Tipps zum Aufbau der Experimentierplatine MFB4 µc-technik

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Bernhard Mann
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1 Tipps zum Aufbau der Experimentierplatine MFB4 µc-technik Der Aufbau der Platine ist für einen geübten Löter in etwa Minuten möglich. Wer im Löten von SMD-Bauelementen (0603 bzw. Pad-Abstand 0.8mm) keine Erfahrung hat, sollte jedoch den Aufbau besser jemand anderem überlassen. Grundsätzlich gilt, die niedrigen Bauelemente vor den hohen einzulöten. Empfehlenswert ist es, die Unterseite (µc-seite) zuerst vollständig zu bestücken und danach die Platine auf zwei Holzstückchen aufzulegen, um zu vermeiden, dass beim Bestücken der Oberseite die Platine ständig auf dem µc aufliegt. Für die Bestückung der SMD-Bauelemente ist eine feine Lötspitze (0.5-08mm) erforderlich. Das Lötzinn sollte einen Durchmesser von 0.5mm haben. Die Bestückung des µc kann manuell oder per Lötautomat erfolgen. Dafür steht im Labor (D204) eine Lötautomat IR500 zur Verfügung. Die Einweisung erfolgt durch Herrn Zehetmayer. Speziell bei der Bestückung mit dem Lötautomaten ist eine Kontrolle aller Anschlüsse erforderlich, um Lötbrücken oder nicht verbundene Pads zu erkennen. Problemstellen müssen manuell nachbearbeitet werden. Für alle SMD-Bauelemente mit Ausnahme des µc ist es sinnvoll, zuerst ein Pad mit sehr wenig Lötzinn zu versehen. Dann wird das Bauelement mit der Pinzette gehalten, das vorhandene Lötzinn verflüssigt und das Bauelement dort hingeschoben. Bei diesem Vorgehen vermeidet man, dass sich das Bauelement beim einseitigen Einlöten unkontrolliert verschiebt oder aufstellt. Der µc ist so groß und schwer, dass diese Gefahr dort nicht besteht. Die Platine enthält leider einen Designfehler (meinerseits), der problemlos auf zwei Arten behoben werden kann. Die erste Art ist ein wenig aufwendiger, dafür sieht man die Reparatur nachher nicht mehr. Die zweite Art ist einfacher, sieht aber nicht ganz so schön aus. Beide Arten sind vom Ergebnis her identisch. Lötzinnüberschuß für einen gewollten Kurzschluss Abbildung 1: Korrektur mit Vorbehandlung der Platine Bei der ersten Methode (Resultat siehe Abbildung 1) sieht man nach der Korrektur kaum einen Unterschied zu einer fehlerfreien Version. Einziges Indiz ist hier die etwas größere Menge Lötzinn am Transistor Q2. Dafür musste vorher die Leitung unterhalb Q2 aufgetrennt werden, das ist aber nach dem Einlöten von Q2 nicht mehr sichtbar. 1/7

Empfehlenswert ist es, die Unterseite (µc-seite) zuerst vollständig zu bestücken und danach die Platine auf zwei Holzstückchen aufzulegen, um zu vermeiden, dass beim Bestücken der Oberseite die

2 Bei der zweiten Methode (Ergebnis siehe Abbildung 2 )wird der Widerstand R9 statt an dem vorgesehenen Platz direkt an den Transistor Q2 gelötet. R9 direkt am Transistor Q2 Ursprünglich vorgesehener Platz für R9 Abbildung 2: Korrektur ohne Vorbehandlung der Platine Hier sieht man die Korrektur bei genauer Betrachtung, dafür muß die Platine nicht weiter vorbehandelt werden. Bei dieser Methode sollte man Q2 vor R9 einlöten, diese Reihenfolge wird auch in der folgenden Anleitung eingehalten. Es ist vermutlich am besten, sich die Tabelle Teilschritte aus dem Anhang auszudrucken und jeden Teilschritt nach dem Abarbeiten abzuhaken. Dann ist man sicher, alle nötigen Schritte in einer erprobten Reihenfolge abgearbeitet zu haben. Bemerkungen zu den einzelnen Schritten, sofern erforderlich Nr. 1 Nachher am besten mit dem Multimeter prüfen, dass die Leitung aufgetrennt wurde. Zum Auftrennen ein Skalpell benutzen. 2/7

nicht weiter vorbehandelt werden. Bei dieser Methode sollte man Q2 vor R9 einlöten, diese Reihenfolge wird auch in der folgenden Anleitung eingehalten.

