Wir werden den Aufbau einiger einfacher Schaltungen behandeln. Außerdem werden wir Informationen über das Löten bestimmter elektronischer Komponenten besprechen.
Bestellen Sie ein Set mit Elementen und beginnen Sie mit dem Lernen in der Praxis! Hier gehts zum Shop >>
Ziel des fünften Teils des Lötkurses
In diesem Teil werden wir uns auf das Löten einer großen (sehr großen) Anzahl von Widerständen konzentrieren. Diese Aufgabe dient einem doppelten Zweck. Erstens, und das ist das Offensichtlichste, geht es darum, die Montage von elektronischen Geräten zu üben. Zweitens handelt es sich um eine praktische Übung zu Parallel- und Reihenschaltungen, die bereits im Elektronikkurs (Stufe I) behandelt wurden.
Fertige Sets für Forbot-Kurse
Das Set enthält 5 Leiterplatten und elektronische Bauteile für den Lötkurs, darunter sind: Dioden, Widerstände, Goldpins, Schalter!
Beliebtes Paket (Komponenten und Werkzeuge): Lötmeister
Ein Wald von Widerständen - der Albtraum eines Elektronikers
Wie Sie wahrscheinlich noch aus dem Elektronikkurs wissen, können Widerstände in Reihe und parallel geschaltet werden. Auf diese Weise lassen sich unter anderem Widerstände mit ungewöhnlichen Widerstandswerten realisieren.
Der Schaltplan unserer Platine sieht wie folgt aus:
Wie angekündigt, haben wir hier eine große Anzahl von Widerständen, 27 um genau zu sein, aber um die Sache ein wenig zu vereinfachen, wurden nur zwei Werte von 1k und 100R verwendet. Die Bezeichnungen „Senk-Senkrecht“ und „Waag-Waagerecht“ sagen uns, wie sie zu montieren sind – dazu kommen wir gleich noch.
Theoretische Hausaufgabe
Als zusätzliche Übung kann derjenige, der das möchte, die Summe der Widerstände in jedem Zweig zählen. Das ist nicht schwierig, man muss nur alle Widerstände einzeln betrachten.
In der Praxis sieht die Platine für diese Aufgabe (Nr. 2 aus dem Set) gar nicht so schlimm aus:
Wo soll der entsprechende Widerstand angelötet werden?
Bei dieser Anzahl von Bauteilen (mit unterschiedlichen Werten) wäre es schwierig, die Schaltung allein anhand des Schaltplans zusammenzubauen. Ein Montageplan (ein Bild der Platine aus der Software, mit der sie entworfen wurde) kann ebenfalls nützlich sein:
Die obige Grafik ist eine Ansicht der Platine von oben (Bauteilseite), während das Fehlen eines Laminats in diesem Fall eine Vorschau auf das Leiterbahnlayout ermöglicht. Hier können Sie jedes Bauteil leicht lokalisieren. Vergleichen Sie einfach die Beschreibung des Bauteils, z. B. R1, mit der Beschreibung auf dem Schaltplan.
Montage der Bauteile auf der Platine - in welcher Reihenfolge?
- Wir beginnen mit den niedrigsten Bauteilen und arbeiten uns nach oben,
- Wir löten die Bauteile nach aufeinanderfolgenden Funktionsblöcken.
In den meisten Fällen lohnt es sich nicht, nur die Nummerierung der Bauteile auf der Leiterplatte zu beachten.
Die zweite Methode funktioniert besonders gut bei größeren Platinen. Komplexere Schaltungen bestehen aus verschiedenen Modulen, z. B. Stromversorgung, Mikrocontroller usw. Es lohnt sich dann, sie auf diese Weise zu verlöten. Es ist daher ratsam, sie so zu verlöten, dass die Funktion der einzelnen Module sofort überprüft werden kann.
In der Praxis: Bevor man einen teuren Mikrocontroller einlötet, lohnt es sich, z.B. den Spannungsstabilisator laufen zu lassen und die Kondensatoren einzulöten. Wenn wir beim Einbau des Stromversorgungsmoduls einen Fehler machen, wird dieser erkannt, bevor der Mikrocontroller angelötet wird, und kann somit nicht beschädigt werden.
Bei der besagten Platine wäre es möglich, weitere Dioden mit Widerständen zu verlöten. Allerdings ist die Schaltung so einfach, dass dies nicht viel Sinn macht. Es ist auf jeden Fall einfacher, von den niedrigsten Schaltungselementen anzufangen – also den Widerständen.
