Aufbauanleitung für Bausätze mit bedrahteten und/oder SMD-Bauteilen

Transkript

1 Aufbauanleitung für mit bedrahteten und/oder SMD-Bauteilen Inhalt 1. Einleitung 2. Allgemeine Hinweise zum Aufbau von n 3. Sicherheitshinweise 4. Benötigte Werkzeuge und Hilfsmittel 5. Identifikation der Bauteile 6. Das Bestücken 7. Lötanleitung 8. Prüfen der Bestückung 9. Funktionstest der Baugruppe 10. Fehlersuche Seite 1 von 18

2 Lesen Sie diese Anleitung bitte sorgfältig durch. Bei Schäden, die durch Nichtbeachtung der Anleitung verursacht werden, erlischt der Garantieanspruch. Für Folgeschäden, die daraus resultieren, übernehmen wir keine Haftung! Seite 2 von 18

3 Einleitung Vielen Dank für den Erwerb eines Bausatzes aus unserem Lieferprogramm. Diese Anleitung soll Ihnen helfen, den Aufbau und die Inbetriebnahme Ihres Bausatzes zu erleichtern. Bitte auf jeden Fall die Hinweise und Sicherheitshinweise sorgfältig lesen. In den einzelnen Kapiteln wird teilweise zwischen der Technik für bedrahtete Bauteile (THT) und oberflächenmontierte Bauteile (SMT) unterschieden, da sich die Vorgehensweise grundsätzlich unterscheidet. Anhand des jedem Bausatz beiliegendem Bestückungsplans und der Stückliste dürfte ein Nachbau auch weniger geübten Hobbyisten leicht gelingen. Wir wünschen Ihnen viel Erfolg bei dem Aufbau und der späteren Nutzung Ihres Gerätes. Sollten dennoch Probleme bei der Inbetriebnahme auftauchen, geben wir Ihnen im Kapitel Fehlersuche, nützliche Tipps und Hinweise. Beim Nachbau elektronischer Schaltungen werden Grundkenntnisse über den Umgang mit elektronischen bzw. elektrischen Bauteilen sowie Grundkenntnisse des Lötens vorausgesetzt. Alle von uns angebotenen wurden sorgfältig geprüft und zusammen gestellt. Von der Funktion haben wir uns durch mehrere Versuche selber überzeugt. Seite 3 von 18

4 Allgemeine Hinweise zum Aufbau von n Wer einen Bausatz fertigstellt oder eine Baugruppe durch Erweiterung bzw. Gehäuseeinbau betriebsbereit macht, gilt nach DIN VDE 0869 als Hersteller. Dadurch ergibt sich die Verpflichtung, bei der Weitergabe des Gerätes alle vorhandenen Begleitpapiere mitzuliefern und auch seinen Namen und Anschrift anzugeben. Geräte, die aus n selbst zusammengestellt werden, sind sicherheitstechnisch wie ein industrielles Produkt zu betrachten. Die Baugruppe darf nur an der dafür vorgeschriebenen Spannung betrieben werden. Auf ausreichenden Kabelquerschnitt der Anschlussleitungen ist zu achten und entsprechende Sicherungen sind einzufügen. Bei erforderlichem Sicherungswechsel muss das Gerät vollständig von der Betriebsspannung getrennt sein. Die zulässige Umgebungstemperatur (Raumtemperatur) darf während des Betriebes 0 C nicht unter-, bzw. 40 C nicht überschreiten und Kondenswasserbildung muss verhindert werden. Die Baugruppe darf nur in trockenen und sauberen Räumen betrieben werden, Feuchtigkeit, Spritzwasser und Hitze sind unbedingt zu vermeiden. Baugruppen und Bauteile gehören nicht in Kinderhände! Die Inbetriebnahme der Baugruppen darf nur unter Aufsicht eines fachkundigen Erwachsenen oder eines Fachmannes erfolgen! In gewerblichen Einrichtungen sind die Unfallverhütungsvorschriften des Verbandes der gewerblichen Berufsgenossenschaften für elektrische Anlagen und Betriebsmittel zu beachten. In Schulen, Ausbildungseinrichtungen, Hobby- und Selbsthilfewerkstätten ist das Betreiben von Baugruppen durch geschultes Personal verantwortlich zu überwachen. Betreiben Sie die Baugruppe nicht in einer Umgebung in welcher brennbare Gase, Dämpfe oder Stäube vorhanden sind oder vorhanden sein können! Falls das Gerät einmal repariert werden muss, dürfen nur Original- Ersatzteile verwendet werden! Die Verwendung abweichender Ersatzteile kann zu ernsthaften Sach- und Personenschäden führen! Eine Reparatur des Gerätes darf nur vom Fachmann durchgeführt werden! Seite 4 von 18

