Impressum © 2011 Franzis Verlag GmbH, 85586 Poing www.elo-web.de Auteurs: Thomas Riegler en Burkhard Kainka ISBN 978-3-645-10062-5 Geproduceerd in opdracht van Conrad Electronic SE, Klaus-Conrad-Str. 1, D-92240 Hirschau Alle rechten voorbehouden, ook op fotomechanische weergave en opslag in elektronische media.
Inhoudsopgave 1 Inleiding 5 2 Componenten 6 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 6 6 7 7 8 9 10 11 3 4 Batterij Weerstanden Keramische condensator Elektrolytische condensator LED Transistor Diode Geïntegreerd schakelcircuit (IC) Principes van solderen 12 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 12 12 13 16 17 18 Wat is solderen? Der soldeerbout Soldeergereedschap Te warme en te koude soldeerpositie Het juiste gereedschap Alvorens u met solderen begint Het solderen 19 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 4.10 4.
.12 4.13 4.14 4.15 4.16 4.17 4.18 4.19 4.
1 Inleiding De vakhandel biedt allerlei bouwpakketten voor elektronische schema’s aan om zelf te solderen. Om daarmee te kunnen werken, moet men met een soldeerbout om kunnen gaan. Dit leerpakket helpt u stap voor stap de geheimen van het solderen te ontdekken. In op elkaar afgestemde, opbouwende oefeningen leert u, hoe de verschillende componenten moeten worden gesoldeerd en hoe men complete schema’s kan ontwikkelen en opbouwen.
2 Componenten 2.1 Batterij De batterij moet bij ieder schema met de juiste polariteit worden aangesloten. De batterijclip, die daarvoor nodig is, heeft een rode (pluspool) en een zwarte aansluitdraad (minuspool). Beide draden moeten overeenkomstig de juiste polariteit worden gesoldeerd. Afbeelding 1: Bedrijfsduur met een batterij 2.2 Weerstanden Weerstanden behoren tot de eenvoudigste elektronische componenten.
Afbeelding 3: Weerstand Afbeelding 4: Schakelsymbool van een weerstand 2.3 Keramische condensator De condensator is een andere belangrijke elektronische component. Hij komt in twee uitvoeringen. De eenvoudigere variant is de kleine, ronde en vlakke keramische condensator. Deze is bestand tegen verkeerde polarisatie. Capaciteiten worden in Farad (F) uitgedrukt. Het opschrift van de keramische condensator heeft een kleurcode. 104 is gelijk aan 10 x 104, dus 100.000 picofarad (pF).
minpool is aangegeven met een witte lijn, en heeft een kortere aansluitdraad. Als de elco verkeerd gepolariseerd wordt ingebouwd, gaat hij kapot. Het opschrift is in gewone tekst. Afbeelding 7: Schakelsymbool van een elektrolytische condensator Afbeelding 8: De elektrolytische condensator moet worden ingebouwd met de juiste polarisatie. 2.5 LED Bij het inbouwen van een lichtdiode moet altijd op de polariteit worden gelet. De LED heeft twee verschillend lange aansluitdraden.
Afbeelding 9: Een LED moet altijd met de juiste polariteit worden ingebouwd. Afbeelding 10: Schakelsymbool van een LED 2.6 Transistor De transistor versterkt kleine stromen. De aansluitingen van de transistor heten emitter (E), basis (B) en collector (C). De cilindrische behuizing is aan een kant vlakker. Daar is het typeplaatje opgedrukt. Als men naar de transistor kijkt, zodat de aansluitingen naar onderen wijzen en men het opschrift kan lezen, dan ligt de emitter links. De basis is in het midden.
Afbeelding 12: Schakelsymbool van een NPN transistor 2.7 Diode Een diode laat stroom alleen maar in één richting door en blokkeert de stroom in de andere richting. Men kan het zich voorstellen als een terugslagventiel uit de loodgieterij. Gewone dioden hebben, net zoals weerstanden, een cilindrische vorm. De minuspool (kathode) wordt gemarkeerd met een streep. SMD dioden zijn uiterst klein. Aan de bovenkant hebben ze een kort opschrift bestaande uit een letter en een cijfer.
Afbeelding 14: SMD dioden zijn uiterst klein. 2.8 Geïntegreerd schakelcircuit (IC) Het leerpakket bevat een IC van het type LM358 als SMD constructie. Bij het solderen van het IC moet op de inbouwrichting worden gelet. Verkeerde polarisatie moet worden vermeden, omdat dat de component kan vernietigen. PIN 1 is gemarkeerd door een punt aan de boven kant van de behuizing.
