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Hardware- & Geräteentwicklung

Wir bringen ein physisches Produkt von den Anforderungen bis zu einem funktionierenden Prototyp, der tatsächlich vermessen wurde — Schaltungsentwurf, Firmware, mechanische Konstruktion und die Software dahinter. Bei Sensorgeräten gehen wir am tiefsten, weil wir eines selbst gebaut und veröffentlicht haben, was es leistet. Dieselbe Ingenieursarbeit gilt für Produkte, die mit Schall nichts zu tun haben.

Vier Dinge machen ein Gerät schwierig. Unser eigenes Produkt brauchte alle vier.

Gleichzeitigkeit

Mehrere Sensoren, die verglichen und nicht nur ausgelesen werden müssen. Das verlangt einen gemeinsamen Takt über alle, denn der Vergleich ist nur so gut wie der Takt dahinter.

Geometrie

Wo ein Sensor physisch sitzt, ist Teil dessen, was er misst. Mechanische Konstruktion ist dann ein Ingenieurproblem und keine Verpackungsfrage.

Verarbeitung auf dem Gerät

Die Antwort muss dort entstehen, wo die Daten anfallen, weil sich nicht alles anderswohin schicken lässt — keine Bandbreite, keine Energie oder keine Verbindung.

Das Feld

Es muss draußen funktionieren, gegen etwas Echtes, und gegen eine unabhängige Referenz vermessen werden, statt für funktionsfähig erklärt zu werden.

Die meisten Geräte brauchen eines oder zwei davon. Unseres brauchte alle vier, und alle vier liegen hier im Haus: die Platinen, die Firmware, das Gehäuse und die Feldtests. Genau deshalb lohnt es sich, uns ein Produkt zu bringen, das mit Akustik nichts zu tun hat. Seine Physik ist eine andere; der Weg von der Architektur über Messung und Fehleranalyse bis zur überarbeiteten Platine ist derselbe.

Hardware und die Software darauf — so viel oder so wenig vom Stack, wie Sie brauchen.

Projekte beginnen meist an einem dieser Punkte und wachsen von dort. Wenn die Hardware bereits existiert und nur die Firmware darauf fehlt, beginnen Sie unten bei Firmware & Embedded-Software.

Sensorgeräte zuerst, weil dort die Erfahrung liegt. Die Disziplin ist nicht auf Schall beschränkt.

Detektion und Lagebild

Passive akustische Detektion und Richtungsbestimmung, Perimeter- und Objektüberwachung, Fahrzeug- und Maschinensignaturen, Ereignislokalisierung. Verteidigung, kritische Infrastruktur, Flughäfen und Häfen — die Familie, zu der unser eigenes Produkt gehört.

Industrie- und Prozesssensorik

Zustandsüberwachung an rotierenden Maschinen, Schwingungs- und Schallsignaturen, die ein Lager ankündigen, bevor es ausfällt, Durchfluss und Druck in Rohrleitungen, Leckerkennung, Füllstände in Tanks und Silos, und Nachrüstsensorik an Maschinen, die nie dafür gebaut wurden, etwas zu melden.

Sicherheit und Umwelt

Gas- und Chemikaliendetektion, Luftqualität und Feinstaub, Wasserqualität, Lärm- und Strahlungsüberwachung. Lange Standzeiten, enge Energiebudgets und Messwerte, auf die jemand reagieren können muss.

Konsum- und Profigeräte

Alles mit Mikrocontroller, Sensor, Akku und Bedienoberfläche: Audiogeräte, Wearables, Handgeräte, vernetzte Hausgeräte, professionelle Werkzeuge. Weniger Randbedingungen als ein Achtkanal-Array, dieselbe Disziplin.

Messgeräte, Datenlogger und Prüftechnik

Labor- und Feldmessgeräte, Datenlogger, automatisierte Prüfstände und Kalibriervorrichtungen. Kleine Stückzahlen, hohe Anforderungen an Korrektheit, und Käufer, die die Methodik vor dem Preis lesen.

Vernetzte Anlagen

Maschinen, die melden müssen: Gateways, Telemetrie, Anlagen- und Flottenüberwachung, und Geräte, die mit einer Plattform sprechen — die wir ebenfalls bauen können, statt sie abzugeben.

Das Sensorelement selbst ist meist der Teil, den wir integrieren, nicht der schwierige Teil. Wir haben keinen Gassensor gebaut. Wir haben alles gebaut, was um einen herum liegt — Erfassung, Zeitbezug, Verarbeitung, Gehäuse und Feldvalidierung — und genau das entscheidet in der Regel, ob ein Sensorprodukt funktioniert.

