Festlegungen

Achteckiger Clip nach Render, Schlüsselweite 60 mm, Eckmaß 64,9 mm, Gehäusehöhe 16 mm, mit Klettpad 18,5 mm. Oberseite flach, Fase 0,8 mm umlaufend. Die USB-C-Buchse sitzt mittig in der Frontfläche, auf halber Höhe (Z 8,0). Allgemeintoleranzen nach ISO 2768-m, Wandstärke 1,5 mm, Deckwand 2,0 mm. Für Spritzguss 1° Entformungsschräge.

Die vier Mikrofonschlitze haben die Sichelform aus dem Telron-Logo: innen ein Kreisbogen R13 um die Mitte, außen ein flacherer Bogen R8,6, dessen Mittelpunkt 7,45 mm vom Zentrum in Richtung des Schlitzes liegt. Scheitel bei R16,05, größte Breite 3,05 mm, Enden bei ±39° mit Spitzen R0,3 verrundet. In jedem Schlitz liegt 0,4 mm vertieft ein schwarzes Akustikgewebe. Unter jedem Schlitz sitzt ein Mikrofon auf R14,5.

In der Mitte eine runde Scheibe Ø14,8, umgeben vom Logo-Ring (Fuge bis Ø16). Sie ist keine Taste, sondern die Tippfläche. Der Lichtleiter Ø4 in der Mitte ist der Punkt des Logos und zeigt die Status-LED. Die Seitengitter auf den vier Schrägflächen sind geschlossen und reine Optik, so bleibt das Gehäuse einfacher dicht. Der kleine gravierte Pfeil bleibt, weil der Clip nur so weiß, wo vorn ist.

Höhenaufbau (Z ab Gehäuseunterseite)

Schallweg

Gewebe im Schlitz, Windschutzschaum in einer geschlossenen Kammer unter dem Schlitz, Port Ø1,2 im Kammerboden, ePTFE-Membran, Silikondichtung, Mikrofon mit Schallöffnung nach oben. Weil die Mikrofone auf der Oberseite der Platine sitzen, ist die ganze Unterseite frei für den Akku. Die Kammer bremst Wind, bevor er das Mikrofon erreicht. Die Membran macht das Gehäuse wasserdicht (Ziel IP67), kostet aber ein paar dB, das am Prototyp messen.

Elektronik im Schnitt: links die USB-C-Buchse J1, in der Mitte der Tap-Sensor U3 und die LED D1 unter dem Lichtleiter, rechts außen der NFMI-Baustein U2 mit Spule L2. Die Schnittebene geht durch die Mikrofone MK1 (rechts) und MK3 (links).

Schrauben und Gewindeeinsätze liegen nicht in der Schnittebene, siehe Blatt 3 und 4.

Stückliste Mechanik

Montagereihenfolge

1. Lichtleiter (3) von innen in die Oberschale drücken, Gewindeeinsätze (5) heiß einpressen.
2. Membranen (6) unter die vier Kammerböden kleben, Dichtungen (7) darauf setzen.
3. Akkupolster (11) und Akku (10) in die Unterschale, Akkustecker an J2.
4. Platine (8) auf die Schraubdome legen, USB-C in die Öffnung führen.
5. O-Ring (9) in die Nut, Oberschale aufsetzen.
6. Schrauben (14) von unten, handfest mit ca. 0,1 Nm.
7. Schaum (2) von oben in die vier Kammern drücken, Gewebe (1) in den Absatz der Schlitze kleben.
8. Kappe (13) einsetzen, Klettpad (15) aufkleben, Dichtheit prüfen.

Für den ersten Prototyp reichen Schrauben. In Serie kann die Trennfuge ultraschallverschweißt werden, dann ist der Akku aber nicht mehr tauschbar.

Platine

4 Lagen FR4, 1,0 mm, ENIG, Kontur SW 56 mit Aussparung für die Mid-Mount-USB-C-Buchse. Lage 2 durchgehend Masse. Die vier Mikrofone sitzen auf der Oberseite genau unter den Schlitzen, auf Teilkreis R14,5 bei 0°, 90°, 180° und 270°. Nebeneinanderliegende Mikrofone sind 20,5 mm voneinander entfernt, gegenüberliegende 29 mm. Daraus rechnet der Controller über Laufzeitunterschiede die Richtung.

