CEK-Prototypen-Module Lötanleitung

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Achtung: Neue Lötanleitung in Bearbeitung

Achtung in Bearbeitung. Die Lötanleitung wird im Moment (Stand 27.07.2016) komplett überarbeitet, da die CEK-Module neu Steckkontakte bekommen haben. Die alte Lötanleitung finden Sie
hier. Solange dieser Text hier steht, ist die Lötanleitung in einem nicht konsistenten Zustand, d.h. Sie besteht aus alten und neuen Texten.

Einleitung

Inhalt

Im Folgenden wird beschrieben, wie die CEK-Prototypen-Module zusammengebaut und gelötet werden. Weitere Informationen zu den Modulen finden Sie unter Systembeschreibung.

Es gibt zwei unterschiedliche Arten von CEK-Modulen:

  • Frontmodule und
  • Elektronikmodule

In diesem Artikel wird der Unterschied zwischen den Frontmodulen und den Elektronikmodulen beschrieben. Den Unterschied erkennt man am besten an Hand von Bildern. Im ersten Bild rechts ist eine Zusammenstellung von Steckplatinen mit Frontmodulen und Elektronikmodulen zu sehen, im zweiten Bild eine Lochrasterplatine mit Frontmodulen und Elektronikmodulen.

Die Frontmodule befinden sich jeweils im Randbereich der Steckplatine, bzw. der Lochrasterplatine. Sie dienen in der Regel als Benutzerschnittstelle oder als elektrische Schnittstelle.

Die Elektronikmodule befinden sich zwischen den Frontmodulen auf den Steckplatinen bzw. auf der Lochrasterplatine.

  • Frontmodule haben eine vordere und eine hintere Stiftleiste, die sich unterscheiden.
  • Elektronikmodule haben zwei gleiche Stiftleisten.

Die hinteren Stiftleisten der Frontmodule und der Elektronikmodule sind gleich. Die vorderen Stiftleisten der Frontmodule schließen bündig mit der Oberkante der Leiterplatte ab. In diesem Bereich befinden sich Steckverbinder, Anzeigeelemente, Schalter usw.

In dieser Anleitung wird der Aufbau und das Löten eines Frontmoduls und eines Elektronikmoduls beschrieben.


Inhalt

Module fertig aufgebaut

CEK-Front-Modul

Fertiges CEK-Front-Modul D-SUB9


Am Beispiel des CEK-Front-Moduls D-Sub 9 Buchse [1] ist die Lötanleitung für Frontmodule erstellt worden. Der Bausatz beinhaltet alle Teile, die für den Bau des jeweiligen CEK - Moduls benötigt werden. Im Bausatz nicht enthalten sind Werkzeuge, Hilfsmittel und Hilfsvorrichtungen. Die Bilder zeigen das fertig aufgebaute Modul.


Kontakte

In der Seitenansich ist zu erkennen, dass zwei verschiedene Typen von Kontaktleisten verwendet werden.

Hinten (im Bild) werden lange Kontakte Typ2 eingesetzt, die eine Kontaktierung von oben und unten erlauben

Vorne (im Bild, wo sich der D-Sub-Stecker befindet) werden kurze Kontakte Typ1 verwendet, die bündig mit der Oberseite der Printplatte abschließen.

Elektronik-Modul

Mikrocontroller Modul ATmega8 MC-AVR8 als Beispiel für ein Elektronikmodul

Rechts im Bild ist das Mikrocontroller Modul ATmega8 MC-AVR8 als Beispiel für ein Elektronikmodul zu sehen

Kontakte

Die vordere und hinter Kontaktreihe ist gleich.

Die Kontakte entsprechen den hinteren Kontakten der Frontmodule.

Es werden die langen Kontakte Typ2 verwendet.


Stiftleisten / Steckkontakte für CEK-Module

Inhalt

Die Stiftleisten werden speziell für die CEK-Elektronikmodule hergestellt. Sie sind wie alle von uns verwendeten Bauteile RoHS Konform.

Stiftleiste / Kontaktleiste kurz Typ1

Stiftleiste Typ1 für CEK-Frontmodule vorne
Zeichnung Maße Stiftleisten Typ1

Die Stiftleiste / Kontaktleiste kurz Typ1 ist in unseren CEK-Modulen, Steckplatinen, sowie anderen Leiterplatten und Lochrasterplatinen einsetzbar. Sie wird bei den CEK-Frontmodulen vorne eingesetzt.

