Kurz gesagt: Ein ESP32-S3 und eine PCA9685-Platine steuern bis zu 16
Servos – für Schranken, Tore, Klappen und Signale. Der Servostecker passt ohne
Adapter direkt auf die Platine, aufgebaut wird auf einem Mini-Steckbrett mit
Hebelklemmen; gelötet werden nur die Stiftleisten des ESP32. Die kostenlose App
SceneFX spielt die Firmware auf und bewegt die Servos nach einem Tagesablauf:
Das Scheunentor geht morgens auf, wenn der Bauer zum Stall geht, und abends
wieder zu.
Neu hier? Aus RailFX ist SceneFX geworden. Die Arduino-Module aus der
RailFX-Reihe brauchten für jede Aufgabe eigenen Code. Die SceneFX-Module
bekommen ihre Firmware aus der App und ihre Befehle per WLAN – programmieren
musst du nichts.
Warum eine PCA9685 für Servos?
Ein Servo braucht ein sauberes, gleichmäßiges Steuersignal – sonst zittert er.
Die PCA9685 erzeugt sechzehn dieser Signale selbst, unabhängig davon, was der
ESP32 gerade tut, und braucht dafür nur zwei Datenleitungen (I²C). Sie wird
sogar ausdrücklich als Servotreiber verkauft: Jeder Kanal hat genau die drei
Pins, die ein Servostecker braucht.
Es ist dieselbe Platine wie beim Licht-Modul.
Der Unterschied liegt in der Firmware: Für Servos taktet sie die Platine auf
50 Hz statt auf 1 kHz. Ein Modul hat deshalb genau eine Aufgabe – Licht oder
Bewegung, nicht beides gemischt.
Bauteile
Die Teile bekommst du bei den üblichen Elektronik-Händlern (Bezugsquellen:
Bauteile für Arduino – hier bekommst du Nachschub).
| Teil | Menge | Hinweis |
|---|---|---|
| Waveshare ESP32-S3 Mini | 1 | Stiftleisten anlöten, dann steckt es im Steckbrett |
| USB-C-Datenkabel | 1 | muss Daten übertragen – reine Ladekabel funktionieren nicht |
| Mini-Steckbrett (170 Kontakte) | 1 | ohne Stromschienen; trägt nur den ESP32 und die Diode |
| 12-V-Steckernetzteil, mind. 2 A | 1 | Hohlstecker 5,5 × 2,1 mm – Servos ziehen im Anlauf ein Vielfaches ihres Ruhestroms |
| DC-Buchse mit Schraubklemmen | 1 | Netzteil einstecken, nichts löten |
| Spannungswandler 12 V → 5 V (Buck, 3 A) | 1 | fest auf 5 V, mit Kabelenden; trägt vier bis sechs Micro-Servos |
| Wago-Hebelklemmen, 3-fach | 2 | eine für GND, eine für 5 V – deine Stromschienen |
| Diode SS34 (Schottky) oder 1N4007 | 1 | zwischen 5-V-Klemme und 5-V-Pin des ESP32 |
| Steckbrücken | einige | männlich-männlich, dazu ein paar männlich-weiblich |
| PCA9685-Platine (16 Kanäle) | 1 | Adresse 0x40 lassen, wie sie ab Werk ist |
| Servo SG90 oder MG90S | bis 16 | Micro-Servo, 5 V; der dreipolige Stecker passt direkt |
Schaltung und Aufbau
1. ESP32 aufs Steckbrett
Löte die Stiftleisten an das Waveshare ESP32-S3 Mini und steck es so in das
Mini-Steckbrett, dass es über der Rille in der Mitte sitzt und der
USB-C-Anschluss nach links über den Rand zeigt. So hat jeder Pin eine eigene
Reihe freier Kontakte.
2. Strom: 12 V rein, 5 V raus
Das Netzteil kommt in die DC-Buchse mit den Schraubklemmen. Von dort gehen die
beiden Eingangsdrähte des Spannungswandlers ab: Rot an Plus, Schwarz an Minus.