Alle Bauteile auf der Oberseite sind höchstens 1,0 mm hoch, damit sie unter die Mikrofonkammern passen. Einzige Ausnahme ist die NFMI-Spule L2 am Rand, dort ist außerhalb der Kammern genug Höhe. Die Unterseite bleibt bis auf den Akkustecker J2 frei.

Die NFMI-Spule L2 liegt quer am Rand, in ihrer Nähe keine großen Kupferflächen. U8 (KI-Audiochip) und U9 (Drucksensor für Explosionsdruck) sind Bestückungsoptionen, der Platz ist reserviert. U9 braucht noch einen eigenen Druckzugang durch eine Membran. Abblockkondensatoren und Widerstände sind nicht einzeln gezeichnet. TP1 ist ein Tag-Connect-Footprint für den STM32, TP2 vier Prüfpads für das BLE-Modul. Ringe um die vier Bohrungen Ø1,8 bleiben frei, dort drücken die Schraubdome.

Stromversorgung und Signale

Alles außer LED, Lader und Akkustand läuft auf einer 1,8-V-Schiene aus einem Wandler mit sehr kleinem Eigenverbrauch. Die blaue LED braucht fast 3 V, deshalb hängt sie direkt an VBAT und wird über zwei kleine MOSFETs vom Controller gedimmt.

Der Clip funkt nicht mehr. Er spricht per NFMI mit der Armeinheit, also über ein schwaches Magnetfeld, das nach etwa 1 m praktisch verschwindet. Er sendet nur, wenn er etwas zu melden hat, und nie Audio, nur Ergebnisse. Die Team-Verbindung liegt komplett in der Armeinheit, siehe Blatt 8 bis 10.

Für bessere Erkennung ist ein eigener KI-Audiochip (U8) vorgesehen, zum Beispiel aus der Syntiant-NDP-Reihe. Er rechnet das Erkennungsmodell mit einem Bruchteil des Stroms, der STM32 übernimmt dann nur noch Richtung, Verfolgung und Steuerung. Der Drucksensor U9 protokolliert später Explosionsdruck für die Erkennung von Hirnverletzungen.

So funktioniert das Pairing

Fünfmal zügig auf die runde Mittelscheibe tippen. Der Beschleunigungssensor meldet jeden Tap per Interrupt, der Controller zählt. Nach 600 ms Pause wird ausgewertet: genau fünf Taps starten das Pairing, die LED pulsiert blau und der Clip wartet 60 s auf eine Armeinheit. Dafür den Clip direkt an die Armeinheit halten, die Kopplung läuft per NFMI auf wenige Zentimeter. Sobald sie gekoppelt ist, leuchtet die LED 2 s blau und geht aus.

Parameter

LED-Codes

Firmware, vereinfacht

// Tap-Logik im STM32, ausgelöst von U3 INT1 (Einzel-Tap, Z-Achse)
#define T_MIN     150   // ms Entprellung
#define T_GAP     600   // ms Pause = Ende der Folge
#define T_MAX    3000   // ms maximale Dauer der Folge
#define T_QUIET   300   // ms Ruhe vor dem ersten Tap

void on_tap(uint32_t now) {
  if (n == 0) {
    if (!was_quiet(T_QUIET)) return;   // Laufen, Fahrzeug: ignorieren
    t_first = now;
  } else if (now - t_last < T_MIN) {
    return;                            // derselbe Tap zweimal erkannt
  }
  n++;
  t_last = now;
  timer_restart(T_GAP, on_sequence_end);
}

void on_sequence_end(void) {
  bool ok = (t_last - t_first) <= T_MAX;
  if (ok && n == 5) {
    if (state == PAIRING) pairing_stop();   // 2x kurz blau
    else pairing_start(60000);              // blau pulsierend
  } else if (ok && n == 3) {
    show_battery(1000);
  }
  n = 0;
}

Stückliste Elektronik

Teilenummern sind Vorschläge. Vor der Bestellung Datenblätter, und Verfügbarkeit prüfen.

