Electronics4You Bauanleitung Projekt Soundbox mit Netzteil Julian Müller Nicola Ramagnano 16. Dezember 2013
Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 1 1.1 Ablauf............................................. 1 2 Leiterplatte 2 2.1 Verstärker........................................... 3 3 Fertigung der Kabel 5 3.1 Übersicht über alle benötigten Kabel............................ 5 4 Zusammenbau 6 4.1 Potentiometer......................................... 6 4.2 Lautsprecher......................................... 6 4.3 Verdrahten.......................................... 7 Dieses Werk steht unter einer Creative Commons Namensnennung - Weitergabe unter gleichen Bedingungen 3.0 Schweiz Lizenz. Weitere Details unter: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/ch/ 2013 - HSR Hochschule für Technik Rapperswil, www.electronics4you.cc i
1 Einleitung Mit dieser Anleitung baust du Schritt für Schritt deine eigene Soundbox zusammen. Um die genaue Funktionsweise der einzelnen Bereiche und Bauteile zu verstehen, empehlt es sich, einen Blick in das Hauptskript des Electronic4You-Projekts zu werfen (http://www.electronics4you.cc/soundbox. html). 1.1 Ablauf Neben der Bestückung der Leiterplatte werden Techniken wie Crimpen sowie Löten angewendet. Nachdem die Leiterplatte bestückt worden ist, werden die Kabel konfektioniert. Im letzten Schritt verbindest du alle Kabel an den richtigen Stellen und baust die Soundbox zusammen. Die Schaltung der Soundbox besteht aus zwei Teilen, dem Speisungsteil und dem Verstärkungsteil. In dieser Anleitung wird nur der Verstärkerteil gelötet, da die Speisung über ein konventionelles Netzteil geliefert wird. Hinweis Solltest du Fragen haben, dann zögere nicht, einen Betreuer um Hilfe zu bitten. Probiere nichts aus ohne zu wissen was du tust. 1
2 Leiterplatte Die Leiterplatte (Print) wird normalerweise in zwei Abschnitten bestückt. Da in dieser Version der Speisungsteil nicht bestückt werden muss, da ein externes Netzteil zu Verfügung steht, muss nur die im Bild 1 grün umrandeten Schaltungsteile bestückt werden. Die drei orangen Markierungen bedeuten, dass an diesen Stellen Drahtbrücken bestückt werden müssen. Den entsprechenden Draht kannst du bei einem Betreuer beziehen. Abbildung 1: Bestückungsplan Soundbox Hinweis Achte darauf, dass beim Kürzen der Beine keine Drähte herum iegen. Benutze deine Hand als Schutz oder halte das zu kürzende Bein fest. 2
2.1 Verstärker Damit die Bauteile beim Umkehren der Leiterplatte nicht aus den Löchern rutschen, sollten die Beine jeweils leicht nach aussen gebogen werden, sodass die Bauteile xiert werden. Beim Löten des Verstärkerteils fängst du vorzugsweise mit den achen, kleinen Bauteilen (Widerstände, Dioden) and und hörst mit den grösseren Bauteilen (Transistoren, Kondensatoren) auf. Denke auch daran, die Drahtbrücken zu bestücken, welche in Abbildung 1 orange eingezeichnet 1 2 3 4 5 6 sind. A B C A N B L S1 S2 C D Gleichrichter D1 D2 D1 