Stiftleiste / Steckkontakte Typ1 Daten:

  • Raster: 2,54
  • Kontaktquerschnitt: 0,64 x 0,64mm² quadratisch
  • Kontaktoberfläche: vergoldet
  • Maße (siehe Zeichnung)
    • A 10,4mm
    • B 1,6mm
    • C 6,3mm
    • L 2,5mm



Stiftleiste / Kontaktleiste kurz Typ2

Stiftleiste Typ1 für CEK-Frontmodule vorne
Zeichnung Maße Stiftleisten Typ2

Die Stiftleiste / Kontaktleiste lang Typ2 ist in unseren CEK-Modulen, Steckplatinen, sowie anderen Leiterplatten und Lochrasterplatinen einsetzbar. Sie wird bei den CEK-Frontmodulen hinten eingesetzt. Sie wird in CEK-Elektronikmodulen vorne und hinten eingesetzt.


  • Raster: 2,54
  • Kontaktquerschnitt: 0,635 x 0,635mm² quadratisch
  • Kontaktoberfläche: vergoldet
  • Maße (siehe Zeichnung)
    • A 17,4mm
    • B 8,6mm
    • C 6,3mm
    • L 2,5mm


Lötwerkzeuge und Zubehör

Inhalt

Lötstation / Lötkolben

Lötstation

Zum Löten wird ein Lötkolben, oder eine Lötstation, wie rechts im Bild gezeigt, benötigt. Idealerweise sollte eine Lötstation folgende Merkmale aufweisen:

  • einstellbare und und geregelte Löttemperatur
  • auswechselbare Spitzen

Aber auch ein Elektroniker-Lötkolben von 30-50W Leistung reicht zum Löten der Module aus. Das Printplattenmaterial der Module besteht aus dem hochwertigen FR4. Alle Kontakte sind durchkontaktiert, verzinnt und beide Seiten der Platinen sind mit Lötstoplack versehen. Das Löten ist daher ziemlich unkritisch.


Lötspitzen

Spitze für Lötkolben meisselförmig

Zum Löten werden in der Regel nur zwei Lötspitzen benötigt:

  • eine zum Löten der Stiftleisten, relativ groß, meisselförmig
Spitze für Lötkolben spitz
  • eine zum Löten von Bauteilen,Spitzendurchmesser 1mm


Lötzinn

Lötzinn bleifrei

Als Lötzin verwenden wir z.B.:

  • Lötzinn bleifrei 1mm x 50m 97% Zinn, 1% Kupfer, 2% Flussmittel 250g


Lötzinn-Abroller

Lötzinn-Abroller

Der Lötzinn-Abroller nimmt Lötzin-Rollen auf. Während des Lötens kann durch leichten Zug Lötzinn nachgeführt werden. So ist ein komfortables Löten ohne Absetzen des Lötkolbens möglich.

Lötzinn-Abstreifer

Lötzinn-Abstreifer

Der Lötzinn-Abstreifer dient zum Reinigen der heißen Lötspitze. Während der Reinigung wird die Lötspitze nur geringfügig abgekühlt. Das Anfeuchten eines konventionellen Lötschwamms entfällt. Die Lötkolbenspitze wird vor dem Lötvorgang bei Bedarf am Metallschwamm abgestriffen-

  • Metallschwamm
  • 85% Bronze
  • 15% Stahl
  • Tischständer mit Gummisockel
  • Durchmesser 9cm
  • Höhe 4,5cm


Weitere Hilfsmittel nach Bedarf

Weiterhin wird nach Bedarf benötigt:

  • Flussmittel
    • damit werden die Stiftleisten vor dem Löten eingepinselt. Dies erleichtert das Löten mit bleifreiem Lötzinn.
    • F-SW 34 / EN29454-1 2.2.3
  • Pinsel
    • zum Einpinseln der Stifleisten mit Flussmittel



Hilfsvorrichtung

Inhalt
Hilfsvorrichtung

Diese ist nicht unbedingt erforderlich, vereinfacht aber das Löten und die Montage des CEK-Moduls. Die Hilfsvorrichtung besteht aus einer FR4 Lochraster-Leiterplatte, auf der Kontaktleisten (Buchsen) aufgelötet sind. Die Abstände der Kontaktleisten entsprechen den Abständen der Kontaktleisten auf den CEK-Modulen. Die Kontaktleisten können die Kontakte für die CEK-Module aufnehmen.

Praktisch ist auch ein schwenkbarer Lötrahmen, in welchen die Hilfsvorrichtung eingespannt werden kann.