Der Wandler ändert sich. Die Ingenieursarbeit darum herum nicht.

Drei Platinenentwürfe und das Gehäuse darum — im Haus konstruiert, bestückt und vermessen.

Die Erfassungsplatine mit ESP32-P4-Controller und Beschaltung
ErfassungsplatineESP32-P4, acht synchronisierte Audiokanäle an einem gemeinsamen Takt. Feinpitch-Layout bis 0,35 mm.
Ein Paar Takt- und Datenverteilungsplatinen mit RJ45-Buchsen
Takt- & DatenverteilungLVDS über RJ45. Validiert über eine 15-m-Verbindung, keine Datenfehler.
Mikrofon-Trägerplatinen auf der gefrästen Array-Platte vor der Montage
Mikrofon-TrägerplatinenKleine, wiederholte Platinen mit je einem MEMS-Mikrofon, acht pro Einheit.
Das oktagonale Sensorknoten-Gehäuse, geschlossen, mit leuchtender Status-LED
GehäuseIn FreeCAD um das Array herum modelliert. Akustische Tiefe an allen acht Mikrofonsitzen auf 3,2 mm gehalten.

Und der Labortisch, von dem es kommt

Eine Hand hält die Unterseite einer Knoten-Deckplatte, ringsum montierte Mikrofon-Trägerplatinen und der dazwischen verlegte Kabelbaum
MikrofonmontageTrägerplatinen in der Deckplatte, jede auf ihrer eigenen Öffnung, von Hand verkabelt.
Ein geöffnetes Knoten-Basisgehäuse auf einer ESD-Matte mit der Hauptplatine und einer kleinen Trägerplatine darin, daneben ein Multimeter
Platine im GehäuseElektronik und Mechanik gegeneinander eingepasst statt nacheinander.
Ein Oszilloskop auf dem Labortisch zeigt zwei Taktsignale, eines gelb und eines blau, die nach fünfzehn Metern Kabel zwischen zwei Sensorknoten im Gleichlauf bleiben
Zwei Knoten, eine ZeitbasisMaster- und Slave-Abtasttakt nach fünfzehn Metern gewöhnlichem Kabel, gemessen statt simuliert.
Ein facettiertes, mehrstufiges Array-Gehäuse auf einer Werkbank, umgeben von Oszilloskop, Lötstation, Digitalmikroskop und Multimeter-Prüfspitzen
Eine frühere GeometrieCharakterisiert, dann durch eine einfachere ersetzt, die besser gemessen hat. Dafür sind Prototypen da.

Das sind die Platinen und Teile hinter unserer eigenen Sensorplattform. Sie wurden hier konstruiert, hier beschafft, hier bestückt, hier in Betrieb genommen und auf Basis der Messergebnisse überarbeitet — anschließend gegen eine RTK-GPS-Referenz vermessen, mit veröffentlichten Ergebnissen und offen genannten Grenzen.

Genau dieser vollständige Zyklus ist der Punkt. Ein Layout können viele erstellen. Deutlich weniger haben die Stückliste beschafft, die Bauteile gesetzt, auf dem Labortisch herausgefunden, was nicht stimmt, und die Revision gedreht, die es behoben hat.

Die mechanische Seite gehört ebenfalls dazu. Das Gehäuse oben wurde in FreeCAD als Konstruktionsteil modelliert, nicht als Hülle um die Elektronik herum gezeichnet: Mikrofonsitze an der Array-Geometrie positioniert, eingelassen, und die akustische Tiefe vor jedem Mikrofon auf 3,2 mm gehalten, damit alle acht Kanäle denselben Weg sehen. Es wurde auch komplexere Geometrie gebaut als diese, etwa das facettierte Array oben, zusammengesetzt aus rund fünfundfünfzig Bezugsebenen.

Zum Produkt und seinen Messungen →

Links steht unseres. Rechts steht, was es Ihnen bringt.

