petSD+ Aufbauanleitung

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20-25W

Feine (konische) Spitze

Ohne Temperatur-Regelung

Hier sollten die empfindlichsten Bauteile, beispielsweise die ICs, ausnahmslos gesockelt werden. Mit etwas Sorgfalt können die passiven Bauteile mit einem sehr einfachen Lötkolben bei geringem Risiko verlötet werden.

NEIN!

Sie brauchen ein hochwertiges Lötzinn, das zum Handlöten elektronischer Bauteile gedacht ist. Ich verwende welches mit 0,7mm Durchmesser, 60% Zinn/40% Blei mit Flussmittelseele.

Aufgrund möglichen Gesundheitsschädigungen durch die Aufnahme von Blei, die in den vergangenen Jahren aufgetreten sind, wird die Verwendung bleihaltigen Lots zunehmend eingeschränkt (siehe auch RoHS). Bleifreies Lötzinn ist verfügbar, aber etwas schwerer zu verarbeiten aufgrund des erhöten Schmelzpunkts, zudem ist es nicht gleichermaßen fließfähig.

Wenn bleihaltiges Lötzinn verwendet wird, sind entsprechende Vorsichtsmaßnahmen zu treffen, wie etwa ausreichende Belüftung, das Nicht-Einatmen des Rauchs (was für alle Lötzinnarten gilt), usw.

Durchgangsprüfer

Vorzugsweise mit akustischer Rückmeldung (Piepser)

Die erste Aufgabe ist das Verlöten des SD-Karten-Einschubs, bei dem es entscheidend ist, dass die Funktionstüchtigkeit überprüt wurde, bevor mit dem Aufbau fortgefahren wird, da es beinahe unmöglich ist, Fehler zu beheben, wenn die Platine erst einmal vollständig bestückt wurde.

Die Mindestanforderung ist ein einfacher Durchgangsprüfer, aber zumindest ein einfaches Multimeter, das Spannung und Widerstand messen kann, sollte vorhanden sein, besonders wenn Fehlersuche bei einer nicht funktionstüchtigen Platine notwendig wird.

Die Teile-Liste beinhaltet eine empfohlene Reihenfolge, in der die einzelnen Bauteile bestückt werden. Mit Ausnahme des SD-Karten-Einschubs ist es nicht zwingend notwendig, dass Sie die vorgegebene Reihenfolge einhalten, aber die Reihenfolge folgt einer logischen Anordnung, die sich bewährt hat und erlaubt es, die Teile der Reihe nach zu verlöten, ohne dass das Verlöten eines Bauteils durch ein anderes bereits zuvor verlötetes Bauteil erschwert werden würde.

Die Anweisungen und einen Großteil der Bilder hat Nils zur Verfügung gestellt, basierend auf dem Aufbau des ersten Prototypen des petSD+. Die Bilder mittlerer Größe auf dieser Seite sollten ausreichend sein, um den Einbauort des Bauteils auf der Platine zuordnen zu können, aber um mehr Details zu erhalten, klicken Sie bitte auf das Bild, um eine Darstellung in voller Größe zu erhalten.

Schritt Nr.

Wie Sie sehen können, sind manche Kontakte, insbesondere Signal Common (Sc), Write Protect (Wp) und Card Detect (Cd) eher klein ausgefallen, wobei Sc und Wp sehr dicht nebeneinander stehen!

Der SD-Karten-Einschub sollte so positioniert werden, dass die beiden Befestigungsnasen, die sich vorne am Slot befinden, in die beiden Befestingungslöcher der Platine eingesteckt werden.

Der Karteneinschub lässt sich nun geringfügig nach links und rechts verschieben, er sollte so weit wie möglich nach links positioniert werden, damit gewährleistet ist, dass der Abstandhalter rechts von ihm ausreichend Platz hat.

Hier wurde ein nicht verlöteter DIP-20-Sockel eingesteckt an Position IC4, um zu überprüfen, dass auf beiden Seiten genügend Abstand vorhanden ist.

Der Abstandhalter muss nur mechanisch passen und darf den SD-Karten-Einschub berühren, der SD-Karten-Einschub darf mit seinem metallischen Gehäuse aber keine Kurzschlüsse bei IC4 verursachen.

Das zuvor auf die Kontakte aufgebrachte Lötzinn sollte dabei schmelzen und einen guten Kontakt ohne Kurzschlüsse herstellen.

