Vaporlight:Modul aufbauen

aus dem Wiki des Entropia e.V., CCC Karlsruhe
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Zutaten

  • 1 Vaporlight-Modul
  • 5 RGB-LEDs
  • Vorwiderstände:
    • 5 × 3,3 Ω
    • 10 × 1,2 Ω
    • 15 × 1,8 Ω
  • 1 Controllerboard
  • 1 Schaltreglerboard
  • 8 Abstandshalter mit passenden Schrauben (flacher Kopf, M3×6)
  • 4 XLR-Anschlüsse (einer von jeder Sorte)
  • 16 Senkkopfschrauben mit je einer Mutter und Unterlegscheibe
  • dickes Kabel (1,5 mm2)
  • dünnes Kabel (0,76 mm2)
  • Flachbandkabel
  • 0,8 mm2 Silberdraht
  • Schneidklemmenstecker
  • Buchsen für Pfostenleisten
  • Lötzinn
  • etwas Spiritus und ein Papiertuch
  • Zweikomponentenkleber "stabilit express"
  • Wärmeleitkleber
  • Schrumpfschlauch

Werkzeuge

  • Lötausrüstung
  • Seitenschneider
  • Zange
  • Schraubenzieher
  • Abisoliergerät
  • Feile
  • Sandpapier
  • Körner (oder besser Reißnadel, aber wir haben keine)
  • Säge

Vorbereitungen

Vorher auf jeden Fall das Controllerboard testen, denn es nachher auszubauen würde kompliziert. Dazu das Board an das Labornetzteil anschließen, Firmware draufflashen und in der Konfigurationskonsole alle PWM-Ausgänge auf halbe Kraft setzen. Dann mit Oszi durchtesten, ob alle Ausgänge funktionieren. Ein beliebter Fehler ist, dass einige Pins der beiden 8-Bit Bustreiber nicht richtig verlötet sind. Außerdem sollte man darauf achten, dass der BOOT0-Patch auf der Platine installiert ist.

Sicherstellen, dass der Schaltregler die Versionsnummer 0.2 trägt oder von Hand gepatcht wurde (dazu kann Felix Auskunft geben).

Zu dieser Anleitung gibt es einen Plan. Man sollte ihn sich herunterladen.

Ausrichtung

Um die Verwirrung zu vermindern, definieren wir folgende Ausrichtung des Moduls: vorne ist da, wo die Anschlusslöcher sind, oben ist da, wo das Modul offen ist. Rechts und links sollten selbsterklärend sein.

Modul vorbereiten

Die Bohrlöcher und die Ecken des Moduls entgraten, danach die Späne gründlich entfernen (sonst Kurzschluss) und das Modul mit einem spiritusgetränkten Papiertuch auswischen.

Positionen anreißen

Das Modul sollte von links nach rechts 60 cm messen. Entlang dieser Achse bei folgenden Positionen (gemessen von links) Markierungen anbringen:

  • Für die LEDs bei 6 cm, 18 cm, 30 cm, 42 cm und 54 cm
  • Für die Platinen bei 24 cm und 36 cm

Die Positionen der LEDs (auf der vorne-hinten-Achse mittig) mit Sandpapier aufrauen.

Platinen befestigen

Abstandshalter an die Platinen anschrauben (mit den flachen M3×6-Schrauben) und die Module ungefähr ansetzen:

  • Das Controllerboard bei 36 cm, mit den Anschlusspads nach oben, Stromversorgung nach links, und mittig auf der vorne-hinten-Achse
  • Den Schaltregler bei 24 cm, mit dem IC nach vorne, etwas nach hinten versetzt (vorne ca. 1,5 cm Platz, hinten 1 cm)

Die Stellen, auf denen die Abstandshalter zu stehen kommen, sowie die Abstandshalter selbst, mit Sandpapier aufrauen.

  • Kurze Anmerkungen zu Zweikomponentenkleber:
  1. Das Zeug ist stark. Man will es nicht an sich haben und nur den mitgelieferten Spachtel verwenden.
  2. Der Kleber muss zügig verarbeitet werden.

Den Zweikomponentenkleber nach Anleitung anrühren, dabei für Lüftung sorgen (Lötdampfabsauger etc.). Kleber auf die gerade aufgerauten Stellen (die für die Platinen, nicht die für die LEDs!) und die Abstandshalter auftragen. Vorsicht: der Kleber soll nicht in die Abstandshalter hineinlaufen und die Schrauben festkleben! Platinen auf den Kleber drücken (falls nötig etwas zurechtrücken), anpressen und warten, bis der Kleber fest ist.

Da der Kleber recht schnell fest wird, sollte man alles gut vorbereitet haben und zügig arbeiten.

