Schottky-Diode mit dem BQ25798-VBUS-Eingang (derselbe einzelne Eingang wie Solar) verbunden. Der BQ25798 hat nur einen VBUS-Eingang und unterscheidet nicht zwischen USB und Solar. CC1 und CC2 sind über 4,7 kΩ Widerstände auf GND gezogen und melden das Board als USB-Power-Sink (5 V Standard). Die Schottky-Diode verhindert einen Rückfluss vom Solarpanel zum USB-Bus, allerdings kann Strom von USB-VBUS über den Solarstecker abfließen.
USB Auto-Management¶
Die nRF52840-USB-Peripherie wird automatisch basierend auf VBUS-Erkennung verwaltet:
- VBUS erkannt → USB-Peripherie aktiviert (Serial verfügbar)
- VBUS entfernt → USB-Peripherie deaktiviert (spart ~0,8–1,0 mA)
- Boot ohne USB → USB wird beim ersten Loop-Durchlauf deaktiviert
Keine manuellen CLI-Befehle nötig. USB ist immer verfügbar, wenn ein Kabel angeschlossen ist. Siehe auch FAQ #7 — USB-Laden.
⚠ Warnung: Da VBUS-USB und VBUS-BQ (Solareingang) über die Schottky-Diode verbunden sind, führt ein Kurzschluss am Solarstecker auch zum Kurzschluss von VBUS-USB. Den Solareingang niemals kurzschließen, während USB angeschlossen ist.
Siehe auch FAQ #16 — „3.3V off“-Schalter für praktische Anwendungsfälle.
PCB – Rückseite¶
Header & Pads – Rückseite¶
UART/I2C – Header-Reihe 1 (obere Reihe, Castellated Pads)¶
| Pin | Signal | Beschreibung |
|---|---|---|
| 1 | GND | Masse |
| 2 | RX | UART Receive |
| 3 | TX | UART Transmit |
| 4 | SDA | I2C Data |
| 5 | SCL | I2C Clock |
| 6 | 3.3V | 3,3 V Ausgang (max. 500 mA, gemeinsam mit Board-Verbrauch) |
SWD – Header-Reihe 2 (untere Reihe, Castellated Pads)¶
| Pin | Signal | Beschreibung |
|---|---|---|
| 1 | RESET | nRF52840 Reset |
| 2 | GND | Masse |
| 3 | SWCLK | SWD Clock (Debug-Interface) |
| 4 | SWDIO | SWD Data (Debug-Interface) |
| 5 | 3.3V | 3,3 V Ausgang (max. 500 mA, gemeinsam mit Board-Verbrauch) |
Lötbrücke – Onboard-Temperatursensor (unten rechts)¶
| Label (→ Bild) | Beschreibung |
|---|---|
| Solder-Bridge (close for onboard Temp-Sensor) | Lötbrücke für den Onboard-NTC-Temperatursensor (NCP15XH103F03RC, 10 kΩ @ 25 °C, Beta 3380). Geschlossen = Onboard-NTC aktiv. Offen = externer NTC vom Typ NCP15XH103F03RC (10 kΩ @ 25 °C, Beta 3380) oder kompatibel über TS-Pin des Akku-Steckers erforderlich. Siehe FAQ #2. |
I2C-Bus – Adressübersicht¶
| Adresse | Bauteil | Funktion |
|---|---|---|
| 0x40 | INA228 | Leistungsmonitor / Coulomb Counter |
| 0x52 | RV-3028-C7 | Echtzeituhr (RTC) |
| 0x6B | BQ25798 | Akku-Laderegler (MPPT, JEITA) |
| 0x76 | BME280 | Umweltsensor (T, H, P) |
Pin-Zuordnung (wichtige GPIOs)¶
| nRF52840-Pin | RAK-Modul-Pin | Funktion |
|---|---|---|
| P0.04 | WB_IO4 | BQ CE-Pin (via DMN2004TK-7 N-FET, invertiert) |
| P1.02 | WB_IO2 | INA228 ALERT (Tiefentlade-Interrupt) |
| P0.17 | WB_IO1 | RV-3028 RTC-Interrupt |
| P0.21 | WB_IO3 | BQ25798 INT (ungenutzt, Polling; Pull-up) |
Unterstützte Akkuchemien¶
| Typ | Nennspannung | Ladeendspannung | Low-V Sleep | Low-V Wake | Hysterese |
|---|---|---|---|---|---|
| Li-ion 1S | 3,7 V | 4,1 V | 3100 mV | 3300 mV | 200 mV |
| LiFePO4 1S | 3,2 V | 3,5 V | 2700 mV | 2900 mV | 200 mV |
| LTO 2S | 4,6 V (2× 2,3 V) | 5,4 V | 3900 mV | 4100 mV | 200 mV |
| Na-ion 1S | 3,1 V | 3,9 V | 2500 mV | 2700 mV | 200 mV |
| none | — | — | — | — | — |
Die richtige Chemie wählen: Siehe BATTERY_GUIDE.md für einen detaillierten Vergleich von Vor-/Nachteilen und Einsatzempfehlungen. Eine Kurzübersicht gibt es auch in FAQ #1.
Firmware-Umgebungen¶
| Build-Target | Beschreibung |
|---|---|
Inhero_MR2_repeater |
Standard-Repeater |
Inhero_MR2_repeater_bridge_rs232 |
Repeater mit RS232-Bridge (Serial2 an P0.19/P0.20) |
Inhero_MR2_sensor |
Sensor-Firmware |
Absolute Maximalwerte¶
| Parameter | Min | Max | Einheit |
|---|---|---|---|
| Solar-Eingangsspannung (Voc) | — | 25 | V |
| Ladestrom (konfigurierbar) | 50 | 1500 | mA |
| Shunt-Strom (INA228, 100 mΩ) | — | 1600 | mA |
| Umgebungstemperatur (Betrieb) | –40 | +85 | °C |
Siehe auch¶
- README.md – Übersicht, Feature-Matrix und Diagnose
- TELEMETRY.md — Telemetrie-Kanäle erklärt (was die App anzeigt)
- QUICK_START.md – Schnelleinstieg und CLI-Konfiguration
- BATTERY_GUIDE.md – Akkuchemie-Vergleich und Einsatzempfehlungen
- FAQ.md – Häufig gestellte Fragen
- CLI_CHEAT_SHEET.md – Alle board-spezifischen CLI-Kommandos
- POWER_MANAGEMENT.md – Vollständige technische Dokumentation