BOM - Liste der Komponenten
Für die Platine in diesem Artikel sieht der Abschnitt über die Widerstände wie folgt aus:
R1 100R senk R-EU_0207/2V 0207/2V rcl 1
R2 100R senk R-EU_0207/2V 0207/2V rcl 1
R3 1k waag R-EU_0207/7 0207/7 rcl 1
R4 1k waag R-EU_0207/7 0207/7 rcl 1
R5 1k waag R-EU_0207/7 0207/7 rcl 1
R6 1k waag R-EU_0207/7 0207/7 rcl 1
R7 1k senk R-EU_0207/2V 0207/2V rcl 1
R8 100R waag R-EU_0207/7 0207/7 rcl 1
R9 100R senk R-EU_0207/2V 0207/2V rcl 1
R10 100R waag R-EU_0207/7 0207/7 rcl 1
R11 100R senk R-EU_0207/2V 0207/2V rcl 1
R12 100R waag R-EU_0207/7 0207/7 rcl 1
R13 1k senk R-EU_0207/2V 0207/2V rcl 1
R14 100R waag R-EU_0207/7 0207/7 rcl 1
R15 1k waag R-EU_0207/7 0207/7 rcl 1
R16 1k waag R-EU_0207/7 0207/7 rcl 1
R17 1k senk R-EU_0207/2V 0207/2V rcl 1
R18 1k waag R-EU_0207/7 0207/7 rcl 1
R19 1k waag R-EU_0207/7 0207/7 rcl 1
R20 1k waag R-EU_0207/7 0207/7 rcl 1
R21 1k waag R-EU_0207/7 0207/7 rcl 1
R22 1k waag R-EU_0207/7 0207/7 rcl 1
R23 1k waag R-EU_0207/7 0207/7 rcl 1
R24 100R senk R-EU_0207/2V 0207/2V rcl 1
R25 1k senk R-EU_0207/2V 0207/2V rcl 1
R26 1k waag R-EU_0207/7 0207/7 rcl 1
R27 100R waag R-EU_0207/7 0207/7 rcl 1
Die ersten beiden Spalten sind für uns am wichtigsten. Dort finden wir die Bezeichnung des Widerstandes auf der Platine, z.B. R1, und Informationen über seinen Wert und die Anordnung 100R senkrecht.
Senkrechte und waagerechte Anordnung der Widerstände
- liegend (waagerecht) – die häufigste Lösung,
- stehend (senkrecht).
Um die Schaltkreise zu verkleinern, werden heutzutage oberflächenmontierte Bauteile (SMD) verwendet, mit denen wir uns in diesem Kurs nicht beschäftigen. Diese sind viel schwieriger zu löten – besonders für Anfänger.
In der Praxis wird ein solcher Widerstand benötigt, um Bauteile auf eine der oben genannten Arten zu montieren:
Biegen Sie die Leitungen entsprechend den unten aufgeführten Mustern:
In der Praxis werden die beiden Bauteile später wie folgt in die Platine eingesetzt:
Nachdem Sie nun wissen, wie Sie mit den Bauteilen umgehen müssen, ist es Zeit für die eigentliche Arbeit, nämlich das Löten.
Aufbau der Schaltung: Widerstände
Zunächst beginnen wir mit den Widerständen. Um bequem und schnell arbeiten zu können, schlage ich vor, mit dem Löten aller 100R-Widerstände zu beginnen. Wir überprüfen also auf der vorherigen Materialliste, um welche Widerstände es sich handelt, und beginnen mit R1 und R2.
Dort, wo sich der größere Kreis auf der Beschreibungsschicht befindet, setzen wir das gerade Bein ein, und das gebogene Bein setzen wir in den zweiten Anschluss. Nun ist es an der Zeit, die Platine umzudrehen. Zur besseren Lesbarkeit zeigt das folgende Beispiel die Situation mit nur einem Widerstand.
Das Biegen der Füße
Um sicherzustellen, dass das Element beim Löten nicht herausfällt, ist es eine gute Idee, die Beine zu biegen. Bei sehr einfachen Schaltungen ist es eigentlich egal, wie man es macht.
Es ist jedoch zu bedenken, dass es am besten wäre, sie immer zu der Seite hin zu biegen, an der das Lötpad mit dem Pfad verbunden ist.
Als nächstes ist es Zeit für das Löten. Dieser Vorgang lässt sich am besten anhand der Animation in dem vorherigen Teil zeigen. Wir erhitzen das Bauteil und das Pad und fügen dann Zinn hinzu. Wir versuchen, die entstandene Verbindung glänzend und schlank zu gestalten.
Um die Lötstelle beim Abziehen des Lötkolbens nicht zu beschädigen, kann man die Spitze am Beinchen entlang vorsichtig nach oben bewegen. Dann bleiben die Zinnreste auf der Leitung des Bauteils zurück – das wird in einem späteren Video zu sehen sein.
