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cmyk61(R)

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Edenkoben, Rheinland Pfalz,
17.01.2019,
13:06
(editiert von cmyk61
am 17.01.2019 um 13:09)
 

Entwurf Leiterplatten-Layout (Elektronik)

Hallo zusammen,

ich erstelle gerade ein Tutorial und Übungen für meine Technik-AG um die älteren Schüler in den Entwurf von Leiterplattenlayouts einzuführen. Die Kinder entwerfen und ich werde die PCBs ätzen.
Leider sind quasi alle Tutorials im Netz zu anspruchsvoll, als dass ich diese hierzu verwenden kann. Immerhin muss ich schon bei der Frage beginnen: was ist Strom und was ist Kupfer und was ist ein Isolator :-D
Der Sinn einer Leiterplatte hingegen war allen sofort klar.
Die ersten Layouts sollen ohne Computerunterstützung erstellt werden.

Ich erinnere mich, dass ich vor Jahrzehnten mal ein englisch-sprachiges Buch in Händen hielt, welches in meiner Erinnerung sehr schön auf diese Problematik u.a. mit anschaulichen Grafiken einging. McGraw-Hill?

Leider habe keine Ahnung, wie der Titel lautete noch in welchem Verlag das Buch veröffentlicht wurde.
Hat irgendwer ne Idee wie der Titel lautete?
Kennt jemand Tutorials die auf diese Problematik auf einem nicht allzu hochen Level und doch angemessen eingehen?
Einige wenige 3-D Grafiken fand ich hierzu im Netz die ich jedoch noch anpassen muss.
Auch ein paar Modelle im Maßstab 50:1 plane ich zu basteln.

Womöglich auch einen 555-Schemel. Aber das ist ein anderes Thema. ;-)

Gruß
Ralf

Theo.

17.01.2019,
13:38

@ cmyk61

Entwurf Leiterplatten-Layout

Hallo

Sieh die mal dieses kleine Büchlein an:

https://www.amazon.de/Platinen-%C3%84tztechnik-Layout-selbsterstellten-Platine/dp/3817423810

wenn ich eine Mailadresse hätte könnte ich dir auch einen Scan davon schicken.

Theo

cmyk61(R)

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Edenkoben, Rheinland Pfalz,
17.01.2019,
13:46

@ Theo.

Entwurf Leiterplatten-Layout

Hallo Theo,

probier doch mal meb dot cmyk äddenschn geh em ix dot dehh ehh

Gruß
ralf

»
» Sieh die mal dieses kleine Büchlein an:
»
» https://www.amazon.de/Platinen-%C3%84tztechnik-Layout-selbsterstellten-Platine/dp/3817423810
»
» wenn ich eine Mailadresse hätte könnte ich dir auch einen Scan davon
» schicken.
»
» Theo

Sel(R)

E-Mail

Radebeul,
17.01.2019,
14:52

@ cmyk61

Entwurf Leiterplatten-Layout

Muß es komplett mittels Software sein? Anno meiner Jugendzeit haben wir Millimeterpapier und Bleistift verwendet. Und dann die Platine druntergelegt, leicht die Lötaugen durchgekörnt, dann die Leiterzüge abgezeichnet. Oder eben andere einfache computerlose Technologien verwendet (Abreibefolien z.B.).

Heute könnte man das fertige Layout einscannen, das farbige Millimeterpapier mittels Grafikprogramm entfernen (eine Farbe entfernen...), dann hat man als Grafik das fertige Leiterplattenbild. Damit läßt sich schon viel machen.

Nur so meine Gedanken...

LG Sel

cmyk61(R)

E-Mail

Edenkoben, Rheinland Pfalz,
17.01.2019,
16:20

@ Sel

Entwurf Leiterplatten-Layout

Hallo Sel,

ich schrieb: die ersten Layouts sollen OHNE Computer erstellt werden.

Ich selbst habe quasi die gleiche Entwicklung wie Du durchgemacht ;-) Tusche, Anreibesymbole von Seno und Letraset, Kreppsymbole von Brady ...
Erst mit meinem ersten Atari ST und Data Beckers "Platine ST" begann bei mir das Zeitalter des CAD. Die Entwürfe habe ich aber trotzdem noch jahrelang auf dem Papier erledigt.
Diese Fähigkeiten will ich meinen Schülern vermitteln. Drei sind schon ganz Feuer und Flamme. Noch aber fehlt ihnen der Sinn für Präzision.

