Mit freundlicher Genehmigung von NORBERT einem Elektronik Ingenieur

Eigenschaften SMD konventionell

Größe : 23,5 x 23,5 x 6,5 mm³ 37 x 37 x 12 mm³

Betriebsspannung : 5V 5V

Stromaufnahme : Ruhestrom: ca. 50µA Ruhestrom: ca. 50µA

Arbeitsstrom: ca. 1,5mA Arbeitsstrom: ca. 1,5mA

Schaltspannung : max. 30V max. 30V

Schaltstrom : max. 1,5A max. 1,5A

Gewicht : ca. 7,5g )* ca. 11,5g )*

)* ohne Kabel; SMD-Variante mit 0,5mm starker Platine

Der Baustein basiert auf der in der Modellbaupraxis jahrelang bewährten Schaltung, ein bistabiles Flip-Flop durch ein vorgeschaltetes Mono-Flop so zu steuern, daß ein eintreffender Impuls das Flip-Flop umkippen kann oder eben nicht. Vom Ausgang des Flip-Flop wird dann eine Leistungsstufe zur Verbraucherschaltung angesteuert.

Der Stromlaufplan ist aus Bild 1 ersichtlich. Wer sich tiefgründiger damit auseinandersetzen möchte, klicke bitte hier:

Bild 1: Stromlaufplan 2-Kanal-Schalter

Die Platine für den 2-Kanal-Schalter wurde für sowohl für SMD-Bauelemente entworfen, als auch für konventionelle Bauteile. Die SMD-Variante läßt sich mittels doppelseitigem Klebeband schnell mal irgendwo im Modell "hinbacken", nimmt nicht viel Platz ein und hat ein geringes Gewicht. Diejenigen, die bei SMD-Elektronik nur Frust empfinden, können die gleiche Schaltung mit Standardbauelementen nachbauen. Ein Platinenvorschlag dafür zeigt Bild 3, den zugehörigen Bestückungsplan zeigt Bild 5.

Bild 2: Layout für SMD-Variante               Bild 3: Layout für konventionelle Variante

Bild 4: Bestückungsplan für SMD-Variante

T1 und T2 liegen mit dem Bauch auf den IC's, Kühlflächen zeigen nach oben. Die Pin's #1 der IC's sind durch eine Drahtbrücke miteinander zu verbinden. Dazu dienen die Pads über den Pin's #1 der IC's.

Bild 5: Bestückungsplan für konventionelle Variante

Nachfolgend wird nur noch der Nachbau der SMD-Variante beschrieben:

Es wurde eine einseitige Platine ohne Durchkontaktierungen entworfen, siehe Bild 2, Bestückungsplan siehe Bild 4. Aus diesem Grund müssen nun aber 2 Drahtbrücken für die Zuführung des Kanalimpulses auf die Platine gelötet werden (siehe 3 einzelne Pads).

Die Platine wird zunächst gebohrt. Für den Anschluß des Brückungsdrahtes für den Kanalimpuls sollten 0,6mm-Bohrungen gemacht werden. Zum Anschluß des Servokabels sind Bohrungen mit einem Durchmesser von 0,8mm erforderlich. Die Löcher für die Transistoranschlüsse sind mit 1,0mm zu bohren. Die Bohrungen für die Akku- und Lastkabel haben einen Durchmesser von 1,3mm.

Die Lötaugen für das Servokabel sind so ausgeführt, daß man zum Beispiel ein Servo-Verlängerungskabel in der Mitte durchschneiden kann und die Schnittstellen auf der Platine verlötet. Auf diese Weise erhält man einen 2-Kanal-Schalter, der einfach in eine bestehende Funktion eingeschleift werden kann, ohne ein Y-Verteilerkabel verwenden zu müssen.

Vor der Bestückung der Platine sollten alle Leiterzüge elektrisch auf Durchgang geprüft werden. Die Qualität der Ätzung kann kontrolliert werden, indem man die Leiterplatte vor dem Bestücken durchleuchtet. Sind dabei unscharfe, zackige Konturen der Leiterzüge erkennbar oder sogar Durchätzungen innerhalb der Leiterzüge, sollte man eine neue Platine anfertigen. Die Leiterzüge sind vor dem Bestücken zu reinigen. Dazu eignet sich ein Glasfaserstift, Bestellnr. 53 01 66, Conrad-Electronic. Anschließend darf man die Platine nicht mehr mit den Fingern berühren um die Oberflächenqualität nicht zu beeinträchtigen. Zum Löten verwendet man einen kleinen Lötkolben für SMD-Anwendung und SMD-Lötzinn.