Löten

Inhalt



Schritt 1

Front-Modul

Schritt 1: Vordere Stiftleiste CEK Frontmodul einsetzten

Stecken Sie die (vordere) Stiftleiste mit ihren langen Enden in die rechten Kontakte der Hilfsvorrichtung, siehe roter Pfeil. Die vordere Stiftleiste (CEK-SL2-xx xx=Anzahl PINs siehe CEK_SL2‎) ist die Stiftleiste, welche bei einem Front-Modul in den Bereich mit dem breiterem Rand eingelötet wird. Die Abstandhalter der Stiftleiste müssen dabei auf den Kontakten der Hilfsvorrichtung bündig aufliegen.

Elektronik-Modul

gehen Sie zu Schritt6

Schritt 2

Schritt 2: Abstandhalter Einsetzen

Front-Modul

Stecken Sie die steckbaren Abstandhalter in die linke Kontaktreihe der Hilfsvorrichtung, siehe die roten Pfeile. Die steckbaren Abstandhalter sollen auf gleicher Höhe enden, wie der erste und der letzte Kontakt der Stiftleiste des CEK-Moduls. Der Abstand zwischen der vorderen Stiftleiste des CEK-Moduls und den steckbaren Abstandhalter soll dem selben Abstand entsprechen, wie dem Abstand der Kontaktreihen des CEK-Moduls.

Schritt 3

Schritt 3: gebogenen Stahldraht 1,5mm auflegen

Front-Modul

Legen Sie den U-förmig gebogener Stahldraht 1,5 mm über die vorderen Kontakte des CEK-Moduls und die steckbaren Abstandhalter.

Schritt 4

Schritt 4: Leiterplatte auflegen

Front-Modul

Stecken Sie die Leiterplatte des CEK-Front-Moduls mit der zugehörigen Lochreihe auf die vordere Stiftleiste. Die zugehörige Lochreihe ist die, wo der breitere Rand des CEK-Front-Moduls ist. Die Bestückungsseite der Leiterplatte ist oben, d.h. der Bestückungsdruck kann gelesen werden. Die Stifte der Stiftleiste müssen bündig mit der Oberfläche der Leiterplatte des CEK-Moduls abschliessen.

Schritt 5

Schritt 5: löten

Front-Modul

Löten Sie einen der mittleren Kontakte der Stiftleiste fest. Benutzen Sie hierzu die breite Spitze des Lötkolben. Geben Sie zunächst nur ganz wenig Lötzinn auf die Lötstelle. Das Flussmittel und der Lötzinn muss von dem Loch in der Lötstelle aufgesaugt werden. Erst wenn dies geschehen ist, geben Sie mehr Lötzinn hinzu, bis die Lötstelle bündig aufgefüllt ist, keinesfalls mehr. Löten Sie dann den ersten und den letzten Kontakt der vorderen Kontaktreihe fest, dann die restlichen Lötstellen der Reihe nach.

Schritt 5: Lötstellen von oben, fertig gelötet

Das Ergebnis sollte so wie im Bild aussehen. Das Lötzinn sollte möglichst wenig über die Lötstellen überstehen, da hier später der Stecker montiert wird.

Schritt 5: Lötstellen Seitenansicht

Das Lötzinn muss auf der Unterseite der Leiterplatte am Kontaktstift austreten und einen kleinen Kegel bilden, wie im Bild sehen. Sollte das Lötzinn nicht gut durch die Löcher der Platine gesaugt werden, können die Kontaktstifte der Steckerleiste und die entsprechenden Kontakte der Leiterplatte vor dem Löten mit Flussmittel eingepinselt werden.

Schritt 6

Front-Modul

Vorbereitung zum Löten, hintere Kontaktleiste, Ansicht von oben
Vorbereitung zum Löten, hintere Kontaktleiste, Seitenansicht Front-Modul, Stahldraht 1,2mm als Abstandhalter
  • Nehmen Sie die Leiterplatte aus der Hilfsvorrichtung.
  • Stecken Sie die hintere Stiftleiste CEK-SL1-xx mit den kurzen Enden in die entsprechende Buchsenleiste der Hilfsvorrichtung. In der Zeichnung für CEK-SL1 ist das kurze Ende mit B=5,8mm bezeichnet. Im nebenstehenden Bild ist diese Stiftleiste rechts zu sehen.
  • Die Isolatoren der Stiftleiste müssen bündig auf der Buchsenleiste aufliegen.
  • Der U-förmig gebogene Stahldraht 1,2mm wird auf die Isolatoren der Stiftleiste CEK-SL1 und die Abstandhalter aufgelegt.
  • Die Leiterplatte wird mit der schon verlöteten Stiftleiste CEK-SL2 nach oben auf die Kontakte der Stiftleiste CEK-SL1 aufgeschoben bis sie auf dem Stahldraht aufliegt. Dies kann man am besten in der Seitenansicht sehen.
  • Die Leiterplatte des CEK-Front-Moduls sollte nun parallel zur Leiterplatte der Hilfsvorrichtung liegen.