Was wir gebaut habenWas das für Ihr Gerät bedeutet
Acht Mikrofone an einem gemeinsamen Takt abgetastetJedes Produkt, bei dem mehrere Sensoren zeitlich übereinstimmen müssen und nicht nur nacheinander melden.
Eine zweite Einheit über zig Meter gewöhnliches Kabel in derselben Zeitbasis gehaltenVerteilte Geräte, die im Takt bleiben — ohne GNSS-Zeit und ohne Funksynchronisation.
Akustische Tiefe an allen acht Sitzen auf 3,2 mm gehaltenMechanische Konstruktion, die der Physik der Messung folgt, statt um eine fertige Platine gezeichnet zu werden.
Zehn CAD-Modelle, 297 bemaßte Skizzen, drei KonstruktionsgenerationenGehäuse und mechanische Teile, die echte Iterationen durchlaufen — gedruckt, eingepasst und gemeinsam mit der Elektronik überarbeitet.
Drei Platinenentwürfe hier beschafft, bestückt, in Betrieb genommen und überarbeitetIhre Platine wird gebaut und vermessen, nicht als Gerber-Satz exportiert und gehofft.
Detektion und Richtung auf dem Knoten selbst gerechnetVerarbeitung auf dem Gerät, damit das Produkt auch dann funktioniert, wenn die Verbindung es nicht tut.
Gegen RTK-GPS-Referenz validiert, Grenzen veröffentlichtSie erfahren, was Ihr Gerät tatsächlich leistet — einschließlich der Stelle, an der es aufhört zu funktionieren.

Ein Produkt ist selten nur Hardware. Vier Ebenen, und wir bauen alle vier.

Hardware — dieser Bereich

SENSOR & PLATINE

analoges Frontend, Erfassung, Energie, Schnittstellen

FIRMWARE

Echtzeiterfassung, Verarbeitung auf dem Gerät

Software — der andere Bereich

DATEN & BACKEND

wohin die Messwerte gehen und was mit ihnen passiert

OBERFLÄCHE

das Web oder die App, die jemand tatsächlich benutzt

Die meisten Projekte für vernetzte Geräte verteilen diese vier Ebenen auf getrennte Dienstleister — und genau an dieser Naht entsteht die meiste Reibung. Hier ist es ein Team, und die Schnittstelle zwischen Firmware und Backend ist eine Entwurfsentscheidung statt ein Integrationsproblem, das spät auffällt.

Die letzten beiden Ebenen sind unsere Softwareseite — Anwendungen, Backends und Integrationen, dazu die Website, die das Produkt erklären muss, sobald es existiert. Zu Softwareentwicklung & Webentwicklung →

Dieselbe Abfolge, ob es unsere Hardware ist oder Ihre.

  1. 01

    Anforderungen und Architektur

    Was das Gerät messen oder tun muss, unter welchen Randbedingungen — Energie, Baugröße, Umgebung, Kosten, und womit es sprechen soll.

  2. 02

    Schaltplan und Bauteilauswahl

    Bauteile werden ebenso nach Verfügbarkeit und Lebenszyklus gewählt wie nach Datenblattwerten. Ein perfektes Bauteil, das man nicht kaufen kann, ist kein Bauteil.

  3. 03

    Layout

    Platzierung und Routing gegen die Physik gedacht — Rückstrompfade, Impedanzen, thermisches Verhalten — nicht nur gegen die Design-Rules.

  4. 04

    Mechanische Konstruktion

    Gehäuse und Befestigung im CAD um die Elektronik und um das herum modelliert, was der Sensor physikalisch braucht — gedruckt, angepasst und gemeinsam mit der Platine iteriert statt danach.

  5. 05

    Beschaffung und Bestückung

    Stückliste beschafft, Platinen im Haus bestückt in Prototypenstückzahl — das hält die Schleife zwischen Entwurfsentscheidung und physischer Platine kurz.

  6. 06

    Inbetriebnahme und Test

    Einschalten, jede Baugruppe nachweisen, dann messen. Befunde werden festgehalten, auch die unbequemen.

  7. 07

    Revision

    Ein zweiter Durchlauf auf Basis dessen, was der Labortisch tatsächlich gezeigt hat. Platinen, die nie überarbeitet wurden, wurden meist nie richtig getestet.

Die meisten Ingenieurdienstleistungen werden über abstrakt beschriebene Fähigkeiten verkauft. Unsere wird über ein Gerät verkauft, das man ansehen kann: Die Platinen oben existieren, sie funktionieren, und die damit gewonnenen Zahlen sind samt ihrer Grenzen veröffentlicht.

Das Unternehmen ist klein und gründergeführt. Entwurf, Bestückung, Inbetriebnahme und die Auskunft darüber, was schiefgelaufen ist, bleiben in denselben Händen. Dazwischen liegt keine Ebene, in der Informationen verloren gehen. Mehr dazu, wer das hier baut →

Ein Gerät im Kopf?

Bringen Sie die Randbedingungen und das, was bereits existiert — eine Skizze, ein Lastenheft, eine Platine, die halb funktioniert. Sie bekommen eine ehrliche Einschätzung zu Machbarkeit, Vorgehen und dazu, ob wir die Richtigen dafür sind.

Projekt besprechen →