Für das Kopieren von Layouts nutze ich SPrint-Layout. Platine abfotografieren und das Image ins Programm laden skalieren und nachzeichnen.
LEIDER hat das Programm ein paar Einschränkungen wie nur 5 Layer oder fehlende T-Verbindungen... Weiß der Geier warum der Programmautor hierbei die Nützlichkeit nicht einzusehen vermag.

Gruß
Ralf


» Muß es komplett mittels Software sein? Anno meiner Jugendzeit haben wir
» Millimeterpapier und Bleistift verwendet. Und dann die Platine
» druntergelegt, leicht die Lötaugen durchgekörnt, dann die Leiterzüge
» abgezeichnet. Oder eben andere einfache computerlose Technologien verwendet
» (Abreibefolien z.B.).
»
» Heute könnte man das fertige Layout einscannen, das farbige
» Millimeterpapier mittels Grafikprogramm entfernen (eine Farbe
» entfernen...), dann hat man als Grafik das fertige Leiterplattenbild. Damit
» läßt sich schon viel machen.
»
» Nur so meine Gedanken...
»
» LG Sel

Sel(R)

E-Mail

Radebeul,
17.01.2019,
17:34
(editiert von Sel
am 17.01.2019 um 17:42)


@ cmyk61

Entwurf Leiterplatten-Layout

» ich schrieb: die ersten Layouts sollen OHNE Computer erstellt werden.

Ok, habe ich überlesen...

» Ich selbst habe quasi die gleiche Entwicklung wie Du durchgemacht ;-) ...
» Diese Fähigkeiten will ich meinen Schülern vermitteln. Drei sind schon ganz
» Feuer und Flamme. Noch aber fehlt ihnen der Sinn für Präzision.

Was mir auch geholfen hat, war das Erstellen der Schaltung auf Lochrasterplatten OHNE Kupferbeschichtung. Zur Verbindung der Bauteile nutzte ich 0,4mm versilberten Kupferdraht (läßt sich echt einfach löten, besser als blankes Kupfer). Zum Teil mache ich das heute noch bei Schaltungen, wo Netzspannung drauf ist (wirklich gute Isolation gegenüber den "normalen" Lochrasterplatten). Nur so richtig fest sind die Bauteile nicht, man kann sich aber behelfen. Ich denke du weißt wie ich das meine. Ein weiterer Vorteil: billiger geht. nicht!

Ist man mit solchen Techniken erstmal bissel warm geworden, so weiß man wieviel Arbeit eine Leitungskreuzung macht. Und man hat ein Gefühl entwickelt, wie man Kreuzungen umgehen kann. Und man fängt an zweiseitig zu bestücken. Das geht mit Platten ohne Kupfer sogar richtig gut. Außerdem bekommt man sehr schnell mit, was Übergangswiderstände, Isolation und Verdrahtungsaufwand eigentlich bedeutet. Auch hier erzähle ich dir nix Neues.

Was die Programme betrifft, da wirds schwer. Ich hatte auch mal gesucht. Es gibt genug Zeugs, jedoch meist in Englisch, barbarisch beschnitten oder nicht begreifbar, ohne Logik. Programme wie Eagle versuchen alles in einem zu realisieren, man braucht praktisch ne Schulung um überhaupt was zustande zu bekommen. Sage ich dir sicher auch nichts, was du ohnehin schon weißt.

Also bleibts irgendwie meiner Meinung nach schon bei der Lochrasterplatte. Über diesen Schritt kommt man ganz gut weiter. Ausgeschlossen ist dann aber definitiv die SMD-Technik (du sprichst von Präzision). Nur denke ich das deine Schüler eh zu jung für solche Feinheiten sind. Natürlich kann man verschiedene Module (auch SMD) auf der Platine stapeln und so eine dritte Dimension (die Höhe) eröffnen. Dann wirds schnell komplex. Vielleicht in diese Richtung?

LG Sel

Edit: Und wenn du Basismaterial von den Kindern fräsen läßt? Also die Leiterbahnen dann manuell erzeugen, ohne Chemie?

