LED Cube/PCB Lötanleitung: Unterschied zwischen den Versionen

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(pcb soldering manual)
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Um sie gerade zu bekommen, nimm den IC mit beiden Händen und lege ihn auf einen gerade Untergrund. Dann biege ihn langsam nach vorne bis die Beine gerade sind.
 
Um sie gerade zu bekommen, nimm den IC mit beiden Händen und lege ihn auf einen gerade Untergrund. Dann biege ihn langsam nach vorne bis die Beine gerade sind.
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File:lcpcb-07-02.jpg|Geradebiegen der Beinchen des ULN2003A
 
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Aktuelle Version vom 4. Mai 2012, 09:39 Uhr

LED Cube-Serie

Lc-front.jpg

Kapitel 1: Bauen

Teil 0: Voraussetzungen & Vorbereitung

Teil 1: PCB Lötanleitung

Teil 2: Cube Lötanleitung

Teil 3: Zusammensetzen und testen

Kapitel 2: Spielen

Benutzeranleitung

Eine Animation erstellen

Kapitel 3: Lernen

Die Elektronik verstehen

Eigene Programme

Dies ist der erste aktive Teil der LED Cube-Serie. Hier wirst du lernen, wie du das PCB (Printed Circuit Board) richtig mit den Komponenten bestückst und diese verlötest.

USB-Widerstände

Als erstes verlöten wir die Widerstände R10, R11 und R13. Hier sind sie im Kontext im Schaltplan dargestellt:

Wie bei allen Widerständen, die wir in diesem Projekt verwenden, ist die Ausrichtung nicht relevant. Die Widerstandswerte können in dem Schaltplan oder der folgenden Tabelle, die zusätzlich noch die 5-Ring Farbcodes enthält, nachgeschlagen werden:

Name Wert Farbcode
R10 68 Ohm R-68.jpeg
blau-grün-schwarz-gold-braun
R11 68 Ohm R-68.jpeg
blau-grün-schwarz-gold-braun
R13 1500 Ohm R-1500.jpeg
braun-grün-schwarz-braun-braun

Hol die Widerstände aus dem Bausatz und verwende die eben zusammengetragenen Informationen, um ihnen den korrekten Ort auf dem PCB zuzuordnen. Wenn du dir unsicher bist, schau dir die Bilder nach diesem Absatz an. Nun solltest du die beiden Beinchen der Widerstände im 90-Grad-Winkel in die gleiche Richtung abbiegen, und zwar so, dass du die Widerstände in die beiden dafuer vorgesehenen Löcher stecken kannst. Wenn du Wert auf Genauigkeit legst: Der Abstand der beiden Beinchen sollte nachher etwa 11 mm betragen, es ist jedoch nicht so wichtig, hier zu übertreiben - Wenn es passt, passt es.

Nun stecke alle drei Widerstaende durch das PCB und dreh es um.

Um sie festzulöten, nimm den heißen Lötkolben und reinige ihn mit einer leicht feuchten Zange, oder einem Werkzeug dass gerade zur Verfügung steht. Mach ein ganz kleines bisschen Lötzinn auf die Spitze des Kolbens - nur so viel, dass sie von einem dünnen Film umgeben ist (siehe (youtube)). Wir brauchen das Lötzinn nur für den Lötkolben, damit wir die Platine und die Widerstäne erhitzen können - später werden wir mehr Lötzinn brauchen.

Imbox content.png

Zusätzlich schützt der Zinn die Kolbenspitze vor Korrosion. Du solltest niemals eine von Zinn befreite Spitze haben. Nach einer Reinigung, gehört gleich wieder Lötzinn drauf.

