Elektronik-Projekt: Temperatur-Feuchtigkeits-Modul (Version 1)
Elektronik-Projekt: Temperatur-Feuchtigkeits-Modul (Version 1)
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Die Elektronik dieses Projekts wurde auf zwei Lochrasterplatinen aufgeteilt. (Eine kleine Platine welche nur den Sensor IC2 und den Koppelkondensator C5 enthält und eine Platine für den Rest der Schaltung).
Selbstverständlich kann eine eigene Platine entworfen werden, auf der die gesamte Elektronik untergebracht ist.
Das Bestücken einer Platine ist erst dann sinnvoll, wenn alle für diese Platine benötigten Bauteile vorhanden sind. Es sollten generell nur erstklassige und neuwertige Bauteile verwendet werden. Auf Bauteile aus ausgeschlachteten Geräten sollte grundsätzlich verzichtet werden, da ihre Funktionalität nicht gewährleistet ist, und eine unnötige Fehlersuche dadurch vermieden werden kann.
Weiters sollte ausreichend Platz und vor allem ausreichend Zeit für die Bestückung und Verdrahtung der Platinen vorhanden sein.
Controllerplatine:
Die Bauelemente entsprechend dem folgenden Bild, der folgenden Reihenfolge,
der 6. Stückliste und dem Schaltplan im
Abschnitt 3 (Schaltungsbeschreibung) bestücken
wobei zunächst nur die Bauteile angelötet werden. Diese jedoch noch nicht verdrahten. Das
Verdrahten erfolgt erst wenn alle Bauteile angelötet sind. Die nach dem anlöten überstehenden
Anschlüsse mit einem kleinen Seitenschneider entfernen.
Reihenfolge zur Bearbeitung und Bestückung der Controllerplatine:
Platine auf eine Größe von 84 x 26 mm zuschneiden und die geschnittenen Seiten abschleifen
3,5-mm-Bohrungen für die Montage der Platine auf einer Bodenplatte (4 Bohrungen)
2 Drahtbrücke
Diode D1 (1N4148): Achtung: Polarität beachten, der (schwarze) Ring muss nach
unten zeigen
Widerstände R1, R3 (je 10k) und R2 (270 Ohm): Tipp: Vor dem Einlöten des
Widerstandes diesen überprüfen, auch wenn die Bauteile in einem Regal sortiert
sind. (z.B. mit einem Multimeter). Die Praxis hat gezeigt, dass sich hin und wieder
doch falsche Bauteilwerte in das Regal eingeschlichen haben. Dies gilt nicht nur für
Widerstände, sondern auch für Dioden, Kondensatoren, Transistoren usw.
IC-Fassung für IC1 (18polig): Tipp 1: Obwohl es bei den Fassungen elektrisch
gesehen egal ist wie die Fassungen eingelötet sind, sollte man doch die Fassung so
einlöten, dass die Kerbe in die richtige Richtung zeigt. Dies erleichtert das spätere
Einsetzten der ICs bzw. erleichtert die Arbeit bei einem IC-Tausch. Tipp 2: Beim
Einlöten der Fassungen sollte man wie folgt vorgehen: Fassung an der
einzusetzenden Stelle lagerichtig einsetzen und zunächst nur einen beliebigen
Eckpin anlöten. Fassung kontrollieren und eventuell Nachlöten. Sitzt die Fassung
ordentlich, den gegenüberliegenden Pin anlöten. Fassung wieder kontrollieren und
eventuell nachlöten. Erst wenn Sie mit der Lage der Fassung zufrieden sind, die
restlichen Pins anlöten.
Buchsenleisten (für LC-Display): Tipp: Bei mehrpoligen Buchsenleisten zuerst den
ersten Pin anlöten, Buchsenleiste anschließend ausrichten, eventuell nachlöten,
dann den letzten Pin anlöten, Buchsenleiste eventuell ausrichten und/oder
nachlöten. Erst danach die restlichen, dazwischen liegenden Pins anlöten.
Keramikkondensatoren C3 und C4 (je 22pF)
Keramikkondensator C2 und C7 (je 100nF)
Trimmer R4 (10k)
Spannungsregler IC3 (78L05): Achtung: Polarität beachten!