5 Sicherheitshinweise Bei dem Umgang mit allen n, müssen die gültigen VDE- Vorschriften beachtet werden, insbesondere gelten folgende Normen: VDE 0100, VDE 0550/0551, VDE0700, VDE 0711 und VDE Vor dem Öffnen eines Gerätes muss dieses spannungslos sein. Deshalb immer den Netzstecker ziehen oder sicherstellen, dass das Gerät spannungslos ist. Stromführende Bauteile, Baugruppen oder Geräte dürfen nur in Betrieb genommen werden, wenn sie vorher berührungssicher in ein Gehäuse eingebaut wurden. Während des Einbaus müssen sie spannungslos sein. Alle anfallenden Arbeiten an Geräten, Bauteilen oder Baugruppen dürfen nur durchgeführt werden, wenn sichergestellt ist, dass die Geräte von der Versorgungsspannung getrennt sind und elektrische Ladungen (Kondensatoren!), vorher abgebaut (entladen) wurden. Alle spannungsführenden Kabel oder Leitungen, mit denen das Gerät verbunden ist, müssen stets auf Isolationsfehler oder Bruchstellen untersucht werden. Bei Feststellen eines Fehlers an einem dieser Kabel oder Leitungen muss das Gerät oder die Baugruppe sofort außer Betrieb genommen werden, bis das defekte Kabel oder die Leitung von einem Fachmann ausgewechselt worden ist. Bei Einsatz von Bauelementen oder Baugruppen muss stets auf die strikte Einhaltung der in der zugehörigen Beschreibung genannten Kenndaten für elektrische Größen hingewiesen werden. Wenn aus einer vorliegenden Beschreibung für den nichtgewerblichen Endverbraucher nicht eindeutig hervorgeht, welche elektrischen Kennwerte für ein Bauteil oder eine Bau-gruppe gelten, wie eine externe Beschaltung durchzuführen ist oder welche externen Bauteile oder Zusatzgeräte angeschlossen werden dürfen und welche Anschlusswerte diese externen Komponenten haben dürfen, so muss stets ein Fachmann um Auskunft ersucht werden. Es ist vor der Inbetriebnahme eines Gerätes generell zu prüfen, ob dieses Gerät oder Baugruppe grundsätzlich für den Anwendungsfall, für den es verwendet werden soll, geeignet ist! Im Zweifelsfalle sind unbedingt Rückfragen bei Fachleuten, Sachverständigen oder den Herstellern der verwendeten Baugruppen notwendig! Bitte beachten Sie, dass Bedien- und Anschlussfehler außerhalb unseres Einflussbereiches liegen. Verständlicherweise können wir für Schäden, die daraus entstehen, keinerlei Haftung übernehmen. Seite 5 von 18

6 sollten bei Nichtfunktion bitte mit einer genauen Fehlerbeschreibung ohne Gehäuse zurückgesandt werden. Bereits aufgebaute sind vom Umtausch ausgeschlossen. Geräte oder Baugruppen, die an einer Spannung > 35 V betrieben werden, dürfen nur vom Fachmann angeschlossen werden. In jedem Fall ist zu prüfen, ob der Bausatz für den jeweiligen Anwendungsfall und Einsatzort geeignet ist bzw. eingesetzt werden kann. Die Inbetriebnahme von n mit Versorgungsspannungen >35V darf grundsätzlich nur erfolgen, wenn die Schaltung berührungssicher in ein Gehäuse eingebaut ist. Alle Verdrahtungsarbeiten dürfen nur im spannungslosen Zustand ausgeführt werden. Seite 6 von 18

7 Benötigte Werkzeuge Alle empfohlenen Werkzeuge und Hilfsmittel finden Sie in unserem Online-Shop unter: mit bedrahteten Bauteilen: Bauteile konfektionieren Bedrahtete Bauteile müssen meistens vor der Bestückung konfektioniert werden. Sehr hilfreich ist eine Biegehilfe, mit deren Hilfe es leicht gelingt die Anschlussdrähte der Bauteile auf das benötigte Rastermaß zu formen. Bestücken Ein Bestückungsrahmen ist sehr hilfreich, da die bestückten Bauteile von einer Schaumstoffmatte in Position gehalten werden, wenn die bestückte Platine zum Löten gewendet werden muss. Seite 7 von 18