Überprüfen Sie Ihre Arbeit mit einem Durchgangsprüfer und einer SD-Karte

Vorausgesetzt, dass Ihr Durchgangsprüfer mit einem Piepser ausgestattet ist:

Wenn die Karte mit aktiviertem Schreibschutz vollständig eingesetzt ist, wird kein Ton zu hören sein. Wird die Karte dagegen zur Hälfte entnommen (das ist die Position, die sich ergibt, wenn Sie sie zur Entnahme herein drücken, ohne sie anschließend zu entnehmen), muss ein Piepsen vernehmbar sein. Wenn dies nicht der Fall ist, haben entweder Wp, Sc oder beide keinen Kontakt.

Messen Sie zwischen GND und Pin 19 des Controllers, wie abgebildet.

Wenn die Karte vollständig eingesetzt ist, muss es piepsen, ist sie dagegen entnommen (auch nur zur Hälfte), muss Ruhe herrschen.

*** TIPP ***     Biegen der Drähte der Bauteile

Dieses Foto zeigt, wie die Beinchen der Bauteile vor dem Löten gebogen werden sollten.

FALSCH: Das Bauteil auf der linken Seite hat die Anschlüsse nach außen gebogen, was aufgrund der hohen Packungsdichte auf der Platine sehr leicht Kurzschlüsse mit benachbarten Bauteilen verursachen kann.

RICHTIG: Bei dem Bauteil auf der rechten Seite hingegen sind die Drähte nach innen gebogen. Dies ist die sicherere Methode, die bei allen bedrahteten Bauteilen angewendet werden soll.

(Nur bei Verwendung des LCD-Displays)

Achten Sie auf die richtige Ausrichtung des farblich markierten Rings um die Diode, um sie richtig herum zu verlöten

(Nur bei Verwendung des LCD-Displays)

(Nur bei Verwendung des LCD-Displays)

Der Quarz (X1) für die Takterzeugung des Controllers sollte ursprünglich innerhalb des AVR-Sockels verbaut werden, jedenfalls ist der Abstand zwischen Sockel und Quarz bei der Platinenversion 1.0 nicht unbedingt ausreichend dafür.

Als Workaround kann der Quarz auch auf der Unterseite der Platine verlötet werden, was VOR dem Verlöten des Sockels leichter zu bewerkstelligen ist.

Bei Geräten, die mit Echtzeituhr ausgestattet sind, hat diese Behelfslösung keine praktischen Auswirkungen, da dort ebenfalls der Knopfzellenhalter auf der Unterseite der Platine verbaut ist.

Die Kondensatoren für die Takterzeugung sind die beiden orangefarbenen, direkt unterhalb des Sockels, auf der waagerechten Achse ziemlich genau in der Mitte.

Das Widerstand-Netzwerk muss so herum eingelötet werden, dass der "Punkt" auf dem Widerstand-Netzwerk in Richtung der Markierung auf der Platine ausgerichtet ist (das Quadrat an einer Stelle des Bestückungsdruckes)

Der Standard-Einbauort der Taster ist auf der Platine. Wenn das petSD+ jedoch innerhalb des PET verbaut wird, können die Taster auch über Kabel angeschlossen werden.

Achten Sie auf die Polarität: die Seite des Elkos mit dem Streifen (Minus-Pol) gehört auf die auf dem Bestückungsdruck weiß markierte Seite.

Die Beinchen des einstellbaren Kondensators sind zu dick und zu weit auseinander, um in die Bohrungen auf der Platine zu passen.

Um es passend zu machen, knipsen Sie mit einem Seitenschneider die Beinchen ab und löten Drahtreste, die sie von bereits verlöteten Bauteilen bestimmt reichlich übrig haben, an die Kontaktflächen des Kondensators an.

Biegen Sie einen der beiden Anschlüsse zurecht, wie auf dem Bild dargestellt, um die angelöteten Drähte in die Löcher der Platine stecken zu können.

Achten Sie darauf, dass das Gehäuse des Quarzes keine Kurzschlüsse zu den Bohrlöchern der beiden Anschlüsse des Quarzes auf der Platine bildet. Löten Sie dazu den Quarz mit geringem Abstand zur Platine ein. Überprüfen Sie mit einem Durchgangsprüfer nach dem Verlöten, dass kein Kurzschluss vorhanden ist. Wenn alles okay ist, löten Sie bitte das obere Ende des Quarzgehäuses an die auf Masse liegende Fläche des Tasters an.