3 Principes van solderen 3.1 Wat is solderen? In de elektrotechniek, solderen is een van de basismanieren om verbindingen te maken. Door het solderen maakt u een onverwijderbare, elektrische geleidende verbinding. Daarbij verbindt u met behulp van een gesmolten metalliek bindmiddel (soldeer) twee metallieke materialen – bv., een platine waar u een elektrische component op soldeert. Het soldeer heeft een lager smeltpunt dan de twee metalen, die u wilt verbinden.
Universele soldeerbouten Universele soldeerbouten zijn iets groter. Het vermogensverbruik is tussen ongeveer 20 en 40 W. Ze zijn bijzonder geschikt voor hobby’s en voor handwerk. Maar u kunt er evengoed ook nog zeer goed mee solderen op het gebied van elektronica. Zij zijn ook de eerste keus, wanneer u een eenvoudige tot middelzware elektronica gereedschapskist wilt opbouwen.
Behalve de soldeerbout hebt u nog accessoires nodig om soldeerwerk te kunnen verrichten. Bij voorbeeld, een soldeerbouthouder. Die is om een hete soldeerbout veilig weg te leggen. Die bestaat uit een stabiele standaard met een solide spiraal, om de soldeerbout in te steken, wanneer u hem niet nodig hebt. De soldeerspons is een van de belangrijkste en tegelijkertijd simpelste accessoires van de soldeerbout.
Afbeelding 18: Stabiele soldeerbouthouder met soldeerspons voor het reinigen van vervuilde soldeerpunten Afbeelding 19: In de schroefbank voor fijnmechanica kunt u platines goed inspannen en comfortabel solderen. Afbeelding 20: Soldeerhulpstukken met loep kunnen de platine ook vasthouden.
Afbeelding 21: Lossmeltzuigpomp (Bestelnr.: 588502-62) voor het verwijderen van overtollig soldeer 3.4 Te warme en te koude soldeerpositie Probleemloos solderen herkent u aan de mooie glans. Een koude soldeerpositie doet daarentegen enigszins mat aan en heeft ook vaak een klonterig oppervlak. Een onvolkomen soldeerpositie herkent u ook, wanneer de kleine soldeerkegel rondom de aansluiting van de component ontbreekt of nauwelijks aanwezig is. Koude soldeerposities hebben maar weinig mechanische kracht.
Afbeelding 22: Juist uitgevoerd soldeerwerk glanzen en heeft een glad oppervlak. 3.5 Het juiste gereedschap Solderen lukt het best met geschikt gereedschap. Wij raden de bij Conrad Electronic verkrijgbare 15 W soldeerbout-beginners-set aan (bestel nr.: 588292-62). Behalve een 15 W soldeerbout zitten er twee soldeerpunten in, soldeertin, een soldeerbouthouder en een lossmeltzuigpomp.
Afbeelding 23: De beginners-soldeer-set (bestel nr.: 588292-62 bevat alles dat u voor het leren solderen nodig hebt. 3.6 Alvorens u met solderen begint Probleemloos solderen lukt alleen maar wanneer u de soldeerpunt altijd schoon houdt. Veeg de soldeerpunt regelmatig met een vochtige spons af. Daarmee komt u van overtollig soldeer af. Afbeelding 24: Op den duur blijft er steeds meer soldeer aan de soldeerpunt zitten, wat het solderen steeds moeilijker maakt.
4 Het solderen 4.1 Gevlochten draad vertinnen Draden met dunne strengen zijn moeilijk om te solderen, omdat bij het solderen de strengetjes alle kanten op gaan. Hoe perfect getinde draden eruit zien, kunt u zien aan de draadeinden van de batterijclips. Knel de vertinde delen af en isoleer ongeveer 5 mm. Wring de strengen daarna gelijkmatig met de vingers. Daarmee krijgt de draad een beetje stabiliteit. Verhit het einde van de draad met de soldeerbout en voeg een beetje soldeertin toe.
4.2 Draden aan elkaar solderen Om ervoor te zorgen dat beide draden tijdens het solderen in positie blijven en u beide handen vrij hebt om te solderen, moet u ze in de elektronica schroefbank plaatsen en in positie brengen. Daarna beide draadeinden gelijktijdig verhitten met de soldeerpunt. Nu moet het soldeertin worden toegevoegd daar het naar de verhitte soldeerpositie te bewegen. Ook deze soldeertaak moet snel worden afgesloten, zodat de draad niet te sterk verhit en de isolatie niet wordt beschadigd.
