Aufbau der "Mikrocontroller Ampelschaltung Prototyp" mit ATTINY 2313 und Jumbo LEDs für das Karnevals Kostüm meiner Frau.


24.11.2015

Die µC Ampelschaltung (Prototyp)

µC Ampel mit provisorisch angeschlossenen LEDs
Schaltung mit angeschlossenen LEDs

Als ersten Test habe ich die Ampelschaltung für das Kostüm meiner Frau zusammengelötet.

Ich hatte mir irgendwann mal den ein oder anderen ATTINY2313 zugelegt, daher habe ich den auch für das Kostüm gleich verwendet.. Ist zwar etwas overkill, aber den hatte ich halt gerade da.

Vorher habe ich die Schaltung allerdings schon auf einem Steckbrett ausprobiert und programmiert. Dann anhand der Verdrahtung die SMD-Platine gelayoutet.

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1. Die Platine...

Hier die noch leere µC-Ampel Platine.
µC-Ampel Platine
Den Fotolack mit Verdünnung entfernen.
Fotolack Entfernen

Als erstes habe ich eine Platine für SMD-Bauteile entworfen und geätzt. Als nächstes muss man die Platine vom Fotolack befreien. Das geht am besten mit einem Lappen und Verdünnung als Lösungsmittel.

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2. Spannungsregler...

Schlecht eingelöteter Spannungsregler.
Schlecht gelöteter Spannungsregler

Als erstes wird der Spannungsregler eingelötet. Am einfachsten ist es, wenn man ein Pad in der Ecke des Bauteils auf der Platine verzinnt, das IC darauf setzt, mit einem Fingernagel festhält und das Pad währenddessen nochmals kurz mit dem Lötkolben erhitzt. Dann kann man die Ausrichtung des ICs nachträglich noch gut korrigieren und erst wenn es richtig sitzt, das gegenüberliegende Anschlussbeinchen anlöten.

Der IC ist bei mir recht mies eingelötet, weil mein kleiner SMD Lötkolben nicht genug Power hatte um die große Massefläche zu erhitzen.

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3. Die Kondensatoren...

Als nächstes werden die Kondensatoren eingelötet. Zuerst die kleinen. Wieder ein Pad verzinnen, Bauteil ausrichten und mit dem Fingernagel oder einem anderen Gegenstand festhalten und das Pad nochmals kurz erhitzen. Dann ausrichten und das andere Ende anlöten.

Wenn beide kleinen Kondensatoren sitzen, kommen die dickeren Elkos an die Reihe und werden ebenso eingelötet. Bei den Elkos ist allerdings auf die richtige Polung (Einbaulage) zu achten.

Ein Pad für den Kondensator verzinnt.
Kondensator einlöten
Der untere Kondensator ist schon eingelötet.
Beide Kondensatoren einlöten
Eingelötete Elkos.
Elkos eingelötet

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4. Die Drahtbrücken...

Als nächstes zwei Drahtbrücken auf der Rückseite.
Drahtbrücken auf der Rückseite
Die Drahtenden der Brücken ganz flach abschneiden
Drahtbrücken von der Lötseite gesehen

Als nächstes kommen zwei Drahtbrücken auf die Platine. Die Drähte werden durch die Löcher gesteckt und auf der Lötseite verlötet. Anschliessend mit einem Seitenschneider schön flach abschneiden, damit die anderen Bauteile (IC) noch über die Pads passen. Am besten mit einem kleinen scharfen Elektronik-Seitenschneider.

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5. Erster Test...

Versorgungsspannung nachmessen... bevor es weiter geht.
Spannung nachmessen

So, da wir nun den Spannungsregler samt Filter und Stützkondensatoren eingelötet haben, können wir, bevor wir weiter arbeiten, die Versorgungsspannung testen. Denn falls da was nicht stimmt und der IC durchbrennt, können wir gleich alles entsorgen und von vorne anfangen. Ich möchte den IC jedenfalls sehr ungerne wieder auslöten müssen (blöde Arbeit).

Also löten wir zwei Drähte an die Spannungsversorgungs- Pads, legen eine Spannung an und schauen was am IC so ankommt.

Es sollten jedenfalls nicht mehr als 5 Volt sein!

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6. Mikrocontroller Einsetzen...