Vom mitgelieferten Spachtel lässt sich der Kleber abbrechen, sobald er hart ist. Auch falls Kleber übrig ist kann man ihn im Töpfchen hart werden lassen und dort herausbrechen.

LEDs befestigen

LEDs vorbereiten

Zur allgemeinen Verwirrung: Die LEDs sind allesamt falsch beschriftet. Da wo + steht muss man sich - denken und umgekehrt. In diesem Text benutze ich die tatsächlichen Identitäten der Anschlüsse, also nicht das, was draufsteht.

Alle Pads der LEDs verzinnen. Pro LED von einem 3,3-Ω-Widerstand und zwei 1,2-Ω-Widerständen ein Bein kürzen und verzinnen. Den 3,3-Ω-Widerstand an der roten Kathode, die beiden anderen an der grünen und blauen Kathode anlöten.

Tipp: Damit die Widerstände waagrecht liegen, kann man sie auf einer zweiten LED abstützen.

Dann die anderen Beine der Widerstände kürzen und verzinnen.

LEDs einkleben

Benutzung der Schablone
Den Wärmeleitkleber sehr sparsam verwenden, sonst braucht er ewig zum Festwerden und leitet die Wärme schlechter.

Etwas Wärmeleitkleber auf ein Stück Pappe ausdrücken, ganz dünn auf eine LED auftragen (es empfiehlt sich ein Stück Karteikarte als Spachtel). Dann die LED mit Anode und roter Kathode nach hinten und grüner und blauer Kathode nach vorne auf eine der aufgerauten Positionen setzen, andrücken und etwas herumrücken, mit der Schablone mittig ausrichten und andrücken, bis sie hält. Mit allen anderen LEDs wiederholen.

Verkabelung

Schritt 1: Pad erhitzen
Schritt 2: Kabel dazubringen
Endergebnis

Alle Pads der Platinen verzinnen. Auch alle Kabelenden zuerst verzinnen, dann anlöten. Die offenen Kabelenden sollten möglichst nicht länger sein als die Pads.

Für die Kathoden der LEDs und die Spannungsversorgung der Controllerplatine werden die dünnen Kabel benutzt, für alles andere die dicken Kabel.

Folgendes Vorgehen hat sich bewährt: Das Kabelende der Rolle abisolieren, verzinnen und anlöten. Dann alle Bauteile ungefähr einsetzen, Maß nehmen und das Kabel erst dann von der Rolle abschneiden. Beim Maß nehmen empfiehlt es sich, die Kabel etwas länger abzuschneiden und erst beim Löten auf der anderen Seite auf Länge zu bringen. An engen Stellen hilft eine Zange beim Kabel halten.

Zum Anlöten eines Kabels zuerst das Pad erhitzen, dann das Kabel seitlich heranführen, warten bis alles fließt, Kabel und Lötkolben so verschieben, dass das Kabel auf dem Pad sitzt und den Lötkolben wegziehen.

Kabelbaum des Schaltreglers

Den Schaltregler wieder abschrauben. Falls die Schrauben doch festkleben, Endoskoplötkolben besorgen und sich über die Fummelei ärgern.

Weil der Schaltregler mit den Anschlüssen nach unten eingesetzt wird, müssen erst alle Kabel in ungefähr der richtigen Länge an diesem angelötet werden. Das sind:

  • 4 dicke Kabel von den Massepads des Schaltreglers zu den Massepads der Controllerplatine
  • 1 dünnes Kabel vom Schaltregler-Ausgang zur Spannungsversorgung der Controllerplatine
  • 2 dicke Kabel von den XLR-Anschlüssen links zum Eingang des Schaltreglers. Diese müssen hinten um die zweite LED von links herumgeführt werden.
  • 5 dicke Kabel vom Schaltregler-Ausgang zu den LED-Anoden (die wie gesagt mit "-" beschriftet sind). Beim Maß nehmen nicht vergessen, dass diese möglichst am Rand geführt werden müssen.

XLR-Buchsen

Die Buchsen werden von links nach rechts in folgender Reihenfolge eingesetzt:

  • fünfpolig, männlich
  • dreipolig, männlich
  • dreipolig, weiblich
  • fünfpolig, weiblich

dreipolig, weiblich

Die Anschlüsse 1, 3 und Shield mit einer dicken Kupferader (aus dem 230V-Verlegekabel) kurzschließen. 2 dicke Kabel von 1/3/Shield und Anschluss 2 zum Loch für die dreipolig-männliche Buchse abmessen und anlöten (diese Kabel werden hintenrum geführt). Das Kabel an Anschluss 2 mit einem Stück Schrumpfschlauch isolieren.

dreipolig, männlich

Die Anschlüsse 1, 3 und Shield mit einer dicken Kupferader (aus dem 230V-Verlegekabel) kurzschließen. Die Kabel von der weiblichen dreipoligen Buchse und von den Schaltregler-Eingängen auf die richtige Länge kürzen.