Mini-Elkos C1 und C6 (je 10µF/25V): Achtung: Polarität beachten!
Stiftleiste für Jumper JP1
Quarz X1 (4,096 MHz)
Nachdem alle Bauteile eingelötet wurden, die Verbindungen auf der Lötseite
entsprechend dem folgenden Bild mit einem dünnen Draht bzw. mit isolierten Drähten herstellen.
Dabei sollte sorgfältigst gearbeitet werden, und man sollte sich dafür ausreichend Zeit
nehmen. Befinden sich Verbindungen direkt nebeneinander, so können diese auch nur
mit Lötzinn verbunden werden. Tipp: Das folgende Bild ausdrucken, und während dem
Verlöten die soeben durchgeführte Verbindung im Ausdruck kennzeichnen. Auf diese Weise
können Fehler durch fehlende Verbindungen vermieden werden.
Zum Schluss alle Verbindungen und Lötstellen noch einmal sorgfältig überprüfen. (Auch
hierfür sollte man sich ausreichend Zeit nehmen!)
Sensorplatine:
Die Bauelemente entsprechend dem folgenden Bild, der folgenden Reihenfolge,
der 6. Stückliste und dem Schaltplan im
Abschnitt 3 (Schaltungsbeschreibung) bestücken
wobei zunächst nur die Bauteile angelötet werden. Diese jedoch noch nicht verdrahten. Das
Verdrahten erfolgt erst wenn alle Bauteile angelötet sind. Die nach dem anlöten überstehenden
Anschlüsse mit einem kleinen Seitenschneider entfernen.
Reihenfolge zur Bearbeitung und Bestückung der Sensorplatine:
Platine auf eine Größe von 15 x 26 mm zuschneiden und die geschnittenen Seiten abschleifen
3,5-mm-Bohrungen für die Montage der Platine auf einer Bodenplatte (4 Bohrungen)
IC-Fassung für IC2 (8polig): Tipp 1: Obwohl es bei den Fassungen elektrisch
gesehen egal ist wie die Fassungen eingelötet sind, sollte man doch die Fassung so
einlöten, dass die Kerbe in die richtige Richtung zeigt. Dies erleichtert das spätere
Einsetzten der ICs bzw. erleichtert die Arbeit bei einem IC-Tausch. Tipp 2: Beim
Einlöten der Fassungen sollte man wie folgt vorgehen: Fassung an der
einzusetzenden Stelle lagerichtig einsetzen und zunächst nur einen beliebigen
Eckpin anlöten. Fassung kontrollieren und eventuell Nachlöten. Sitzt die Fassung
ordentlich, den gegenüberliegenden Pin anlöten. Fassung wieder kontrollieren und
eventuell nachlöten. Erst wenn Sie mit der Lage der Fassung zufrieden sind, die
restlichen Pins anlöten.
Keramikkondensator C5 (100nF)
Nachdem alle Bauteile eingelötet wurden, die Verbindungen auf der Lötseite
entsprechend dem folgenden Bild mit einem dünnen Draht herstellen.
Dabei sollte sorgfältigst gearbeitet werden, und man sollte sich dafür ausreichend Zeit
nehmen. Befinden sich Verbindungen direkt nebeneinander, so können diese auch nur
mit Lötzinn verbunden werden. Tipp: Das folgende Bild ausdrucken, und während dem
Verlöten die soeben durchgeführte Verbindung im Ausdruck kennzeichnen. Auf diese Weise
können Fehler durch fehlende Verbindungen vermieden werden.
Zum Schluss alle Verbindungen und Lötstellen noch einmal sorgfältig überprüfen. (Auch
hierfür sollte man sich ausreichend Zeit nehmen!)
Auf einem kleinen Stück Lochrasterplatine (4 mal 4 Löcher) zwei 4polige Kontaktleisten
auf der Bauteilseite der Platine anlöten.
Den Sensor mit kurzen Drähten auf der Lötseite der Platine anlöten. (Hier ist vor allem sehr
viel Fingerspitzengefühl erforderlich, damit keine Kurzschlüsse entstehen.)
