Blaulicht Eine Dimmerschaltung mit vielen Funktionen Jan Koppatscheck, DO6JAN & Hendrik Lüth, DO9XE Juni 2014 1
Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 3 2 Bauteil-Liste 4 3 Der Aufbau 4 4 Inbetriebnahme der Schaltung 6 5 Anhang 7 5.1 Schaltplan.................................... 7 5.2 Bestückungsplan................................ 8 5.3 Layouts Top-Seite(oben) und Bottom-Seite(unten)............. 9 5.4 Hacks...................................... 10 2
1 Einleitung Zuerst einmal bedanken wir uns, dass du diesen Bausatz erworben hast. Anhand dieses Bausatzes sollst du nicht nur lernen zu löten, sondern, für den Fall, dass du dich schon besser auskennst, auch lernen wie man Mikrocontroller programmiert oder wie PWM funkioniert. Die fertige Schaltung besteht aus einer Hauptplatine (grün) und zwei LED- Platinen (gelb) mit je 8 LEDs. Selbstverständlich kannst Du auch andere Schaltungen an die Ausgänge anschließen. In dieser Anleitung findest du neben der Schaltung auch detalierte Informationen zum Quellcode des ATTiny Mikrocontrollers. Anhand dieses Codes kannst Du verstehen wie die Schaltung funktioniert oder auch eigene Modifikationen vornehmen. Wir würden uns freuen, wenn du uns mitteilst wie dir der Bausatz gefallen hat und unsere Elektronik-Webseite www.labor19.net besuchst. Viel Spaß beim Aufbau und bei der Nutzung unserer Schaltung wünschen: Jan Koppatscheck, DO6JAN & Hendrik Lüth, DO9XE 3
2 Bauteil-Liste Mit dieser Bauteil-Liste kannst du kontrollieren, ob dein Bausatz vollständig ist. Dieses solltest du auch unbedingt tun, damit du alle Bauteile beisammen hast, wenn du anfängst zu Löten. Bauteil Anzahl Bestell-Nr. (Reichelt) Diode 1N4148 2 1N 4148 Widerstand 150Ω 16 1/4W 150 Widerstand 1kΩ 4 1/4W 1,0K Widerstand 10kΩ 2 1/4W 10K Kondensator 100nF 1 MKS-2 100N Kondensator 330nF 1 MKS-2 330N Wannenstecker 6-polig 1 WSL 6G LED, blau, ultrahell 16 LED 5-12000 BL DIP-Schalter, 2-polig 1 NT 02 Schraubklemme 3-polig 1 AKL 057-03 Schraubklemme 2-polig 5 AKL 057-02 BUZ 72A MOSFET 2 BUZ 72A 5V Festspannungsregler 1 LM 2940 CT5 AT-Tiny 13 Mikrocontroller 1 ATTINY 13A-PU Kühlkörper für MOSFET 2 V SK 75-37 STS Hauptplatine (grün) 1 LED-Platine (gelb) 2 3 Der Aufbau Wenn man eine Platine lötet sollte man mit den flachsten Bauteilen anzufangen. Dieses sind in unserem Fall die Widerstände und Dioden. Fangen wir mit den Dioden auf der grünen Hauptplatine an. Die Dioden haben einen rötlichen Glaskörper mit einem schwarzen Strich an der Seite. Die beiden Anschlussdrähte der Diode biegst du nun so um, dass sie den richtigen Abstand haben um durch die beiden Löcher auf der Platine zu passen und steckst sie auf die Platine. Achte hierbei auf die Richtung des schwarzen Striches, da Dioden nur un eine Richtung leiten. Drehe nun die Platine um und verlöte die Dioden. 4
Als nächstes verlöten wir die Widerstände. Hier ist die Einbaurichtung egal. In der folgenden Tabelle kannst du den Widerstands-Farbcode für die Widerstände in diesem Bausatz ablesen: Wert Farbcode Bauteile 150Ω, 5% Braun-Grün-Braun-Gold Widerstände auf den LED Platinen 1KΩ, 5% Braun-Schwarz-Rot-Gold Widerstände auf den LED Platinen 10kΩ, 5% Braun-Schwarz-Orange-Gold Widerstände auf den LED Platinen Nimm die Widerstände, biege sie auf c.a. 1cm Rastermaß und stecke sie in die Platine. Lege die 150Ω Widerstände erstmal zur Seite, diese verbauen wir später. Achte beim aufstecken darauf, dass du nicht ausversehen die 10kΩ und 1kΩ Widerstände vertauscht, da diese von der Farblichen makierung ja recht ähnlich sind. Wenn du die Widerstände verlötet hast nimm den IC-Sockel mit den 8 Beinen und löte ihn auf die Platine. Hierbei solltest du auf die Kerbe an der einen Seite des Sockels achten, da diese nachher hilft den Prozessor richtig einzusetzen. Die Position der Kerbe ist auf die Platine gedruckt. Als nächstes verlöten wir die kleinen, roten DIP-Schalter. Mit diesen beiden Schaltern kannst du den Betriebsmodus deiner Schaltung bestimmen. Es ist egal wie herum die Schalter eingelötet werden. Jetzt folgen die beiden roten Folienkondensatoren. Sie sind neben dem Spannungsregler platziert weil sie Störungen ausgleichen und verhindern sollen. Auf einer der beiden großen Flächen kann man ein 0,33 und ein 0,1 erkennen. Die Angaben für die Größe sind im Mikrofarad und somit steht 0,33 für 330nF und 0,1 für 100nF. Achte darauf, dass die Kondensatoren schön gerade