Inhaltsverzeichnis 1 Einführung 5 2 Bauteile 2.1 Batterie 2.2 Widerstände 2.3 Keramikkondensator 2.4 Elektrolytkondensator 2.5 LED 2.6 Transistor 2.7 Diode 2.8 Integrierter Schaltkreis (IC) 6 6 6 7 7 8 9 10 11 3 Grundlagen des Lötens 3.1 Was ist Löten? 3.2 Der Lötkolben 3.3 Löt-Equipment 3.4 Das richtige Werkzeug 3.5 Bevor Sie mit dem Löten beginnen 12 12 12 13 16 16 4 Das Löten 4.1 Litzendraht verzinnen 4.2 Drähte zusammenlöten 4.3 Bauteile vorbereiten 4.4 Drahtbrücken auf Streifenraster löten 4.
.14 4.15 4.16 4.17 4.18 4.19 4.
1 Einführung Der Fachhandel bietet zahllose Elektronik-Schaltungsbausätze zum Selbstlöten an. Will man mit ihnen arbeiten, sollte man mit dem Lötkolben umgehen können. Dieses Lernpaket hilft Ihnen, Schritt für Schritt die Geheimnisse des Lötens zu lüften. In aufeinander aufbauenden Übungen lernen Sie, wie verschiedene Bauteile zu löten sind und wie man komplette Schaltungen entwickelt und aufbaut.
2 Bauteile 2.1 Batterie Die Batterie ist an jeder Schaltung polrichtig anzuschließen. Der erforderliche Batterieclip hat dazu je einen roten (Pluspol) und einen schwarzen Anschlussdraht (Minuspol). Beide Drähte sind entsprechend der geforderten Polarität anzulöten. Bild 1: Schaltzeichen einer Batterie 2.2 Widerstände Widerstände zählen zu den einfachsten elektronischen Bauteilen. Ihre Beschriftung erfolgt mit einem aus drei Ringen bestehenden Farbcode, der vom Rand zur Mitte hin zu lesen ist.
Bild 3: Widerstand Bild 4: Schaltzeichen eines Widerstands 2.3 Keramikkondensator Der Kondensator ist ein weiteres wichtiges Elektronikbauteil. Ihn gibt es in zwei Ausführungen. Die einfachere Variante ist der kleine, runde und flache Keramikkondensator. Er ist verpolungssicher. Kapazitäten werden in Farad (F) angegeben. Die Beschriftung des Keramikkondensators erfolgt mit einem Zahlencode. 104 entspricht 10 x 104, also 100.000 Picofarad (pF).
gekennzeichnet und hat einen kürzeren Anschlussdraht. Wird der Elko falsch gepolt eingebaut, wird er zerstört. Die Beschriftung erfolgt in Klartext. Bild 7: Schaltzeichen eines Elektrolytkondensators Bild 8: Der Elektrolytkondensator ist polrichtig einzubauen. 2.5 LED Beim Einbau einer Leuchtdiode ist grundsätzlich die Polung zu beachten. Die LED hat zwei verschieden lange Anschlussdrähte. Der längere ist der Pluspol und heißt Anode (A). Der Minuspol, die Kathode (K), hat den kürzeren Draht.
Bild 9: Eine LED ist stets polrichtig einzubauen. Bild 10: Schaltzeichen einer LED 2.6 Transistor Der Transistor verstärkt kleine Ströme. Seine Anschlüsse heißen Kollektor (C), Basis (B) und Emitter (E). Das zylindrische Gehäuse ist an einer Seite abgeflacht. Hier ist die Typenbezeichnung aufgedruckt. Sieht man so auf den Transistor, dass die Anschlüsse nach unten zeigen und man die Beschriftung lesen kann, liegt der Emitter rechts. Die Basis ist in der Mitte.
