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Praktische Elektronik


Wir bauen einen einfacher Logiktester auf einer Lochrasterplatine auf.


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Aufbau von Schaltungen

Einfachen LogikTester aufbauen

Inhalt


Einfachen Logiktester aufbauen

Im Projekt Einfacher Logiktester wurde eine Schaltung vorgestellt, die vier einfache LogikTester beschreibt. Sie sollen als kleines Steckmodul erstellt werden, dass einfach auf ein Steckboard gesetzt wird. Es wird in Einfaches Logiktester-Modul inklusive der Bauteilliste beschrieben.

Led4Test.png
Bild 1: Schaltung des Moduls mit 4 LED

Werkzeug

Wir brauchen eine Feinsäge und eine Feile, um die Platine zurecht zuschneiden.

Die Grundausstattung Löten beinhaltet alles, was wir zum Löten brauchen. Die erforderliche Lötstation ist der weitaus teuerste Posten dieser Grundausstattung. Für Anfänger ist es deshalb eine gute Idee, für die ersten Versuche eine Lötstation zu leihen.

Den Tester aufbauen.

Die Platine schneiden.

Die Platine wird einfach mit einer Feinsäge oder Laubsäge entlang einer Lochreihe gesägt. Anschließend wird der Rand mit einer Feile geglättet.

Vor dem Löten werden die Lötinseln mit Spiritus gereinigt und dann nicht mehr mit den Fingern berührt.

Die Bauelemente vorbereiten

Die Widerstände werden auf das Rastermaß von 7.62mm gebogen. Das sind zwei Löcher zwischen den Beinen. Die Drähte werden auf etwa 1cm abgeschnitten. Niemals die Drähte wie sei vom Gurt kommen in die Platine stecken. Der Kleber vom Gurt kann die Lötaugen verschmutzen.

Die Drähte der LEDs werden ebenfalls gekürzt. Dabei muss unbedingt beachtet werden, dass einer der beiden Drähte länger bleibt.

Die Lötstifte werden einfach von der Stiftleiste abgebrochen. Wir werden die Lötstifte mit den Beinen zur Lötseite hin einlösten und brauchen das kurze Ende nicht. Es wird einfach in den Kunstoffrahmen gedrückt.

Löten der Platine

Die Platine wird entsprechend der Vorlage erstellt.

Aber Achtung: die Darstellung zeigt die Verbindungen von oben von den Bauteilen aus.

Die Ansicht von der Lötseite ist gekippt. Das führt immer wieder zu Fehlern beim Aufbau.

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Bild 2: Board des Moduls mit 4 LED von der Bauteilseite

Und das gekippte Bild

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Bild 3: Board des Moduls mit 4 LED von der Lötseite

Die Platine aufbauen

Wir wenden natürlich die evolutionäre Technik an. Allerdings ist die Schaltung so einfach, dass wir fast Big-Bäng anwenden. Aber nicht ganz. Uns kann es passieren, dass wir die LEDs trotz aller Sorgfalt falsch einbauen. Deshalb bauen wir zuerst nur eine LED ein und prüfen die Schaltung. Dann kommt der Rest.

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Bild 4: Bauelemente und Platine des Moduls

Verbindungen erstellen

Wir betrachten die Platine von der Lötseite, wie in Bild 3 dargestellt. Wir verlegen die langen Drähte. Beginnen wir mit dem oberen Draht (Vss). An den beiden Enden der Verbindung sind Lötstifte. Wenn wir später die Lötstifte einsetzen wollen, dürfen wir den Draht nicht an deren Lötinseln verlöten.

Wir ziehen den Silberdraht (versilberter Kupferdraht) glatt, gerade. Möglichst nicht mit den Fingern, sondern mit einem sauberen Tuch oder einer Zange. Das gerade Ende muss länger sein als für die Verbindung benötigt wird. Wir legen den Draht über die oberere Reihe von Lötinseln. An den Enden ragt der Draht über die benötigte Verbindung hinaus.

Und jetzt kommt das Problem: Wir brauchen drei Hände

  • eine zum Halten des Lötkolbens
  • eine für das Lötzinn und
  • eine zum Halten des Drahtes

Wir entscheiden uns für die brutale, schnelle Methode.

