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hardware:controllers:5x-s0-hutschienencontroller_bauanleitung

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5x-S0-Hutschienencontroller Bauanleitung

Der 5x-S0-Hutschienencontroller kann selbst aus Einzelteilen zusammen gelötet werden. Da die Hardware nicht trivial ist, insbesondere im Eigenbau, soll hier eine detaillierte Anleitung helfen.
Es wird detailliert auf Zusammenbau und Tests eingegangen. Sollte einer der Tests fehlschlagen wird die Diagnose wegen der Fülle an möglichen Fehlern jedoch nicht weiter erläutert.

Vorbereitungen und Hinweise

Das Wichtigste am Anfang

Wenn die 3 Platinen erstmal zusammen gelötet sind wird die Fehlersuche und -beseitigung wirklich unangenehm. Also Unbedingt zuerst die einzelnen Module testen und erst ganz am Schluss die 3 Platinen zusammen löten!
Nach jedem eingelöteten Bauteil sollte getestet werden ob es ungewollte Verbindungen oder nicht-Verbindungen gibt. Hierzu mit dem Multimeter benachbarte Pins auf Durchgang prüfen, und vom jedem Pin am zum nächstgelegenen Lötpad messen ob es wirklich eine (gewollte) Verbindung gibt.

Ausrüstung

Hier eine Liste mit den Dingen, die benötigt werden:

  • Zusammenbau
  • Testen
    • Multimeter
    • Festspannungsquelle 3,3V (bei der sicheren Variante)
    • Messleitungen (selbsthaltend)
  • Einbau ins Gehäuse
    • Bohrmaschine
    • Kleber (falls ein YPort-Node angeschlossen werden soll)
    • Schraubendreher

Tipps zum SMD-Löten

Grundsätzlich hat jeder seine eigene bevorzugte Methode. Diese Tipps sind also auf keinen Fall ein Muss.

Bauteile mit 2-3 Pins
  1. Eins der Lötpads mit Lötzinn versehen
  2. Bauteil mit einer Seite an das verzinnte Pad löten (nun ist es fixiert)
  3. Restliche Pins fest löten
ICs
  1. Lötpads mit Flussmittel bestreichen
  2. IC aufsetzen
  3. Ganz sicher gehen dass das IC richtig herum sitzt
  4. 2 Pins fest löten damit das IC fixiert ist (Lötbrücken hier noch ignorieren)
  5. Lötzinn auf die Pins geben und in eine Richtung wegstreichen
  6. Letzte Pins mit Entlötlitze von Lötbrücken befreien

Hier gibt es dazu noch ein Video, welches das Ganze anschaulicher machen sollte.

Spannungsversorgung und D/A-Eingänge

Einlöten der Bauteile

Beim Einlöten der Bauteile ist entsprechend dem Bestückungsplan aus dem Hauptartikel vorzugehen. Bei ICs und Dioden ist die Einbaurichtung zu beachten. Auf den Bildern des Hauptartikels ist gut zu erkennen, wie die Plastikschiene der Stiftleiste sitzt. Die Unterkante der Schiene muss mit der Leiterplatte abschließen. Ggf. muss diese Schiene auf den Stiften verschoben werden.
Zum Testen mit der sicheren Variante (dringend empfohlen) wird das Schaltnetzteilmodul erst nach dem testen eingebaut.

Testen der Funktionen

Um im Ansatz sicher stellen zu können, dass kein Fehler auf der Platine ist, testen wir nun einige Funktionen. Es ist empfehlenswert zuerst mit dem Multimeter zu prüfen dass kein Kurzschluss in der Versorgungsspannung vorliegt. Dafür zwischen NETZ_L und NETZ_N, zwischen 3,3V und GND und zwischen 27V und GND auf Durchgang prüfen.

Testaufbau 1 (sichere Variante)

Über ein Netzteil werden 3,3V direkt am 3,3V-Anschluss (Masse auf Masse.. klar) eingespeist.