Zum Schluss schneiden Sie den überstehenden Teil des Beinchens mit einem Seitenschneider ab. Auf diese Weise sollte eine Verbindung entstehen, die der untenstehenden ähnelt (rechte untere Ecke):
Daher lohnt es sich, auch einen zweiten Versuch in Erwägung zu ziehen, nämlich zuerst das Beinchen abzuschneiden (linke Ecke des obigen Fotos) und erst dann zu löten. Auf diese Weise können Sie diese Spitze mit einer Schutzschicht aus Zinn überziehen (indem Sie die Stelle, an der die Lötspitze abgeschnitten wurde, am Ende des Lötvorgangs berühren).
Im Hobbybereich lohnt es sich kaum, sich damit zu befassen. Sie können die Beine ruhig dann abschneiden, wenn es für Sie bequemer ist.
Bei dieser Übung habe ich die Beine am Ende abgeschnitten, wie man im Video sehen kann:
Indem wir Schritt für Schritt mehr Lötstellen erstellen, kommen wir zu dem Punkt, an dem alle 100R-Widerstände bereits an ihrem Platz sind:
Ähnlich verfahren wir mit den 1k-Widerständen, d.h. wir beginnen gemäß der BOM mit R3. Nach ein paar Minuten Arbeit sind wir an dem Punkt angelangt, an dem unser Wald von Widerständen fertig ist:
Schaltungsmontage: Dip-Switch Schalter
Es ist Zeit für den Dip-Schalter, der eigentlich aus fünf Schaltern in einem Gehäuse besteht. Dieses Bauteil liegt tiefer als die Leuchtdioden, so dass man es nun einlöten muss. Nach der Übung im letzten Abschnitt (Löten der Anschlüsse) wird dies für niemanden ein Problem sein:
Ein zu langes Erhitzen der Anschlüsse kann die Kunststoffteile des Schalters beschädigen!
Der Betrieb dieses Schalters ist recht intuitiv, aber der Form halber drei Sätze zur Erklärung. Auf der Unterseite haben wir 5 Paare von Leitungen. Jeder weiße Schieberegler ist für ein (paralleles) Paar zuständig. In der Aus-Stellung sind diese Leitungen offen, in der Ein-Stellung sind sie verbunden.
Die Leitungen dieses Bauteils sind so kurz, dass man sie nicht abschneiden muss.
Montage der Schaltung: Leuchtdioden (LEDs)
Es ist an der Zeit, die 5 Dioden zu löten. Die Farben können nach Belieben gewählt werden. In meinem Fall sind sie alle grün (damit ich ihre Helligkeit am Ende vergleichen kann). Beim Einlöten der Dioden ist es wichtig, ihre Polarität zu beachten. Sie können nicht willkürlich gelötet werden.
Auf der Beschreibungsschicht kann man sehen, dass alle Stellen für die Diode Einkerbungen haben. Dies ist natürlich eine Analogie zur Diode, die ebenfalls eine solche Einkerbung am Gehäuse hat. Außerdem werden Sie beim Einsetzen der Diode in die Platine wahrscheinlich einen gewissen Widerstand spüren. Das liegt an einer kleinen Verdickung an den Beinen, die auf dem Foto unten zu sehen ist:
Machen Sie sich darüber keine Sorgen, drücken Sie die Diode einfach etwas fester. So, dass das grüne Gehäuse das Laminat berührt. Natürlich alles in Maßen, um die Leitungen nicht zu brechen. Den Schritt des Lötens lasse ich bei allen Dioden weg, da dies nicht anders ist als bei den anderen Bauteilen.
Schaltungsmontage: Stromanschluss
Die richtige Verbindung sollte, wie immer, glänzend sein:
Die Anschlussdrähte dieses Bauteils ragen bereits recht weit aus dem Sockel heraus. Solche dicken Beine abzuschneiden, kann aber sehr schwierig sein. Hier ist die Entscheidung Ihnen überlassen – ich habe sie nicht gekürzt.
Fehlersuche vor der Inbetriebnahme
Wenn die gesamte Schaltung gelötet ist, d.h. so aussieht wie auf dem Foto unten, lohnt es sich, die korrekte Montage zu überprüfen. Wir tun dies, bevor wir die Stromversorgung anschließen.
- Sind alle Bauteile verlötet?
- Sehen die Lötstellen schön und glänzend aus?
- Wurden alle Beinchen abgeschnitten?
- Gibt es an irgendeiner Stelle einen Kurzschluss? Dieser Test kann sorgfältig durch eine Sichtprüfung der gesamten Platine durchgeführt werden, aber es ist am besten, dafür ein Universalmessgerät zu verwenden.
Inbetriebnahme der Schaltung
Um die Schaltung in Betrieb zu nehmen, legen Sie die Batterie in den Korb ein (4xAA) und stellen Sie den eingebauten Schalter (vorerst) auf die Position OFF. Dann müssen Sie die Enden der Leitungen mit einem Schraubendreher fest in der Steckverbindung fixieren.