Bild 12: Schaltzeichen eines NPN-Transistors 2.7 Diode Eine Diode lässt den Strom nur in eine Richtung durch, in die entgegengesetzte Richtung sperrt sie ihn. Man kann sie sich wie ein Rückschlagventil aus der Wasserinstallationstechnik vorstellen. Herkömmliche Dioden haben, wie Widerstände, eine zylindrische Form. Bei ihnen ist der Minuspol (Kathode) mit einem Strich markiert. SMD-Dioden sind extrem klein. An ihrer Oberseite ist eine Kurzbezeichnung aus einem Buchstaben und einer Zahl aufgedruckt.
Bild 14: SMD-Dioden sind extrem klein. 2.8 Integrierter Schaltkreis (IC) Im Lernpaket ist ein IC der Type LM358 in SMD-Bauweise enthalten. Beim Auflöten des IC ist die Einbaurichtung zu beachten. Verpolungen sind zu vermeiden, da sie das Bauteil zerstören können. PIN 1 ist durch einen Punkt an der Gehäuseoberseite gekennzeichnet. Bei manchen ICs gibt es statt des Markierungspunktes am Pin 1 eine Kerbe an der linken Seite, zwischen Pin 1 und Pin 8 (siehe Bild 16).
3 Grundlagen des Lötens 3.1 Was ist Löten? Löten ist in der Elektrotechnik eine der grundlegenden Arten, Verbindungen herzustellen. Durch das Löten schaffen Sie eine nicht lösbare, elektrisch leitende Verbindung. Dabei verbinden Sie mithilfe eines geschmolzenen metallischen Bindemittels (Lot) zwei metallische Werkstücke – z. B. eine Platine, auf die Sie ein elektrisches Bauteil anlöten. Das Lot hat einen geringeren Schmelzpunkt als die zu verbindenden Metalle. Gelötet wird mit Temperaturen um 340 °C.
Universallötkolben Universallötkolben sind etwas größer. Ihre Leistungsaufnahme bewegt sich zwischen etwa 20 und 40 W. Sie eignen sich besonders für Hobby und Handwerk. Mit ihnen lassen sich aber auch noch sehr gut Lötungen im Elektronikbereich ausführen. Sie sind auch die erste Wahl, wenn Sie einfache bis mittelschwere Elektronikbausätze zusammenbauen möchten. Standardlötkolben Standardlötkolben nehmen rund 50 bis 150 W auf und sind für den Hobbyelektroniker und Bastler bereits zu groß.
sicheren Ablage des heißen Lötkolbens. Er besteht aus einem stabilen Standfuß und einer soliden Metallwendel, in die Sie den Lötkolben stecken, wenn Sie ihn nicht brauchen. Der Lötschwamm zählt zu den wichtigsten und zugleich einfachsten Zubehörteilen des Lötkolbens. Er ist mit Wasser anzufeuchten und in die dafür vorgesehene Schale des Lötkolbenhalters zu legen. Danach können Sie die Lötspitze durch Abstreifen von Verunreinigungen oder überschüssigem Lötzinn befreien.
Bild 18: Stabiler Lötkolbenständer mit Lötschwamm zum Reinigen verschmutzter Lötspitzen Bild 19: Im Feinmechanikerschraubstock lassen sich Platinen gut einspannen und komfortabel löten. Bild 20: Auch Löthilfen mit Lupe halten die Platine fest.
Bild 21: Entlötsaugpumpe (Best.Nr.: 588502) zum Entfernen überschüssigen Lots 3.4 Das richtige Werkzeug Das Löten gelingt am besten mit dem geeigneten Equipment. Wir empfehlen das bei Conrad Electronic erhältliche 15-W-Lötkolben-Einsteigerset (Best.: Nr.: 588292-62). Es enthält neben einem 15-W-Lötkolben zwei Lötspitzen, Lötzinn, einen Ablageständer und eine Entlötsaugpumpe. Brauchen Sie nur einen Lötkolben, empfehlen wir den ebenfalls bei Conrad Electronic erhältlichen 15-W-Handlötkolben (Best.-Nr.
