Nachdem das Raumthermostat fertig ist, möchte ich einmal zwei Aspekte auf dem Weg vom Konzept bis zum fertigen Gerät ausführen:

Konzept

Die Konzeption führe ich gerne auf Papier aus, meist unstrukturiert. Es wird oft radiert und neu gezeichnet, dennoch würde mich nichts davon abbringen, mit Papier und Stift zu arbeiten. Denn es ist einfach zu schön, so unmittelbar zu arbeiten; wenn allein die eigene Unfähigkeit verhindert, dass geschieht, was man will. Ich sitze schon oft genug vor einem Rechner, dem ich auf eine ihm verständliche Weise mitteilen muss, was ich möchte. Das heißt meist: strukturiert und unflexibel – Spaß ist anders. Zumindest in der Konzeptphase. Wenn es darum geht, Software zu schreiben, sieht die Welt wieder anders aus.

Löten

Andererseits habe ich ein paar Fotos gemacht, während ich die einzelnen Gruppen auf die Platine gelötet habe:

Es fängt mit der gefrästen Platine an. Kupfergrate wurden mit dem Cuttermesser entfernt, ebenso störende Inseln, die wegen meiner unschönen Leiterbahnführung zwischen Leiterbahnen entstehen, nicht allzu breit und damit leicht abhebbar sind. Die Platine wurde danach mit Lötlack beschichtet, so läuft sie nicht an. Die Schleifspuren stammen vom ersten Versuch, die Schutzschicht aus Lötlack vor dem Fräsen ohne Alkohol zu entfernen. Man nimmt, was man hat.

Schaltregler

Als erstes wurde der Schaltregler aufgebaut. Alle Pads wurden erst mit Entlötlitze und Flussmittel verzinnt, danach die Bauteile aufgelötet. Der Schaltregler hat auf Anhieb funktioniert; ich mag dieses LT1933-Design. Damt anzufangen, drängt sich auf. Einerseits ist der Schaltregler räumlich abgegrenzt, weswegen der fertige Teil einem nicht beim Löten anderer Bauteile in die Quere kommt. Normalerweise überlegt man sich eine Reihenfolge beim Löten, um nicht zum Schluss in die unschöne Situation zu kommen, mit dem Lötkolben kaum mehr an die Bauteilbeinchen zu kommen, weil alle Bauteile ringsherum verlötet sind, nur das Bauteil in der Mitte nicht. Beim Schaltregler fängt man daher mit dem LT1933 an und erspart sich unnötigen Stress.

Andererseits weiß man so genau, wo der Fehler liegt, wenn der Schaltregler nicht anläuft. Hat man schon andere Teile verlötet und bemerkt zum Schluss einen Kurzschluss, hat man viel Freude, in zu lokalisieren…

Restliche SMD-Teile

Nun sind die restlichen SMD-Teile an der Reihe. Es wird so wie vorher verfahren, zusätzlich habe ich alle Nicht-SMD-Pads bis auf die des LCD verzinnt. Auch der AVR im TQFP-Gehäuse ist problemlos zu verlöten, sodern man ihn erst einmal genau zentriert hat. Durch das Verzinnen mit der Entlötlitze und genug Flussmittel sind die Lötflächen unter dem AVR plan genug, dass alle Beinchen aufliegen. Er wird mit der Pinzette aufgelegt, präzise ausgerichtet und ein Beinchen angelötet. Danach kann man ihn zwar noch um den Pin drehen, aber das hilft selten. Deswegen lieber einmal präzise ausrichten, Finger drauf, ein Beinchen anpinnen, noch einmal gucken und ausrichten, Finger von der anderen Seite drauf und den gegenüberliegenden Pin anlöten. Danach kann er nicht mehr weg und die restlichen Pins sind mit Flussmittel ein Kinderspiel. Und das alles ohne Lötstopplack.

ISP-Wanne, Quarz

Die ISP-Wanne von oben zu verlöten ist ein kleines Kunststück. Man drückt die Anschlüsse nach unten fast heraus, steckt sie ein, kann dann alle Anschlüsse verlöten und drückt die Wanne zum Schluss wieder hinunter. Dass die mechanische Stabilität trotzdem fragwürdig ist, muss ich wohl nicht erwähnen. Aber man braucht den Programmieranschluss halt eigentlich nur einmal, um den Bootloader aufzuspielen und die Fuses zu programmieren.