D3 D2 D4 100k Spannungsregler D5 1N4148 5 200R 1 2 3 4 5 6 100R TR1 T4 T6 1 T1 N X1-4 11 T2 F1 C2 L X1-3 C1 8 Gleichrichter 1000uF Spannungsregler R4 2200uF 12V T 0.25A 6 T5 BD243 T3 S1 X1-2 D5 1R 1N4148 R3 D6 S2 X1-1 100R TR1 T4 1N4148 T6 1 T1 X1-4 11 T2 F1 C2 X1-3 C1 8 1000uF 2200uF T 0.25A 6 T5 Vorverstärker Leistungsverstärker R12 R15 12V Abbildung X1-2 2: Schema Speisungsteil: Von diesem Teil der Schaltung werden nur D1, R18, LED1 sowie C5 330R C2 bestückt. C4 D6 X1-1 AL R8 P1 1N4148 330R T9 T8 BD139 AR R9 P2 T7 330R C3 D7 A Vorverstärker 1N4148 R17 Leistungsverstärker C7 LS R12 R15 12V P3 C6 D8 2200uF C5 330R C4 BAT83S T10 AL R8 Lautstärke P1 BD140 330R Regelung T9 T8 BD139 AR R9 P2 T7 330R C3 LS- D7 A 1N4148 R17 C7 LS PRI Lautstärke Regelung P3 PRI SEC SEC D3 D4 R10 R11 R10 R11 100k R1 R1 5 R13 R13 R14 R14 200R C6 1 2 3 4 5 6 R2 R2 BD243 T3 R3 R16 5 R16 5 R4 1R D8 BAT83S R19 R5 1R R19 R5 1R T10 BD140 R7 R6 8k2 R7 R6 R18 8k2 LED1 R18 2200uF LED1 12V A B C D A B C 06.03.13 11:01 /home/nicola/eagle/soundbox/soundbox.sch (Sheet: 1/1) LS- D Abbildung 3: Schema Verstärkerteil: Der gesamte Schaltungsteil wird bestückt. D Checkliste für das Testen der Soundbox: ˆ Polaritäten kontrollieren (Dioden, Kondensatoren, Transistoren) 1 2 3 4 5 6 3.13 11:01 /home/nicola/eagle/soundbox/soundbox.sch (Sheet: 1/1) ˆ Bauteilwerte kontrollieren ˆ Ausgangsspannung an C2 muss 11.5-12V betragen 3
Tipp Die Stückliste ist sehr hilfreich während der Bestückung. Wenn du ein Bauteil gelötet hast, markiere es in der Stückliste, damit du die Übersicht behälst. Anzahl Name Bezeichnung Wert/Typ 1 LED1 LED grün, 5mm 1 D1 Gleichrichterdiode 1 D7 Siliziumdiode 1N4148 1 D8 Schottkydiode BAT83S 1 R19 Widerstand 1R 4 R10,R12,R13,R17 Widerstand 2 R14,R18 Widerstand 3 R8,R9,R15 Widerstand 330R 1 R11 Widerstand 100k 1 R16 Widerstand 5 2 C2,C7 Elektrolyt-Kondensator 2200 µf/16v 4 C3,C4,C5,C6 Elektrolyt-Kondensator 47 µf/25v 1 T8 PNP-Transistor 1 T7 NPN-Transistor BC547C 1 T9 NPN-Transistor BD139 1 T10 PNP-Transistor BD140 1 Breitbandlautsprecher 15 W, 4 Ω 1 Wippschalter ON-OFF 1 Potentiometer 10 kohm 1 Mutterabdeckung für Poti 15 mm, schwarz 1 Knopf für Poti 15 mm, schwarz 1 Deckel für Poti 15 mm, schwarz 4 Senkschrauben Torx M4 12 mm 4 Sicherungsmuttern M4 4 Unterlagsscheiben M4 0.8 mm 1 Audiokabel 1.8 m 1 Klinkenbuchse 3.5 mm 1 Kunststogehäuse 180 130 60 mm 1 Netzteil 12V, 1A 1 Netzteilstecker ID 2.1 mm, AD 5.5 mm 1 Flachsteckhülsen 4.8 0.8 mm 1 Flachsteckhülsen 2.8 0.8 mm 2 Flachsteckhülsen vollisoliert 4.8 0.8 mm 3 Litze PVC 0.25 mm 2, 10cm, grün 3 Litze PVC 0.25 mm 2, 20cm, gelb 1 Litze PVC 0.5 mm 2, 12cm, grau 1 Litze PVC 0.5 mm 2, 20cm, grau 2 Litze PVC 0.5 mm 2, 10cm, rot 1 Litze PVC 0.5 mm 2, 20cm, rot Tabelle 1: Stückliste der Soundbox 4
