Bau eines Mikrocontrollerboards Gruppe 1

1. Bau eines MikrocontrollerboardsGruppe 1

2. Inhalt • Arbeitsauftrag • Protokoll • Prüfverfahren und Prüfbericht • Reparaturbericht • Bauanleitung • Verbesserungsvorschläge • Ergebnis des Projekts

3. Arbeitsauftrag • Bau möglichst vieler Mikrocontrollerboards • Reparatur mindestens einesMikrocontrollerboards • Übernahme von Sonderaufgaben • Verwaltung und Verteilung der Bauteile • Herstellung der Kunststoffplatten für die MCB´s • Schreiben eines Protokolls

4. Wann wurde gearbeitet? Was wurde gearbeitet? Wer hat was erarbeitet? Arbeitsprotokoll des Projekts

5. 01.10.02 Besprechung des Terminplans Wahl der Sonderaufgaben: Verwaltung und Verteilung der Bauteile Herstellung der Kunststoffplatten für die MCB´s Wahl eines Gruppenführers - Christoph Überprüfung des Bauteilevorrats Erfassung der zu bestellenden Bauteile Verteilung des Bauteilevorrats auf beide Gruppen

6. 08.10.02 Eberle: 12 Grundplatten entgratet Löcher für Platinengrundplatten festgelegt 1. Mikrocontrollerboard begonnen Wielatt: Grundplattenlöcher gebort 1. Mikrocontrollerboard begonnen Hund: Platinenlöcher aufgebohrt 1. Mikrocontrollerboard begonnen Heimpel: Koordination des Teams und Dokumentation 1. Mikrocontrollerboard begonnen Ab 15.00 Uhr wegen Arzttermins abwesend

7. 15.10.02 Praktikum konnte nicht stattfinden, da Herr Streidel im E-Raum unterrichtete. Stattdessen fand Theorieunterricht im Computerraum statt. ·Genauere Untersuchung der Speicherplätze des MCB sowie dessen programmabhängige Funktionen. ·Erläuterung einiger Wichtiger Befehle um Adressen in den verschiedenen Speicherplätzen aufzurufen ·Ein aufgetretener Kabelfehler war wahrscheinlich auf einen nicht sachgerecht verlöteten Anschluss zurückzuführen. Erläuterung der Prüfmethode um die Funktionsweise der MCB´s zu testen.

8. 22.10.02 Eberle: Mikrocontrollerboard 1 fertig gestellt Wielatt: Mikrocontrollerboard 1 fertig gestellt Mikrocontrollerboard 2 gefertigt Reparatur eines Defekten MCB 1 Würfel Dokumentation Hund: Mikrocontrollerboard 1 fertig gestellt 2 Würfel gefertigt Würfel „Zumstein“ repariert. 1 Kabel gefertigt. Heimpel: Mikrocontrollerboard 1 fertig gestellt Mikrocontrollerboard 2 angefangen.

9. 05.11.02 Eberle: 3 Kabel gefertigt 1 Kabel von Hund korrigiert Dokumentation Wielatt: 2 MCB mit Johannes geprüft 1 MCB repariert Hund: 4 Würfel gefertigt ( bei einem noch Massefehler entdeckt und repariert.) Heimpel: Mikrocontrollerboard 2 fertig gestellt 2 MCB´s mit Johannes geprüft 1 Kabel gelötet und geprüft Alle: Aufschrauben der MCB’s auf die PVC – platten.

10. Prüfverfahren und Prüfbericht

11. Vorgehensweise: 1.Anschließen Schließen Sie das MCB an die Spannungsversorgung 7,5 V (rote LED muss brennen) und an die serielle Schnittstelle COM1 oder COM2 an. • Stecken Sie den Würfel auf den Port 1 und beachten Sie die Polung.

