Nokia 3210 Retro Fit Board Teil 7

Die Prototypen Boards sind da. 10 Leiterplatten des 6-lagigen Designs sind letze Woche angekommen und ich habe mit der Bestückung einer Leiterplatte begonnen. Wie in den Videos 1 und 2 gezeigt, ist das manuelle Löten ein zeitaufwändiges Unterfangen.

Die über 150 Komponenten müssen zuerst einmal sortiert und bereitgelegt werden. Dann kann die eigentliche Bestückarbeit beginnen. Für dieses Projekt habe ich mich entschieden alles per Hand zu löten, also keine Schablone mit Lötpaste zu verwenden. Das hätte den Bestückungsprozess zwar beschleunigt, aber macht es für die Inbetriebnahme schwerer. Die kann nämlich jetzt Stück für Stück erfolgen, da nicht alle Komponenten bestückt sind. Für einen zweiten Produktionslauf, würde ich die Lötpasten-Schablone bevorzugen.

Mit etwas Übung und einem professionellen Lötkolben* kann man 0402 Bauteile problemlos löten. Für die ICs habe ich Lötpaste, Flussmittel* und ein Heißluftfön*.

Beim Zusammensetzen sind mir ein paar kleine Fehler aufgefallen. Einige Löcher, die für Befestigungsschrauben oder Kuststoffbolzen im Gehäuse vorgesehen sind, passen nicht genau. Hier muss das Gehäuse angepasst, oder das Loch aufgefeilt werden. Es ist aber nichts dramatisches.

Ebenso passt die Metall-Rückseite nicht mehr drauf, wenn der JTAG Stecker und die Kopfhörerbuchse bestückt sind. Auch hier muss das Gehäuse angepasst werden.

Die Nächten Tage wird es mit der Software weiter gehen.

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Heizung automatisiert. Mit Home Assistant und MAX!

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 Kurz vor der kalten Jahreszeit, bevor die Heizungen wieder auf Hochtouren laufen habe ich meinem Hausautomatisierungs-System eine steuerbare Heizung verpasst. Das MAX! System von eQ-3 besteht aus meheren Komponenten: Dem Thermostat an der Heizung, einem Sensor, der den Fensterzustand (offen, geschlossen) erkennt und ein Thermostat an der Wand, das die Temperatur anzeigt. Pro Zimmer können diese Geräte miteinander kommunizieren und autark arbeiten. Mit Hilfe des MAX! Cube LAN Gateways können mehrere dieser Gruppen miteinander agieren. Für die Wohnung habe ich also die drei meist genuzten Heizkörper und alle Fenster mit Thermostaten und Sensoren ausgestattet. Das Wohnzimmer hat noch ein Wandthermostat bekommen. Im Bad habe ich ebenfalls ein Thermostat an der Heizung, ein Sensor am Fenster und eine Anzeige an der Wand. Beide Gruppen sind mit dem MAX! Cube verbunden. Home Assistant ist ebenfalls mit dem MAX! Cube verbunden und kann so die Temperaturen der Sensoren auslesen und schreiben.

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Jetzt fehlt nur noch die Einbindung in die Automatisierung der Wohnung. Home Assistant bringt eine Schnittstelle für MAX! mit. Daher muss in der configuration.yaml nur noch die IP vom MAX! Cube eintragen. Die bezieht der Cube vom DHCP Server über die Ethernet Schnittstelle.

maxcube:
host: 192.168.0.10

Sobald Home Assistant verbunden ist, stehen die Werte als Devices zur Verfügung. Die Fenstersensoren sind als binäre Schaltsensoren, die Thermostate als Thermostat mit Temperaturkurve und verschiedenen Einstellmöglichkeiten abgebildet.
Einige der MAX! Sensoren in der Übersicht
Für die Zukunft fehlen hier noch die ganzen Automatisierungen. Diese sind im Moment über den MAX! Cube gesteuert, sollen aber schlussendlich über Home Assistant laufen.