HSR Hochschule für Technik Rapperswil 3 Fertigung der Kabel Um die Verbindung zwischen Leiterplatte und den externen Bauteilen wie dem Lautsprecher oder dem Wippschalter herstzustellen, benötigen wir so genannte Litzen, welche wir mit Crimphülsen versehen müssen. Eine Crimpverbindung ist eine lötfreie elektrische Verbindung. Sie wird durch Kaltverformen (Verpressen) der Crimphülse mit dem elektrischen Leiter hergestellt. Beim Anfertigen einer Crimpverbindung müssen Leiterquerschnitt, Crimphülse und Presswerkzeug aufeinander abgestimmt sein. Arbeitsfolge für das Pressen von Crimpverbindungen: 1. Leiter abisolieren und verdrillen. 2. Hülse in Werkzeug stecken und leicht andrücken, damit diese nicht hinaus rutscht. 3. Litze in Hülse einführen und verpressen. 4. Werkzeug bis zum Anschlag fest zusammendrücken. Folgende Punkte machen eine gute Crimpverbindung aus: 1. Das Litzenende muss sichtbar sein. 2. Die Leiterisolation muss bei der Isolationshalterung unterklemmt sein. 3. Die Verbindung muss einem Zugversuch standhalten. 3.1 Übersicht über alle benötigten Kabel Die in Abbildung 4 gezeigten Litzen werden für die Soundbox benötigt. Beachte bitte die vorgegeben Längen, d.h lieber etwas länger abschneiden als zu kurz ;-), sowie die Anzahl der jeweiligen Kabel. 15cm 10cm 2x 12cm Netzteil Netzteil Potentiometer 1x 3x 1x Lautsprecher () 1x Lautsprecher (-) 3x Audiobuchse Abbildung 4: Soundbox Kabelkonfektionen 5 20cm
An den Kabelenden, an denen keine Crimphülsen verwendet werden, müssen mit einer Abisolierzange ca. 5 mm von der Isolation entfernt werden. Anschliessend wird das Ende verdrillt und verzinnt. 4 Zusammenbau 4.1 Potentiometer Die Welle des Potentiometers muss auf ca. 7-8 mm gekürzt werden, dazu eignet sich eine Metallsäge. Dann werden die Enden der drei grünen Kabel verdrillt, verzinnt und an die drei Anschlüsse des Potentiometers gelötet. Direkt am Potentiometer muss sich die M10 Fächerscheibe benden, erst dann erfolgt die Durchführung durch den Deckel des Gehäuses. Im nächsten Schritt werden die Unterlegscheibe und dann die Mutter aufgesetzt und festgezogen, wobei die Beine des Potentiometers nach unten, weg vom Lautsprecher zeigen. Drehe dann das Potentiometer ganz nach links (Minimum) und befestige die Mutterabdeckung am Drehknopf des Potis bevor du diesen aufsetzt, wobei der weisse Strich etwa zum linken Bein des Potentiometers zeigen sollte und ziehe dann die Schraube fest. Abschliessend muss nur noch der Deckel aufgesetzt werden. Tipp Wenn der Drehknopf nicht auf dem Gehäusedeckel schleift, ist das Variieren der Lautstärke einfacher. Halte den Drehknopf fest und ziehe ihn so an, dass ein kleiner Spalt zwischen dem Gehäusedeckel und dem Drehknopf bleibt. 1. Mutter 2. Unterlegscheibe 3. Gehäuse 4. Fächerscheibe Abbildung 5: Kürzung der Welle und Verschraubung des Potentiometers 4.2 Lautsprecher Der Lautsprecher wird mit vier Torx-Senkschrauben M4x12 und vier Sicherungsmuttern verschraubt. Zwischen dem Lautsprecher und dem Gehäusedeckel müssen vier M4 Fächerscheiben platziert werden. Die Anschlüsse des Lautsprechers sollten nach rechts zeigen, da ansonsten die Crimphülsen an der Leiterplatte anstossen. 6
