Lötanleitung LED Kerze

Transkript

1 Lötanleitung LED Kerze Autor: Cornelius Franz Bezugsadresse: Die LED Kerze stellt eine brennende Flamme auf zwei LED Matrizen mit insgesamt 288 LEDs dar. Die Farbe der LEDs kann frei gewählt werden. Alle Bauteile sind in SMD Form (Größe 0603) ausgeführt. Die Platine ist 40x3cm² groß, kann aber auch auf 20x3cm² oder 30x3cm² gekürzt werden. Die Dicke beträgt 3,2mm. Mittels Lithium Polymer Akku läuft die Kerze etwa 4 Stunden. Dieser kann über USB wieder aufgeladen werden. Die Akkuladung wird überwacht. Der Akku kann somit nicht überladen werden. Ist der Akku leer beginnt die Kerze, die Animation in kurzen Abständen beim ersten Frame zu starten. Man erkennt dann ein deutliches Flackern. Der Standfuß misst 9x9x2cm³. Ergänzungen zur Version 2 finden sich am Ende dieses Dokuments.

2 Die Platine misst 40x3cm². Die Platinenvorderseite. Hier wird ein Großteil der für die Ansteuerung benötigten Bauteile verlötet. Durch die Länge von 40cm wird kein Lötrahmen benötigt. Die Platine ist schwer genug, dass sie beim Löten an Ort und Stelle bleibt.

3 Im oberen Teil der Platine befindet sich auf beiden Seiten die LED Matrix, auf der schlussendlich die Kerzenflamme dargestellt wird. Über die beiden Durchkontaktierungen in den oberen Ecken kann die Platine auch mit Strom versorgt und aufgehängt werden. Bei Interesse kontaktiert uns bitte per Mail. Zum Löten empfiehlt sich eine Lötstation mit feiner Lötspitze. Eine Pinzette wird ebenso benötigt, wie feines Lötzinn. Die auf dem Bild zu sehende Rolle beinhaltet Zinn mit 0,25mm Durchmesser. Flussmittel und Entlötlitze kann bei den kleinen ICs sehr hilfreich sein.

4 Der Hauptprozessor ist ein Atmega328P-AU. Dieser hat an einer Ecke eine runde Markierung. Der Atmega wird so eingelötet, dass die runde Markierung in Richtung der LED Matrix zeigt. Zuerst sollte man ein an einer Ecke liegendes Pad vorverzinnen und den Atmega damit anheften und positionieren. Dann wird gegenüber ein weiteres Beinchen angelötet. Nun ist der Atmega fixiert und kann beim Löten weitere Kontakte nicht mehr verrutschen. Dann können die restlichen Beinchen verlötet werden. Bitte unbedingt auf Kurzschlüsse achten und gegebenenfalls mit Flussmittel oder Entlötlitze nachkorrigieren.

5 Die IS31FL3731 haben ebenfalls eine runde Markierung, welche die Ausrichtung anzeigt. Auf der Vorderseite wird der IS31FL3731 so verlötet, dass die runde Markierung in Richtung des Atmega328 zeigt. Das Löten geschieht analog der Prozedur des Atmega.

6 Auf der Platinenrückseite zeigt die runde Markierung des IS31FL3731 ebenfalls von der LED Matrix weg. Die 4,7uH Induktivität wird rechts neben dem Atmega328 verlötet. Hier sollten beide Pads vorverzinnt werden und die Induktivität mit etwas mehr Wärme auf beiden Pads gleichzeitig verlötet werden. Die Ausrichtung erfolgt entsprechend der Lötpads. Eine 180 Verdrehung ist möglich. Hier gibt es keine Vorzugsrichtung.

7 Der 16MHz Quarz wird unterhalb des Atmega verlötet. Hier empfiehlt es sich erst das mittlere Pad vorzuverzinnen und den Quarz damit anzuheften. Danach werden die beiden äußeren Pads verlötet. Hierbei ist unbedingt auf Kurzschlüsse zu achten!!! Diese können hier sehr schnell auftreten. Die MBRA140 Diode wird so verlötet, dass die Markierung (senkrechter Strich auf der Bauteiloberseite) in Richtung des Atmega328 zeigt.

8 Beim IRF7319 ist der erste Pin wieder durch eine runde Markierung auf der Gehäuseoberseite gekennzeichnet. Das Bauteil wird so positioniert, dass die Markierung in Richtung des Atmega328 zeigt. Das Verlöten erfolgt analog dem Atmega328. Der Lade-IC MCP73831 wird zwischen die MBRA140 Diode und den IRF7319 gelötet.

9 Der Spannungsregler TPS61220 hat ebenfalls eine Markierung auf der Gehäuseoberseite (senkrechter Strich). Das Bauteil wird so verlötet, dass der Strich in Richtung der daneben liegenden Induktivität zeigt. Der Taster wird rechts neben der MBRA140 Diode verlötet.

10 Die BAV99 Doppeldiode wird unterhalb des IRF7319 verlötet. Die rote LED zeigt an, ob die Batterie geladen wird. Sie wird oberhalb des Lade-ICs verlötet. Die Kathode befindet sich oben.

11 Nun werden die 100nF Kondensatoren entsprechend der nebenstehenden Abbildung verlötet. Auf der Rückseite werden ebenfalls zwei 100nF Kondensatoren benötigt.