Bei der Bestückung der Platine muß eine ganz bestimmte Reihenfolge eingehalten werden. Diese ist notwendig, damit man sich nicht durch eine ungeschickte Reihenfolge der Bestückung Lötstellen so verbaut, daß man sie mit dem Lötkolben nicht mehr erreicht. Vor dem Beginn der Bestückung ist der Leiterzug zum Emitteranschluß von T1 zu verzinnen. Er konnte vom Layout her nicht dicker gemacht werden und hat daher ohne Verzinnung Probleme, Ströme >0,5A zu führen. Doch Achtung – die Verzinnung sollte nur so stark sein, daß der Widerstand R5, der über diesem Leiterzug liegt, noch angelötet werden kann.

1. Kondensatoren der Monoflops: C1 und C2
2. Einstellregler: R1 und R4
3. Die "großen" Widerstände (1206): R2 und R5
4. Widerstände: R3 und R6
5. Tantal-Kondensatoren: C4 und C5
6. Schaltkreise: IC1 und IC2
7. Kondensatoren: C3 und C6
8. Servokabel
9. Brückungsdrähte für Kanalimpuls
10. Transistoren: T1 und T2
11. Akku- und Lastkabel

Bei der Bestückung ist auf die richtige Polarität der Tantal-Kondensatoren C4 und C5 zu achten. Der Pluspol dieser Kondensatoren ist mit einem dicken Strich gekennzeichnet. Als Brückungsdraht für den Kanalimpuls kann ein einzelnes, dünnes Drähtchen aus einer Litze verwendet werden. Dieses ist aber in einen passenden Isolierschlauch einzuziehen, am besten geeignet ist dünner Silikonschlauch. Vor dem 10. Schritt der Bestückungsreihenfolge ist die gesamte Platine zu "waschen". Bei diesem Waschvorgang mit dem Reinigungsmittel "Kontakt LR", Bestellnr. 80 62 50, Conrad-Electronic, werden Flußmittelreste von der Platine gründlich entfernt. Anschließend wird die Platine mit Lötlack SK 10, Bestellnr. 81 39 07, Conrad-Electronic, übersprüht. Nach dem Trocknungsvorgang werden die Bestückungsschritte 10 und 11 durchgeführt. Die Anschlußdrähte der Leistungstransistoren T1 und T2 werden vor deren Bestückung so abgebogen, daß die Transistoren mit ihrem Bauch auf den Schaltkreisen zu liegen kommen. Achtung – die Kühlflächen der Transistoren dürfen sich nicht berühren!

Anschließend schleift man alle Bauelemente-Drähte, welche durch die Bohrungen der Platine ragen bis auf das Basismaterial plan ab. Nach dem Säubern der Platine kann doppelseitiges Klebeband auf das Basismaterial geklebt werden.

Bild 6: 2-Kanal-Schalter, SMD-Variante, Transistoren im TO-126-Gehäuse

Zur Inbetriebnahme des Bausteins ist dieser mit seinem Servokabel entweder an einen Empfängerkanal oder an einen Servotester anzuschließen. Als Last können kleine Glühlämpchen und dazu passende Akkus angeschlossen werden. Mit dem Senderknüppel des gewählten Kanals oder mit einem Servotester wird der gewünschte Schaltpunkt eingestellt.

Für lange Senderimpulse (Vorwärtsfahrt bzw. Rechtsdrehsinn eines Servos) wird nun die Stellschraube des Einstellreglers R4 solange verdreht, bis das angeschlossene Lämpchen leuchtet. Wird anschließend der Senderknüppel / Servotester in Richtung Nullage bewegt, muß das Lämpchen ausgehen. Wird der Schaltpunkt wieder angewählt, muß das Lämpchen leuchten. Eventuell sollte man nachstellen, wenn dem nicht so ist.

Die gleiche Prozedur ist für Rückwärtsfahrt bzw. Linksdrehsinn eines Servos mit dem Einstellregler R1 zu wiederholen.

Hier noch ein wichtiger Hinweis:

Die Kühlflächen der Leistungstransistoren dürfen zur Vergrößerung des Schaltstromes nicht auf einen gemeinsamen Kühlkörper geschraubt werden, es sei denn, daß man dabei beide Gehäuse und deren Befestigungsschrauben untereinander isoliert. Die Kühlflächen der Transistoren sind intern mit deren Kollektor verbunden und die nehmen im Betrieb unterschiedliche Pegel an. Also aufgepaßt: Kurzschlußgefahr !!!