Auf der "Unterseite" des LC-Displays eine Kontaktleiste anlöten. Beim Löten ist dabei äußerste Vorsicht geboten. Kurzschlüsse zwischen LC-Display und Kontaktleiste können nur sehr schwer gefunden und entfernt werden.
Anmerkung: Einige LC-Displays verfügen über keine Hintergrundbeleuchtung. Bei diesen ist daher "nur" eine 14polige Kontaktleiste notwendig (so wie im folgenden Bild).
Die im Schritt 1 vorbereiteten Platinen gemäß dem folgenden Bild oder dem Schaltplan (im Abschnitt 3) mit isolierten Drähten verdrahten.
Die ICs (Mikrocontroller IC1 bzw. Sensor IC2), das LC-Display (LCD1) und die 9-V-Batterie noch
nicht in die Fassungen einsetzen.
Zuerst mit einem Multimeter prüfen, ob zwischen Betriebsspannung und Masse kein Kurzschluss
herrscht. (Multimeter im Mode "Durchgangstester" an den Verbindungsleitungen zwischen
den einzelnen Platinen). Ist kein Kurzschluss feststellbar, als nächstes an den IC-Sockeln gemäß
dem Schaltplan ebenfalls diesen Test durchführen. Eventuell festgestellte Kurzschlüsse müssen
natürlich aufgespürt und entfernt werden!
Als nächstes (mit dem Multimeter) prüfen, ob die +5V und die Masseleitung an allen Platinen
vorhanden ist. (Multimeter noch immer im Mode "Durchgangstester")
Eine 9V-Batterie (oder einen 9-V-Akku) anschließen.
Schalter einschalten
Spannung an den ICs an den jeweiligen Pins messen. Wird keine oder eine grob abweichende Spannung
als 5V gemessen, so liegt ein Bestückungs- und/oder Verdrahtungsfehler vor, welcher unbedingt
aufgespürt und beseitigt werden muss.
Ist die Spannung okay, das Temperatur-Feuchtigkeits-Modul mit Hilfe des Schalters
ausschalten, oder einfach nur die Batterie entfernen
Programmierten Mikrocontroller PIC16F84 (IC1), Sensor (IC2) und LC-Display (LCD1) im
ausgeschalteten Zustand einsetzen. Achtung: Auf die Polarität achten!
Den Trimmer (R4) in Mittelstellung bringen
Spannung wieder anlegen. Ist am LC-Display nichts zu sehen, so ist wahrscheinlich der Kontrast
falsch. Dieser kann mit dem Trimmer R4 korrigiert werden. Ist am Display nur ein schwarzer Balken
zu sehen, so deutet dies auf einen Verdrahtungsfehler oder Kurzschluss zwischen Display und
Kontaktleiste hin.
Nach einigen Sekunden sollte dann die richtige Temperatur und Feuchtigkeit angezeigt werden.
Mit dem Jumper JP1 kann die Hintergrundbeleuchtung des LC-Displays ein- oder ausgeschaltet werden
(sofern dies vom LC-Display unterstützt wird)
Als Bodenplatte dient bei mir eine durchsichtige 4mm dicke Acrylglas-Scheibe. Diese besitzt die Abmessungen 150 x 80 mm. Bei Conrad ist eine solche erhältlich, besitzt aber die Abmessungen 200 x 100 mm. Sie sollte also mit einem geeigneten Schneidegerät zugeschnitten werden. Selbstverständlich kann auch eine andere Platte verwendet werden. Diese Platte entsprechend dem folgenden Bild vorbereiten.
Als Deckplatte kann ebenso eine solche Platte verwendet werden, wobei hier aber nur die 4 äußeren Bohrungen (an den 4 Ecken) notwendig sind.
Anmerkung: Wird auf die Deckplatte verzichtet, so können auch bei der Bodenplatte die 4 äußeren Bohrungen entfallen.
Die Platinen mit z.B 10-mm-Distanzbolzen auf der Bodenplatte montieren.
Die 9-V-Batterie z.B. mit ein oder zwei Kabelbindern auf der Bodenplatte montieren.
Der Ein-Aus-Schalter ist bei meinem Prototyp "fliegend".
Geschafft! Das folgende Bild zeigt das fertige Temperatur-Feuchtigkeits-Modul in Betreib.
Autor: Buchgeher Stefan
