Bauanleitung für die LED-Qube 5

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1 Bauanleitung für die LED-Qube 5 Montage der Hauptplatine Stand , V.00 Qube Solutions UG (haftungsbeschränkt) Luitgardweg 8, DE-7083 Herrenberg info@qube-soutions.de Seite / 25

2 Inhaltsverzeichnis. Wichtige Hinweise...4. Sicherheitshinweise Montagehinweise Montage der Hauptplatine Benötige Bauteile und Werkzeuge Bauteilübersicht Bestücken und Löten...9 Seite 2 / 25

3 Abbildungsverzeichnis Abbildung : Alle Bauteile für die Montage der Hauptplatine...8 Abbildung 2: Ausrichtung der Diode D...0 Abbildung 3: Biegen der Diode D...0 Abbildung 4: Anschlussdrähte der Diode umgebogen... Abbildung 5: Keramikkondensatoren C3, C2 montiert...2 Abbildung 6: Schwingwarz XTAL montiert...3 Abbildung 7: IC-Sockel...4 Abbildung 8: Alle IC-Sockel montiert...4 Abbildung 9: Leuchtdiode LED...5 Abbildung 0: Ausrichtung der LED...5 Abbildung : Festspannungsregler IC3 montiert...7 Abbildung 2: Keramikkondensatoren C, C2 montiert...7 Abbildung 3: Biegen der Widerstände...8 Abbildung 4: Widerstände montiert...8 Abbildung 5: Steckverbinder montiert...9 Abbildung 6: SV, X2 und S montiert...20 Abbildung 7: Polung von Elektrolytkondensatoren...2 Abbildung 8: Elektrolytkondensatoren montiert...22 Abbildung 9: Lötarbeiten abgeschlossen...23 Abbildung 20: Vor dem Biegen...24 Abbildung 2: Nach dem Biegen...24 Abbildung 22: Hauptplatine fertig...25 Seite 3 / 25

4 . Wichtige Hinweise Hinweis: Lesen Sie die kompletten Gebrauchsanweisungn, bevor Sie mit Vorbereitungs- oder Montageschritten beginnen. Bewahren Sie die Bau- und Bedienungsanleitungen auf, auch nachdem Sie alle Komponenten in Betrieb genommen haben. Für Schäden jeglicher Art, welche durch die Nichtbeachtung der Bau- und Bedienungsanleitungen entstehen, übernehmen wir keinerlei Haftung. Der Garantieanspruch auf die Bauteile erlischt.. Sicherheitshinweise Die LED-Qube 5 darf nur mit der dafür vorgeschriebenen Spannung (7-2V DC) und einem Netzteil mit VDE-Prüfzeichen versehenen Netzgerät betrieben werden Das Gerät ist für den Gebrauch in trockenen und sauberen Räumen ausgelegt und nicht für den Betrieb im Freien oder in Feuchträumen gedacht Die zulässigen Betriebstemperaturen liegen zwischen 0 C und 40 C Die LED-Qube 5, sowie alle Kabel, Steckverbinder und Netzteile sind von Flüssigkeiten fernzuhalten Die Baugruppen dürfen nicht in der Umgebung von brennbaren Flüssigkeiten, Gasen oder Stäuben verwendet werden Bei der Reparatur dürfen nur Original-Ersatzzeile verwendet werden Nach dem Betrieb sollte die LED-Qube 5 von der Versorgungsspannung getrennt werden Außer an das dafür vorgesehene Netzgerät darf keinesfalls Netzspannung (230V AC) an eine andere Komponente der LED-Qube 5 angeschlossen werden VORSICHT: Lebensgefahr! Weder die LED-Qube 5 noch die Zubehörteile gehören in Kinderhände Schauen sie von oben nicht zu lange in die Leuchtdioden. Wegen ihrer großen Helligkeit kann dies zu Schäden der Netzhaut führen! Seite 4 / 25

5 In Schulen, Hobbywerkstätten und Ausbildungseinrichtungen ist der Betrieb durch geschultes Personal zu überwachen.2 Montagehinweise Benutzen Sie für die Vorbereitungs- und Montageschritte stets die empfohlenen Werkzeuge und Hilfsmittel Bevor Sie Bauteile umformen, verlöten, montieren oder auf sonstige Weise verändern, vergewissern Sie sich, dass Sie die Schritte der Bauanleitung komplett gelesen und verstanden haben Führen Sie alle Löt- Biege- und Verdrahtungsarbeiten sauber und gewissenhaft aus. Das Ergebnis wird Ihre Mühe entlohnen! Bitte lesen Sie auch die Sicherheitshinweise Seite 5 / 25