3 Nr. 2 Hier blank kratzen Zum Blankkratzen kann auch das Skalpell benutzt werden. Eventuell gleich mal den blanken Teil verzinnen, um zu sehen, ob das Zinn haftet. Nr. 3 Orientierungspunkt am µc 3/7

4 Nr. 7 Wert von R9 ist unkritisch (irgendwas zwischen 22k und 200k), bei Methode 2 siehe Abbildung 2. Nr. 8 Siehe Abbildung 1, am besten nachher mit dem Multimeter prüfen, dass der Kurzschluss hergestellt wurde (eine Messspitze an Q2 und eine an R9). Nr. 10 Zuerst den Mittenanschluß einseitig anlöten (wenig Lötzinn) und dann optisch prüfen, ob der Oszillator mittig sitzt. Die beiden seitlichen Anschlüsse des Oszillators dürfen den Mittenschluss nicht berühren. Der Platinenfootprint ist absichtlich etwas zu groß, weil dort auch ein anderer Oszillator (größer) eingelötet werden kann, deswegen muß für den kleinen Oszillator die Position genau geprüft werden. Beim Einlöten der beiden Seiten etwas mehr Lötzinn geben, die Verbindung kommt an den vier Ecken zustande das genügt auch. Nr. 18 Die Leuchtdioden können verschiedenfarbig sein (LY: gelb, LR: rot, LB: blau). Die Ausrichtung ist aber wichtig. Dazu haben die Gehäuse der LED eine abgeschrägte Ecke. Abgeschrägte Ecke Nr. 19 Der Uhrenquarz ist für die Durchsteckmontage gedacht. Auf der anderen Seite (der Unterseite) sitzt aber schon der µc unter den Bohrungen, deswegen kann man erstens nur von oben anlöten und zweitens müssen die Anschlüsse vorher auf ca. 3mm gekürzt werden. Damit erreicht man, dass der Quarz kein Spiel mehr hat, wenn er auf die Platine gedrückt wird. Er ist dann auch in dem Teil der Platine, der absichtlich von Durchkontaktierungen freigehalten ist (damit keine Kurzschlüsse über das Metallgehäuse entstehen können). Wer will, kann den Quarz danach noch mit einem Tropfen Kleber sichern notwendig ist es nicht. Nr. 21 Zuerst nur einen Anschluß anlöten, danach prüfen, ob der Stecker senkrecht sitzt. Man kann jetzt, wenn erforderlich, den Stecker mit der Hand ausrichten indem man den angelöteten Anschluß nochmals erhitzt. 4/7

10 Zuerst den Mittenanschluß einseitig anlöten (wenig Lötzinn) und dann optisch prüfen, ob der Oszillator mittig sitzt.

5 Nr. 22 Wie bei Nr. 21, diese Stecker sitzen zuerst fast immer schief, denn sie sind ja nur einreihig. Nr. 25 Zuerst die drei Anschlüsse der Buchse kürzen (etwa auf der Höhe der Löcher in den Anschlüssen). Vor dem Einlöten dann prüfen, ob die Anschlüsse noch fühlbar auf der Unterseite durchstehen. Falls ja, nochmals kürzen, bis die Unterseite eben ist. Grund: Später kommt ein Gummifuß über einen der Anschlüsse, dazu muss diese Stelle natürlich eben sein. Beim Einlöten wieder zuerst nur einen Anschluß mit wenig Lötzinn anlöten, danach wie gehabt die Buchse manuelle ausrichten und anschließend erst vollständig einlöten. Nr. 27 Die vier Gummifüße an den auf dem Foto gezeigten Positionen ankleben. Zuerst am besten mit etwas Spiritus o.ä. (Reinigungsbenzin) die Klebestellen reinigen, speziell an der Lötstelle der Buchse J10. Darauf achten, dass die Füße nicht über den Rand stehen und fest andrücken. Inbetriebnahme Bei dem ersten Test ist es sicher sinnvoll, die Versorgung über USB zu wählen und nicht über J10. Grund: Der USB-Bus ist strombegrenzt, bei einem Kurzschluss geht dort eine rückstellbare elektronische Sicherung. Der µc (als vermutlicher Verursacher des Kurzschlusses) überlebt aber, der Fehler kann gesucht und behoben werden. Bei Verwendung eines externen Netzteils dürfte dagegen eher der Kurzschlußverursacher den Geist aufgeben, bevor irgendeine externe Überlastsicherung reagiert. 5/7

Grund: Später kommt ein Gummifuß über einen der Anschlüsse, dazu muss diese Stelle natürlich eben sein.