Nimm den Lötkolben in deine dominante Hand und etwas Lötzinn in die andere. Halte nun die Spitze des Lötkolbens an eines der Löcher in denen ein Bein eines Widerstandes steckt. Halte den Lötkolben ungefähr 1 bis 3 Sekunden dort, damit die Platine und der Widerstand schön heiß werden. Dann halte etwas Lötzinn an die Stelle wo die Lötspitze die Platine und das Bein des Widerstands berührt, bis das Loch komplett verschlossen ist. Es kann sein, dass etwas von dem Lötzinn auf die andere Seite des Loches der Platine fließen wird. Ist dies der Fall, Füge noch mehr Lötzinn hinzu, bis Du eine hübsche Lötverbindung hast. Die Verbindung sollte glänzen und etwa wie in folgendem Bild aussehen:

Widerhole dies für die anderen fünf Lötstellen. Wenn du mit deiner Arbeit zufrieden bist, nimm einen Seitenschneider und schneide die überstehenden Drahtenden ab, aber so, dass du dabei nicht einen Teil der Lötstelle mit abschneidest.

USB-Zenerdioden

Nun benötigen wir zwei 3.6 V Zenerdioden für die Datenleitungen, Z1 und Z2. Hier muss auf die Orientierung geachtet werden. Die (schwarze) Linie auf den Dioden gehört auf die Seite der einzelnen Linie auf dem Diodensymbol (gegenüber des Dreiecks) das auf das PCB gedruckt ist. Hier nochmal zum vergleich:

Biege zuerst die Zenerdioden, so dass sie in ihre Löcher passen. Dieses Mal sind die Löcher nur 7.5 mm von einander entfernt. Steck sie an ihre Plätze und dreh die Platine um.

Die Zenerdioden zu löten funktioniert sehr ählich wie bei den Widerständen, ist aber ein ganz kleines Bisschen schwerer. Wenn Du die Löcher genauer betrachtest, werden dir zwei Unterschiede auffallen:

  1. Zwei von ihnen sind quadratisch. Sie können genauso verlötetet werden, wie die Widerstände aus dem vorherigen Schritt.
  2. Zwei von ihnen sind rund und sehen ein bisschen wie eine Blüte aus: Sie sind direkt mit der dicken Kupferschicht auf der Seite auf die Du gerade schaust verbunden. Es wird sehr viel mehr Zeit als bei den anderen Lötstellen kosten, um die große Kupferschicht zu erhitzen, also nimm dir hier ruhig etwas mehr Zeit.

Resetwiderstand

Der Resetpin bekommt einen 10 kOhm-Widerstand R12 an die 5 V-Leitung. Für die richtigen Farbcodes kannst du wieder in der Tabelle nachschlagen. Die Orientierung ist nicht relevant.

Name Wert Farbcode
R12 10 kOhm R-10000.jpeg
braun-schwarz-schwarz-rot-braun

Ansonsten sollte dir das weitere Vorgehen hier klar sein. Wenn nicht, lies nocheinmal oben nach.

Säulenvorwiderstände

Wenn Du einen Bausatz gekauft hast, oder einen Workshop besuchst, hast Du wahrscheinlich schon die richtigen Widerstände. Es sollten neun Widerstände mit dem gleichen Wert vorhanden sein. Löte sie auf die Plätze von R1 bis R9.

Wenn Du deine eigenen LEDs verwenden möchtest, oder aus irgendeinem Grund nicht die passenden Widerstände hast, musst Du aufpassen: Die idealen Vorwiderstände müssen für jede LED-Farbe neu angepasst werden. Du bist immer auf der sicheren Seite, wenn Du einen höheren Wert wählst, aber eventuell ist der Cube dann nicht so hell wie Du ihn gerne haben möchtest. Wenn Du dich näher informieren möchtest, kannst Du diese Seite lesen: LED Cube/Column Resistors in Detail. Alternativ sind in der nachfolgenden Tabelle empfohlene Werte der Vorwiderstände gebräuchlicher Farben und Spannungen aufgelistet.

Farbe Vorwärtsspannung Widerstandswert
(bester @15 mA)
Farbcode
Rot 1.9 V 120 Ohm R-120.jpeg
braun-rot-schwarz-schwarz-braun
Blau 3.0 V 56 Ohm R-56.jpeg
grün-blau-schwarz-gold-braun
Weiß 3.0 V 56 Ohm R-56.jpeg
grün-blau-schwarz-gold-braun

Säulen- und Ebenenanschluss

Nun füge die Säulen- und Ebenenanschlüsse an die Stellen CONN1 und CONN10. Dieser Schritt ist optional und wahrscheinlich der nervigste Schritt des Bausatzes, aber denke zwei mal darüber nach bevor Du ihn überspringst: Die Anschlüsse erlauben dir deinen Cube an- und abzuschließen, ganz ohne teures Equipment. Das ist für Reperaturen sinnvoll, die eventuell nicht möglich sind, wenn der Cube angeschlossen ist. Aber es ist deine Wahl - Diesen Schritt zu überspringen hat keine anderen Auswirkungen.