12. 2. Starten Sie das Monitorprogramm (Mon51.exe). • Rufen Sie den DOS-Kommandointerpreter auf: Start => Programme => Zubehör => Eingabeaufforderung, Wechseln Sie in das Verzeichnis, in dem sich das Monitorprogramm (Mon51.exe) befindet, z.B. auf der µCBoot-Diskette a:\ Starten sie das Monitorprogramm durch Eingabe von mon51, wenn das MCB an der COM1-Schnittstelle hängt und mit mon51 com2, wenn das MCM an der COM2-Schnittstelle hängt. Wenn sich, das MCB mit *** Monitor Mode *** und dem Bereitschaftszeichen # meldet, funktioniert die Kommunikation mit dem MCB

13. 3. Testen des MCB • Mit help könne Sie sich die Kommandos des Monitorprogramms anzeigen lassen. Geben Sie nun das Kommando ed 90 (mit Return bestätigen) ein und anschließend 00, um alle LED´s des Würfels brennen zu lassen Mit dem . können Sie die laufende Befehlseingabe beenden • Zum Löschen der LED´s geben Sie ed 90 und anschließend ff ein (vorher aktuellen Befehl mit . beenden, so dass das Bereitschaftszeichen # zu sehen ist):

14. Prüfbericht Eigene Bauelemente mit Defekten MCB – 1 defektes Bauteil, durch Gruppe 2 bestimmt als Gal • MCB – 1 Pin nicht angelötet Kabel – Fehler in der Bauanleitung • Zur Reparatur bekommene Bauelemente MCB – Kupferpins des 270 Ohm Widerstandes und der Kontrolldiode von der Leiterbahn weggebrochen MCB – 1 defektes Bauteil Würfel „Zumstein“ mit Massefehler

15. Reparaturbericht

16. Reparaturbericht Eigene Bauelemente mit Defekten Am V24 Kabel wurde ein Anschlussfehler der aus der Bauanleitung hervorging, behoben Beim anderen MCB mussten die Bauteile ausgetauscht werden Bei einem MCB wurde ein nicht angelöteter Pin verlötet Zur Reparatur bekommene Bauelemente Ein Massefehler wurde an Würfel „Zumstein“ behoben Bei einem MCB mussten zwei Pins mit einer neu geschaffenen Leiterbahn aus Brückendraht verbunden werden Beim anderen MCB musste ein Bauteil ausgetauscht werden

17. Bauanleitung • Mikrocontrollerboard • V24 Leitung • Würfel

18. Bauanleitung des Mikrocontrollerboards Allgemeine Qualitätshinweise Die Funktion datenelektronischer Schaltungen hängt unter anderem von der handwerklichen Qualität der Platinenbestückung ab. Dabei ist vor allem die Qualität der Lötstellen von entscheidender Bedeutung. Merkmale von Lötstellen Einwandfreie Lötstellen sind an zwei Merkmalen erkennbar: Kegelförmige Lötstelle Unerwünscht sind ballige, kugelige Zinnanhäufungen mit unsymmetrische Randbegrenzungen Hochglänzende Oberfläche Mattgraue, stumpfe und unregelmäßig beschaffene Oberflächen deuten auf schlechte, sog. Kalte Lötstellen hin, bei denen akute oder latente Kotaktprobleme sehr wahrscheinlich sind. Sogenannte "Lötspritzer" können zu unerwünschten Verbindungen führen

19. Voraussetzung für gute Lötstellenqualität Lötkolben: schlanke. spitze Form der LötspitzeLötauge und Drahtende (bzw. Lötpin) müssen gleichzeitig und gleichmäßig erhitzt werden, damit das geschmolzene Zinn beide Teile gleichmäßig benetzen kann korrekte LöttemperaturEtwa 400°C wird am besten mit elektronisch oder thermomagnetisch geregelten Lötstationen gehalten {z.B. bei Weller-Magnastat: Spitzen Nr. 8} saubere Oberflache der LötspitzeVerwenden Sie einen feuchten, nicht zu nassen Schwamm, um häufig die Spitze reinigen zu können. Lötzinn: geeignete LegierungBewährt hat sich: Lötzinn Sn60 0,5mm ø mit Kolophonium-Seele. geeignet er Durchmesser Wird der Durchmesser des Lötzinns zu groß gewährt, ist die richtige Dosierung der Zinnmenge beim Löten relativ schwierig Hilfsmittel: Wenn es nötig wird, aufgetragenes Zinn wieder zu entfernen, so eignen sich Lötsauglitze viel besser als sog. Entlöt-Saugpumpen.