8 Ein Multimeter ist sehr hilfreich um Bauteilwerte zu bestimmen. Löten Zum Löten empfehlen wir eine geeignete Lötstation mit möglichst feiner Spitze, feines Lötzinn (0,5mm mit Flussmittelseele), Entlötlitze sowie eine Entlötpumpe. Nach dem Löten müssen die überstehenden Anschlussdrähte mit einem geeigneten Seitenschneider gekürzt werden. Seite 8 von 18

9 mit SMD Bestücken Das Bestücken der teilweise sehr kleinen Bauteile gelingt am Besten mit einer feinen Pinzette oder speziellen Vakuumhaltern. Ein Bestückrahmen ist nicht unbedingt erforderlich, kann aber hilfreich sein. Da die Bauteile teilweise sehr klein sind, hilft eine Lupenleuchte enorm weiter. Ein Stiftmultimeter hilft bei der Identifikation von Bauteilwerten der kleinen SMD-Bauelemente. Löten Jedem Bausatz liegt eine geeignete Pastenschablone bei. Wir empfehlen zum Reflow-Löten der unseren separat erhältlichen Big-Beta-Reflow Kit. Dieser enthält alle notwendigen Hilfsmittel inklusive Reflow Ofen. Damit gelingt das Auflöten der Bauteile in semiprofessioneller Qualität und braucht den Vergleich mit industriell hergestellten Baugruppen nicht zu scheuen. Eine Anleitung mit Video finden Sie unter: Seite 9 von 18

10 ESD-Schutz Besonders aktive Bauelemente (IC s, Transistoren, usw.) sind mitunter empfindlich gegenüber statischer Aufladung und können bei sorgloser Handhabung schon vor dem Einlöten in die Schaltung beschädigt oder zerstört werden. Deshalb ist es immer ratsam, vor der Handhabung solcher Bauteile, Schutzmaßnahmen zu ergreifen. Diese besteht im Wesentlichen aus einer leitenden und geerdeten Arbeitsunterlage sowie einem geerdeten Armband für die bestückende Person. Seite 10 von 18

11 Identifikation der Bauteile Vor der Bestückung der Leiterplatte müssen alle gelieferten Bauteile eindeutig identifiziert werden, um spätere Fehlfunktionen zu vermeiden. Einige Bauteile haben auch eine Polarität, diese müssen also lagerichtig auf die Leiterplatte gebracht werden. Besitzt die Leiterplatte einen Positionsdruck, ist meistens die Polarität der einzusetzenden Bauteile ersichtlich. Der Bauteilewert oder Typ ist oft auch nicht in lesbarer Schrift aufgebracht, sondern kodiert. Das klingt kompliziert, ist aber nach ein wenig Routine problemlos zu beherrschen. Ein Multimeter kann sehr hilfreich sein, den ermittelten Wert zu bestätigen. Bedrahtete Bauteile Widerstände Bei diesen Bauteilen gibt es keine Polarität, die Einbaulage spielt also keine Rolle. Selten sind Widerstände direkt mit dem Widerstandswert in Klarschrift gekennzeichnet. Meistens kommt eine Farbcodierung zum Einsatz. Seite 11 von 18

12 Beispiel: gelb-violett-rot-gold -> 4700Ohm=4,7kOhm Toleranz: 5% Kondensatoren Im Bereich der Kondensatoren gibt es leider keinen einheitlichen Standard zur Bestimmung der Kapazität. Außerdem muss auch die Spannungsfestigkeit beachtet werden. Zu hohe Betriebsspannungen können zur Explosion des Bauteils führen! Eine verbreitete Version der Kennzeichnung ist einfach ein dreistelliger Code der die Grundkapazität in pf angibt und die Anzahl der folgenden Nullen: 470= 47 und 0 Nullen = 47pF 471= 47 und 1 Null = 470pF 472= 47 und 2 Nullen = 4700pF = 4,7nF 473= 47 und 3 Nullen = 47000pF = 47nF 474= 47 und 4 Nullen = pF = 470nF Seite 12 von 18