auf der Platine stehen, damit sie möglichst wenig Platz benötigen. Damit man später den Mikroprozessor programmieren kann löten wir nun den 6-poligen so genannten Wannenstecker auf. Dieser hat auf einer Seite eine breite Kerbe, welche verhindert, dass man den Stecker zum programmierne verkehrt herum drauf steckt. Auf der Platine kann man eine Makierung erkennen, wie herum man den Stecker auflöten muss. Jetzt hast du es fast geschafft! Aber zunächst löten wir die Schraubklemmen auf die Platine damit wir später die LED-Platinen, eine Batterie oder evtl. sogar einen Taster anschließen können. Hier musst du nur darauf achten, dass die Klemmen mit der öffnung zur Aussenseite der Platine zeigen. Suche dir nun die beiden Kühlkörper und die beiden MOSFETs zusammen und schraube diese auf die Kühlkörper. Frage hierbei einen Betreuer ob er dir dabei helfen kann, 5
wenn du es nicht alleine schaffen solltest. Es ist wichtig, dass der Schraubenkopf an der Außenseite des Kühlkörpers sitzt, damit sich die Kühlkörper und Bauteile nicht in die Quere kommen. Versuche die MOSFETs so fest zu schrauben, dass sie ausserdem gerade auf dem Kühlkörper sitzen, da du nun diese Kombination direkt auf die Platine stecken sollst und alle fünf Löcher passen müssen. Auch hierbei helfen dir die Betreuer des HAM-CAMPs gerne weiter wenn du unsicher bist. Jetzt fehl nurnoch ein Bauteil, welches auf die Platine zu löten ist: Der 5 Volt Spannungsregler. Er sorgt dafür, dass der Mikroprozessor und der Rest der Schaltung immer die gleiche Spannung ahben, auch wenn die Batterie immer schwächer wird. Auf der Platine kann man sehen, dass an einer Seite ein dicker weißer Strich an dem aufgedruckten Bauteil ist. Dieser steht für die Metall Seite von dem Bauteil. Somit zeigt die Metall Seite anch aussen. Super! Du hast die erste Platine fertig gestellt! Jetzt nimm die beiden gelben LED- Platinen und biege die 16 übrigen Widerstände direkt am Widerstandskörper ab und stecke sie alle auf die Platinen. Nimm dir nun die LEDs vor. Bei genauem Hinsehen kannst du eine leicht angeflachte Seite erkennen. Diese ist auch auf die Platine gedruckt. Hierdran kann man erkennen wie herum man die LEDs einbauen muss, damit diese auch anfangen zu leuchten. Noch besser kann man die Polung an der Länge der Beine erkennen. Die langen Beine sind der Pluspol oder auch Anode genannt. Somit muss die flache Seite zur Außenseite der Platine zeigen bzw das längere Bein der LEDs gehört auf die Innenseite. Drehe nun die Platine um und stecke von der Seite, auf der keine LEDs und Widerstände sind die beiden übrigen Schraubklemmen durch und verlöte sie. Herzlichen Glückwunsch! Dein Bausatz ist fertig! Frage nun einen der Betreuer nach dem Mikroprozessor und setze ihn passend zur Kerbe des Sockels in den Sockel ein. 4 Inbetriebnahme der Schaltung Da deine Schaltung nun aufgebaut ist verbinde nun die LED-Platinen mit Kabeln mit der Hauptplatine und verbinde eine Spannungsquelle oder Batterie mit der Schraubklemme für die Spannungversorgung. Minus (schwarz) ist immer Pin 1 von den Schraubklemmen und Plus (rot) ist Pin 2. Die Pinbelegung findest du unter Punkt 5.2 (Bestückungsplan). Je nach Schalterstellung sollten deine LEDs nun wie ein Stroboskop blinken oder ein LED Panel sollte langsam heller und wieder dunkler werden. Wenn du Dir unsicher mit der Belegung bist, kann dir beim Anschließen ein Betreuer helfen! 6
In der Folgenden Tabelle ist gezeigt welche Schalterstellung welchen Modus zur Folge hat: Schalterstellung Modus Schalterstellung Modus Stoboskop Moudus PWM Dimmer Feel free to hack! Feel free to hack! 5 Anhang 5.1 Schaltplan 7
5.2 Bestückungsplan 8
5.3 Layouts Top-Seite(oben) und Bottom-Seite(unten) 9
5.4 Hacks Auf unserer Webseite findest du das Layout und den Schaltplan im Eagle-Format. Wenn du dir eine eigene Firmware erstellen willst, dann kann der Schaltplan dir viel helfen! www.labor19.net/downloads/ Es ist möglich noch ein weiteren DIP Schalter zu nutzen und ein Taster an eine Schraubklemme anzuschließen und ein Resetknopf. Kleiner hinweis: Die beigelegten LEDs Leuchten bei 5V, wenn du mehr Spannung Schalten willst, z.b. V in, dann ist das ganz einfach! Denn die Mosfets schalten nur das Massepotential. Also kannst du dein Minuspol vom Verbraucher an die Schraubklemme am Mosfet anschliessen und den Pluspol vom Verbraucher an den Spannungseingang. So Schaltest du mit V in. 10