6 2. Montage der Hauptplatine Für die Montage der Hauptplatine wird je nach handwerklichem Geschick ca. -2 Stunden Zeit benötigt. 2. Benötige Bauteile und Werkzeuge Folgende Bauelemente werden zum Aufbau der LED-Qube 5 Hauptplatine benötigt: Stückzahl Beschreibung Wert Name auf Platine Atmel Atmega32 Mikrocontroller IC Maxim MAX232 Schnittstellenwandler IC2 μa 7805 Festspannungsregler IC3 2 Keramikkondensator 22pF C, C2 2 Keramikkondensator 00nF C3, C2 6 Elektrolytkondensator (radial) 0μF C4, C5, C6, C7, C8, C0 Elektrolytkondensator (radial) 00μF C9 5 BUZ MOSFET 5 74HC574 D-FlipFlop N4004 Diode Leuchtdiode, Farbe: grün 25 Widerstand 75Ohm R - R25 6 Widerstand 0kOhm R26, R28 - R32 Widerstand 470Ohm R27 Schwingquarz 3,6864MHz XTAL Reihensteckverbinder (Buchse) 30polig JP Hohlsteckerbuchse 2,mm (innen) X2 Wannenstecker SV D-SUB-Buchse X Q - Q5 FF - FF5 D LED Seite 6 / 25

7 Miniaturtaster S IC-Sockel (für Mikrocontroller) 40Pin 5 IC-Sockel (für FlipFlops) 20Pin IC-Sockel (für MAX232) 6Pin 4 Abstandshalter 20mm, M3 4 Abstandshalter 5mm, M3 Hauptplatine 00x00mm Benötigte Werkzeuge Lötkolben Lötzinn (0,5-mm Durchmesser) Spitzzange (klein) Seitenschneider (klein) Optional: Biegehilfe, Entlötlitze / Entlötpumpe, Multifunktionsmessgerät Seite 7 / 25

8 2.2 Bauteilübersicht Hauptplatine R - R25 Silberdraht IC2 IC Q - Q5 XTAL IC-Sockel FF - FF5 C,C2 C3,C2 IC3 C4-C8,C0 Abstandshalter + Schrauben R27 R26,R28-32 D C9 LED JP X SV S X2 Abbildung : Alle Bauteile für die Montage der Hauptplatine Alle Bauteile in Abbildung sind mit den Bezeichnungen versehen, welche auf der Hauptplatine aufgedruckt bzw. in der Stückliste zu finden sind. Seite 8 / 25

9 2.3 Bestücken und Löten Beim Verlöten der Bauteile mit der Hauptplatine ist es sinnvoll strukturiert vorzugehen. Es ist zu empfehlen zuerst die Bauelemente mit geringer Höhe zu bestücken und zu löten. Da die Bauteile von der Seite, welche den weißen Bestückungsdruck besitzt, durchgesteckt und dann aber von der gegenüberliegenden Seite festgelötet werden, ist es praktisch wenn das zu lötende Bauteil dabei (beim Drehen der Platine) nicht herausfällt. Aus diesem Grund empfehlen wir folgende Reihenfolge, beim Bestücken und Löten, einzuhalten:. Diode D 2. Keramikkondensatoren C3, C2 3. Schwingquarz XTAL 4. IC-Sockel an den Stellen IC IC3, FF FF5 5. Leuchtdiode LED 6. Keramikkondensatoren C, C2 7. Festspannungsregler IC3 8. Widerstände R R32 9. Steckverbinder Buchse 0. Wannenstecker SV, Hohlsteckerbuchse X2, Miniaturtaster S. Elektrolytkondensatoren C4 C0 2. D-SUB-Buchse X 3. MOSFETS Q - Q5 Auf den folgenden Seiten werden die einzelnen Schritte jeweils wieder aufgegriffen, mit Abbildungen verdeutlicht und Hinweise gegeben. Seite 9 / 25

10 . Diode D Bei der Diode ist die Polung und damit die Einbaurichtung zu beachten. Die Kathode (-) ist mit einem weißen Strich gekennzeichnet. Ebenso ist auf dem Bestückungsdruck der Platine dieser Strich zu erkennen. Abbildung 2 zeigt die Einbaurichtung. Abbildung 2: Ausrichtung der Diode D Die Diode wird entsprechend dem Rastermaß rechtwinklig gebogen und anschließend durch die Platine gesteckt. Am einfachsten und saubersten ist die Biegung mit einer Biegehilfe wie in Abbildung 3 durchzuführen. Abbildung 3: Biegen der Diode D Seite 0 / 25