Auf der anderen Seite gibt der Wandler feste 5 V ab – sein schwarzer Draht
kommt in die erste Wago-Klemme (ab jetzt GND), der andere in die zweite (5 V).
Das Netzteil bleibt ausgesteckt, bis alles verdrahtet ist.
Das ist der Schritt, an dem sonst am meisten schiefgeht: Servos ziehen beim
Anfahren kurzzeitig sehr viel Strom – mehr, als der Regler auf dem ESP32-Board
verträgt. Ihr Strom kommt deshalb vom Netzteil über den Wandler, nie aus dem
USB-Anschluss.
3. ESP32 versorgen – mit Diode
Ein schwarzer Draht vom GND-Pin des ESP32 in die GND-Klemme. Die 5 V kommen
nicht direkt ans Board, sondern über die Diode: Steck sie ins Steckbrett, mit
dem Ring zum ESP32 hin. Dann ein Draht von der 5-V-Klemme an das freie Ende der
Diode und ein kurzer vom Ring-Ende zum 5-V-Pin.
Die Diode ist deine Update-Versicherung: Mit ihr kannst du jederzeit das
USB-Kabel einstecken, während das Netzteil dran bleibt – in jeder Reihenfolge,
nichts speist zurück.
4. PCA9685: Strom für die Servos
Die PCA9685-Platine kommt nicht ins Steckbrett, sie liegt daneben. Oben hat sie
eine grüne Schraubklemme mit V+ und GND – dort kommt der Strom für die Servos
an, getrennt von der Logik. GND an die GND-Klemme, V+ an die 5-V-Klemme.
5. Vier Signaldrähte
An der Stiftleiste der Platine stehen GND, OE, SCL, SDA, VCC und V+. Vier davon
bekommen einen Draht zum ESP32:
| PCA9685 | ESP32-S3 Mini | Farbe |
|---|---|---|
| GND | GND | schwarz |
| VCC | 3V3 | rot |
| SCL | GP6 | gelb |
| SDA | GP5 | grün |
Achte auf die letzten beiden: Auf der Platine steht SCL vor SDA, am ESP32 liegt
GP5 vor GP6 – die zwei Drähte kreuzen sich. OE und V+ an der Stiftleiste
bleiben frei. Mehr Signalverbindung braucht es nicht, egal wie viele Servos
später daran hängen. Und VCC ist nicht V+: VCC ist die Logik (3,3 V vom ESP32),
V+ der Servostrom (5 V aus der Klemme). Wer sie verwechselt, hat eine stumme
Platine.
6. Servos anstecken
Der Servostecker passt genau auf die drei Pins eines Kanals. Achte auf die
Richtung:
| Ader am Servo | Pin der Platine |
|---|---|
| braun oder schwarz | GND (außen) |
| rot | V+ (Mitte) |
| orange oder gelb | PWM |
Dann Netzteil einstecken und USB anschließen. Zuckt ein Servo beim Einschalten
kurz, ist das normal – er fährt seine Nullstellung an.
Wie viele Servos du anschließen kannst, entscheidet nicht die Platine, sondern
dein Netzteil und der Wandler: 3 A reichen für vier bis sechs Micro-Servos, die
nicht alle gleichzeitig anfahren. Für mehr brauchst du einen stärkeren Wandler.
Firmware und erste Bewegung
Die Firmware musst du nicht selbst schreiben oder kompilieren. Lade
SceneFX
herunter (kostenlos, Mac und Windows), steck das Board per USB an und füge in
der App ein Modul vom Typ Bewegung hinzu. Die App spielt die Firmware auf
und richtet das WLAN ein (2,4 GHz). Danach braucht das Modul kein USB mehr.
Beim Start sucht das Modul selbst nach der PCA9685. Findet es keine, schick ihm
über den seriellen Monitor den Befehl I2C – es antwortet, ob etwas am Bus
hängt und ob SDA und SCL vertauscht sind.