Energiebudget

Akku 500 mAh × 3,7 V = 1,85 Wh. Das reicht rechnerisch für rund 110 h bei 20 °C. Bei -20 °C liefert ein LiPo grob nur die Hälfte, also etwa 55 h. Das Ziel von 2 Tagen ist damit auch im Winter erreicht, aber mit weniger Reserve. Die größte Unsicherheit ist der Strom von U1 für das KI-Modell, das am Prototyp messen. Wenn die Werte halten, kann der Akku in Revision B kleiner werden und das Gehäuse flacher.

Offene Punkte vor Revision B

1. NFMI-Reichweite vom Helm zur Armeinheit messen, siehe Blatt 10.
2. Richtungsgenauigkeit messen: Die Mikrofone liegen nur 29 mm auseinander (gegenüber), 8 Sektoren sind machbar, aber knapp. Falls zu ungenau, Schlitze weiter nach außen legen.
3. Dämpfung durch Gewebe, Schaum und Membran messen, Windgeräusch bei 30 km/h testen.
4. Top-Port-Mikrofon mit hoher Übersteuerungsgrenze auswählen (Schüsse in der Nähe).
5. Tap-Schwellen am echten Helm abstimmen, Fehlauslösung bei Laufen und Anstoßen prüfen.
6. Laden nur zwischen 0 und 45 °C, NTC im Akku zwingend.
7. Aus diesen Blättern als Nächstes: Gehäuse als CAD mit STEP-Export und Schaltplan plus Layout in KiCad.

Aufbau

Jeder Soldat trägt 1 bis 3 Telron-Clips (Helm, Schultern oder Rucksack) und eine Armeinheit. Die Clips erkennen selbst und melden nur Ergebnisse: Richtung, Klasse, Sicherheit und Zeitstempel. Audio verlässt den Clip nie. Die Armeinheit rechnet alle Meldungen zusammen, dreht sie mit Kompass und Lagesensor in die richtige Richtung und zeigt die Minimap.

Was mehrere Clips bringen

Am selben Soldaten: bessere Abdeckung rundum, weil Kopf und Körper nichts mehr verdecken, mehr Signal und weniger Fehlalarme. Die Entfernung messen sie nicht, dafür stehen sie zu nah beieinander. Zwischen zwei Soldaten mit mindestens 20 m Abstand: Die Richtungen kreuzen sich, daraus ergibt sich ein echter Punkt auf der Karte. Dafür braucht jede Armeinheit ihre Position per GNSS. Wird GNSS gestört, zeigt die Minimap nur Richtungssektoren.

Funk und Ortbarkeit

Team-Signale gehen nur per Funk, das lässt sich nicht emissionsfrei lösen. Für Militärkunden ist die bessere Variante, die Daten über die vorhandenen Truppenfunkgeräte oder ATAK zu schicken. Dann kommt kein zusätzlicher Sender dazu. Das eigene Sub-GHz-Modul ist für Prototypen und Kunden ohne eigenes Netz.

Festlegungen

Flexibles Gehäuse aus Silikon, 84 × 56 mm, 7,5 mm dick, innen auf ca. R44 vorgeformt, damit es ohne Spannung am Unterarm anliegt. Die Elektronik sitzt auf einer Rigid-Flex-Leiterplatte: ein starres Mittelteil mit Controller, GNSS und Funk, zwei flexible Flügel mit je einem flachen Akku. Befestigung mit 40 mm Klettband, das in einem Kanal unter dem Gerät läuft, alternativ direkt auf einem Klettfeld am Ärmel. USB-C sitzt an der Handseite mit Silikonkappe, der Vibrationsmotor im linken Flügel. Ein Lichtsensor oben am Rand schaltet automatisch in den Nachtmodus.