11 Anschließend kann die Diode durch die Platine gesteckt werden. Um einen besseren halt des Bauteils zu erlangen, werden die Anschlussdrähte nach außen umgebogen. Diese Vorgehensweise kann auch für die meisten anderen Bauteile angewandt werden! Abbildung 4: Anschlussdrähte der Diode umgebogen Nun kann das Bauteil mit der Platine verlötet und überstehenden Anschlussdrähte gekürzt werden. Seite / 25

12 2. Keramikkondensatoren C3, C2 Die Keramikkondensatoren unterscheiden sich von den anderen Bauteilen durch ihre hellblaue Farbe. Bei ihnen muss keine Polung beachtet oder Biegearbeiten durchgeführt werden. Sie werden lediglich durchgesteckt und verlötet. Auch hier werden die überflüssigen Drahtstücke mit dem Seitenschneider abgetrennt. Abbildung 5: Keramikkondensatoren C3, C2 montiert Seite 2 / 25

13 3. Schwingquarz XTAL Auch beim Schwingquarz ist die Polung unbedeutend und es wird wie gehabt vorgegangen. Abbildung 6: Schwingwarz XTAL montiert Seite 3 / 25

14 4. IC-Sockel an den Stellen IC IC3, FF FF5 Die IC-Sockel ermöglichen das einfach Austauschen von integrierten Schaltkreisen (Integrated Circuit - IC). Sie werden an den Stellen montiert, welche die Beschriftungen IC IC3 und FF FF5 besitzen. Die ICs werden am Ende der Lötarbeiten einfach in die Sockel gesteckt. Bei den IC-Sockeln ist die Einbaurichtung zu beachten, wie die folgende Abbildung zeigt: Abbildung 7: IC-Sockel Die Kerbe gibt die Einbaurichtung an. Sie ist ebenfalls auf dem Bestückungsdruck der Platine vorhanden. Die beiden Kerben müssen, nach dem Bestücken auf der selben Seite liegen. Es empfiehlt sich die Sockel so nacheinander zu verlöten, dass die Platine nach dem Umdrehen nicht auf eine Seite kippt. Abbildung 8: Alle IC-Sockel montiert Seite 4 / 25

15 5. Leuchtdiode LED Bei der Leuchtdiode LED muss wieder die Polung beachtet werden. Leider fehlt auf dem Bestückungsdruck die Angabe über die Polung. Die beiden folgenden Abbildungen machen klar, wie die Leuchtdiode montiert werden muss Abbildung 9: Leuchtdiode LED Der längere Anschlussdraht ist die Anode (+), der kürzere ist die Kathode (-). + - Abbildung 0: Ausrichtung der LED Seite 5 / 25

16 6. Keramikkondensatoren C, C2 Die Keramikkondensatoren C, C2 können ohne Besonderheiten direkt verlötet werden. Die Polung ist dabei egal. Wie immer sind die überschüssigen Anschlussdrähte nach dem Löten zu entfernen. Seite 6 / 25

17 7. Festspannungsregler IC3 Die drei Anschlüsse des Festspannungsreglers werden so um 90 abgewinkelt, dass das Bauteil, nach dem Durchstecken, mit Kühlkörper auf der Platine aufliegen. Am besten wird der Festspannungsregler so mit der Spitzzange gehalten, dass die Biegung genau an der Stelle entsteht, an der sich die Breite der Anschlussdrähte ändert. Abbildung : Festspannungsregler IC3 montiert Anschließend sieht die Hauptplatine wie folgt aus: Abbildung 2: Keramikkondensatoren C, C2 montiert Seite 7 / 25

18 8. Widerstände R R32 Alle 32 Widerstände werden zuerst in die Form gebracht wie in Abbildung 3 gezeigt. Werkzeuge sind hierfür nicht nötig. Welche Seite umgebogen wird ist irrelevant. Abbildung 3: Biegen der Widerstände Anschließend werden die Widerstände an den auf der Platine angeschriebenen Plätzen verlötet. Zur Unterscheidung der Widerstandswerte kann entweder folgende Tabelle oder ein Ohmmeter bzw. Multifunktionsmessgerät verwendet werden. Bezeichnung Ring Ring 2 Ring 3 Ring 4 Wert R26, R28- R32 braun schwarz orange gold 0kOhm R27 gold violett braun gold 470Ohm R - R25 violett grün schwarz Gold ( u.braun) 75Ohm Abbildung 4: Widerstände montiert Der vierte Ring hat etwas Abstand zu den anderen Ringen! Seite 8 / 25