Bild 23: Mit der Zeit sammelt sich an der Lötspitze Lot an, das weitere Lötungen erheblich erschwert. Bild 24: Deshalb sind Verunreinigungen regelmäßig am feuchten Schwamm abzustreifen.
4 Das Löten 4.1 Litzendraht verzinnen Feinlitzige Drähte lassen sich nur schwer löten, da sich ihre Litzen beim Löten in alle Richtungen ausbreiten. Wie perfekt verzinnte Drähte aussehen sollen, sehen Sie an den Drahtenden des Batterieclips. Zwicken Sie die verzinnten Teile ab und isolieren Sie die Drähte rund 5 mm ab. Verdrillen Sie die Litzen anschließend gleichmäßig mit den Fingern. So gewinnt der Draht etwas an Stabilität. Erhitzen Sie ein Drahtende mit dem Lötkolben und führen Sie etwas Lötzinn zu.
4.2 Drähte zusammenlöten Damit beide Drähte während des Lötvorgangs ihre Position beibehalten und Sie beide Hände zum Löten freihaben, spannen Sie sie in den Elektronikschraubstock ein und bringen sie in Position. Anschließend sind mit der Lötspitze beide Drahtenden gleichzeitig zu erhitzen. Nun ist das Lötzinn zuzuführen, indem Sie es zur erhitzten Lötstelle bewegen.
ansteht. Anschließend biegen Sie das von der Zange frei wegstehende Drahtende um 90° um. Mit dem zweiten Anschluss verfahren Sie genauso. Beide abgewinkelten Drähte müssen nun in die gleiche Richtung weisen. Üben Sie zuerst durch Biegen von zuvor an beiden Enden um einige Millimeter abisolierten Drahtstücken. Bild 28: Der Draht wird mit einer Elektronikerrundzange zurechtgebogen. Bild 29: Bei elektrischen Bauteilen sollten die Drähte nicht direkt am Gehäuseende gebogen werden. 4.
Das seitliche, aus 19 Feldern bestehende Streifenraster eignet sich sehr gut für erste Lötübungen. An ihm können Sie Drahtbrücken und später auch Bauteile anlöten, indem Sie die Anschlussdrähte einfach auf die obere Hälfte der Kontaktflächen legen. Dazu legen Sie Platine und Drahtbrücke auf die Arbeitsunterlage. Nachdem Sie ein abisoliertes Drahtbrückenende auf eine der Kontaktflächen ausgerichtet haben, erhitzen Sie den Draht und die Lötstelle mit der Lötkolbenspitze und führen etwas Lot zu.
Bild 30: Anlöten von Drahtbrücken am seitlichen Streifenraster 4.5 Drahtbrücken auf ein Punktraster löten Wenn Sie Drahtbrücken auf ein Punktraster löten, stecken Sie die zu verlötenden Drahtenden durch die Bohrungen des Lochrasterteils der Versuchsplatine. Das Besondere: Um jede Bohrung befindet sich nur ein kleiner Metallring, der zu den benachbarten isoliert ist. Man nennt ihn Lötauge.
benetzen oder sie kurzzuschließen. Die Lötung sollte hier in etwa 5 Sekunden abgeschlossen sein. Bild 31: Lötkolben und Lot sind exakt auf das Lötauge zu bewegen. Die Lötung sollte nur wenige Sekunden dauern. 4.6 Zu warme und zu kalte Lötstelle Eine einwandfreie Lötung erkennen Sie an ihrem schönen Glanz. Eine kalte Lötstelle wirkt hingegen etwas matt und hat oft auch eine klumpige Oberfläche.
Lötrückstände, die wie dünne Zacken aus der Lötstelle herausragen und zu Kurzschlüssen führen können. Bild 32: Korrekt durchgeführte Lötungen glänzen und haben eine glatte Oberfläche. 4.7 Drahtbrücken auf ein Punktraster löten – Variante 2 Die im Lernpaket enthaltenen Platinen sind, wie auch die der meisten Lötbausätze, einseitig beschichtet. Die Bauteile sind von der Unterseite durchzustecken.