Das Kabel von 1/3/Shield der weiblichen Buchse und vom Masseeingang des Schaltreglers an 1/3/Shield der männlichen Buchse anschließen. Die Kabel von Anschluss 2 der weiblichen Buchse und Spannungsversorgung des Schaltreglers zusammenfassen (Zange benutzen), ein Stück Schrumpfschlauch drüberziehen und die Kabel gemeinsam an Anschluss 2 der männlichen Buchse anlöten. Mit dem Schrumpfschlauch isolieren.

fünfpolig, männlich

5 Adern vom Flachbandkabel abtrennen und oBdA eine der Adern Ader 1 nennen, den Rest sequenziell durchnummerieren. Die Adern an die Buchse anlöten, wobei Ader 1 an Anschluss 2, Ader 2 an Anschluss 1 und der Rest an den Anschluss mit der gleichen Nummer angelötet wird. Die Anschlüsse 1 und Shield mit einem Stück Silberdraht kurzschließen.

Am noch freien Ende des Flachbandkabels die Adern 4 und 5 abtrennen und in die mittleren beiden Anschlüsse der Schneidklemme einlegen, Schneidklemme zudrücken und so an das Konfigurationsinterface anschließen, dass Ader 4 nach vorne zeigt.

Auf das RS485-Interface eine Buchse für Pfostenleisten aufstecken (vorher passend mit der Säge kürzen). Ader 1 des Flachbandkabels vorne anlöten, Ader 2 in der Mitte und Ader 3 hinten. Die linken und rechten Anschlüsse sind jeweils kurzgeschlossen, die Adern dürfen also mit beiden verbunden werden.

fünfpolig, weiblich

Die Adern 1, 2 und 3 des Flachbandkabels verlängern (mit einem weiteren Stück Flachbandkabel, am besten direkt auf dem Anschluss auf der Platine). An die Anschlüsse 1, 2 und 3 der Buchse anschließen, wobei wieder Ader 1 an Anschluss 2 und Ader 2 an Anschluss 1 gehört. Anschluss 1 und Shield mit Silberdraht kurzschließen.

Buchsen festschrauben

Die Bauteile in der Reihenfolge Schraubenkopf - Buchse - Vaporlight-Modul - Unterlegscheibe - Mutter auf eine der Senkkopfschrauben auffädeln und die Schraube festziehen (insgesamt acht mal).

Module festschrauben

Sich noch einmal innerlich vergewissern, dass man den Schaltregler vollständig mit Kabeln versorgt und die Controllerplatine getestet hat. Dann festschrauben. Sollte nach dem nun folgenden Anlöten aller Kabel ein Fehler auftauchen, bedeutet er viel Entlötarbeit.

mittlere LED

Weil die Anschlüsse der mittleren LED im nächsten Schritt verdeckt werden, müssen sie schon jetzt vorbereitet werden. An das Ende eines dünnen Kabels einen 1,8-Ω-Widerstand anschließen und den Übergang mit Schrumpfschlauch isolieren. Den Widerstand mit einem der Vorwiderstände der LED verbinden und das Kabel auf Länge bringen (hier kann man sich schon einmal überlegen, wie man die Anschlüsse der LEDs verteilen will). Für die anderen Anschlüsse dieser LED wiederholen.

Masse und LED-Versorgungsspannung anschließen

Die vier Masse- und das Stromversorgungskabel vom Schaltregler am Controller anlöten. Dabei darauf achten, dass die LED zwischen ihnen nicht verdeckt wird.

Ebenso die fünf Stromversorgungskabel vom Schaltregler an den LED-Anoden anlöten. Diese Kabel möglichst weit unten am hinteren Rand entlang führen (bei der zweiten LED von links ist das natürlich nicht nötig...)

restliche LEDs

Spätestens jetzt sollte man sich einen Plan machen, welchen LED-Anschluss man mit welchem PWM-Anschluss verbinden möchte. Diese Zuordnung kann beliebig sein und die Kanäle können später in der Firmware zurechtpermutiert werden.

Für jede Kathode ein Kabel mit Widerstand wie oben beschrieben vorbereiten und an die LED anlöten. Falls dabei zwischen den Widerständen ein spitzer Winkel entsteht, das abstehende Drahtende mit etwas Schrumpfschlauch isolieren. Das Kabel zu einem der PWM-Ausgänge der Controllerplatine führen und dort festlöten, dabei möglichst alle dicken Kabel unter den jetzt gelöteten Kabeln verstecken (führt zu weniger Kabelsalat im fertigen Modul). In dem Modul, das als Beispiel für den Plan dient, hat Andi das nicht so gut gemacht.

Das Modul konfigurieren

GOTO Vaporlight:Anleitung