4.3 Verdrahten Hinweis Die Litzen für das Potentiometer, die Audiobuchse sowie für die Netzteilbuchse werden zuerst an den entsprechenden Lötfahnen (des Potentiometers, der Audiobuchse sowie der Netztteilbuchse) gelötet, dann werden diese drei am Gehäuse verschraubt und erst dann werden die anderen Enden der Litze am Print gelötet! Potentiometer Die drei grünen Kabel werden wie folgt an der Leiterplatte angelötet, wobei die Nummern für das jeweilige Bein des Potentiometers stehen (siehe Abb. 6). ˆ 1 an P1 ˆ 2 an P2 ˆ 3 an P3 Abbildung 6: Anschlüsse Potentiometer Lautsprecher Nachdem das oene Ende des grauen und roten Kabels verdrillt und verzinnt wurde, werden sie an die Leiterplatte angelötet: ˆ Rot an LS ˆ Grau an LS- Netzteil und Schalter Bevor die Netzteilbuchse montiert werden kann, müssen die beiden Litzen (rot: Plus, grau: Minus) an die entsprechenden Lötfahnen der Buchse angelötet werden, siehe dazu Abbildung 7 a. Um dies zu bewerkstelligen sollten die Litze sowie die Lötfahne der Buchse, wie in Abbildung 7 b gezeigt, verzinnt werden. Danach kann die Litze an den entsprechenden Anschluss gelötet werden (Abb. 7 c ). 7
Tipp Damit die Buchse nicht davon rollt während man die Litze anlötet, kann man sie entweder mit einem Werkzeug beschweren oder ihr helft einander, indem eine Person die Buchse mit einer Zange xiert und eine andere die Litze an der entsprechenden Lötfahne lötet. (a) Netzteilbuchse (b) Netzteilbuchse und Litze verzinnt (c) Litze an Buchse gelötet Abbildung 7: Netzteilbuchse Nachdem die beiden Litzen an die Buchse gelötet worden sind, kann die Buchse mit dem Gehäuse verschraubt werden. Die Reihenfolge der Montage ist wie folgt: 1. Buchse 2. Gehäuse 3. Unterlegscheibe 4. Mutter Vergleiche dazu auch die Zeichnung 5 über die Verschraubung des Potentiometers. Die Verschraubung der Netzteilbuchse ist gleich, wobei hier keine Fächerscheibe benötigt wird. Ist die Buchse am Gehäuse befestigt, kann die graue Litze an den Print gelötet werden. In Abbildung 1 ist markiert, an welche Stelle die graue Litze (grau markiert mit einem Minus im Bild) gelötet werden muss. Das andere Ende der roten Litze wird auf einen der beiden Anschlüsse (egal welchen) des Wippschalters gesteckt. Die zweite rote Litze wird ebenfalls an den Schalter gesteckt und schliesslich an der entsprechenden Stelle auf dem Print (siehe dazu auch Abbildung 1) gelötet. Bild 8 zeigt, wie die Verkabelung schlussendlich aussehen sollte. 8
HSR Hochschule für Technik Rapperswil Abbildung 8: Fertige Verkabelung Audiobuchse Nach dem Verdrillen und Verzinnen der gelben Kabel für die Audiobuchse werden diese wie folgt angelötet: R AR L AL A an an an Die Buchse kann jetzt auch verschraubt werden, siehe Abb. 9. (a) Audiobuchse (b) Durchführungen Abbildung 9: Audiobuchse Jetzt kann die Leiterplatte mit vier Schrauben am Gehäuseboden xiert werden und der Gehäusedeckel am Gehäuse befestigt werden. Viel Spass mit deiner Soundbox wünscht das E4You-Team. 9