Bild 33: Damit von unten durchgesteckte Bauteile während des Lötens nicht herausfallen, sind ihre Anschlussdrähte etwas zur Seite zu biegen. Bild 34: Zum Löten wird die Platine umgedreht. 4.8 Seitliche Drahtbrücken auslöten Auslöten will gelernt sein. Auch dazu muss der Lötkolben auf Betriebstemperatur aufgeheizt sein. Beginnen Sie mit den in Übung 4 auf den seitlichen Streifenrastern angelöteten Drahtbrücken. Spannen Sie die Platine im Elektronikerschraubstock ein.
Achten Sie beim Auslöten darauf, dass Sie keine benachbarten Lötstellen oder Bauteile mit dem heißen Lötkolben berühren. Halten Sie den Auslötvorgang kurz. Innerhalb von 5 Sekunden sollten Sie ein Drahtende abgelötet haben. Bild 35: Während eine Lötfläche erhitzt wird, zieht man leicht mit den Fingern am Draht, bis er sich löst. 4.9 Eingelötete Drahtbrücken auslöten Hier gehen Sie sinngemäß so vor wie bei Übung 4.7. Der Unterschied liegt nur im genaueren Arbeiten.
Bild 36: Auch bei dieser Variante ist während des Erhitzens leicht am Draht zu ziehen. 4.10 Einfache LED-Schaltung: Vorbereitungen Für die erste Schaltung müssen Sie laut Schaltplan lediglich den Batterieclip, einen Widerstand und eine Diode einlöten. Trotz der einfachen Schaltung stellt sich zuerst die Frage, wie man sie auf die Platine übertragen kann. Hier hilft eine simple Handskizze weiter. Wir entschließen uns, die Schaltung am seitlichen Streifenraster aufzubauen.
Bild 37: Schaltplan der einfachen LED-Schaltung Bild 38: Übertragen Sie den Schaltplan auf eine kleine Handskizze, der Sie entnehmen können, wo und wie Sie die einzelnen Bauteile einzulöten haben. 4.11 Einfache LED-Schaltung Mit der zuvor angefertigten Lötskizze können Sie nun ans Löten gehen. Beginnen Sie mit dem Widerstand. Er ist ein unempfindliches Bauteil und wie eine Drahtbrücke zu handhaben.
angelötet haben, löten Sie am direkt neben dem Widerstand anschließenden Streifenraster die Anode der Diode an. Die Kathode löten Sie an einen der benachbarten Streifen an. Achten Sie beim Löten darauf, dass die unteren Bohrungen der Streifenrastersegmente frei bleiben. Stecken Sie durch die Bohrung des Streifens, an dem Sie den linken Anschluss des Widerstands angelötet haben, die rote Plusleitung des Batterieclips.
Bild 40: An den beiden äußeren Kontaktflächen sind die Drähte des Batterieclips durch die noch freien Bohrungen zu stecken und anzulöten. Bild 41: Zuletzt ist mit reichlich Lot die Verbindung zwischen Widerstand und LED zu löten.
Bei ihrer ersten Entlötübung werden Sie bemerkt haben, dass nach dem Auslöten eines Bauteils oder einer Drahtbrücke ein Rest Lot auf der Lötstelle zurückbleibt. Meist sammelt es sich in der Bohrung an, sodass keine Anschlussdrähte mehr durchgesteckt werden können. Hier hilft die Entlötsaugpumpe weiter. Sie ist zuerst zu spannen. Hierzu müssen Sie den Gleitkolben nach unten drücken, bis er einrastet.
Bild 43: Nach einmaligem Einsatz der Entlötsaugpumpe ist die Lotbrücke entfernt. 4.12 SMD-Diode löten SMD steht für »surface mounted device« und bedeutet »oberflächenmontiertes Bauelement«. SMD-Bauelemente haben meist keine Drahtanschlüsse, sondern sind direkt auf die Platine zu löten. Sie sind zudem ausgesprochen klein. Die im Lötlernkurs enthaltene SMD-Diode 1N4148 ist inklusive seitlicher Anschlüsse nur 3 mm lang. Ihr Bauteilkörper misst gar nur ca. 1,5 mm.