Bevor wir die Anschlüsse verlöten können, müssen wir sie erst voneinander trennen. Dies kannst Du mit einem Skalpell oder einem Seitenschneider machen. Du brauchst neun einzelne Pinanschlüsse und einen Dreipinanschluss. Wenn Du willst, kannst Du auch das Plastik von ihnen entfernen. Nun stecke einen nach dem anderen auf die Platine und verlöte sie. Die Ausgangsdrähte müssen hinterher nicht abgeschnitten werden. Eventuell möchtest Du einige der Lötstellen noch einmal erhitzen und an ihnen wackeln, wenn die Anschlüsse nicht gerade genug sind.

Kondensatoren

Wir benötigen vier Kondensatoren, zwei 100 nF (C1, C2) und zwei 22 pF (C3, C4). Betrachte den Schaltplan auf der linken Seite, oder die untere Tabelle, um die Werte und Positionen zu erfahren. Auch hier sind alle vier Bauteile symmetrisch, damit ist die Ausrichtung irrelevant.

Um die Kondensatoren nahe an der Platine zu halten biege die Beine etwas nach außen (ungefähr 10 bis 20 Grad), bevor du die Platine umdrehst.

Cube-uc.png
Name Wert Markierung
C1 100 nF Lcpcb-05-01.jpg (104 ≙ 10 * 10^4 pF = 100 nF)
C2 100 nF Lcpcb-05-01.jpg (104 ≙ 10 * 10^4 pF = 100 nF)
C3 22 pF Lcpcb-05-00.jpg (220 or 22 ≙ 22 * 10^0 pF = 22 pF)
C4 22 pF Lcpcb-05-00.jpg (220 or 22 ≙ 22 * 10^0 pF = 22 pF)

Quarz

Nun löte den 16 MHz Quarz U3 an. Die Ausrichtung ist wieder nicht wichtig.

Transistorarray

Cube-planes.png

Nun fügen wir das Transitorarray U2 hinzu.

Als erstes müssen wir sicherstellen, dass es auch passt. Wenn Du einen Blick auf das folgende Bild wirfst, kannst Du sehen dass der IC im Auslieferungszustand etwas zu weit nach außen stehende Pins hat.

Um sie gerade zu bekommen, nimm den IC mit beiden Händen und lege ihn auf einen gerade Untergrund. Dann biege ihn langsam nach vorne bis die Beine gerade sind.

Nun guck ob es passt.

Überprüfe vor dem Verlöten, dass die Einkerbung richtig ausgerichtet ist. Du wirst eine Einkerbung auf dem IC finden und eine auf der Platine.

Microcontrollersockel

Cube-uc.png

Verlöte nun den Sockel für den Microcontroller U1. Wie beim Transistorarray hat auch er eine kleine Markierung, die auf der gleichen Seite der Markierung auf dem PCB sein sollte.

Imbox content.png

Wenn der Sockel nicht in die Platine passt und Du mehr Gewalt anwenden musst, als Du es bei einem scharfen Messer beim Zwiebelnschneiden tun würdest, dann zeigen nicht alle Pins gerade runter. Dies ist normal und Du kannst einfach die Pins nehmen, die nicht passen, und sie geradebiegen.

USB-Socket

Cube-usb.png

Nun löte den USB-Socket an. Dies sollte jetzt einfach sein. Du musst die zwei großen Verbindungen an der Seite auch festlöten und sie nicht nur reinstecken, um die Stabilität zu erhöhen.

Bootloader-Jumper

Nun benötigen wir den Jumper CONN12 für den Bootloader.


Imbox move.png

Das war der erste Teil des Tutorials. Hier geht es weiter: Teil 2: Cube Lötanleitung.