90° om. Doe hetzelfde met de tweede aansluiting. Beide haaks gebogen draden moet nu in dezelfde richting wijzen. Oefen het buigen eerst een paar millimeter verder weg aan de beide einden. Afbeelding 29: De draad wordt met een elektronica rondtang recht gebogen. Afbeelding 30: Bij elektrische componenten mogen de draden niet direct aan de behuizing worden gebogen. 4.
en de draadbruggen op een werkplaat. Nadat u een geïsoleerd eind van een draadbrug op een contactvlak hebt uitgelijnd, moet u de draad en de soldeerpositie verhitten met de soldeerpunt en een beetje soldeer toevoegen. Let er daarbij op, dat u geen verbinding met de naastliggende soldeervlakken maakt. Dat gevaar bestaat als u teveel soldeer toevoegt of de soldeerpunt niet precies op de werkpositie houdt. Het verhitten van de soldeerpositie en het stukje draad duurt maar een paar seconden.
Afbeelding 31: Draadbruggen solderen aan een zijdelings stramien 4.5 Draadbruggen op een puntenpatroon solderen Wanneer u draadbruggen op een puntenpatroon soldeert moet u de draadeinden, die moeten worden gesoldeerd, door de boringen van het gatenpatroon van de oefenplatine steken. Het bijzondere: Om elke boring bevindt zich allen een kleine metalen ring, die geïsoleerd is van de naastliggende. Dat heet een soldeeroog.
Afbeelding 32: Soldeerbout en soldeer moeten precies op het soldeeroog worden bewogen. Het solderen moet maar enkele seconden duren. 4.6 Draadbruggen op een puntenpatroon solderen – variant 2 De platines in het leerpakket hebben maar een laag aan een kant, net zoals bij de meeste soldeersets. De componenten moeten van onderen worden doorgestoken. Dan ziet u door de soldeerogen alleen nog maar de lange aansluitdraden van de componenten of de einden van onze draadbruggen.
Afbeelding 33: Om ervoor te zorgen, dat de doorgestoken componenten er tijdens het solderen niet uitvallen, moeten de aansluitdraden ietsje opzij worden gebogen. Afbeelding 34: De platine wordt omgedraaid om te solderen. 4.7 Zijdelingse draadbruggen lossmelten Lossmelten moet ook worden geleerd. Ook daarvoor moet de soldeerbout tot bedrijfstemperatuur worden verhit. Begin met oefening 4 op de op de zijdelingse stramiens aangesloten draadbruggen. Span de platine op een elektronica bankschroef.
Let er bij het lossmelten op, dat u geen naastliggende soldeerposities of componenten aanraakt met de hete soldeerbout. Houd de procedure van het lossmelten kort. Binnen ongeveer 5 seconden moet u een draad hebben losgesmolten. Afbeelding 35: Terwijl een soldeeroppervlak wordt verhit, trekt men lichtjes met de vingers aan de draad, totdat die loskomt. 4.8 Gesoldeerde draadbruggen lossmelten Ga hier net zo te werk als bij oefening 4.7. Het verschil zit hem in het nauwkeuriger werken.
Afbeelding 36: Ook bij deze variant moet er tijden het verhitten losjes aan de draad worden getrokken. 4.9 Eenvoudig LED circuit: Voorbereidingen Voor het eerste circuit hoeft u volgens het schakelschema alleen maar de batterijclip, een weerstand en een diode te solderen. Ondanks het eenvoudige circuit rijst eerst de vraag, hoe dat op de platine kan worden overgebracht. Hier brengt een simpele handmatige schets uitkomst. We besluiten, om het circuit aan het zijdelingse stramien te bouwen.
Afbeelding 37: Schema van het eenvoudige LED circuit Afbeelding 38: Neem het schema over op een kleine handmatige schets, waaruit u kunt opmaken welke individuele componenten moeten worden gesoldeerd. 4.10 Eenvoudig LED circuit Met de hiervoor gemaakte soldeerschets kunt u nu gaan solderen. Begin met de weerstand. Het is een ongevoelige component, die als een draadbrug moet worden behandeld.
naast de weerstand aansluitende stramien de anode van de diode. De kathode soldeert u aan een van de naastliggende strips. Let er bij het solderen op, dat de onderste boringen van de stramiensegmenten vrij moeten blijven. Steek de rode plusleiding van de batterijclip door de boring van de strip, waar u de linker aansluiting van de weerstand hebt gesoldeerd. Steek de zwarte minusdraad in de nog vrije boring van het segment, waar de kathode van de LED aan is gesoldeerd. Soldeer beide draden.
