Die Interfacekarte wurde so gestaltet, dass sie jemandem, der bereits einmal eine elektronische Schaltung auf einer gedruckten Platine aufgebaut hat, keine unüberwindlichen Schwierigkeiten bereiten sollte. Die beim Autor beziehbare Leiterkarte ist industriell gefertigt und prinzipiell sofort zum Bestücken bereit. Zur Erleichterung der Platzierung der Bauelemente ist der Bestückungsplan auf der Platine aufgedruckt.
Zunächst sollte man sich gemäß der Bestellliste bzw. der Stückliste die Bauelemente besorgen. Hier ist die genannte Bezugsquelle, die Fa. Reichelt in Sande, unbedingt zu empfehlen. So kommen Sie zu Bauelementen, die elektrisch und mechanisch passen.
Bei einigen Bauteilen sind noch folgende Hinweise zu beachten.
Die Diode D2 wird nur gebraucht, wenn man die älteren Weichenkarten verwendet.
Sie muss den gesamten Strom, den die Loks ziehen können, verkraften und kann daher warm werden. Falls nur serielle Weichenempfänger zum
Einsatz kommen, sollte die Diode unbedingt gegen eine Drahtbrücke ersetzt werden.
Man kann auch einige Bauteile sparen wenn man nur Fahrreglerkarten mit Mikrocontroller einsetzt. Dazu gibt es unten auf dieser Seite weitere Hinweise.
Die Leuchtdiode D6 zeigt das Vorhandensein der Betriebsspannung an. Wird die angegebene Standard-LED verwandt, muss der Strom durch sie auf 15-20mA begrenzt werden. Dies erledigt R9 mit einem Wert von 1kOhm. Dabei fallen an ihm mehr als 250mW Leistung ab. Daher ist hier ein 1W-Typ vorgesehen. Bitte diesen Widerstand nicht mit den sonst benutzten 1/4W-Exemplaren verwechseln!
Rund um den Schaltregler IC6 sind besondere Bauelemente nötig. Die Elkos müssen gegenüber Standard-Typen einen geringeren Wechselstrom-Widerstand („Low ESR“) haben. Die vorgeschlagenen Exemplare sollten also nicht gegen billigere ersetzt werden. Dies gilt auch für die 1µF-Kondensatoren C28-30, C50 und C51.
Auch die Diode D5 muss besondere Anforderungen erfüllen. Der Ersatz oder die Verwechslung mit der an anderen Stellen verwandten 1N4001 führt zu Fehlfunktionen. Die Spule L1 sollte technisch auch dem vorgeschlagenen Exemplar entsprechen. Die angegebene Induktivität darf erfahrungsgemäß nach oben abweichen, sie muss jedoch auch bei den zu erwartenden Strömen von etwa 0,5A erhalten bleiben. Die Platine lässt den Platz, auch andere Typen einzusetzen, auch auf einem kleinen Ringkern selbst gewickelte Spulen sind möglich.
Die Widerstände R15-17 mit jeweils 1Ohm sind parallelgeschaltet weil der eigentlich benötigte Widerstandswert von 0,33Ohm in dieser Baugröße nur schwer zu beschaffen ist. Die Belastbarkeit von jeweils 1Watt ist nur der Sicherheit und dem Umstand geschuldet, dass man so den gleichen Typ wie bei R6 und R7 einsetzen kann. Diese beiden Widerstände sind elektrisch nicht unbedingt nötig, sie können jedoch bei einer eventuellen Fehlersuche recht hilfreich sein weil man über ihnen leicht den Stromverbrauch messen kann (Spannung in mV über ihnen = Strom in mA).
Wer den Microcontroller fertig programmiert beim Autor bestellt, kann auch auf den 6-poligen Stecker K5 verzichten. Eine „In-System-Programmierung“, sprich die Programmierung in der fertigen Schaltung, ist dann ja nicht erforderlich. Wer diesen Schritt jedoch auch selbst erledigt, möge die bitte vom „ATMEL-Standard“ abweichende Belegung der Kontakte beachten.
Für die integrierten Schaltkreise sind meist Fassungen vorgeschlagen. Dies erleichtert im Falle eines Defektes den Austausch der Bauteile und vermeidet deren übermäßige Erhitzung beim Löten. Bei den IC’s 1, 2 und 3 sind diese Fassungen mit Kondensatoren versehen, daher sind sie unabdingbar. Bei IC7 darf jedoch kein Kondensator in der Fassung sein, die Betriebsspannungsanschlüsse liegen dort an anderen Pins. Bei IC6, dem Schaltregler, ist keine Fassung empfohlen. Dies hängt damit zusammen, dass sie die Abfuhr der Abwärme beeinträchtigt. Das direkte Einlöten in die zum Teil recht breiten Leiterbahnen hilft die zwar geringe, aber doch gegebene Wärme abzuleiten.
Als Erstes sollte die Platinen mit feinem Schleifpapier an den Kanten bearbeitet werden. Die Kontur-gefrästen Platinen können scharfkantig sein, diese Stellen sollten etwas gebrochen werden. Danach wird die Platine gereinigt, und, bei Bedarf, auch entfettet, dies verbessert die Lötbarkeit.