19 9. Steckverbinder Buchse Die 30-polige Buchse wird lediglich von oben durch die Platine gesteckt und verlötet (siehe auch Abbildung 5). Es ist besonders darauf zu achten, dass der Steckverbinder senkrecht auf der Hauptplatine steht. Wird der Steckverbinder krumm eingelötet, so ergeben sich beim Verbinden der beiden Platinen erhebliche Probleme. Am einfachsten lässt dich dies dadurch erreichen, indem zuerst der erste und letzte Pin mit der Platinen verlötet wird. Sollte der Steckverbinder nun keinen rechten Winkel zur Platine aufweisen, so kann die Lötstelle erneut erwärmt und die Buchsenleiste ausgerichtet werden. Abbildung 5: Steckverbinder montiert Vorsicht: Sind erst einmal alle 30 Pins mit der Platine verlötet, so ist es kaum noch möglich den Steckverbinder erneut auszurichten. Korrigieren Sie einen falschen Winkel so bald wie möglich! Seite 9 / 25

20 0. Wannenstecker SV, Hohlsteckerbuchse X2, Miniaturtaster S Als erstes wird der Wannenstecker SV montiert. Er hat auf einer Seite eine Einkerbung. Diese Einkerbung ist auch auf dem Bestückungsdruck der Platine zu erkennen. Die Kerbe zeigt Richtung IC. X2 und S sind so zu montieren, dass sie nach außen (weg von der Platine zeigen). An X2 wird später das Netzteil angeschlossen, S ist der Reset-Taster. S rastet in der Platine ein und kann auch problemlos verlötet werden, obwohl andere Bauteile eine größere Einbauhöhe haben. Abbildung 6: SV, X2 und S montiert Seite 20 / 25

21 . Elektrolytkondensatoren C4 C0 Bei den sieben Elektrolytkondensatoren C4 0 muss die Polung beachtet werden. Abbildung 7 zeigt wie diese bestimmt werden kann. Die längere Anschlussleitung ist auch hier, wie bei der LED die Anode (+). Die weiße Markierung an der Seite zeigt zusätzlich die Kathode (-) an. Auf der Platine ist jeweils ein kleines + als Markierung für die Anode (+) vorgesehen. Trotz geringer Verwechslungsgefahr muss auch hier sauber und konzentriert gearbeitet werden. + weiße Markierung Abbildung 7: Polung von Elektrolytkondensatoren Achtung: Werden die Elektrolytkondensatoren verpolt, so führt das zu ihrer Zerstörung. Elektrolytkondensatoren können im schlimmsten Fall sogar explodieren und dabei zu Sach- und Personenschäden führen! Die Werte der Kondensatoren stehen seitlich auf dem Gehäuse der Kondensatoren. C9 00uF C4 C8, C0 0uF Seite 2 / 25

22 Abbildung 8: Elektrolytkondensatoren montiert 2. D-SUB-Buchse X Die D-Sub-Buchse X wird wie in Abbildung 9 dargestellt montiert. Sie rastet in die Platine ein und muss nur noch verlötet werden. Auch die Metallbügel sollten für einen soliden Zusammenhalt der Buchse und der Platine verlötet werden. 3. MOSFETS An den Stellen, an welchen die MOSFETS platziert werden sollen, ist ein breiter weißer Strich zu erkennen. Dieser Strich gibt an wo sich der Kühlkörper des Leistungsschalters befinden soll. Seite 22 / 25

23 Abbildung 9: Lötarbeiten abgeschlossen Seite 23 / 25

24 Alle Lötarbeiten an der Hauptplatine sind nun abgeschlossen. Im letzten Schritt werden nur noch die integrierten Schaltkreise in ihre Sockel gesteckt. Auch hier ist wieder auf die Kerbe zu achten. Sie muss unbedingt mit der Kerbe des IC-Sockels übereinstimmen! Die Anschlussbeine der ICs müssen noch zurecht gebogen werden, um sauber in die Sockel zu passen. Der IC kann an seinem Kunststoffgehäuse gehalten und dann jeweils mit einer Seite gegen eine harte Oberfläche gedrückt werden, bis der gewünschte Winkel erreicht ist. So werden alle Pins der jeweiligen Seite gleichmäßig gebogen. Abbildung 20: Vor dem Biegen Abbildung 2: Nach dem Biegen Seite 24 / 25

25 Herzlichen Glückwunsch, Sie haben die Hauptplatine Ihrer Qube 5 fertiggestellt. Falls Sie den Kubus noch nicht gelötet haben, empfiehlt es sich damit fortzufahren. Ansonsten können Sie gleich mit der Inbetriebnahmeanleitung weitermachen. Abbildung 22: Hauptplatine fertig Seite 25 / 25