13 Eine andere Methode benutzt an Stelle des Dezimalzeichens die Einheit: 3p3=3,3pF 2n2=2,2nF Viele Hersteller von Folienkondensatoren benutzen als Grundeinheit das µf: 0,1µF=100nF 0,033µF=33nF Elektrolytkondensatoren Diese Kondensatoren sind oft in Klarschrift markiert und recht einfach zu identifizieren. Aber Vorsicht, diese Bauteile haben eine Polarität, müssen also lagerichtig bestückt werden. Aktive Bauteile Dioden Dioden sind meist mit der Typenbezeichnung bedruckt. Wichtig ist die hier auch die Polarität. Eine Seite ist meist mit einem Ring gekennzeichnet, dieser Anschluss ist die Kathode. Leuchtdioden Genau wie auch Dioden haben diese Bauteile eine Kennzeichnung für die Kathode und in aller Regel keinen Aufdruck. Die Kathode ist das kürzere Drahtende (Merksatz: kurz=kathode) und das Gehäuse ist an diesem Anschluss fast immer abgeflacht (falls die Drahtenden bereits gekürzt wurden ). Transistoren Transistoren sind meist mit der Typenbezeichnung bedruckt. Die vielfältigen Gehäuseformen sind so unterschiedlich, dass es immer ratsam ist das entsprechende Datenblatt anzuschauen, um falsche Polarität zu vermeiden. Integrierte Schaltungen ICs haben oft eine Kerbe an einer Gehäuseseite oder zumindest einen Punkt, welcher Anschluss 1, markiert. Seite 13 von 18

14 Oberflächenmontierte Bauteile (SMD) Widerstände Bei diesen Bauteilen gibt es keine Polarität, die Einbaulage spielt also keine Rolle. Der Widerstandswert ist meistens codiert aufgedruckt. 3-stellige Kennzeichnung: 470= 47 und 0 Nullen = 47Ohm 471= 47 und 1 Null = 470Ohm 472= 47 und 2 Nullen = 4700Ohm = 4,7KOhm 473= 47 und 3 Nullen = 47000Ohm = 47KOhm 474= 47 und 4 Nullen = Ohm = 470KOhm 4-stellige Kennzeichnung: 1001= 100 und 1 Null = 1000Ohm=1KOhm 2552= 255 und 2 Nullen = 25500Ohm= 2,55KOhm 4703= 470 und 3 Nullen = Ohm=470KOhm Kennzeichnung mit R: R27= 27Ohm 10R2= 10,2 Ohm 470R= 470Ohm Seite 14 von 18

15 Das Bestücken Der Platz zum Bestücken sollte möglichst hell sein. Besonders bei der Handhabung von kleinen Bauteilen ist ausreichendes Licht unerlässlich. Aktive Bauelemente sind eventuell empfindlich gegen statische Aufladungen. Um Beschädigungen oder gar die Zerstörung dieser Bauteile zu vermeiden, sind entsprechende ESD Schutzmaßnahmen zu berücksichtigen. Zur Vorbereitung sollten alle zu bestückenden Bauteile identifiziert und sortiert sein. Bedrahtete Bauteile Grundsätzlich ist es günstig mit den flachen Bauelementen zu beginnen. Bauteile, bei denen die Anschlussdrähte auf ein Rastermaß geformt werden müssen (z.b. Widerstände, Kondensatoren, Drahtbrücken, etc.), werden am einfachsten mit einer Biegevorrichtung konfektioniert. Bei dem Bestückvorgang werden die Bauteile dann so auf der Leiterplatte platziert, dass die Bauteilkörper auf der Leiterplatte aufliegen. Bei gepolten Bauteilen (Elektrolytkondensatoren, Dioden, etc.) ist die Einbaurichtung zu beachten. Damit die Bauteile bei dem Wenden der Leiterplatte nicht herausfallen, können die Anschlussdrähte auf der Lötseite leicht seitlich abgebogen werden. Oberflächenmontierte Bauteile (SMD) Es gibt mehrere Möglichkeiten SMD-Bauteile auf eine Leiterplatte zu löten. Wir beschränken uns hier auf die Bestückung zum Reflow- Löten. Dieses Verfahren wird in der Industrie eingesetzt und ist mit einfachen Hilfsmitteln auch für den Amateur gut zu beherrschen. Vor dem Aufbringen von SMD-Bauteilen muss auf den Lötflächen die erforderliche Menge Lotpaste aufgebracht werden. Dies geschieht mittels Pastenschablone (Stencil) und Rakel. Eine detaillierte Anleitung auch mit Video finden Sie unter: Seite 15 von 18