Platzieren Sie die SMD-Diode mit einer Pinzette auf der Einbaufläche und halten Sie sie weiter, während Sie sie mit dem Lötkolben fixieren. Dazu heizen Sie für eine Sekunde die Diode an der Seite mit dem vorverzinnten Pad an. Damit ist die SMD-Diode einseitig angelötet. Zuletzt löten Sie das zweite Diodenende auf bereits bekannte Weise an. Auch hier sollte die Lötung nicht länger als eine Sekunde dauern. Bild 44: Zuerst ist ein Pad mit etwas Lot zu verzinnen.
Bild 46: Während die SMD-Diode mit der Pinzette in Position gehalten wird, sind das vorverzinnte Pad und der darauf ruhende Diodenanschluss zu erhitzen. Bild 47: Zuletzt ist das zweite Ende durch Zugabe von etwas Lot zu löten. 4.13 SMD-Operationsverstärker löten SMD-ICs wie der Operationsverstärker LM358 sind ähnlich zu löten wie kleine SMD-Dioden. Da sie etwas größer sind, fällt es etwas leichter. Zuerst verzinnen Sie ein Pad des IC-Felds an der Platine mit etwas Lot vor.
Pinzette auf der Platine aus, sodass seine Anschlüsse exakt auf den Kontaktflächen liegen. Während Sie den IC weiter mit der Pinzette in Position halten, erhitzen Sie den Anschluss auf dem vorverzinnten Pad. Damit ist der SMD-IC fixiert. Löten Sie der Reihe nach die weiteren Anschlüsse an, indem Sie die Lötspitze jeweils exakt platzieren und etwas Lot zugeben. Achten Sie dabei darauf, dass Sie keine leitende Verbindung zwischen benachbarten Anschüssen herstellen.
Bild 49: Zuerst ist ein Pad vorzuverzinnen. Bild 50: Jeder Anschluss ist einzeln anzulöten.
4.14 Löten eng nebeneinanderliegender Bauteile Mit dieser Übung beginnen Sie schrittweise den Aufbau einer Transistorschaltung. Wenn Sie alle Bauteile von Beginn an in der zuletzt geforderten Lage einbauen, kommen Sie Schritt für Schritt zu einer fertigen Schaltung. Mitunter müssen einzelne Bauteile eng nebeneinandergelötet werden oder ihre Anschlüsse erfordern, dass sie in unmittelbar benachbarten Bohrungen oder Lötaugen anzulöten sind.
Bild 52: Arbeitet man von der Mitte zum Rand, lassen sich eng aneinanderliegende Lötungen problemlos realisieren. Bild 53: Mit ruhiger Hand lassen sich auch höhere Bauteile (wie hier LEDs) an unmittelbar benachbarten Lötaugen anlöten.
4.15 Löten empfindlicher elektrischer Bauteile Transistoren und ICs sind empfindliche Bauteile, die nicht beliebig lange erhitzt werden dürfen, weil sie das zerstören würde. Hier kommt es darauf an, schnell und präzise zu löten. Je schneller es Ihnen gelingt, einen Pin empfindlicher Bauteile anzulöten, desto weniger werden diese thermisch belastet. Innerhalb von 2–3 Sekunden sollte sich eine Lötung bewerkstelligen lassen.
4.16 Beim Löten verursachte Kurzschlüsse beseitigen Bei eng beieinanderliegenden Lötpunkten und Bauteilen, Leiterbahnen etc. kann es passieren, dass während des Lötvorgangs mit dem Lötzinn eine leitende Verbindung geschaffen wird. Die Schaltung ist deswegen aber noch nicht zerstört. Sie können die Schaltung noch reparieren, indem Sie das überschüssige Lot entfernen. Wie es sich am leichtesten entfernen lässt, hängt von der Menge und der Position ab. Meist hilft die Entlötpumpe weiter.