Achten Sie auf die richtige Ausrichtung von Plus- und Minus-Pol. Der Plus-Pol zeigt zur Innenseite der Platine.

Um die Lötstellen etwas weniger zu belasten, können Sie ein wenig Klebstoff in der Mitte vor dem Verlöten aufbringen.

Um die Batterie einzulegen, platzieren Sie sie so, dass sie unter den beiden goldenen Fingern auf der rechten Seite liegt. Drücken Sie anschließend die Batterie nach rechts unten, bis sie in der Halterung einrastet.

Um die Batterie zu entnehmen, benötigen Sie einen Schlitz-Schraubendreher.

Setzen Sie den Schraubendreher als Hebel in den Spalt auf der Außenseite ein und hebeln die die Batterie gleichzeitig nach rechts und oben heraus.

Die Kathode (mit kürzerem Anschluss und abgeflachter Gehäuseseite) kommt in das eckige Lötauge, beide auf der linken Seite

Der nächste Schritt ist das Vorbereiten der Chips zum Einsetzen in die Fassungen.

Die Beinchen neuer Chips sind leicht gespreizt und müssen vor dem Einsetzen in einen 90°-Winkel gebogen werden, damit sie in die Sockel (oder direkt in die Platine) passen.
Bilder von RS-Components

Achten Sie darauf, dass die Ausrichtung der Kerbe (engl. notch) bei allen Chips mit den Kerben der Sockel übereinstimmt.

Überprüfen Sie, dass alle Beinchen richtig im Sockel stecken und keines daneben hängt oder zusammen gequetscht wurde.

Schritt Nr.

Das LCD-Display wird mit einem 10-poligem Flachbandkabel mit der Platine verbunden, das platinenseitig mit einem Schneid-Klemm-Steckverbinder versehen wird und am anderen Ende direkt an das LCD-Display verlötet wird.

Wenn das Kabel verbaut ist, ist es keiner nennenswerten Zugspannung ausgesetzt, so dass einem Stecker niedriger Bauform, sprich: ohne weiteren Bügel zur Zugentlastung, der Vorzug zu geben ist, da der Abstand zwischen Platine und LCD-Display begrenzt ist.

Achten Sie bei der Ausrichtung des Kabels auf die Führungsschiene des Steckers, der in Richtung Kabel zeigt und auf die Ausrichtung der Farben der einzelnen Adern.

Legen Sie das Flachbandkabel auf die Unterseite des Displays, so dass der Stecker zu Ihnen zeigt und das Flachbandkabel an der Unterseite des Steckers direkt auf der Platine liegt. Die Führungsschiene des Steckers zeigt dabei zur Innenseite der Display-Platine.

Wie leicht ersichtlich ist, muss das Kabel lang genug sein, damit es in die Buchse des petSD+ eingesteckt werden kann; wenn es aber zu lang ist, ist es schwierig einzustecken. Auf die richtige Länge bringt man es am einfachsten, indem man den Stecker am linken Platinenrand positioniert, die einzelnen Adern auftrennt und dann vor dem Abisolieren und Verlöten auf die jeweils benötigte Länge kürzt.

Schritt Nr.

Power

Löten Sie die Kabel jeweils sowohl an den oberen als auch den unteren Kontakt an.

Von der Lötseite betrachtet, werden die Kabel auf der linken Seite des Steckers angelötet. Dabei ist Blau (GND) ganz außen, braun (+5V) Richtung Innenseite.

Idealerweise wäre der Stecker mit Verpolschutzplättchen zwischen den Kontakten ausgestattet, damit er nicht versehentlich falsch herum eingesteckt werden kann. Diese fehlen aber bei dem mitgelieferten Stecker. Entweder müssen Sie sich selbst welche basteln, oder Sie beschriften den Stecker mit OBEN bzw. UNTEN damit Sie später wissen, wie er eingesteckt werden muss.