16 Lötanleitung Bedrahtete Bauteile Am besten geeignet zum Löten ist ein Elektroniklötkolben (50W bis 80W) mit einer feinen Lötspitze, oder eine Lötstation mit einstellbarer Temperatur. Auch bei durchkontaktierten Leiterplatten wird nur auf der Lötseite gelötet, das heiße Lot steigt bei dem Lötvorgang durch die Bohrung. Die Lötspitze muss sauber und zunderfrei sein. Am einfachsten geschieht die Reinigung direkt vor dem Lötvorgang mit einem feuchten Schwamm oder speziellen Spitzenreinigern mit Messingwolle (besonders geeignet bei bleifreiem Lot!). Durch einen galvanisch aufgebrachten Überzug ist die Lötspitze geschützt und darf deshalb auch nicht grob mechanisch (Feile) behandelt werden. Es darf nur Elektroniklot mit Flussmittelseele und einem Durchmesser von 0,5mm bis max. 1mm benutzt werden. Weitere Hilfsstoffe (Löthonig, Lötwasser, etc.) dürfen nicht benutzt werden. Bei dem Lötvorgang selber, wird die Leiterbahn zusammen mit dem Lötauge von der mit Lötzinn benetzten Lötspitze erhitzt, dann wird eine kleine Menge Lötzinn zugeführt und die Lötspitze von der Lötstelle entfernt. Mit ein wenig Übung gelingt der Vorgang gut. Anfänger neigen dazu, zu viel Lot zu benutzen. Die Löttemperatur liegt zwischen 250 C und 375 C und hängt von mehreren Faktoren ab (Größe der Lötstelle, Anschlussdrähte, Zinnsorte, etc.). Die Lötdauer beträgt ca. 2-5s je nach Lötstelle und verwendetem Lot. Kommt bleifreies Lot zum Einsatz, ist die Lötdauer erfahrungsgemäß etwas länger, darf aber 5s nicht überschreiten. Zu lange Lötzeiten können Bauteile beschädigen oder zerstören. Oberflächenmontierte Bauteile (SMD) Eine detaillierte Anleitung zum Reflow-Löten, auch mit Video, finden Sie unter: Seite 16 von 18

17 Prüfen der Bestückung Nach erfolgreicher Bestückung und Verlötung der Bauteile sollte eine intensive visuelle Inspektion folgen. Am besten mit einer Stückliste arbeiten und Position für Position überprüfen und abhaken. Erst wenn Sie sicher sind, dass alle Bauteile an der richtigen Position und lagerichtig (Polarität) aufgebracht wurden, können Sie mit der Inbetriebnahme weiter machen. Finden Sie einen Bestückfehler, so ist das entsprechende Bauteil auszulöten und der Fehler zu korrigieren. Zum Absaugen von überschüssigem Lot ist eine Entlötpumpe sehr hilfreich. Kleinere Mengen von Lot lassen sich am besten mit Lötsauglitze entfernen. Bei diesem Vorgang wird die Lötsauglitze auf die Lötstelle gehalten und von oben mit einem Lötkolben erhitzt. Durch die Kapillarwirkung saugt die Litze das überschüssige Lot auf. Verbrauchte Sauglitze wird einfach mit einem Seitenschneider abgeschnitten. Bei durchkontaktierten Leiterplatten ist das Auslöten von bedrahteten Bauteilen schwierig, da die Gefahr besteht, dass sich bei dem herausziehen des Bauteils die Durchkontaktierung löst und mit herausgezogen wird. Seite 17 von 18

18 Funktionstest der Baugruppe Nach erfolgreicher Kontrolle der Bestückung kann die Inbetriebnahme der Baugruppe erfolgen. Wird die Schaltung mit Niederspannung (< 35V) betrieben, empfiehlt sich als Spannungsversorgung ein regelbares Labornetzteil mit einstellbarer Strombegrenzung. Vor dem Einschalten die korrekte Polarität nochmals überprüfen. Jetzt kann die Versorgungsspannung zugeschaltet werden und die Funktion der Baugruppe überprüft werden. Sind in der Schaltung Testpunkte angegeben, werden jetzt die entsprechenden Signale überprüft oder ggf. auch abgeglichen. Sind alle Prüfungen erfolgreich beendet, kann die Baugruppe in ein Gehäuse eingebaut und betrieben werden. Vorsicht bei Betriebsspannungen oberhalb 35V. Hier sind besondere Schutzmaßnahmen erforderlich. In diesem Fall bitte das Kapitel Sicherheitshinweise beachten. Fehlersuche Sollte der Funktionstest nicht erfolgreich gewesen sein, sollten folgende Dinge überprüft werden: - Sind alle Bauteile an der richtigen Position mit dem korrekten Bauteilwert bestückt? - Ist die Bestückung vollständig? - Wurde bei Bauteilen mit Polarität auf die korrekte Einbaurichtung geachtet? Seite 18 von 18