Wir haben schon einmal mit ihm experimentiert (im Elektronikkurs). Jetzt ist es an der Zeit, mit ihm ein blinkendes Gadget auf einer Platine zu bauen.
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Ziel des achten Teils des Lötkurses
Ziel dieses Teils des Kurses ist es, neue Bauteile kennenzulernen – hauptsächlich integrierte Schaltkreise (aber nicht nur). Außerdem wurde die Schaltung, die wir löten werden, diesmal speziell so gestaltet, dass zwischen einigen der Bauteile nur sehr wenig Platz ist. Dies zeigt deutlich, dass die richtige Reihenfolge beim Zusammenbau von grundlegender Bedeutung ist.
Die notwendige Leiterplatte
In dieser Übung verwenden wir die kleine quadratische Platine Nr 5. Wie Sie sehen können, enthält sie nur eine relativ geringe Anzahl von Elementen. Die meisten von ihnen lassen sich durch einen Blick auf die Beschreibungsschicht leicht entschlüsseln. Die Haupteinheit ist der bereits erwähnte NE555, der (ziemlich genau) von anderen Komponenten umgeben ist.
Die Liste der erforderlichen Komponenten, die aus dem EAGLE-Programm, in dem die Leiterplatte entworfen wurde, generiert wurde, lautet wie folgt:
Part Value
C1 220uF
C2 100nF
C3 100nF
C4 10uF
J1 ARK2-5MM
LED1 LED RGB
P1 20k
P2 20k
R1 1k
R2 1k
R3 1k
R4 10k
R5 10k
R6 10k
T1 BC546
US1 LM555N
Hier ist jedoch ein wichtiger Hinweis! Wie sich später herausstellen wird, enthält die auf diese Weise erstellte Liste nicht über zwei Positionen, die für den Betrieb des Layouts erforderlich sind! Daher ist manchmal eine kleine manuelle Korrektur der automatisch erstellten Listen erforderlich. Natürlich sind alle notwendigen Elemente in den Kurssets zu finden, so dass unsere Arbeit nicht unterbrochen wird.
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
Blinkendes Gadget - Schaltplan
Auf der obigen Platine befindet sich eine sehr einfache Schaltung, die Impulse erzeugt, die die beiden Farben innerhalb der RGB-LED-Struktur versorgen. Eine leuchtet auf, wenn der NE555-Ausgang auf High steht, die andere, wenn es eine logische Null ist. All dies wird durch die Verwendung eines Transistors – hier ein BC546 – erreicht. Die letzte, dritte Farbe wurde über R3 mit einem Potentiometer verbunden. So kann man die Helligkeit dieses Bauteils manuell einstellen.
Wie funktioniert diese Schaltung? Wofür sind die einzelnen Komponenten zuständig? Diese Fragen werde ich hier nicht beantworten, denn eine sehr ausführliche Beschreibung der Funktionsweise des NE555 finden Sie im Elektronikkurs:
- Elektronikkurs II – #8 – Lerne den NE555 in der Praxis kennen
- Elektronikkurs II – #9 – NE555 Hindernissensor, Servosteuerung
In diesem Teil geht es um den Aufbau der Schaltung. Machen wir uns an die Arbeit!
Schritt 1: Jumper
Eine Lösung für dieses Problem kann eine Platine sein, die aus zwei Kupferschichten besteht – dann haben wir die Möglichkeit, die Verbindung auf der anderen Seite der Platine zu verlegen. Bei einer so einfachen Schaltung wäre dies jedoch eine unnötige Komplikation (und ein erheblicher Anstieg der Leiterplattenkosten).
Auf der Beschreibungsschicht wird diese Stelle durch eine weiße Linie zwischen den beiden Pads markiert:
Wie Sie im PCB-Muster sehen können, verläuft eine Leiterbahn unter dem Jumper. Durch Löten einer Leitung auf der anderen Seite der Platine können wir ihn umgehen:
Da der Jumper relativ kurz ist, reicht es aus, wenn wir dort einen Draht anlöten.
Im Idealfall eignet sich eine abgeschnittene Leitung von einem Widerstand oder Kondensator (Ich habe in einem früheren Abschnitt geschrieben, dass es sich lohnt, diese zu sammeln – genau aus diesem Grund).
Der Jumper wird wie ein herkömmliches Bauteil auf die Platine gesteckt und von der anderen Seite verlötet:
Der Jumper ist das erste Bauteil, das für den Zusammenbau der Schaltung benötigt wird, und leider taucht er in den generierten Stücklisten nicht auf. Glücklicherweise ist es meist kein großes Problem, etwas zu finden, das an eine solche Stelle gelötet werden kann.
Schlimmer ist es, wenn die Jumper viel länger sein sollen. Dann braucht man eine dünne Leitung oder ein längeres lötbares Stück Draht (in Elektronikgeschäften als Silberdraht zu finden).
Schritt 2: Widerstände (waagerecht)
Als Nächstes ist es sinnvoll, die Widerstände entsprechend der Reihenfolge (nach Höhe) zu verlöten, damit sie waagerecht montiert werden können. In diesem Fall wird dies R1, R2, R3, R5 und R6 sein.
Schritt 3: NE555-Sockel
Als Nächstes befassen wir uns mit der Stelle, an der später unser 8-beiniger IC sitzen wird. In den allermeisten Fällen, in denen wir einen Chip auf der Platine montieren, werden wir ihn nicht direkt auf die Platine löten.