Die Minuspole der Akkus für die Zusatzfunktionen sind an die Anschlüsse 1 und 5 des 2-Kanal-Schalters anzuschließen. Die Pluspole kommen an die Anschlüsse 4 und 8. Last 1 = Anschluß 2 (Minus) und Anschluß 3 (Plus), Last 2 = Anschluß 6 (Minus) und Anschluß 7 (Plus).

Werden mit dem Baustein induktive Lasten geschaltet (Motoren, Relais), ist diesen Geräten eine Freilaufdiode parallel zu schalten.

Den Anschluß der Zusatzfunktionen verdeutlicht das Bild 7.

Aus dem Bezugsquellenverzeichnis geht hervor, daß für die Einstellregler hochwertige Typen mit 5-Gang-Spindel verwendet wurden. Diese treiben den Preis des Bausteins enorm in die Höhe, verglichen mit den ansonsten billigen, restlichen Teilchen. Der Vorteil ist aber die insgesamt flache Bauform des Bausteins, die hohe Einstellgenauigkeit und die Erreichbarkeit der Einstellschraube an der Stirnseite des Platinenrandes. Wer diese Kosten scheut, muß sich nach anderen, passenden Einstellreglern umsehen und das Layout der Platine an dieser Stelle verändern.

Für die Schalttransistoren können auch andere Typen verwendet werden. Wer wirklich Masse sparen muß und keine hohen Ströme zu schalten hat, könnte hier auf das "schwere" TO-220-Gehäuse verzichten. Kriterien für die Auswahl der Schalttransistoren sind:

1. Kollektor-Emitter-Spannung muß größer sein als die maximale Schaltspannung.
2. Kollektorstrom muß größer sein als der maximale Laststrom.
3. Die Verlustleistung P_V bei 25°C ohne Kühlung (ca. 1,2W beim TO-220-Gehäuse) des verwendeten Transistors darf nicht überschritten werden. Diese Leistung errechnet sich aus:

P_V < = U_CER * I_C [Kollektor-Emitter-Restspannung * Laststrom]

Für die Kollektor-Emitter-Restspannung kann man einen Wert von ca. 0,8V annehmen. Die Forderung c) hat unbedingte Priorität vor a) und b). Sollten andere Gehäuse als das TO-220-Gehäuse verwendet werden oder wird ein Kühlkörper verwendet, muß für P_V der entsprechende Wert eingesetzt werden.

4. Hohe Stromverstärkung > 1000 für Schaltströme bis ca. 1,5A. Daher Darlington-Transistoren verwenden!

Wer mit den Schaltströmen der Transistoren nicht hinkommt, sollte zum Schalten der Last Relais verwenden. Parallel zu den Relaisspulen sind dann Freilaufdioden einzusetzen, siehe Bild 7. Zum Schutz der Platine gibt es bei Farnell kleine Modulgehäuse mit passendem Deckel. Diese Gehäuse vom Hersteller OKW haben folgende Bestellbezeichnung: Typ A8025150, Bestellnr. 818-598. Der passende Deckel heißt A8125250, Bestellnr. 818-768. Das angegebene Gehäuse ist mit 15mm Höhe etwas zu tief für diesen Baustein. Wer Platzprobleme hat, sollte es entsprechend abschleifen. Absägen hat sich nicht bewährt, da diese Gehäuse sehr leicht brechen. Vorteilhaft an den Gehäusen ist die Temperaturbeständugkeit bis 145°C, so daß auch stark belastete Leistungstransistoren das Gehäuse nicht aufschmelzen können.

Als Bezugsquellen für die Bauteile wurden die Lieferanten

1. Conrad-Electronic, Claus Conrad Straße 1, 92 240 Hirschau http://www.conrad.de und
2. Farnell, Grünwalder Weg 30, 82 041 Deisenhofen, http://www.farnell.com ausgewählt

Bei Bestellungen über Farnell-Elekronik müssen Mindest-Bestellmengen je Bauteil beachtet werden. Hier wäre es ratsam, zusammen mit anderen interessierten Modellbaufreunden die Bestellung gleich für mehrere Bausteine vorzunehmen (ab 5 Stück).

Tabelle 1: Bezugsquellenverzeichnis

Wir sind nicht in der Lage, Platinen-Layoutvorlagen, fertige Platinen, Bauteile oder ganze Bausätze zu liefern. Dieser Beitrag ist für interessierte Bastler als Bauanleitung gedacht.

©Norbert Edit by Peter 2003-09-28/19:20