Hartwig(R)

17.01.2019,
18:04

@ cmyk61

Entwurf Leiterplatten-Layout

Hallo,

» Die ersten Layouts sollen ohne Computerunterstützung erstellt werden.
was genau heißt das? Ganz ohne PC oder ohne Layout-Programm? Ganz ohne PC würde die Platinenherstellung kompliziert machen.

In einem Präsentationsgrafikprogramm (PowerPoint oder LibreOffice Impress - ich habe beides probiert) das Raster auf 2,54 mm einstellen, und sicherstellen, dass der Ausdruck korrekt erfolgt.
Dann die Bauelemente als Gruppen anlegen mit den Anschlüssen und Umrissen. Bauelemente positionieren (Fang auf Raster). Bauelemente wieder als Gruppe/Ebene sichern. Nun die Verbindungen herstellen, als "Multilinie" von Pin zu Pin, wieder Fang auf Raster. Jetzt den Fang ausschalten und an den Einzelpunkten zwischen den Endpunkten die Leiterbahnen optimieren. Dabei Kriterien wie Leiterbahnlänge (Spannungsabfälle), Leiterbahnabstand und Isolationsabstand berücksichtigen. Welchen Durchmesser müssen Lötaugen haben usw.

Je nach Druck/Belichtungsverfahren den Ausdruck evtl. spiegelbildlich herstellen, für eine Belichtung kann man Overhead-Folie nehmen, beim Belichten muss auf jeden Fall die bedruckte Seite der Folie direkt auf der Fotoschicht liegen. Mit den Druckeinstellungen muss man experimentieren, mit etwas Geduld gehen Tinte oder Laser mit guten Ergebnissen.

Um alles etwas zügiger zu gestalten, könntest Du ein vorbereitetes Dokument (Maßstab, Bauelemente, Leiterbahnen, Lötaugen usw) als Download anbieten.

Grüße
Hartwig

schaerer(R)

Homepage E-Mail

Kanton Zürich (Schweiz),
17.01.2019,
18:31
(editiert von schaerer
am 17.01.2019 um 18:33)


@ Sel

Meine kleine Leiterplatten-Layout Geschichte...

» Muß es komplett mittels Software sein? Anno meiner Jugendzeit haben wir
» Millimeterpapier und Bleistift verwendet. Und dann die Platine
» druntergelegt, leicht die Lötaugen durchgekörnt, dann die Leiterzüge
» abgezeichnet. Oder eben andere einfache computerlose Technologien verwendet
» (Abreibefolien z.B.).

Ich habe ab etwa 1970 bestimmt zwei Jahrzehnte lang, Printlayouts mit speziellen Klebebändern, Klebelötaugen und klebbarne IC- und Stecker-Vorlagen (Prady), ein- und zweiseitig (zwei Folien) hergestellt. Diese Folien sind leicht matt.

Mit einem selbst hergestellten Aluwinkel habe ich die beiden Folien passend daran fixiert, Platine dazwischen geschoben und mit einer doppelseitigen UV-Belichtungsmaschine belichtet. Danach die Platine entwickelt, gewässert und geäzt in Fe-III-Chlorid in einer Schaumätzmaschine. Hier dazu ein alter Link:

"Schlammfreies Eisen-III-Chlorid und Schaumätzer mögen Bier!"
http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/e3chlor.htm

So etwa Anfangs bis Mitte der 1990er-Jahre kam das PCAD auf, das unter dem SOLARIS-Unix lief. Damit lernte ich Layouts herzustellen und benutzte es jahrelang.

--
Gruss
Thomas

Buch von Patrick Schnabel und mir zum Timer-IC NE555 und LMC555:
https://tinyurl.com/zjshz4h9
Mein Buch zum Operations- u. Instrumentationsverstärker:
https://tinyurl.com/fumtu5z9

schaerer(R)

Homepage E-Mail

Kanton Zürich (Schweiz),
17.01.2019,
18:44

@ cmyk61

Entwurf Leiterplatten-Layout

Hallo Ralf,

» Ich selbst habe quasi die gleiche Entwicklung wie Du durchgemacht ;-)
» Tusche, Anreibesymbole von Seno und Letraset, Kreppsymbole von Brady ...
» Erst mit meinem ersten Atari ST und Data Beckers "Platine ST" begann bei
» mir das Zeitalter des CAD. Die Entwürfe habe ich aber trotzdem noch
» jahrelang auf dem Papier erledigt.