Afbeelding 40: De draden van de batterijclip moeten door de nog vrije boringen aan de beide uiterste contactvlakken worden gestoken en gesoldeerd. Afbeelding 41: Tenslotte moet de verbinding tussen weerstand en LED met rijkelijk soldeer worden gesoldeerd.
Bij uw eerste lossmeltoefening zult u gemerkt hebben, dat er na het lossmelten van een component of een draadbrug en restant soldeer op de soldeerpositie achterblijft. Meestal hoopt zich dat op in de boring, zodat er geen aansluitdraden meer doorgestoken kunnen worden. Hier brengt de lossmeltzuigpomp uitkomst. Die moet eerste worden gespannen. Daartoe moet u de perswagen naar onderen drukken, totdat die klikt.
Afbeelding 43: Nadat de lossmeltzuigpomp een keer is toegepast, is de soldeerbrug verwijderd. 4.11 SMD diode solderen SMD staat voor »surface mounted device« en betekent »op de oppervlakte gemonteerde apparaat«. SMD componenten hebben meestal geen draadaansluitingen, maar moeten direct op de platine worden gesoldeerd. Bovendien zijn ze uitgesproken klein. De bij de soldeercursus behorende SMD diode 1N4148 is, inclusief zijdelingse aansluitingen, slechts 3 mm lang. Het frame meet zelfs maar ongeveer 1,5 mm.
Plaats de SMD diode met een pincet op het inbouwvlak en houd het daar, terwijl u het met de solbeerbout vastzet. Verhit daarvoor voor een seconde de diode aan de zijkant met de voorvertinde pad. Daarmee is de SMD diode aan een kant gesoldeerd. Tenslotte soldeert u het tweede diode-einde op de reeds bekende manier. Ook hier moet het solderen niet langer dan een seconde duren. Afbeelding 44: Vertin eerst een pad met een beetje soldeer. Afbeelding 45: Zelfs onder de loep is de SMD diode nog erg klein.
Afbeelding 46: Terwijl de SMD diode met de pincet in positie wordt gehouden, moeten de voorvertinde pad en de daarop rustende diode-aansluiting worden verhit. Afbeelding 47: Tenslotte moet het tweede einde door het toevoegen van een beetje soldeer worden gesoldeerd. 4.12 SMD operationele versterker solderen SMD ICs, zoals de operationele versterker LM358, moeten net zo worden gesoldeerd als kleine SMD diodes. Omdat ze iets groter zijn is het wat makkelijker.
van het IC veld aan de platine vooraf met een beetje soldeer. Nadat u op basis van de markering de inbouwpositie van de IC hebt vastgesteld, lijnt u hem met een pincet uit op de platine, zodat de aansluitingen direct op het contactoppervlak liggen. Terwijl u de IC met een pincet in positie blijft houden, verhit u de aansluiting op de voorvertinde pad. Daarmee is de SMD-IC vastgezet.
Afbeelding 49: Vertin eerst een pad vooraf. Afbeelding 50: Elke aansluiting moet apart worden gesoldeerd.
4.13 Vlak naast elkaar liggende componenten solderen Met deze oefening begint u stap voor stap de opbouw van een transistor circuit. Wanneer alle componenten vanaf het begin in de laatst gebruikte positie inbouwen, komt u stap voor stap tot een volledig circuit. Het kan zijn dat individuele componenten vlak naast elkaar moeten worden gesoldeerd of door hun aansluitingen kan het nodig zijn, dat zij in de onmiddellijk naastliggende boringen of soldeerogen moeten worden gesoldeerd.
Afbeelding 52: Als men van het midden naar de rand werkt, kunnen vlak naast elkaar liggende solderingen zonder problemen worden gerealiseerd. Afbeelding 53: Met een rustige hand kunnen ook hogere componenten (zoals hier LEDs) aan onmiddellijk ernaast liggende soldeerogen worden gesoldeerd.