20. Bestückung • Drahtbrücken Material: Blanker Schaltdraht O,8mm ø verzinnt Schneiden Sie ca. 0,5m lange Stücke von der Rolle und recken Sie den Draht vorsichtig, bis er vollkommen gerade ist. Schneiden Sie ein entsprechend langes Stück ab. biegen Sie mit einer (einen Flachzange ein Ende möglichst scharfkantig um 90°. Führen Sie das abgewinkelte Ende in die erste Bohrung und nehmen Sie mit der Flachzange an der zweiten Bohrung genaues Maß für die zweite Biegung. Ein paar Probestücke vermitteln die notwendige Erfahrung! Mögliche Fehler: Abstand der Enden zu groß: Die eingelötete Brücke weicht zur Seite aus, dadurch kann ein unerwünschter Kontakt zur Nachbarbrücke oder zu einem Bauteil entstellen Vor allem im Bereich von sehr eng nebeneinanderliegenden Brücken ist dieser Fehler unbedingt zu vermeiden! Abstand der Enden zu klein: Die Brücke wirkt optisch unsauber durch hochstehende Ecken.

21. 2. Widerstände, Diode Die Bohrungsabstände für dir Widerstände und für die Diode sind sehr klein, das erfordert sorgfältiges Biegen der Drahtenden, um das Bauteil nicht zu beschädigen! Widerstände: Üblicherweise wird der Toleranzring nach rechts bzw. nach unten angeordnet. Diode: Auf Markierung {Kathode} achten!

22. 3. IC – Sockel Der Plastikrahmen von IC-Sockeln hat die unangenehme Eigenschaft, sich durch die thermische Einwirkung beim Löten zu verziehen; je länger der Sockel, um so mehr ist damit zu rechnen. Um dies zu vermeiden, gehen Sie folgendermaßen vor: Sockel unter Beachtung der Lage (Kerbe!) einlegen und zwei diagonal liegende Eckpins löten. Überprüfen Sie, ob die Lage wirklich stimmt und ob der Sockel vollkommen plan aufliegt; noch sind Korrekturen möglich. • Löten Sie jetzt die zwei anderen diagonal liegenden Eckpins. • Nun können alle anderen Pins gelötet werden. Kontrollieren Sie sorgfältig, ob kein Pin vergessen wurde und ob es keinen unerwünschten Verbindungen durch Lötspritzer gegeben hat!

23. 4. Keramik-Kondensatoren, Spannungsregler Kondensatoren: Wie links dargestellt, werden die Keramikkondensatoren angelötet. Spannungsregler: Pins unmittelbar bei der Verjüngung abwinkeln. Wenn eine Speisespannung > 7,5 V vorgesehen ist, sollte ein Kühlblech eingebaut werden. Der Spannungsregler kann auch mit der Platine verschraubt werden, um einen Wärmeabgang zu schaffen; dabei wird aber eine Leiterbahn unterbrochen, die dann durch eine Drahtbrücke ersetzt werden muss.

24. 4. Elkos, Portsockel Elkos Polarität sorgfältig beachten Alle Elkos haben die Kapazität 10µF Beachten sie dass einer eine andere Betriebsspannung hat (35V) Portsockel Beim bloßen Brechen der Stangen, bzw. beim Trennen mit einem Seitenschneider kommt es unweigerlich zu Beschädigungen der jeweiligen Enden. Legen Sie darum die Stange auf eine geeignete Unterlage (nicht auf den blanken Tisch!) und ritzen Sie die vorgesehene Trennstelle von beiden Seilen mehrmals mit einem Messer danach kann der Reststeg gebrochen werden Verlangen Sie zum Löten der Portsockel bei der Raumbetreuung eine Lehre. Dies ist wichtig, damit später ein Aufsteckadapter verwendet werden kann

25. 6. Controller-Sockel, Klinkenbuchse Controller-Sockel Lage genau beachten (abgeschrägte Ecke) Weiteres Vorgehen wie bei IC-Sockel Klinkenbuchse Entfemen Sie den innenliegenden Pin mit einem Seitenschneider und arbeiten Sie den Rest mit einer Feile nach. Achten Sie vor dem Loten auf plane Auflage.

26. 7. Taster, LED Taster Achten Sie auf die Lage Eine Diagonale löten, dann Lage und plane Auflage kontrollieren, erst dann fertig löten. LED Achten Sie auf korrekte Lage der Kathode(Metallfläche innerhalb des Leuchtkörpers, Einkerbung) Fordern Sie bei der Raumbetreuung einen LED-Durchsteck-Sockel an; die LED kann damit mechanisch stabiler fixiert werden.

