FREMO

Freundeskreis Europäischer Modellbahner eV.

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Bauanleitung FREDI

Diese Anleitung bezieht sich auf Hardware Version 1.7A. Für die Version 1.8A wurde das Layout überarbeitet. Die Anordnung der Bauteile ist also anders. Anhand des Bestückungsdruckes sollte die Platzierung aber kein Problem bereiten. Im Zweifel gilt der Bestückungsdruck und nicht das Bild.

Bilder zum Aufbau von FREDis Version 1.8 (Sammelbestellung 2012 und 2014).

Hinweise zum Aufbau von FREDis Version 1.8 aus der Sammelbestellung 2014.

Diese Bauanleitung bezieht sich auf die im Rahmen der FREMO-Sammelbestellung folgendermaßen vorbereiteten Bausätze:

• Die Platine ist fertig mit SMDs bestückt.
• Der Microcontroller ist fertig programmiert und hat seine ID-Nr.
• Das Gehäuse ist fertig gebohrt (und bedruckt), hat Schlitze im Gehäuse und ist mit Namen und der ID-Nr. gekennzeichnet.
• Die Platinen sind bleihaltig verzinnt. Also nur bleihaltiges Zinn verwenden. Bleifreies Lötzinn braucht eine deutlich höhere Löttemperatur.

In der Bauanleitung des FRED von Mathias Hellmann finden sich weitere Hinweise zum Bohren, SMD-Löten und mehr.

Grundsätzlich erfordert der Zusammenbau keinerlei Elektronik-Kenntnisse. Die Schaltung ist fehlerfrei und viele Male geprüft worden. Es muß nur beim Bau sichergestellt werden, daß alle Bauteile an der richtigen Stelle und bei bestimmten Bauteilen, in der richtigen Ausrichtung bestückt werden.

Was ist zu beachten:

(Weiters zitiert aus der FRED-Bauanleitung von M. Hellmann)
Zwei Dinge sind ganz wichtig:

1. Richtig löten (90% aller Fehler sind Lötfehler) und
2. etwas Konzentration, damit keine Bauteile vertauscht werden.

Zum Löten: Richtiges Gerät ist wichtig - ein starker Lötkolben 30 - 60 W mit feiner (Bleistift)-Spitze (nicht den für die Dachrinne) und normales 1 mm- Elektroniklötzinn mit Flußmittelseele (kein extra Flußmittel, Lötfett oder Lötpaste) für die konventionellen Bauteile. Wichtig ist es, einen sicheren Kontakt herzustellen - dieser gelingt nur, wenn beide zu verbindenden Elemente, Leiterbahn und Anschlußdraht, zunächst mit der Lötkolbenspitze ca. 2 Sekunden erhitzt werden und soviel Lötzinn zugeführt wird, daß das Lötpad vollständig benetzt und die Durchkontaktierung mit Lötzinn gefüllt ist (es darf aber nur soviel sein, daß sich eine Hohlkehle bildet, keine Klumpen), und nach nochmals ca. 1 Sekunde erhitzt wird bis die Lötstelle schön silbrig glänzt. Wird beispielsweise nur die Leiterbahn erhitzt und ein (dicker) Anschlußdraht bleibt kalt, so legt sich das Lötzinn um den Anschlußdraht dieser wird aber praktisch mit einer Flußmittelschicht umgeben und damit isoliert. Solche Fehler sind nur sehr schwer zu finden. Der andere Fall sind die berühmten "kalte Lötstellen". Dies bedeutet, daß das Lötzinn nur so auf der Lötstelle "klebt" (Flußmittel als nichtleitender Klebstoff) und keine dauernde elektrische Verbindung hergestellt ist. "kalte" Lötstellen erkennt man an dem matten Glanz des Lötzinns. (Dies ist nur bei bleihaltigen Lot zutreffend; beim bleifreien RoHs-Lötverfahren ist die Lötfläche matt). Das andere Extrem ist die ausgefranste Lötstelle - wenn das Lötzinn zu heiß wird, franst die Lötstelle aus und wird wieder matt. Normalerweise ist dort eine Verbindung hergestellt, aber die thermische Belastung des Bauteils war dann auch recht hoch.