Mikrocontroller ATTINY2313 eingesetzt
Mikrocontroller ATTINY2313 eingesetzt

 Als nächstes kommt das Herz der Schaltung (der Mikrocontroller) auf die Platine. Das Einlöten wieder nach dem üblichen Schema. Erst ein Pad in der Ecke des Bauteils auf der Platine verzinnen. Dann das Bauteil ausrichten, festhalten und das Pad mit dem Lötkolben kurz erhitzen. Eventuell korrigieren, kontrollieren und schließlich das gegenüberliegende Anschlussbeinchen anlöten. Nochmals kontrollieren und anschließend alle anderen Kontakte anlöten.

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Als nächstes wurde der Widerstand und zwei Taster eingesetzt.
Widerstand und Taster eingesetzt

7. Zwei Taster und ein Widerstand...

Als nächstes werden die zwei Taster eingelötet. Ich habe die zwei Taster nicht in einheitlicher Orientierung "gelayoutet" sondern den einen um 90°gedreht. Das hat die Leiterbahnführung vereinfacht. Also aufpassen beim Einbau. Sonst spinnt die Schaltung...

Den kleinen Widerstand nicht vergessen auch mit einzulöten.

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Löcher für die SPI Programmierschnittstelle vergrößert
Löcher vergrößern

8. Löcher weiten...

Als nächstes muss man noch die Löcher für die Programmier-Stiftleiste etwas vergrößern. Entweder mit einem Bohrer oder aber einfach mit der Lötkolbenspitze, sofern diese Ihren Namen verdient und wirklich eine Spitze ist.

Dann einfach mit dem Lötkolben in die Löcher "pieksen".

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9. Stiftleiste und FETs...

Transistoren und Stiftleiste angelötet
Transistoren und Stiftleiste angelötet

Nun kann die Stiftleiste eingelötet werden. Im Gegensatz zu den SMD-Bauteilen ist ist hier mehr Löthitze (ein größerer Lötkolben) erforderlich.

Nun kommen auch die FETs an die Reihe und werden entsprechend eingelötet. Bei den FETs habe ich ein wenig gepfuscht, daher muss man beim Einbau darauf Achten das der mittlere Pin in der Luft schwebt, und nicht angelötet wird. Er darf die darunter liegende Leiterbahn nicht berühren. Die Bauteile werden über die Kühlfläche angelötet und somit mit der Platine verbunden.

Hier kommt man mit einem kleinen SMD-Lötkolben auch nicht wirklich weiter.

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Transistoren und Stiftleiste angelötet
Transistoren und Stiftleiste angelötet
Kabel für die LEDs an die diversen Stellen angelötet.
Kabel für die LEDs angelötet

10. Die Verkabelung...

Als nächstes werden nur noch die drei Kabelpaare für die LEDs angelötet. Hier auch darauf achten, das keine Lötbrücke zu einem Anschluss der FETs entsteht, die nicht gewollt ist.

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11. Das Finale...

Jetzt ist die Platine fertig. Es fehlen nur noch die LEDs mit passendem Vorwiderstand, sowie das Programm für den Mikrocontroller.

Hier sieht man den fertigen Prototyp.
µC Ampel Prototyp
µC Ampel mit provisorisch angeschlossenen LEDs
Schaltung mit angeschlossenen LEDs

Die LEDs habe ich einfach durch die Filzronden, die auf das Kostüm genäht waren, gesteckt. Alles verlötet, mit Schrumpfschlauch isoliert, die Drähte flach umgebogen und die Verkabelung von innen mit Bügelstoff oder wie das Zeug heißt verkleidet.

Die Elektronik haben wir dann vorne im linken Schulterbereich von innen im Kostüm platziert und auf der anderen Schulter-Seite das Akku-Pack. So kann man mit der rechten Hand die Lichteffekte der Ampel einfach umschalten.

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12. Fazit... (wie es weiter geht)

So,

für meine Frau war die Schaltung erst mal gut genug. Aber ich sollte ja auch für uns andere eine Ampel basteln, wenn wir später alle zusammen zum Karnevalszug gehen würden. Da hatte ich noch ein paar Tage mehr Zeit und habe mich ins Zeug gelegt die Platine noch kleiner zu machen. Also erst mal Bauteile bestellen...


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