Ich habe eine sehr kleine Anzahl Gehäuse für die Tapeport-Stecker von Nils erhalten, die nun alle an die wenigen gegangen sind, die ein petSD+ bestellt haben. Obwohl die Stecker selbst noch verfügbar sind, ist es mir leider nicht gelungen, eine Bezugsquelle für die Steckergehäuse zu ermitteln. Wie aus dem ersten Bild der Stromkabel-Reihe ersichtlich ist, gibt es ohne Steckergehäuse keine Zugentlastung für das Kabel am Stecker und ich habe kein gutes Gefühl dabei, das relativ schwere Stromkabel einfach so an den Lötverbindungen hängen zu lassen, so dass ich andere Lösungen der Stromversorgung zum Betrieb des petSD+ vorschlage...

Die einfachste Möglichkeit wäre, ein Steckernetzteil zu verwenden, das mindestens 500mA bei 5V Gleichspannung (DC) liefern muss. Der verwendete Stecker ist ein Hohlstecker, Innendurchmesser 2,1 mm, Außendurchmesser 5,5 mm.

Falls diese angefragt würden, könnte ich sie liefern, aber wahrscheinlich können Sie diese genau so günstig beziehen, wie ich.

Der Kassettenport könnte nach wie vor zur Stromversorgung genutzt werden, wobei ich allerdings ein kurzes, leichtes Kabel empfehlen würde; nicht länger als beispielsweise einen Meter.

(Ein solches Kabel würde sich allerdings eher schwierig vom PET abziehen lassen ohne an den den angelöteten Adern zu ziehen.)

Dave Curran hatte die selben Probleme bei der Stromversorgung seines pet microSD und hat das Problem der mangelnden Zugentlastung durch das Entwerfen einer kleinen Platine gelöst. Sie bietet eine Zugentlastung für das Kabel und schleift den Kassettenport durch, so dass er weiterhin benutzt werden kann. Dave hat mir freundlicherweise ein paar Platinen und die Design-Daten zur Verfügung gestellt, so dass ich diese als Option für das petSD+ anbieten kann.

Dave hat diese Platinen in Grün und Blau herstellen lassen. Anfangs werde ich diese Platinen nur in grün liefern können, aber falls genügend Nachfrage besteht, werde ich in der Lage sein, die Platinen in Blau liefern zu können, was farblich besser zu den Steckern passt, die ich besitze.
(Beide Platinenversionen schleifen den Datassetten-Anschluss durch.)

Ich werde ein Kabel anbieten können (oder die dazu benötigten Teile), wie anbei abgebildet. Es besteht aus Daves Tapeport-Platine, einem Tapeport-Stecker und einem Kabel von einem Meter Länge mit einem Hohlstecker (5,5 mm / 2,1 mm), der in die entsprechende Buchse am petSD+ eingesteckt wird.

Schritt Nr.

Sollten Sie eine ISP-Buchse verlöten wollen, wäre ein günstiger Zeitpunkt der, wenn P5 bei Schritt 22 verbaut wird. Alternativ können Sie ihn auch noch nach Fertigstellung der Platine anbringen.

Die Buchse wird deutlich über die Platine hinausragen, wie Sie auf dem nächsten Bild sehen können.

Wenn Sie den ISP-Anschluss nicht verwenden, können Sie die Platinen so verwenden, wie sie sind.

Möchten Sie aber den ISP-Anschluss benutzen, müssen Sie die von IC4 Pin 12 abgehende Leiterbahn durchtrennen und einen 680 Ohm Widerstand (R10) auf der Unterseite der Platine zwischen IC 4 Pin 12 und Pin 1 der ISP-Buchse anbringen, wie auf dem Foto gezeigt.

Es ist möglich, das petSD+ so zu konfigurieren, dass Debug-Ausgaben über eine serielle Schnittstelle (TTL-Pegel!) ausgegeben werden können.

Die Datenleitung teilt sich den Anschluss mit der grünen LED. Um die Debug-Ausgaben zu aktivieren, muss die Firmware mit der Option CONFIG_UART_DEBUG=y in configs/config-petSD+ compiliert werden. Ein Umschalten zwischen der normalen Betriebsart der LED und der Ausgabe von Debug-Meldungen ist also nur während der Kompilation der Firmware möglich, aber nicht während des Betriebs des petSD+.

Als Beispiel sei hier der abgebildet, den Nils benutzt. Er verwendet einen PL-2303HX USB to Serial Bridge Controller und ist bei eBay für gerade einmal £1-£2 zu bekommen.