4.14 Solderen van gevoelige elektrische componenten Transistors en ICs zijn gevoelige componenten, die niet willekeurig lang mogen worden verhit, omdat ze dan vernietigd zouden worden. Hier gaat het erom, snel en accuraat te solderen. Des te sneller het u lukt een pin van gevoelige componenten te solderen, des te minder worden ze thermisch belast. Solderen moet binnen 2 – 3 seconden plaatsvinden. Let bij het inbouwen van een transistor of IC op de juiste inbouwpositie.
4.15 Door solderen veroorzaakte kortsluitingen opheffen Bij vlak naast elkaar liggende soldeerpunten en componenten, geleidepaden, enz, kan het gebeuren, dat tijdens het solderen een geleidende verbinding wordt gemaakt met het soldeertin. Het circuit is daarmee nog niet verwoest. U kunt het circuit nog repareren door het overtollige soldeer te verwijderen. Hoe het het gemakkelijkst kan worden verwijderd hangt af van de hoeveelheid en de positie. Meestal brengt de lossmeltpomp uitkomst.
Afbeelding 57: Soldeerklonten kunnen door verhitten en opzuigen met de lossmeltpomp worden verwijderd. Afbeelding 58: Hier veroorzaakt soldeer kortsluiting tussen twee stramienen. Het beetje soldeer kan met de soldeerbout worden verwijderd.
Afbeelding 59: Laatste restanten kunnen met een kleine elektronica schroevendraaier of een naald worden weggekrast. 4.16 Transistorcircuit rondmaken Nadat u de weerstanden, de LEDs en de transistor op de platine hebt gesoldeerd, ontbreken alleen nog de batterijclip, enkele draadbruggen en een circuit. Dat maakt u uit twee stukken draad, die u slechts aan een einde op het circuit soldeert. De losse einden isoleert u een beetje. Als u ze tegen elkaar houdt, hebt u het circuit gesloten.
Afbeelding 60: Het afgemaakte circuit 4.17 Schakelingen controleren en te lange einden inkorten Alvorens u het circuit in bedrijf neemt, moet u visueel controleren of alle componenten correct zijn ingebouwd en er geen solderen is vergeten. Pas nu kunt u de te lange einden van de aansluitdraden van de componenten inkorten met een elektronica zijsnijder. Laat daarbij aan de achterkant van de platine nog ongeveer 1 mm extra lengte.
Afbeelding 61: Te lange einden van de aansluitingsdraden kunnen, nadat het circuit klaar is en gecontroleerd, met een elektronica vlaktang worden afgeknepen. Afbeelding 62: De afgeknepen aansluitingen moeten 0,5 – 1 mm uit de platine steken. Afbeelding 63: Aansluitdraden moeten net boven de soldeerkegels worden afgeknepen. 4.18 Lossmelten van meerpotige componenten Eenvoudige componenten, zoals draadbruggen of weerstanden, kunnen probleemloos worden losgesmolten.
een soldeer positie te verhitten en bij het vloeibaar worden de component eruit te trekken. Daar is de lossmeltzuigpomp voor nodig. Verhit eerst een van de soldeerposities van de drie transistoraansluitingen en houd de lossmeltzuigpomp bereid op de werkpositie. Zodra het soldeer vloeibaar wordt ontgrendelt u de pomp, waardoor een deel van het soldeer wordt opgezogen. Herhaal de procedure zo vaak totdat de boring geen soldeer meer bevat. Wendt u dan tot de twee andere aansluitingen.
Afbeelding 66: Met de lossmeltzuigpomp moet met meerdere herhalingen het soldeer volledig uit alle drie de soldeerpunten worden gezogen. 4.19 Het meesterstuk Bouw een schemercircuit voor uzelf volgens het hieronder afgedrukte schema. Bij dit circuit oefent u nogmaals alles wat u in deze soldeercursus hebt geleerd. Daartoe behoort hoe u het circuit op de platine brengt, hoe u de LEDs, transistor, SMD-IC en SMD diode juist inbouwt en hoe u correct soldeert. Bovendien moet u enkele draadbruggen inbouwen.
Afbeelding 67: Circuit van de schemerschakelaar Afbeelding 68: Ongeveer zo moet het afgemaakte circuit eruit zien. 4.20 Andere circuits Met de in het soldeer-leerpakket aanwezige componenten kunt u veel meer circuits solderen, bv. de meeste circuits van de Conrad Electronic Adventskalender voor de jaren 2008, 2009 en 2010. U kunt de sjablonen voor de circuits downloaden onder http://www.elo-web.de/ergaenzungen.
48