6 Nr. Teilschritt 1 Auftrennen der Leitung unter Q2 (nur für Korrekturmethode 1 nötig) 2 Abkratzen des Lötstopplacks von der Leitung unter Q2 (nur bei Methode 1 nötig) 3 U1 (Prozessor) einlöten (Unterseite, Ausrichtung beachten) 4 R3, R4 (Unterseite) einlöten 5 Q2 einlöten 6 D1 einlöten 7 R1, R5, R9 einlöten (R9 am Transistor Q2 bei Methode 2) 8 Lötbrücke zwischen Q2 und angekratzter Leitung setzen (nur bei Methode 1) 9 IC1 einlöten (OP-Amp) 10 Q1 (16 MHz Oszillator) einlöten 11 C1, C9 einlöten 12 C7, C8 einlöten 13 C3, C6 einlöten 14 C5 einlöten 15 C2, C4 einlöten 16 R6, R7 einlöten 17 R8 einlöten 18 L1, L2 einlöten (Ausrichtung beachten) 19 Q3 einlöten (Anschlüsse vorher auf 3mm kürzen) 20 S1, S2 einlöten 21 J4, J5, J7 einlöten (Ausrichtung siehe Text) 22 J1, J2, J3 einlöten (Ausrichtung siehe Text) 23 J6 einlöten 24 J9 einlöten (nur wenn Messungen mit Oszilloskop/LA wahrscheinlich) 25 J10 einlöten (siehe Text zur Vorbereitung) 26 J8 einlöten 27 Gummifüße auf der Unterseite ankleben (siehe Text/Foto) Tabelle 1: Liste der Teilschritte Die grün markierten Teilschritte entfallen bei Korrekturmethode 2. OK 6/7

Leitung setzen (nur bei Methode 1) 9 IC1 einlöten (OP-Amp) 10 Q1 (16 MHz Oszillator) einlöten 11 C1, C9 einlöten 12 C7, C8 einlöten 13 C3, C6 einlöten 14 C5 einlöten 15 C2, C4 einlöten 16 R6, R7

7 Name Wert Bemerkung C1 470n C2 100n C3 10u C4 100n C5 1u0 C6 10u C7 22p nur nötig, wenn auch Q3 bestückt wird C8 22p nur nötig, wenn auch Q3 bestückt wird C9 470n D1 1A Schottky-Diode Schottky + 1A, damit geringe V_forward erreicht wird IC1 MCP6001 J1 3x1 Stecker J2 3x1 Stecker J3 3x1 Stecker J4 5x2 Stecker J5 5x2 Stecker J6 8x2 Stecker J7 5x2 Stecker J8 USB, Typ B J9 1x1 Stecker nur für Messzwecke gedacht, kann sonst entfallen J10 POWERCON2 Buchse oder Stecker mit Öffner (beim Einstecken) J11 3x2 Stecker optional, speziell für ISP-Programmierung L1 2mA LED L2 2mA LED Q1 16 MHz Q2 FDN 304 beliebiger P-Kanal FET mit geringem R_on möglich Q kHz optional R1 150k R3 22r R4 22r R5 150k R6 2k2 je nach gewünschter Farbe der LED zwischen 1k5 und 2k2 R7 2k2 je nach gewünschter Farbe der LED zwischen 1k5 und 2k2 R8 10k irgendein Wert zwischen 4k7 und 100k ist OK R9 150k irgendein Wert zwischen 10k und 270k ist OK S1 SMD-Taster S2 SMD-Taster U1 AT90USB1287 auch -646, -647 und möglich Tabelle 2: Bauelemente 7/7

Messzwecke gedacht, kann sonst entfallen J10 POWERCON2 Buchse oder Stecker mit Öffner (beim Einstecken) J11 3x2 Stecker optional, speziell für ISP-Programmierung L1 2mA LED L2 2mA LED Q1 16 MHz Q2

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