Wie ich grad feststelle bist Du auch ein (Ex-)ATARIaner. :ok: :cool:

--
Gruss
Thomas

Buch von Patrick Schnabel und mir zum Timer-IC NE555 und LMC555:
https://tinyurl.com/zjshz4h9
Mein Buch zum Operations- u. Instrumentationsverstärker:
https://tinyurl.com/fumtu5z9

cmyk61(R)

E-Mail

Edenkoben, Rheinland Pfalz,
17.01.2019,
22:32

@ Hartwig

Entwurf Leiterplatten-Layout

Hallo Hartwig,

nein, da musst Du ganz heftig downgraden.
Die Schaltungen für die Kinder sind derzeit:
LED und Vorwiderstand.
Led mit Brückengleichrichter und Vorwiderstand
Netzteil mit Brücke, Elko und 78er Spannungsregler
Verstärker mit LMxxx
Miniorgel mit 3 Transistoren

Eher keine IC-Gräber da hierfür in der Tat passende Software deutlich besser geeignet ist.
Damit sind sie erstmal ausreichend beschäftigt ;-)
Daneben müssen sie ja auch die Bauteile kennen lernen, Bauteileformen und die Eigenheiten der Bauteile.
Dafür braucht man absolut keine Software - aber ein stimmiges und für diese Altersgruppe verständliches Skript.
Da die Knirpse noch Probleme mit der Feinmotorik haben, ist es zudem eine gute Übung um präzises Arbeiten zu erlernen.

Vielleicht kann ich dann irgendwann ab Mai dann mit Computer und KiCad beginnen.
Aber auch SPrint-Layout oder gar Eagle wären eine Alternative.
Es gibt ja so viel was man beibringen könnte.

Eine Fräse ist zwar vorhanden aber da dürfen die Schüler nicht ran. Zu gefährlich.
Da ätze ich doch lieber was die Kinde rja auch nicht machen dürfen.

Gruß
Ralf

»
» » Die ersten Layouts sollen ohne Computerunterstützung erstellt werden.
» was genau heißt das? Ganz ohne PC oder ohne Layout-Programm? Ganz ohne PC
» würde die Platinenherstellung kompliziert machen.
»
» In einem Präsentationsgrafikprogramm (PowerPoint oder LibreOffice Impress -
» ich habe beides probiert) das Raster auf 2,54 mm einstellen, und
» sicherstellen, dass der Ausdruck korrekt erfolgt.
» Dann die Bauelemente als Gruppen anlegen mit den Anschlüssen und Umrissen.
» Bauelemente positionieren (Fang auf Raster). Bauelemente wieder als
» Gruppe/Ebene sichern. Nun die Verbindungen herstellen, als "Multilinie" von
» Pin zu Pin, wieder Fang auf Raster. Jetzt den Fang ausschalten und an den
» Einzelpunkten zwischen den Endpunkten die Leiterbahnen optimieren. Dabei
» Kriterien wie Leiterbahnlänge (Spannungsabfälle), Leiterbahnabstand und
» Isolationsabstand berücksichtigen. Welchen Durchmesser müssen Lötaugen
» haben usw.
»
» Je nach Druck/Belichtungsverfahren den Ausdruck evtl. spiegelbildlich
» herstellen, für eine Belichtung kann man Overhead-Folie nehmen, beim
» Belichten muss auf jeden Fall die bedruckte Seite der Folie direkt auf der
» Fotoschicht liegen. Mit den Druckeinstellungen muss man experimentieren,
» mit etwas Geduld gehen Tinte oder Laser mit guten Ergebnissen.
»
» Um alles etwas zügiger zu gestalten, könntest Du ein vorbereitetes Dokument
» (Maßstab, Bauelemente, Leiterbahnen, Lötaugen usw) als Download anbieten.
»
» Grüße
» Hartwig

bastelix(R)

17.01.2019,
22:37

@ cmyk61

Entwurf Leiterplatten-Layout

Hallo Ralf,

» Vielleicht kann ich dann irgendwann ab Mai dann mit Computer und KiCad
» beginnen.
» Aber auch SPrint-Layout oder gar Eagle wären eine Alternative.
Kennst du Fritzing http://fritzing.org/download/ ?
Ist vielleicht etwas leichter zu verwenden als KiCad und Eagle.