27. 8. Quarz, Buchsenleiste 9-polig Quarz Anschlussdrähte ca. 4 mm von Gehäusekante 90° abbiegen Auf der Fläche unter dem Quarzgehäuse einen Tropfen Heißkleber aufbringen und Quarz damit fixieren. Anschlüsse löten Buchsenleiste 9-polig Gewinde-Abstandsbolzen herausschrauben, unteren Teil des Blechformteiles mit Kombizange entfernen damit Montage-Bohrung 3,2 Ø für Schraube M3 frei wird. Rest des Blechformteiles (jetzt Winkel) mit Gewinde-Abstandsbolzen montieren. Die 9 Pins genau über den Bohrungen ausrichten, dann kräftig eindrücken. Löten Linke Seite der Buchsenleiste mit Schraube M3 x 8, Scheiben und Muttern befestigen.

28. Inbetriebnahme und Funktionsprüfung Endprüfung Zeigen Sie die fertiggelötete Platine der Raumbetreuung (Sichtkontrolle auf Lötfehler) IC – Bestückung Holen Sie bei der Raumbetreuung die ICs, richten Sie mit einer Spezial-Lehre die Pins der ICs aus und stecken Sie die ICs auf die entsprechenden Sockel (siehe Bestückungs- und Lageplan). Funktionsprüfung Kommen Sie mit der fertig bestückten Platine zur Raumbetreuung. Es erfolgt eine letzte Sichtkontrolle auf Bestückungsfehler. Danach wird Ihr Gerät angeschlossen und getestet. Fertigmontage Mit Schrauben M3 x 12 (Metall) bei der Buchsenleiste und M3 x 10 (Kunststoff) bei den andern Bohrungen wird die Bodenplatte montiert.

29. Bauanleitung des Würfels Löcher für Widerstände und Leuchtdioden bohren Platinen mit einem Flussmittel oder Lötstop besprühen Es hat sich beim Löten bewährt die Widerstände vor den LED´s anzulöten. Achten sie darauf dass sie die Temperatur ihres Lötkolben senken, da die LED´s bei zu hohen Temperaturen oder zu langer Haltezeit des Lötkolben leicht durchschmoren können. Achten sie auch auf die Polung der Dioden (Kathode an der Seite mit Kerbe und größerer Masse im Leuchtkörper. Auf der Platine zeigen die Kathoden alle in die selbe Richtung. Nach Möglichkeit LED-Sockel verwenden Widerstände anlöten LED´s anlöten Stecker anlöten Taster anlöten

30. Bauanleitung des V24 Kabels Isolieren sie zunächst von der Hauptummantelung des Kabels ca 1 ½ cm und von der Ummantelung der einzelnen Kabelstränge ca ½ bis ¾ cm ab. Verlöten sie die Pins des Male- und des Female- Steckers gemäß der Abbildung mit dem Kabel. Schrauben sie das Gehäuse um die Stecker zusammen Die Farben der Kabelstränge helfen ihnen bei der Orientierung zwischen Masse-, Tranfer- und Receive-Funktion. Löten sie entweder zu zweit, indem eine Person den Lötkolben und den Zinn und die andere den Stecker und das Kabel hält; oder Lassen sie den Lötzinn erst in die Hohlräume der Pins fließen und stecken sie die Kabel nach erneuter Erhitzung in den Zinn hinein und lassen ihn aushärten.

31. Verbesserungsvorschläge • Nur ein Kabel für Kommunikation mit PC • Alle Bauteile gleichzeitig Bestellen • Notensystem durch zusätzliche Benotung durch Lehrer objektiver machen

32. Ergebnisse des Projekts • Was wurde gefertigt • Was wurde repariert • Was wurde geschrieben

33. Unsere Gruppe hat gefertigt: Sechs Mikrokontrollerboards Acht Würfel 5 V24 Kabel (ein Female-Stecker zu wenig da bei anderer Gruppe zuviel – Vermutung auf Arbeitsbehinderung – nur Spaß Unsere Gruppe hat repariert: Zwei defekte Mikrocontrollerboards Ein defekter Würfel „Zumstein“ Ein eigener Würfel Zwei eigene MCB´s Ein eigenes Kabel Unsere Gruppe hat geschrieben Eine Präsentation Für´s Internet: Ein Protokoll Eine Anleitung für den Bau von MCB, Würfel und V24 Kabel Einen Prüf- und Reparaturbericht Verbesserungsvorschläge und Ergebnisse des Projekts Zahlreiche Tipps