SMD-Lötstation Teil 2

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25.02.2017 von plaintron

soldasmart-komplett_kopfWeiter geht es mit dem zweiten Teil meiner Projektbeschreibung. Inzwischen ist die Lötstation seit zwei Wochen im Einsatz und hat sich bestens bewährt. Der Lötkolben liegt sehr gut in der Hand, die Station regelt blitzschnell und ich kann mir kaum noch vorstellen, wie ich jemals mit einem anderen Gerät arbeiten konnte. Mit dem Teil gelingt wirklich alles, selbst winzigste Lötverbindungen. Ein paar kleine Verbesserungen wird die Lötstation trotzdem noch bekommen.

Bei der Platine habe ich mir relativ wenig Mühe gegeben und die erstbesten verfügbaren Bauteile verwendet. Sie hat eine Größe von 10 x 8 cm, also einer halben Eurokarte. Die Leiterbahnen habe ich im Isolationsfräsverfahren hergestellt, weil ich keine Lust hatte, wegen einer kleinen Platine die Ätzmaschine in Betrieb zu nehmen. Übrigens verwende ich auch bei gefrästen Platinen ein Basismaterial mit Fotobeschichtung, idealerweise aus überlagerten Platten. Dadurch ist die Kupferschicht gut geschützt und die Lötpunkte lege ich mit einem kleinen Silikonschleifer frei. So landet das Lötzinn nur dort wo es gebraucht wird und fließt nicht die Leiterbahnen entlang.

isolationsfraesen

Das Layout habe ich mit Target3001! erstellt, über den Acrobat Distiller in eine PDF gedruckt und diese dann in Illustrator etwas bearbeitet. Wichtig waren nur die Umrisse der Leiterbahnen und Lötpunkte, um daraus Vektoren für die Produktion der Fräspfade gewinnen zu können. Die Vektordaten werden als DXF-Datei gespeichert und mit einem beliebigen CAM-Programm verarbeitet. Bei mir kommt CamBam zum Einsatz.

Die Fräse wird mit einem Arduino-Board angesteuert, auf dem GRBL als G-Code-Interpreter installiert ist. Als G-Code-Sender verwende ich GRBLcontrol.

platine_orig

Die Aufteilung ist nicht außergewöhnlich schön, effizient und platzsparend, aber hier ging es einfach nur um eine möglichst schnelle Umsetzung. Ein schickes SMD-Layout würde auf eine Briefmarke passen. Links ist der Sockel für das Wattuino-Board zu erkennen. Mit jeder beliebigen anderen Version eines ATmega328-Boards geht es genauso. Pollin hat da gerade ein günstiges Modul im Angebot (allerdings mit ATmega168, geht auch). In China ist die Auswahl noch größer (und billiger).

An der Oberkante links sind die Anschlüsse für den Encoder (ich verwende ein Encoder-Modul KY-040 mit eingebauten PullUp-Widerständen) und der herausgeführte serielle Port des Controllers. So kann ich mit Hilfe eines kleinen USB-UART-Adapters schnell einen neuen Sketch aufspielen.

Rechts unten sitzen die zwei Leistungsbauteile, nämlich der 5V-Regler (7805) und der Leistungsschalter BTS432E2. Beide sind reichlich überdimensioniert, damit es keine Temperaturprobleme im geschlossenen Gehäuse gibt (und weil ich nichts anderes vorrätig hatte).

Noch ein Hinweis zur Schaltung: Es gibt diverse Bauvorschläge, die sich einfach nachbauen lassen. Ich empfehle, hier selbst ein wenig zu experimentieren. Wer auf ein paar Kleinigkeiten achtet, kommt auch mit einem ganz anderen Design zum Ziel.

Wichtig ist ein guter Verstärker mit linearem Spannungsverlauf. Rail-to-Rail ist schön, muss aber nicht sein. Single-Supply spart Tricksereien mit der OP-Versorgungsspannung. Als sinnvolle Erweiterung empfehle ich den PullUp-Widerstand am OP-Eingang, der Probleme bei einer Unterbrechung der Sensorleitung vermeidet.

Die Verstärkung des OP liegt in meinem Fall bei ca. 400. Damit erreiche ich eine  Aussgangsspannung von knapp 3 Volt bei Maximaltemperatur. Viel mehr gibt mein OP auch nicht her. Wer einen anderen OP verwendet (was ich unbedingt empfehle), sollte entsprechend eine höhere Spannungsverstärkung wählen. Den OP-Eingang bedämpfe ich ein wenig mit einem RC-Glied, um Störspannungen und schnelle Schwankungen vom Controller fern zu halten. Wer hier noch sorgfältiger vorgehen möchte, baut einen Kondensator parallel zur Gegenkopplung ein, um ein Tiefpassfilter zu erzeugen. Die Grenzfrequenz kann hier sehr niedrig angelegt werden, etwa bei 5-10 Hz.

Ein High-Side-Switch ist die ideale Lösung für faule Bastler, weil keine zusätzliche Beschaltung notwendig ist. Kleiner, billiger aber aufwändiger, wäre eine Schaltung mit zwei SMD-MOSFETs, wie sie in anderen Bauvorschlägen zum Einsatz kommt.

Wer eine ultrapräzise Temperaturmessung haben möchte, kann statt eines Operationsverstärkers auch einen Delta-Sigma-A/D-Wandler verwenden und die Messwerte direkt per SPI an den Controller funken.

Meine Lötstation ist mit einem günstigen LCD von Pollin ausgestattet (2×8 Zeichen, nicht mehr im Angebot). Dieses Display hat den Nachteil, dass keine Beleuchtung vorgesehen ist. Meine LED-Lichterkette ist zwar dekorativ, erhellt die Anzeige aber kaum. Ein OLED wird in der nächsten Version dieses Problem lösen.

Für die Kommunikation zwischen Display und Controller bietet sich I2C an. Die Anschlüsse A4 und A5 habe ich dazu herausgeführt. Und ich war mir so sicher, dass das Pollin-LCD einen I2C-Anschluss hat. Es wird aber über einen 4-Bit-Parallelport angesteuert. Macht nichts, es sind ja genug freie Pins am Controller-Board vorhanden und so bekam mein LCD eine freifliegende Verbindung über ein Flachband-Kabel.

Ist nicht schön. Ich weiß.

frontplatte-platine

Den äußerst einfachen Arduino-Sketch für die Lötstation schauen wir uns im nächsten Beitrag genauer an.

 

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Ein Kommentar zu “SMD-Lötstation Teil 2

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