Elektronik-Modul

  • Stecken Sie die hintere und vordere Stiftleiste CEK-SL1-xx mit den kurzen Enden in die entsprechende Buchsenleiste der Hilfsvorrichtung. In der Zeichnung für CEK-SL1 ist das kurze Ende mit B=5,8mm bezeichnet. Im nebenstehenden Bild ist diese Stiftleiste rechts zu sehen. Da die Elektronik-Module symmetrisch aufgebaut sind, kommen vorne und hinten (in der Seitenansicht links und rechts) der gleiche Stiftleisten-Typ zum Einsatz.
  • Der U-förmig gebogene Stahldraht 1,2mm wird auf die Isolatoren der Stiftleiste CEK-SL1 aufgelegt.
  • Die Leiterplatte wird mit der Bestückungsseite nach unten auf die Kontakte der Stiftleiste CEK-SL1 aufgeschoben bis sie auf dem Stahldraht aufliegt. Der Bestückungsdruck ist nicht zu sehen.
  • Die Leiterplatte des CEK-Front-Moduls sollte nun parallel zur Leiterplatte der Hilfsvorrichtung liegen.


Schritt 7

Schritt 7a: mittleren Kontakt der hinteren Stiftleiste festlöten

Front-Modul und Elektronik-Modul

Löten Sie einen der mittleren Kontakte der Stiftleiste fest. Benutzen Sie hierzu die breite Spitze des Lötkolben. Berühren Sie den Stift der Stiftleiste und das Lötauge gleichzeitig mit der Lötspitze. Geben Sie zunächst nur ganz wenig Lötzinn auf die Lötstelle. Das Flussmittel und das Lötzinn muss von dem Loch in der Lötstelle aufgesaugt werden. Erst wenn dies geschehen ist, geben Sie mehr Lötzinn hinzu, bis sich an der Lötstelle ein kleiner Kegel gebildet, keinesfalls mehr. Löten Sie dann den ersten und den letzten Kontakt der jeweiligen Kontaktreihe fest, dann die restlichen Lötstellen der Reihe nach.


Schritt 7b: Ergebnis Löten, hintere Kontaktleiste.

Das Lötzinn muss auf der Oberseite des Moduls(dort wo der Bestückungsdruck ist) der Leiterplatte am Kontaktstift austreten und ebenfalls einen kleinen Kegel bilden. Wenn das Lötzinn schlecht durch die Löcher auf die Bestückungsseite der Leiterplatte zieht, können die vergoldeten Kontaktstifte der Stiftleiste und die Kontakte der Leiterplatte vor dem Löten mit Flussmittel eingepinselt werden.

Das Lötergebnis sollte so wie im Bild aussehen.

Schritt 8

Front-Modul und Elektronik-Modul

Entnehmen Sie das Modul aus der Hilfsvorrichtung. Bestücken Sie von der Oberseite der Leiterplatte, dort wo der Bestückungsdruck ist, die restlichen Bauteile und fixieren diese gegebenenfalls. Drehen Sie die Leiterplatte um und stecken sie mit der hinteren Stiftleiste (Front-Modul) bzw. beiden Stiftleisten (Elektronik-Modul) in die Buchsen der Hilfsvorrichtung. Löten Sie die Bauteile fest. Benutzen Sie für große Lötstellen, wie z.B. die Befestigung von D-Sub9 Steckern, Anschlüsse von Reihensteckklemmen usw. die breite Lötspitze. Benutzen Sie zum Löten von dünnen Anschluss-Pins die feine Lötspitze.

Schritt 9

Front-Modul und Elektronik-Modul

Abstandhalter auf den hinteren Kontaktstiften des CEK Moduls D-SUB9

Schieben Sie die Abstandhalter auf den ersten und den letzten Stift der Stiftleiste CEK-SL1. Diese sind im Bild für das Front-Modul mit roten Pfeilen gekennzeichnet. Beim Elektronik-Modul muss dies für beide Stiftleisten erledigt werden.

Schritt 10

Front-Modul und Elektronik-Modul

Führen sie eine Sichtkontrolle und elektrische Kontrolle durch.

Das Modul ist nun einsatzbereit.

Siehe auch (Artikel)

Inhalt

Bezugsquellen

Inhalt
  • CEK-Prototypen-Module Benutzerschnittstellen [2]
  • CEK-Prototypen-Module Interfaces [3]
  • CEK-Prototypen-Module Stromversorgung [4]