Also konzentriert löten und alle Lötstellen noch Mal kontrollieren - später kommt es doch raus: Sind alle Lötstellen silbrig glänzend (außer bei bleifreiem Lot)? Ist kein Lötzinn zwischen den Leiterbahnen?

Werkzeug:

Zum Zusammenbau des FREDIs hat sich folgende Werkzeugauswahl als sinnvoll herausgestellt:

Der Aufbau des FREDI

Vorbereitung

Alle benötigten Teile bereitlegen und gemäß untenstehender Bilder und ggf. die noch nicht aufgelöteten Teile anhand der Stückliste auf Vollzähligkeit prüfen.

Analog-FREDI	Inkremental-FREDI

Die fertig SMD-bestückte Platine:

Vorderseite (TOP):

Rückseite (BOTTOM):

Erster Bauschritt:

(Je nach persönlichem Werkzeugvorrat kann die Montage von Poti/Inkrementalgeber und Schalter auch als erster Arbeitschritt erfolgen, da die Muttern dann besser mit Gabelschlüsseln erreichbar sind)

Sockel, Steckverbinder

Zunächst werden die Sockel und Steckverbinder auf der TOP-Seite bestückt:

Detail X Inkremental-FREDI	Detail X Analog-FREDI

Zunächst der IC-Sockel IC1. Er wird so ausgerichtet, daß die Kerbe nach links in Richtung der großen Löcher für den Potentiometer und den Schalter zeigt. Die Buchse SV1 wird mit der Kerbe zur Platinenmitte hin eingelötet, die RJ11-Buchse J1 wie oben dargestellt. Nicht vergessen: Je nach Variante des FREDI ist noch die Lötbrücke (Siehe Detail X) zu setzen. Ohne einen Lötpunkt hier tut sich hinterher gar nichts.

Zweiter Bauschritt: 

Taster und LEDs

Es folgen die Bauteile auf der BOTTOM-Seite:

Analog-FREDI:

Inkremental-FREDI:

In diesem Bauschritt werden die Bedien- und Anzeigeelemente des FREDI montiert, beginnend mit den Tastern. Damit sich die Taster nicht verkanten und klemmen (was passiert, wenn sie nicht gerade in den Bohrungen im Gehäuse laufen) werden die Taster mit den Anschlüssen in die Platine gesteckt und diese dann in das schon gebohrte Gehäuse eingeschraubt. Wenn sich alle Taster sauber betätigen lassen (Druckpunkt muß spürbar sein) dann werden sie von hinten angelötet, solange die Platine noch im Gehäuse sitzt. Hierbei die Taster beim Löten von oben gegenhalten und dann jeweils einen Pin anlöten.

Die gelben und roten Taster besitzen übrigens einen stärkeren Druckpunkt; das ist herstellerseitig so vorgegeben und für die entsprechende Funktionen (Shift und Not-Aus) auch noch ganz sinnvoll.

Analog-FREDI:

Inkremental-FREDI:

Passen die Taster, werden die LEDs von der BOT-Seite her eingesteckt, die Platine nochmals in das Gehäuse gelegt, die LEDs von hinten her in die 3,1 mm-Bohrungen eingeschoben und von hinten verlötet. Vorsicht, die LEDs müssen richtig herum eingelötet werden. Erkennungszeichen: Die Anode (+) wird durch das längere Anschlussbeinchen gekennzeichnet, die Kathode (-) duch eine abgeflachten Stelle der Umrandung. Tipp: Die LEDs gehören immer mit der Anode+ in das Loch unter der Beschriftung LED1 LED2 LED3. Vor dem festlöten sollte auch nochmal die Höhe überprüft werden.

Alle überstehenden Drahtenden werden nach dem Verlöten möglichst bündig abgeschnitten.

Schalter Analog-Fredi

Drei Drähte werden für den Anschluß des Kippschalters benötigt und können jetzt schon einseitig eingelötet werden.

Sind alle Taster und LEDs fixiert, so wird zunächst der Schalter von der TOP-Seite aus eingeschraubt. Der Schaltknauf liegt auf der BOT-Seite. Da das Loch etwas Übermaß besitzt, muss die Platine vor dem Einlöten des Schalters nochmals ins Gehäuse eingesetzt werden, um den richtigen Sitz des Schalters zu überprüfen. Die Anschlüsse am Schalter müssen vorher mit einem Seitenschneider gekürzt werden, da sonst der Rückdeckel des Gehäuses nicht richtig schließt.