Die Bestückung wird erleichtert wenn man einen so genannten Bestückungsrahmen besitzt. Dort kann die Platine eingespannt werden. Danach werden die Bauelemente platziert und mit einem mit Schaumstoff versehenen Deckel an dem vorgesehenen Platz gehalten. Dann kann man die gesamte Einheit umdrehen und die zu langen Anschlussdrähte kürzen. Der Autor hält dabei einen 1mm dicken Draht neben den zu kürzenden Anschluss. Dann wird der Anschlussdraht über dem als „Lehre“ dienenden Abstandshalter gekürzt. So bekommen alle Bauteile gleich lange Anschlüsse und lassen sich leicht verlöten. Die dann exakt gleich langen Drähte auf der Unterseite verleihen der Karte auch ein professionelleres Aussehen.
Beim Bestücken beginnt man mit den niedrigsten Bauteilen. Nur so kann der Schaumstoff im Bestückungsrahmen die Bauteile sicher an ihrem Platz halten. Es werden also alle Widerstände, Dioden und die kleinen Kondensatoren eingesetzt. Auch die Widerstandsnetzwerke RNx können platziert werden. Bei diesen Vielfach-Widerständen ist die Einbaurichtung zu beachten: an Pin 1 ist ein Punkt aufgedruckt, er muss dort hin wo das Lötauge eine andere Form hat als die restlichen. Im Bestückungsplan ist dieser Anschluss auch besonders hervorgehoben. Auch die Drahtbrücke zwischen den Elkos C33 und C32 kann bereits eingesetzt werden. Wenn diese Bauelemente mindestens einseitig angelötet sind, kann mit den nächst höheren fortgefahren werden. Beim Einsetzen der Elkos ist sorgfältig auf die Polarität zu achten, es gibt keine einheitliche Ausrichtung. Auch bei den IC-Fassungen ist es empfehlenswert, diese gemäß dem später einzusetzenden Schaltkreis auszurichten. Dies hilft Fehler zu vermeiden, die Fassung verdeckt ja meist den Bestückungsdruck.
Erst ganz zum Schluss kommen die vielpoligen Buchsen. Man sollte sie sehr sorgfältig einsetzen, es kommt sonst vor, dass ein Pin umknickt und dann abbricht oder nicht verlötet werden kann. K2 sollte auch vor dem Löten unbedingt festgeschraubt werden.
Der Spannungsregler IC5 sollte vor dem Verlöten mit dem Kühlkörper und der Platine verschraubt werden. Dabei ist eine Unterlegscheibe zwischen Platine und Kühlkörper zu empfehlen. Ansonsten besteht die Gefahr, dass das Aluminiumprofil die drei Anschlüsse kurzschließt.
Der Gleichrichter BR1 richtet den kompletten Strom für alle Schaltungsteile inklusive des Fahrstroms der Loks gleich. Daher können bei einer mittleren Modellbahngröße schon mal 3 Ampere und mehr zusammenkommen. Dann wird er natürlich deutlich warm und sollte gekühlt werden. Er kann mit der Frontplatte verschraubt werden, dann ist eine ausreichende Ableitung der Abwärme gegeben. Die Herstellung der Frontplatte gemäß der abgestellten Zeichnung ist jedoch wegen der zahlreichen Durchbrüche, die passgenau ausgeführt werden müssen, nicht leicht. Wenn man die vier Anschlüsse rechtwinklig abwinkelt kann man ihn auch parallel zur Platine einlöten und ein wesentlich einfacheres Kühlblech anbringen.
Das Löten der vielen Kontakte sollte nach Möglichkeit so erfolgen, dass benachbarte Anschlüsse nicht in direkter Folge bearbeitet werden. Die Plastikkörper der Stecker und Fassungen erhitzen sich dann weniger stark und die Gefahr, dass sie sich verformen, wird verringert. Auch die Platine wird so geschont.
Nach einer Sichtkontrolle auf richtige Bestückung und komplette Verlötung kann ein Test erfolgen. Dazu kann man sich einen Testadapter für jeweils 8 Leitungen gemäß dem nachfolgenden Plan bauen und wechselweise an die Verbinder K1, K3 oder K4 anschließen.
Schaltplan Testadapter
Zum Test wird das für das serielle Interface umformulierte Programm benutzt. Zu seiner Anwendung lesen sie bitte die Beschreibung zur Software. Wenn alle Testpunkte erfolgreich abgearbeitet sind, steht dem Einsatz des Interfaces an der Modellbahn nichts mehr im Wege: Gratulation zum ersten Schritt der digitalen Blocksteuerung GROUPIE-MEB-Tron!
Diese Karten schalten den Fahrstrom für die Loks im Reset-Zustand definitiv aus, man kann sich daher das Relais mit seiner Beschaltung sparen.
Folgende Bauteile können also entfallen:
- Relais Rel1
- Diode D3, Typ 1N4148
- Widerstand R4 10 Ohm
- Transistor T1, Typ BC547
- Widerstand R5 4,7kOhm
Allerdings muss die normalerweise vom Arbeitskontakt des Relais hergestellt Verbindung durch eine Drahtbrücke gemäß folgender
Abbildung hergestellt werden:
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