Die Platine wird auf eine feste Unterlage gelegt und dort befestigt. Prima ist ein Brett mit ein paar Nägelchen.

Der Lötinsel neben dem Lötstift oben links wird ein wenig verzinnt. Nur ganz wenig.

Die feinen Lötinseln und die dünnen Drähte von 0,3mm erhitzen sich sehr schnell. Wir halten einfach die Lötspitze auf die Lötstelle und geben ein wenig Zinn dazu. Das ganze muss schnell gehen, in ein bis zwei Sekunden.

Wir halten den Draht über die Reihe mit einer Zange oder einem Tuch gegen heiße Finger und erhitzen den Draht über der verzinnten Lötinsel. Der Draht ist jetzt fixiert, aber noch nicht richtig verlötet.

Dann kneifen wir den Draht links so ab, dass er soeben auf die Lötinsel ragt, das Lötloch hingegen nicht verdeckt.

Der Draht wird korrigiert und auf der Lötinsel links neben dem Lötstift oben rechts angelötet. Wir löten ihn noch einmal in der Mitte an und schließlich links richtig. Der Draht muss noch rechts gekürzt werden.

Ebenso verfahren wir mit der Verbindung unten (Vdd).

Die Verbindung von rechts oben unter die Widerstände wird ähnlich erstellt. Der Draht wird unter dem Lötstift rechts oben fixiert und dann auf dem Lötpunkt über dem Knick verlötet. Dann wird als nächstes der Draht in der Mitte verlötet. Der Knick wird mit einer Pinzette so gelegt, dass er über der vorgesehenen Stelle liegt. Der Knick wird angelötet und dann der Draht auf dem Lötpunkt vor dem Ende. Den Draht an den Enden abkneifen.

Wir haben alle Drähte verlegt.

Die restlichen Verbindungen stellen wir als Lotbrücken her.

Widerstände einsetzen und verlöten

Wir können uns mit den Widerständen nicht irren, weil nur 1kΩ Werte verwendet werden.

Die Widerstände werden von oben in die Platine eingesetzt. Die Drähte werden unten nicht umgebogen, um damit die Widerstände zu fixieren. Wir legen das Brettchen über die Bauteilseite und drehen das Ganze dann um.

Die Drähte werden an den Lötstellen verlötet. Wir kontrollieren, ob alle Widerstände flach auf der Bauteilseite aufliegen. Durch kurzes Erhitzen einer Lötstelle und Andrücken des Bauteils kann noch korrigiert werden. Die überstehenden Drahtenden werden mit dem Seitenschneider entfernt. Hier wird klar, warum ein guter Elektronik-Seitenschneider verwendet werden sollte. Grobes Werkzeug beschädigt die Lötstellen oder gar die Platine. Möglicherweise müssen einige Lötstellen nachgelötet werden.

Wir müssen die Widerstände noch mit den bereits verlegten Leiterbahnen verbinden. Das machen wir einfach durch Lot zwischen zwei Lötinseln. Zunächst wird die Lötinsel mit der verbunden werden soll verlötet. Jetzt erhitzen wir beide Lötstellen gleichzeitig, indem wir die Lötspitze dazwischen halten. Etwas Zinn und fertig. Auf diese Weise verbinden wir auch, wie dargestellt, jeweils zwei Widerstände. Diese Lotbrücken lassen sich bei quadratischen Lötinseln einfacher herstellen als bei runden.

Lötstifte einsetzen und verlöten

Die Lötstifte werden falsch herum eingesetzt. Wir schieben die langen Beinchen von der Bauteilseite in die entsprechenden Bohrungen. Die hervorstehenden kurzen Enden haben wir ja bereits durchgedrückt. Wieder mit dem Brettchen wenden. Die Lötstifte werden an der Bauteilseite anliegen, weil sie höher sind als die Widerstände. Sie werden einfach verlötet. Bei Vss und VDD wird dabei die Verbindung zu den Leiterbahnen hergestellt. Wir prüfen ob alle Stifte tief genug sitzen und vor allem senkrecht stehen. Eventuell wird die entsprechende Lötstelle erhitzt und korrigiert (Schnell arbeiten, sonst gibt es heiße Finger). Die Beine werden natürlich nicht gekürzt ;-)

Erste LED einsetzen und verlöten

Bei den LEDs können wir uns mit der Anschlussrichtung irren. Also auf dem Steckbrett ausprobieren, welches Beinchen bei den Widerständen angeschlossen werden muss. Wenn die LED an Minus bzw. Vss liegt, muss die grüne LED leuchten. Sind die LEDs erst eingebaut, bereitet eine Korrektur viel Arbeit.