Dies könnte zu seiner Beschädigung führen (hauptsächlich durch Überhitzung), schlimmer noch, der eventuelle Austausch des IC wäre relativ schwierig.
Aus diesem Grund werden für integrierte Schaltungen Sockel verwendet. Bei diesem Bauteil handelt es sich nämlich um einen Sockel, dessen Abstand den Anschlüssen der ICs entspricht. Das bedeutet, dass der Chip nach dem Einlöten des Sockels in diesen hineingeschoben werden kann. Bei Bedarf kann er auch später wieder entfernt werden.
Achten Sie beim Einlöten des Sockels darauf, dass er in der Position montiert wird, die auf der Beschreibungsschicht angegeben ist (achten Sie auf die Position der Kerbe – in diesem Beispiel ist sie links)!
Natürlich ist der Sockel nicht zwingend erforderlich, Sie können ihn weglassen und den NE555 direkt auf die Platine löten. Für Projekte, die nicht in Massenproduktion hergestellt werden, lohnt es sich jedoch, ein paar Cent zu investieren und einen Sockel einzubauen.
Wie Sie sehen, wäre es, wenn der Sockel von vornherein angelötet wäre, praktisch unmöglich, jetzt einen Jumper anzubringen. Es wäre auch schwierig, an R1 heranzukommen.
Schritt 4: Widerstand R4 (senkrecht)
Das nächste Bauteil in der Reihe ist der Widerstand R4, der senkrecht montiert werden sollte:
Schritt 5: Keramik-Kondensatoren
Die nächsten Bauteile sind Keramikkondensatoren. Natürlich können wir sie frei einlöten, sie sind unempfindlich gegenüber der Stromflussrichtung.
Schritt 6: Transistor
Schritt 7: Potentiometer
Jetzt noch zwei relativ große (und damit bequem zu installierende) Potentiometer. Eines zur Einstellung des Blinkeffekts und das andere zur Änderung des Stroms, der durch die dritte Farbe der RGB-LED fließt:
Schritt 8: Stromanschluss (ARC)
Der nächste Schritt ist der Stromanschluss. Wie immer bei einem Bauteil mit so großen Leitungen, müssen diese entsprechend stärker erhitzt werden.
Schritt 9: RGB-Diode
Zum Schluss löten wir eines der wichtigsten Bauteile, die RGB-Diode. Wir haben uns schon einmal damit beschäftigt, daher bin ich zuversichtlich, dass der Zusammenbau keine Probleme bereiten wird.
Schritt 10: Elektrolytkondensatoren
Zum Schluss noch zwei Elektrolytkondensatoren. Achten Sie auf die Polarität!
Inbetriebsetzung der Schaltung
Wenn das Ganze fertig ist, sollten Sie überprüfen, ob alle Lötarbeiten korrekt ausgeführt wurden und ob Sie kein Bauteil übersehen haben (entgegen dem Anschein passiert das recht häufig). In meinem Fall sah eine der für diesen Beitrag gelöteten Platinen wie folgt aus:
Der entstandene Schmutz kann z.B. mit Isopropanol entfernt werden. Dabei handelt es sich nur um eine ästhetische Maßnahme, derartige Flecken beeinträchtigen nicht den Betrieb der Schaltung. Wenn alles für die Inbetriebnahme bereit ist, wird der NE555 in den Sockel eingesetzt.
Die Leitungen der neuen Schaltung sind leicht nach außen gebogen. In dieser Ausrichtung passen sie nicht in den Sockel. Sie sollten vorsichtig gebogen werden, so dass sie im rechten Winkel zum Sockel stehen.
Am besten ist es, wenn Sie alle Leitungen auf einer Seite gleichzeitig biegen – Sie können sich mit einem flachen und harten Gegenstand (z. B. einer Tischplatte) helfen. Legen Sie den NE555 einfach „auf die Seite“ und drücken Sie ihn minimal nach unten. Das ist zwar keine besonders elegante Methode, aber sie ist schnell und effektiv:
Nachdem der Chip in den Sockel eingesetzt worden ist, muss er hineingedrückt werden. Dabei ist natürlich die Einkerbung im Gehäuse zu beachten, die sich auf der gleichen Seite wie die Einkerbung im Sockel befinden sollte.
Die Füße müssen in den Sockel gedrückt werden. Sie dürfen ihn nicht nur von oben berühren!
Funktionsweise der Schaltung in der Praxis
Wahrscheinlich wird, wie bei mir, die blaue Farbe am stärksten hervortreten – natürlich können Sie mit der Veränderung der Widerstände R1 und R2 herumspielen, um einen gleichmäßigeren Effekt zu erzielen.
Zusammenfassung
Das wäre genug von diesem Teil – wie auch von allen anderen, die ursprünglich für diesen Kurs geplant waren. Ich hoffe, ich konnte die meisten von Ihnen davon überzeugen, dass Löten nicht schwer ist. Sowohl was die Bedienung des Lötkolbens angeht als auch den Aufbau der späteren Schaltungen. Alles, was Sie brauchen, ist ein wenig theoretisches Hintergrundwissen und ein paar Übungen, die es Ihnen ermöglichen, die Werkzeuge gekonnt zu bedienen.
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