Achten Sie auf die richtige Polarität (rotes Kabel an die mit „+“ gekennzeichnete Stelle).
Wie geht es nun weiter? Die korrekte Funktionsweise der Schaltung wird im folgenden Video gezeigt:
Hmm, warum leuchtet eine Diode anders? Gehen Sie einfach zurück zum Schaltplan und sehen Sie sich an, wie sie gespeist wird. Der Widerstand in diesem Zweig ist ziemlich hoch. Aber seien Sie versichert, dass das so gewollt ist, es ist eine Simulation einer Fehlmontage. In späteren Teilen des Kurses werden wir auf dieses Beispiel zurückkommen und die Widerstände ersetzen, damit die Diode heller leuchtet.
Fehlersuche nach der Inbetriebnahme
Manche Fehler werden erst nach dem Einschalten der Stromversorgung sichtbar. Wenn eine Diode nicht auf die Bewegung des entsprechenden Schalters reagiert, lohnt es sich zu prüfen, ob sie versehentlich verkehrt herum eingelötet wurde. Als nächstes müssen unbedingt die Lötstellen des Schalters überprüft werden, und erst ganz zum Schluss bleibt es, den Wert der Widerstände und die korrekte Installation zu überprüfen (es gibt mehrere dieser Bauteile – die Überprüfung wird ziemlich mühsam).
Fehlerbehebung - Litze
An dieser Stelle kommt uns die Löt-Litze zu Hilfe. Dabei handelt es sich um ein Band, das aus Kupferfasern besteht. Man kann es auch als ein Kupferkabel ohne Isolierung bezeichnen. Der Vorteil der fertigen Litze ist das kompakte, dichte Geflecht, das die Auffangeigenschaften von Zinn verbessert. Außerdem ist diese Form einfach praktischer, da das Ganze auf eine kleine Spule aufgewickelt wird.
Wie funktioniert eine Litze?
Um das Zinn mit der Litze herauszuziehen, legen Sie einfach ein Stück Band auf die gewünschte Stelle und erhitzen das Ganze mit der Spitze. Sobald das Zinn geschmolzen ist, lässt es sich sehr leicht von der Platine auf das Geflecht übertragen.
Dadurch bleibt die Platine in nahezu perfektem Zustand.
Wenn wir solch „gebrauchtes“ Zinn ohne Flussmittel wieder aufwärmen, wird es nicht bereit sein, zu kooperieren…. Daher lohnt es sich, das Flussmittel vor der ersten Verwendung des Geflechts in Augenschein zu nehmen.
Fehlerbehebung - Flussmittel
Das Fläschchen ist scheinbar klein. Es sollte jedoch für eine sehr, sehr lange Zeit reichen. Das Flussmittel sollte in kleinen Mengen verwendet werden (1-2 Tropfen). Die Anwendung ist sehr einfach: Setzen Sie die Spitze auf die Stelle, an der Sie neu löten wollen, und drücken Sie die Flasche leicht zusammen.
Eine größere Menge schadet nicht, aber das Flussmittel hinterlässt klebrige Spuren, die man am besten mit Isopropanol vorsichtig abwäscht.
Einsatz einer Litze in der Praxis
Es ist an der Zeit, Litze und Flussmittel in der Praxis zu verwenden. Das Video unten zeigt einige Beispiele für die Verwendung dieser Hilfsmittel. Denken Sie jedoch daran, eine kleine Menge Flussmittel zu verwenden. Die Videos wurden mit einem relativ hohen Zoom aufgenommen, weshalb 2-3 verschüttete Tropfen so aussehen, als hätte ich eine halbe Flasche verschüttet, was nicht der Fall ist.
In der Praxis reicht mir eine solche Flasche Flussmittel in der Werkstatt für über ein Jahr!
Ich habe die gelöteten Anschlüsse auf Platine 1 zum Testen verwendet:
Wann Litze, und wann Absaugen?
Am besten ist es, an Stellen, an denen sich viel Zinn befindet, mit dem Zinnabsauger zu beginnen. Dadurch wird das überschüssige Bindemittel abgezogen. Später können Sie das Lötfeld mit Hilfe der Litze gründlich reinigen.
Als Test ist es interessant zu sehen, wie die Litze mit dem Entfernen des Zinns zurechtkommt, das wir auf die Pads von Platine Nr. 1 aufgebracht haben.
Zusammenfassung
In weiteren Artikeln werden wir uns mit dem Zusammenbau weiterer Geräte beschäftigen und so den Umgang mit anderen elektronischen Bauteilen lernen.
Bestellen Sie ein Set mit Elementen und beginnen Sie mit dem Lernen in der Praxis! Hier gehts zum Shop >>