Nach diesen Vorarbeiten werden die Anschlüsse mit den eben eingelöteten Drahtstücken verbunden.

Potentiometer Analog-Fredi

Auch der Potentiometer wird von der TOP-Seite aus eingeschraubt, wobei die Achse des Potentiometers wiederum auf der BOT-Seite liegt.

Auch die Lage des Potentiometers muß vor dem endgültigen Festschrauben ggf. noch leicht zum Gehäuse hin angepaßt werden. Wichtig: Der Potentiometer erhält auf der BOT Seite eine Isolierscheibe.

Ist keine Isolierscheibe vorhanden muss die Leitung - wie auf dem Photo sichtbar - getrennt werden. Zur Not genügt auch ein Streifen Tesa-Gewebeklebeband über den Kontakten (Einfaches Tesafilm sollte nicht benutzt werden, es hält nicht lange und ist auch noch leitend).

Der Sprengring wird auf die Isolierscheibe aufgelegt. Dann folgt die Mutter für den Poti. Diese Mutter vorsichtig anziehen.

Da sich in der Vergangenheit bei vielen FREDs nach langer Zeit die Mutter gelöst hat, sollte diese mit einem Schraubensicherungsmittel oder ähnlichen Mitteln gesichert werden.

Inkrementalgeber Inkremental-Fredi

Für die Digitalvariante gilt sinnentsprechend derselbe Einbauvorgang. Beim Inkrementalgeber wird nicht wie beim Potentiometer der Schaft durchgesteckt, sondern nur die Pins. Auf der BOTTOM Seite werden Pins und Lötfahnen verlötet.

Mikroprozessor

Zum Schluß wird das IC eingesetzt. Vor dem Anfassen des ICs sollte man sich sicherheitshalber erstmal z.B. am Schutzkontakt, am Wasserhahn oder an der Heizung erden, da die elektrostatische Aufladung eventuell Schaden am IC verursachen könnte. Die Ausrichtung des IC wird durch eine halbrunde Aussparung an einem Ende vorgegeben. Der Mikroprozessor ist genauso mit einer halbrunden Kerbe gekennzeichnet.

Letzter Bauschritt: Prüfung

Zum Abschluß sollte erst noch eine genaue Kontrolle erfolgen: Sind alle Bauteile eingebaut? Sind alle Lötstellen in Ordnung und schön silbrig glänzend? Sind keine Leiterbahnen durch Lötzinn überbrückt ? (Kontrolle anhand der Layoutpläne!)

Erst wenn man ganz sicher ist, daß alles in Ordnung ist sollte man den FREDI an das LocoNet® anstöpseln. Eine Test- und Abgleichsprozedur ist nicht nötig - der Microcontroller ist bereits fertig programmiert und mit einer zentral vergebenen ID versehen.

Nun sollte der FREDI in den Selbsttest gehen, welcher an einem laufenden Licht erkennbar ist. Das ist nun der Moment, alle Tasten, Schalter und Drehelemente zu betätigen. Den erfolgreichen Selbsttest erkennt man an einer Geschwindigkeitsänderung des Lauflichts (Von langsam zu schnell). Als nächstes zieht man das Loconet-Kabel ab und steckt es wieder ein. Der FREDI sollte in seinen Grundzustand (rote LED leuchtet) gehen und ist nun bereit zum Dispatchen. (Bei angeschlossenem Loconetmonitor erkennt man die Betätigungen der einzelnen Elemente durch Testnachrichten auf dem Loconet). Eine Lokadresse wird beim ANALOG-Fredi durch Drücken des gelben und des roten Tasters übernommen. Beim INKREMENTAL-Fredi wird die Lokadresse durch Drücken der gelben Taste und des Potis übernommen.

Beim erfolglosen Suchen von Fehlern beim Fredi diesen nicht gleich in den Mülleimer werfen, sondern erstmal ein DCC-kundiges FREMOmitglied hinzuziehen oder in der Gruppe FREMODCC um Rat fragen.

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Autor dieser Seite: Christian Lindecke unter Nutzung der Vorlagen von Mathias Hellmann, Lutz Brenneis und anderer (Bilder Lutz Brenneis). Anpassung für Version 1.8 am 05.07.2012 durch Martin Pischky.