12 Oberhalb der Induktivität und des Spannungsreglers werden 10µF Kondensatoren verlötet, sowie ein Weiterer unterhalb des Spannungsreglers. Rechts neben dem IS31FL3731 wird an erste Stelle ein 22µF Kondensator verlötet, unterhalb der BAV99 Doppeldiode ein 1µF Kondensator.

13 Auf der Platinenrückseite wird an unterster Stelle ebenfalls ein 22µF Kondensator verlötet. Ober- und unterhalb des MCP73831 wird je ein 4,7µF Kondensator eingesetzt.

14 Rechts neben dem IS31FL3731 werden die unteren beiden Plätze je mit einem 4,7kOhm Widerstand bestückt. Oberhalb des Schaltreglers wird ein 0Ohm Widerstand in die linke, noch freie Position gelötet. Die beiden Lötpads rechts daneben bleiben frei.

15 Entsprechend der nebenstehenden Abbildung werden drei 10kOhm Widerstände verlötet (zwei ober- bzw. unterhalb des Atmega, einer links neben der BAV99). An vierter Stelle neben dem IS31FL3731 wird ein 20kOhm Widerstand verlötet.

16 Auch auf der Rückseite wird ein 20kOhm Widerstand eingesetzt, allerdings an erster Stelle. Es werden drei 100kOhm Widerstände verlötet (rechts neben dem IS31FL3731, rechts und links neben der BAV99)

17 Auf der Rückseite wird in die noch verbleibende Position ebenfalls ein 100kOhm Widerstand eingesetzt. Nun wird die noch freie Position links neben dem IRF7319 mit 300kOhm bestückt. Der Untere der noch freien Plätze links neben dem MCP73831 wird mit 330Ohm bestückt. Die noch verbleibenden, beiden Plätze darüber werden mit je 2kOhm bestückt.

18 Nun werden die LEDs verlötet. Alle LEDs sind hinsichtlich der Anordnung von Anode und Kathode gleich ausgerichtet. Entsprechend der nebenstehenden Abbildung zeigen die Kathoden immer nach oben rechts, die Anoden nach unten links. Anode und Kathode sind auf der LED Unterseite entsprechend gekennzeichnet. Nachdem einige LEDs bestückt sind kann ein erster Funktionstest vorgenommen werden. Hierfür muss der mitgelieferte Akku angeschlossen werden. Wie genau dies zu erfolgen hat folgt auf den nächsten Seiten. Gestartet wird die Kerze durch einen kurzen Druck auf den Taster. Durch ein längeres Drücken auf den Taster wird sie wieder ausgeschaltet.

19 Ist die Vorderseite (Bild) fertig bestückt geht es auf der Rückseite weiter. Hier zeigen die Kathoden nach oben links und die Anoden nach unten rechts (wenn die Platine quer liegt und sich die Matrix auf der linken Platinenseite befindet). Ist alles fertig gelötet sollte auf beiden Seiten eine Kerzenflamme zu sehen sein. Auf der Rückseite ist die Flamme gespiegelt zur Vorderseite dargestellt.

20 Die Platine wird nun von oben durch den Standfuß gesteckt und mittels der mitgelieferten Schrauben befestigt. Die Mini-USB Buchse wird seitlich eingeschoben. Die Anschlüsse des Akkus werden gekürzt und entsprechend der nebenstehenden Abbildung verlötet. Das untere Pad entspricht der Masseverbindung. Hier muss das schwarze Kabel des Akkus verlötet werden. Die USB Buchse kann mit den Kabelresten des Akkus verlötet werden. Die Enden werden sauber abisoliert und verlötet. Auf der unteren Abbildung ist die Pinbelegung von Mini-USB Buchsen gut zu erkennen. GND wird an GND der Platine verlötet und 5V an VIN.

21 Ergänzungen zum Bausatz Kerze V2 Bei Version 2 der Kerze sind einige Bauteile dazu gekommen, die unten als Grafik aufgelistet sind. Alle Teile können entsprechend der Grafik eingelötet werden. Vorderseite: Rückseite:

22 Die Batteriepads werden mittig ober- und unterhalb der Aussparung für den Akku angelötet. Der Akku wird entsprechend der aufgezeichneten Polung (Pluspol oben, Minuspol unten) eingelegt und mittels zweier mitgelieferter Gummibänder befestigt. An der Unterseite wird ein weiterer Taster und eine Micro-USB Buchse verlötet. Beide Bauteile sollten dabei soweit wie möglich zum Platineninneren platziert werden. Dies ist wichtig, wenn zum Schluss das Plexiglasrohr drüber passen soll.

23 Über die IS31FL3731 wird ein weiteres Gummiband geführt. Es dient zur Zentrierung der Platine im Plexiglasrohr. Zum Schluss wird die Platine von unten in das Plexiglasrohr geführt. Am Ende müssen USB-Buchse und Taster aus den beiden Querbohrungen schauen. Der Taster muss möglicherweise beim Überstülpen des Rohres gedrückt werden, damit das Rohr über die Platine passt. Am Ende wird alles auf den Standfuß gesetzt. Die Helligkeit der Kerze kann mittels Tastendruck verändert werden. Zum Ausschalten muss der Taster etwa 3 Sekunden lang gedrückt werden.

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