Display

Aktive Fläche 64 × 40 mm. Das Display bekommt eine Touch-Lage mit Handschuhmodus, vor allem für die Eingabe des Rufnamens. Flexibles AMOLED ist schnell und bei dunkler Karte sparsam, braucht nachts aber zwei Modi: Rot für den Einsatz ohne Nachtsichtgerät und stark gedimmtes NVIS-Grün mit NVIS-Filter vor dem Display für den Einsatz mit Nachtsichtgerät. Welcher Modus nachts automatisch kommt, wird in der Setup-App festgelegt. Flexibles E-Paper leuchtet gar nicht und braucht kaum Strom, aktualisiert aber nur etwa alle 0,3 s. Für die Minimap reicht beides. Flexible Displays sind in kleinen Stückzahlen schwer zu bekommen, für den ersten Prototyp daher notfalls ein leicht gebogenes starres Display.

Minimap

Alle Zustände des Interfaces zeigt Blatt 11. Blickrichtung ist oben, das Dreieck in der Mitte ist der Träger. Die Ringe zeigen nur dann Entfernung, wenn eine Kreuzpeilung vorliegt. Ohne Kreuzpeilung leuchtet der ganze Sektor der erkannten Richtung. Kleine Quadrate sind Teamkameraden, sofern ihre Position bekannt ist.

Bedienung über Tippen

Kopplung und Gruppenbeitritt laufen über NFMI auf wenige Zentimeter. Dabei werden die Schlüssel getauscht, ohne dass etwas gefunkt wird. Das Doppeltippen reagiert sofort, wenn innerhalb von 400 ms kein dritter Tap folgt.

Energie Armeinheit

2 × 400 mAh × 3,7 V = 3,0 Wh. Das ergibt rund 60 h mit Display und rund 120 h im Dunkelmodus, bei Kälte etwa die Hälfte. Alle Werte sind Schätzungen, am Prototyp messen.

Offene Punkte

1. NFMI-Reichweite vom Helm bis zum Unterarm messen, auch mit Schutzweste und Funkgerät dazwischen.
2. Beschaffung flexibler Displays in kleinen Stückzahlen klären.
3. Frequenzen für den Team-Funk: Prototypen im freien Sub-GHz-Band, im Einsatz braucht es freigegebene Frequenzen oder die Anbindung an Truppenfunk.
4. Zeitsynchronisation zwischen den Armeinheiten für die Kreuzpeilung, per GNSS oder über den Funk.
5. Tap-Muster am Arm testen, damit Stöße beim Laufen oder Schießen nichts auslösen.

Symbole

Animationen

Im Ruhezustand bewegt sich nichts. Bewegung gibt es nur, wenn etwas passiert, dadurch fällt jeder Alarm sofort auf. Ob Telron hört, zeigen die gefüllten Clip-Symbole oben rechts. Die Bedienelemente sind bewusst fast neutral, kräftige Farben gibt es nur für Bedeutung: Blau Team, Gelb unbekannt, Rot Gefahr. In den Nachtmodi werden Animationen ruhiger und dunkler. Rot schont das Auge, ist aber für Nachtsichtgeräte hell, dafür gibt es den NVIS-Modus in gedimmtem Grün. Bei der Systemeinstellung für reduzierte Bewegung stehen sie still.

So funktionieren Gruppen

Bedienung am Gerät

Vibrationsmuster

Mengen pro Gerät und für einen ersten Prototyp-Satz aus 3 Clips und 2 Armeinheiten. Alle Preise sind Richtwerte in Euro für Kleinstmengen, ohne Versand und Zoll, und schwanken je nach Händler und Lagerbestand. Die Links führen zur Suche beim jeweiligen Händler, dort steht der aktuelle Preis. NFMI-Bauteile werden von NXP nur auf Anfrage bepreist und sind in den Summen nicht enthalten. Kleine Passivbauteile kommen aus der Schaltplan-Stückliste und am besten gleich mit der Bestückung.

Überblick

Schritt 1: Starter-Kit, sofort bestellbar

Damit testest du Erkennung, NFMI-Reichweite und Display, bevor eine eigene Platine existiert.

Clip T1, Elektronik

Clip T1, Mechanik und Material

Armeinheit, Elektronik

Armeinheit, Mechanik

Die größten Kostenblöcke sind die bestückten Leiterplatten (bei Kleinserien stark mengenabhängig) und das flexible Display. NFMI-Chips gibt es teils nur mit NDA, frag dort als Erstes an, das hat die längste Vorlaufzeit.