Der Uhrenquarz macht eine Brücke: Er liegt rechts auf der Massefläche auf und ist auch mit dieser verlötet. So bewegt er sich kein Stück, auch wenn ein unbedarfter Gast mal dran rumpopelt. Ein Pull-Up oben rechts ist auch dazugekommen, damit der µC im Pufferbetrieb an diesem Anschluss messen kann, wann die Versorgungsspannung wiederkommt; mir sind die Anschlüsse am µC ausgegangen, deswegen wird der PWM-Ausgang für die Beleuchtung als Eingang benutzt, wenn die Versorgungsspannung fehlt.

Bebeinte Teile

Jetzt sind die Taster an der Reihe. Sie werden in abgeschnittene Kelche aus IC-Präzisionsfassungen gesteckt, welche dann festgelötet werden. Sind die Kelche fest verlötet, werden die Taster an die Kelche gelötet. Das Zinn zieht sich zwischen Tasterbeinchen und Kelch. Der Abstand zwischen Taster und Platine durch die Kelche ist nötig, um mit dem Lötkolben an die Anschlüsse zu kommen. Das ist der Preis, den man dafür zahlen muss, dass man eine einseitige Platine benutzt und die Bauteile auf die Lötseite gesteckt werden. Das war mir eine Lehre: Noch einmal mache ich den Mist nicht. Entweder alles SMD oder doppelseitig durchkontaktiert. Das Problem gibt es beim Drehgeber nicht, dort liegen die Anschlüsse alle am Rand. Genauso sieht es auch bei den Pfostenleisten aus.

LCD-Verbindung und Korrekturen

Das vorgesehene LCD hatte ich überraschenderweise nicht, daher die Lösung mit Flachbandkabel und einem Verbinder auf der Rückseite. Deswegen sind auch noch zwei LCD-Montagelöcher dazugekommen, weil das verwendete LCD natürlich andere Maße hat. Testweise wurde der Temperatursensor angelötet. Der Draht zum Messen der Versorgungsspannung verläuft auf dieser Seite, da am AVR kein Platz mehr für das Loch einer Drahtbrücke ist. Der LCD und das Kontrastpoti für das LCD haben auch ihren Platz gefunden. Der dicke Widerstand daneben zieht den Bootloader-Pin nach oben. Drückt man den linken Taster, wird der Bootloader beim Einschalten aufgerufen.

Und dann war da noch die BAS32 (rechts vom Schaltregler), laut Reichelt-Katalog eine Schottky-Diode. Ist aber eine normale Silizium-Diode, weswegen die Versorgungsspannung hinter der Diode niedriger als erwartet war. Daher wurde einfach noch eine echte Schottky-Diode parallelgeschaltet. Notiz für das nächste Mal: Datenblatt lesen und merken, was Schottky- und was normale Silizium-Dioden sind.

Die untere Diode in der Mitte an der Klemmleiste wurde auch später durch einen Widerstand ersetzt, weil die Therme den Steuereingang nicht nach Masse, sondern nach oben zieht.

Fertigstellung

So, alles wurde montiert. Der Temperatursensor ist nach links hinter das Flachbandkabel gewandert, wo er etwas isoliert von Luftzug und Wärmestrahlung isoliert ist. Ja, das macht einen Unterschied. Auch der Goldcap ist nun eingelötet, wo die Software so funktioniert, wie sie soll. Davor war es praktisch, die Versorgungsspannung einfach abklemmen zu können. Die Hintergrundbeleuchtung des LCD ist mit der Drahtbrücke und dem dicken 30-Ohm-Widerstand ausgeführt. Hier war etwas Probieren angesagt, der berechnete Widerstandswert war natürlich murks. Ähnlich lief es auch mit den Vorwiderständen für die restlichen LEDs: Der rote Taster war viel zu hell, der grüne zu dunkel.

Insgesamt hielten sich die Korrekturen in Grenzen, obwohl die Platine ziemlich mit der heißen Nadel gestrickt wurde. Ich hoffe, alle Korrekturen mittlerweile im Schaltplan berücksichtigt zu haben.

Die Firmware wurde an wenigen Tagen fertiggestellt, sie ist nicht komplex. Außerdem konnte ich auf einige meiner Standard-Komponenten wie die Konsole zurückgreifen.

So entsteht so ein Bastelprojekt, falls das mal jemand sehen wollte.