Weil wir evolutionär vorgehen, setzen wir nur eine LED ein. Deren Anschlussdrähte werden nach dem Löten noch nicht gekürzt.

Zunächst wird nur ein Anschlussdraht der LED angelötet. LEDs sitzen meistens nicht gut. Wir erwärmen die Lötstelle kurz und korrigieren den Sitz der LED. Erst dann wird der zweite Anschluss verlötet.

Die letzten Verbindungen zwischen der LED und den Widerständen bzw. dem Lötstiften werden durch Lotbrücken hergestellt.

Den Logiktester in Betrieb nehmen

Inspektion des Aufbaus

Zunächst wird die Platine einer genauen Inspektion unterzogen:

  • Sind die Verbindungen nach Plan verlegt?
  • Sind alle Bauelemente nach Plan eingesetzt.
  • Stimmt die Orientierung der Bauelemente?
  • Sind alle Lötverbindungen sauber erstellt?
  • Gibt es zwischen Lötpunkten ungewollte Verbindungen?
  • Gibt es zwischen Lötpunkten und Leiterbahnen ungewollte Verbindungen?
  • Sind kleine Lötreste (Lötflöhe) auf der Platine?

Wer hier schlampt, bekommt später die dicke Rechnung.

Schaltung in Betrieb nehmen

Jetzt kommt der spannende Moment: Läuft die Schaltung?

Wir stecken die Platine in ein Steckboard. Das sollte ohne Probleme gehen oder wir haben die Lötstifte nicht gut ausgerichtet.

Als erstes schließen wir die Versorgungsspannung an die entsprechenden Bahnen des Steckboards. Wir gehen auf Nummer sicher und schalten eine elektronische Sicherung mit 25mA dazwischen.

Es sollte keine LED leuchten und die elektronische Sicherung mit 25mA sollte nicht auslösen.

Auf dem Steckboard wird der Eingang einer LED nach 0V bzw. Vss gelegt. Die LED sollte grün leuchten. Der Eingang wird an +5V bzw. Vdd angeschlossen. Dann sollte die LED rot leuchten.

Wenn ein Fehler auftritt, ist es bei dieser Schaltung meistens eine fehlerhafte Verbindung oder die Duo-LED ist falsch herum eingebaut. Es kann auch sein, dass einer der beiden Widerstände nicht angeschlossen ist.

Der Fehler wird korrigiert. Dazu müssen eventuell Bauteile ausgelötet und ersetzt werden oder gar Leiterbahnen geändert werden. Unsere Vorgehensweise und Verbindungstechnik erleichtern diese Korrekturen.

Anschließend wird wieder geprüft.

Schaltung fertig aufbauen

Wir setzen die übrigen LEDs von der Bauteilseite ein und drehen die Platine mit dem Brettchen um. Es wird nur jeweils ein Beinchen jeder LED angelötet. Falls nötig, wird eine Lötstelle erhitzt und die LED ein wenig verschoben. Erst nach der Korrektur werden die zweiten Drähte der LEDs verlötet und gekürzt.

Die letzten Verbindungen zwischen der LEDs und den Widerständen bzw. dem Lötstiften werden durch Lotbrücken hergestellt. Es kann vorkommen, dass sich die Lötstifte verschoben haben. Eine Korrektur ist jedoch leicht möglich.

Dann inspizieren wir den Aufbau noch einmal und nehmen die gesamte Schaltung in Betrieb.

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Bild 5: Lötseite des fertigen Moduls
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Bild 5: Modul auf einem Steckboard