Tore mit Gewohnheiten
In der App ziehst du Motive auf eine Karte deiner Anlage und verbindest jedes
mit einem Kanal des Moduls. Mit „Kurz zeigen" winkt der Servo einmal, damit du
siehst, welchen du gerade in der Hand hast; „Kurz vorführen" spielt das
Verhalten des Motivs einmal ab.
Die Motive bringen mit, wann und wie sie sich bewegen:
- Das Scheunentor aus der Erweiterung „Höfe und Nachbarn" geht morgens
gegen Viertel vor sechs auf, wenn der Bauer zum Stall geht, und abends gegen
zehn wieder zu – langsam, mit etwas Streuung von Tag zu Tag. Zieht ein
Gewitter oder Sturm auf, fällt es zu. - Die Kiosk-Klappe aus der Erweiterung „Bahnhof" geht hoch, wenn der Kiosk
aufmacht, und runter, wenn er schließt – und schnell zu, wenn es anfängt zu
regnen.
Und weil Motive auch klingen, hörst du das Tor knarren, während es sich
bewegt – über die Lautsprecher am Computer.
Zwei Lehren
Der Strom kommt nie aus USB. Servos ziehen im Anlauf ein Vielfaches ihres
Ruhestroms. Das ist mehr, als der kleine Regler auf dem ESP32-Board
verträgt. Deshalb Netzteil, Buck-Wandler und Hebelklemmen – auch wenn es
erst einmal nach mehr Aufwand aussieht.
Ein brummender Servo steht an. Wird ein Servo heiß und brummt, drückt er
gegen einen mechanischen Anschlag. Nimm ihn sofort vom Strom und begrenze den
Weg in der App, statt ihn gegen den Anschlag fahren zu lassen.
Häufige Fragen
Welche Servos passen?
Micro-Servos für 5 V wie SG90 oder MG90S. Ihr dreipoliger Stecker passt ohne
Adapter auf die Platine.
Wie viele Servos kann ich anschließen?
Die Platine hat 16 Kanäle. Wie viele davon gleichzeitig laufen können,
bestimmt die Stromversorgung: Mit einem 3-A-Wandler sind es vier bis sechs
Micro-Servos, die nicht alle gleichzeitig anfahren.
Brauche ich eine Digitalzentrale?
Nein. Die Servos laufen über WLAN und sind unabhängig vom Fahrbetrieb –
analog oder digital, jede Spurweite.
Kann ich Licht und Servos an dieselbe Platine hängen?
Nein. Für Servos läuft die Platine mit 50 Hz, für Licht mit 1 kHz – ein Chip
kann nur einen Takt. Nimm für Licht ein eigenes Licht-Modul.
Muss der Computer laufen?
Ja. Die Module sind bewusst einfach: Sie empfangen und bewegen. Der Tag, die
Gewohnheiten und die Szenen laufen in der App.
Die App, die Firmware und die bebilderte Werkstatt zu jedem Modul gibt es
kostenlos auf scenefx.de.
Licht und Bewegung sind noch Beta: Die Module funktionieren, aber nicht jedes
Heimnetz ist gleich.
Aus RailFX ist SceneFX geworden
Dein nächstes RailFX-Modul ist eine App
In den RailFX-Tutorials bekommt jeder Effekt sein eigenes Modul: hier eine Kirche mit DFPlayer, dort ein Blaulicht mit Nano. Was fehlt, ist der Tag, der alles zusammenhält. Den gibt SceneFX deiner Anlage.
- Klang zuerst. Zwei Lautsprecher, App starten: Die Kirche schlägt zur vollen Stunde, im Gasthaus wird es abends laut, und manchmal zieht ein Gewitter auf.
- Szenen statt Sketche. Kleine Abläufe mit Rollen – „Letzte Runde in der Kneipe“, „Das Dorf geht schlafen“ –, die du mit deinen Motiven besetzt.
- Und fürs Löten: Licht und Bewegung laufen über WLAN-Module mit ESP32, die du selbst aufbaust. Noch in der Beta.
Kostenlos für macOS (Apple Silicon) und Windows 10/11 · Erweiterung „Dorf“ inklusive · weitere Erweiterungen je 39,90 €
SceneFX kostenlos laden
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