Testaufbau 2 (Achtung Netzspannung! Nur qualifizierte Nutzer!)
Bei Arbeiten an Netzspannung besteht Lebensgefahr. Diese Arbeiten dürfen nur von qualifizierten Fachkräften durchgeführt werden.

Bei eingelötetem Netzteil werden die 230V Netzspannung direkt auf NETZ_L und NETZ_N gelegt.

Messungen

Schlägt eine der Messungen fehl ist mit der Fehlersuche zu beginnen.

  1. Versorgungsspannung je nach Testaufbau einschalten
  2. Die rote LED sollte jetzt leuchten
  3. Am 3,3V-Anschluss werden 3,3V gemessen
  4. Am 27V-Anschluss werden 27V gemessen
  5. An SIG6 - SIG12 werden jeweils 3,3V gemessen

( - Je 2 gegenüberliegende Pins im Pfostenstecker überbrücken. Der Korrespondierende SIG-Pin sollte auf 0V wechseln.)Sorry, das ist unklar.

Grundleiterplatte mit Eingangsklemmen

bau_grundplatte_mit_s0_eingaengen.jpg

Einlöten der Bauteile

Auch hier wieder entsprechend dem Bestückungsplan und Einbaurichtung bei ICs und Dioden beachten. Außerdem ist es ratsam die Anschlüsse der Versorgungsspannungen vorher auf Kurzschlüsse gegen Masse zu prüfen.
Sollte keine Möglichkeit bestehen die Spannungsversorgung an den Eingängen zu befestigen müssen entsprechende Stiftleisten eingelötet werden. Um sie wieder auszulöten werden die Stifte an beiden Seiten so nah wie möglich an der Platine abgeschnitten. Dann wird der Pin auf der Bestückungsseite erhitzt bis das Lot auf der gegenüberliegenden Seite flüssig ist. Im Anschluss werden Stift und Lot von der gegenüberliegenden Seite mit einer Entlötpumpe abgesaugt.

Testen der Funktionen

Testaufbau

Mit Hilfe von Messleitungen vom Spannungsversorgungs-Modul oder von entsprechenden Netzteilen wird die Schaltung mit 3,3V und 27V an den entsprechenden Pins versorgt. Bei der Verwendung von Netzspannung muss diese nicht extra über dieses Modul geleitet werden sonder hängt direkt am Spannungsversorgungs-Modul.

Messungen
  1. An den Anschlüssen D_SIG1 - D_SIG5 werden je 0V gemessen
  2. An den Anschlüssen SIG1 - SIG5 werden je 3,3V gemessen
  3. Zwischen den beiden Anschlüssen der Klemmen 1-5 werden je 27V gemessen
  4. Mit einem beliebigen leitenen Gegenstand wird je eine Klemme immer wieder kurzgeschlossen
    1. Am korrespondierenden SIG-Pin wird im Kurzschlussmoment kurzzeitig eine niedrigere Spannung gemessen (2. Nachkommastelle ist realistisch)
    2. Am korrespondierenden D_SIG-Pin wird im Kurzschlussmoment kurzzeitig eine höhere Spannung gemessen (2. Nachkommastelle ist realistisch)

Hinweis: Bei einem Fehler in Messung 1 und 2 sollte man zuerst die Masseanschlüsse der Optokoppler prüfen.

Leiterplatte für den µC, das LAN, USB und die USART-Anschlüsse

bau_prozessor_leiterplatte_bestueckungsseite.jpg

Einlöten der Bauteile

Auch hier wieder entsprechend dem Bestückungsplan und Einbaurichtung bei ICs und Dioden beachten.
Die 3,5mm-Klinkenbuchse passt so leider nicht ins Gehäuse und wird daher nicht verlötet. Sollte diese für einen YNode-Port benötigt werden wird sie später ins Gehäuse geklebt und mit einem Kabel verbunden.
Einige ICs haben auf dem Bestückungsplan eine vertikale Linie anstatt einem Punkt. Die entsprechenden ICs sind auf der Seite mit dem Strich abgerundet (siehe Bild). Außerdem ist es ratsam die Anschlüsse der Versorgungsspannungen vorher auf Kurzschlüsse gegen Masse zu prüfen.

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