Bild 57: Lötklumpen lassen sich durch Erhitzen und Absaugen mit der Entlötpumpe entfernen. Bild 58: Hier schließt Lot zwei Streifenraster kurz. Das wenige Lot lässt sich mit dem Lötkolben entfernen.
Bild 59: Letzte Reste lassen sich mit einem kleinen Elektronikerschraubendreher oder einer Nadel wegkratzen. 4.17 Transistorschaltung fertigstellen Nachdem Sie die Widerstände, die LEDs und den Transistor auf die Platine gelötet haben, fehlen nur noch der Batterie-Clip, einige Drahtbrücken und ein Schalter. Diesen bauen Sie aus zwei Drahtstücken, die Sie nur an einem Ende in der Schaltung anlöten. Die freien Enden isolieren Sie etwas ab. Halten Sie sie zusammen, haben Sie den Schalter geschlossen.
Bild 60: Die fertige Schaltung 4.18 Schaltung prüfen und Überlängen kürzen Bevor Sie die Schaltung in Betrieb nehmen, überprüfen Sie mit einer Sichtkontrolle, ob Sie alle Bauteile korrekt eingebaut und keine Lötung vergessen haben. Erst jetzt kürzen Sie die Überlängen der Bauteilanschlussdrähte mit einem Elektronikerseitenschneider. Lassen Sie dabei an der Rückseite der Platine noch rund 1 mm Überlänge.
Bild 61: Überschüssige Längen der Anschlussdrähte sind nach fertiggestellter und kontrollierter Schaltung mit einer Elektronikerflachzange abzuzwicken. Bild 62: Die abgezwickten Anschlüsse sollten 0,5–1 mm über die Platine hinausragen. Bild 63: Anschlussdrähte sind knapp über den Lötkegeln abzuzwicken. 4.19 Auslöten mehrbeiniger Bauteile Einfache Bauteile wie Drahtbrücken oder Widerstände lassen sich problemlos auslöten.
zu erhitzen und bei Verflüssigung des Lots das Bauteil herauszuziehen. Hier ist die Entlötsaugpumpe erforderlich. Erhitzen Sie zunächst eine der Lötstellen der drei Transistoranschlüsse und halten Sie die Entlötsaugpumpe an der Arbeitsstelle bereit. Sobald sich das Lot verflüssigt, lösen Sie die Pumpe aus, womit ein Teil des Lots abgesaugt wird. Wiederholen Sie den Vorgang so oft, bis die Bohrung wieder frei von Lot ist. Dann widmen Sie sich den beiden anderen Anschlüssen.
Bild 66: Mit der Entlötungspumpe ist in mehreren Durchgängen das Lot von allen drei Lötpunkten vollständig abzusaugen. 4.20 Das Meisterstück Bauen Sie selbst eine Dämmerungsschaltung gemäß dem rechts abgedruckten Schaltplan. Bei dieser Schaltung üben Sie noch einmal alles, was Sie in diesem Lötkurs gelernt haben. Dazu gehört, wie Sie die Schaltung auf die Platine bringen, wie Sie LEDs, Transistor, SMD-IC und SMD-Diode richtig einbauen und wie Sie korrekt löten.
Bild 67: Schaltplan des Dämmerungsschalters Bild 68: Ungefähr so sollte die fertige Schaltung aussehen.
Impressum © 2013 Franzis Verlag GmbH, Richard-Reitzner-Allee 2, D-85540 Haar bei München www.elo-web.de Autor: Thomas Riegler und Burkhard Kainka ISBN 978-3-645-10062-5 Produziert im Auftrag der Firma Conrad Electronic SE, Klaus-Conrad-Str. 1, 92240 Hirschau Alle in diesem Buch vorgestellten Schaltungen und Programme wurden mit der größtmöglichen Sorgfalt entwickelt, geprüft und getestet. Trotzdem können Fehler im Buch und in der Software nicht vollständig ausgeschlossen werden.