Nokia 3210 Retro Fit Board Teil 6

Es geht voran mit dem Projekt. Nachdem ich den Audio Teil der Schaltung durch ein paar einfacher lötbare Teile getauscht und das Layout angepasst hatte, konnte ich mit den Feinheiten beginnen. Dazu gehören alle DRC Fehler zu betrachten. Jeder dieser Fehler könnte im späteren Produkt also der Leiterplatte zu Kurzschlüssen oder anderen Problemen führen. Nachdem in einem weiteren Review das Design vollständig überprüft ist, kann ich die Leiterplatte bestellen. Es gibt eine vielfältige Auswahl an PCB Herstellern. Viele dieser Hersteller sind aus dem Asiatischen Gebiet und können Leiterplatten zu unglaublich günstigen Preisen zu erstaunlicher Qualität herstellen. Bei einer 6-lagigen Platte ist das allerdings ein wenig anders. Hier muss ein wenig mehr Aufwand getrieben werden um die Leiterplatte zu erzeugen. Dadurch treten auch bei den Asiatischen Herstellern Kosten auf, die an den Kunden weitergegeben werden. Es ist also nicht ungewöhnlich Angebote zu bekommen, die im Bereich der europäischen Konkurrenten liegen.

Hersteller Eurocircuits multicb EasyEDA Smart Prototyping PCBJOINT
Anzahl 5 5 5 5 5
Stückpreis 54,88 38,78 25,81 48,30 50,92
Gesamtpreis 274,41 193,90 129,07 241,52 254,61
Lieferzeit 7 6 14 16 14
Porto 0 20 19,82 19,34 20,69
Summe 274,41 213,90 148,89 260,86 275,30
Anzahl 10 10 10 10 10
Stückpreis 35,38 26,26 13,44 24,76 26,93
Gesamtpreis 353,79 262,60 134,44 247,60 269,30
Lieferzeit 7 6 14 16 14
Porto 0 20 19,82 19,34 20,69
Summe 353,79 282,60 154,26 266,94 289,99

Wie es im Moment aussieht wir des wohl entweder multicb als europäischer Hersteller, oder eben EasyEDA also asiatischer Anbieter.

Das Design sieht im Moment so aus wie oben gezeigt. Für die Fertigung der Leiterplatte muss an den von KiCad erzeugten Gerber Daten allerdings eine Kleinigkeit geändert werden. KiCad bietet nicht die Möglichkeit die Restringe der Vias auf den einzelnen Lagen gesondert zu bearbeiten. In diesem Design musste das Pad des Controllers an Masse angebunden werden, einerseits um einen guten elektrischen Anschluss an die Masseplane zu bekommen, andererseits um Temperatur an das Kupfer der Leiterplatte abgeben zu können. Das Problem dabei ist leider, dass das Pad direkt hinter einer Kontaktfläche für die Knackfrösche der Tastatur liegt. Also müssen wir in dem Isolationsbereich der Kontaktfläche Vias bohren. Dabei bleiben aber auf der Oberseite nur ein sehr kleiner Bereich zwischen Kontaktring und Via übrig.

Wie man sieht ist im linken Bild die Wahrscheinlichkeit eines Kurzschlusses zwischen den Kontaktflächen und der Via sehr hoch. Der Kupferring der Via ist aber für diese Schaltung auf der Top Seite nicht wichtig. Also können wir das überflüssige Kupfer entfernen. Zur Sicherheit machen wir dann noch einen Tropfen Beschriftungslack drauf und gut ist. Das geht mit GerbV ganz einfach.

KiCad improved via management

Today I am putting out the first version of my KiCad via improvements. I created this during routing of my Nokia Retro Fit project. The board I wanted to create has this layer stack:

As you can see I want to be able to create micro vias on the layers 1,2,3 and 6,7,8. Using even the nightly builds of KiCad only allows you to place micro vias on the top or bottom to the adjacent layer below. so from 1 to  2 and 7 to 8. This where my additions come into to play.

I enhanced the user vias diameter and drill part of the Design Rules dialog. It now comes with more options.

  • Via Type (Through, Blind/Burried, Micro)
  • Start Layer
  • End Layer

The via class has those additional values as well.

Placing a micro vias during layout does not yet work as intended, but I am working on it. You can change it after placement nonetheless. So placing vias is not yet as comfortable as I would like it to be.
Editing a via after placing now gives you this dialog:

It gives you a list of all the vias created and you can double click to change the values below. It does not let you enter values that are not listed in the user via list. But you can select the „Add user via“ checkbox to add your desired values to the list of user vias.

With this modifications to the KiCad source code I think I should be able to finish routing my DDR3 signals.

The issue with measuring the tracks still is on my list of things to do. Placing micro vias in a sensible way was more important to achieve though.

To try out the changes for yourself you can find the source code here

KiCad Via Eigenschaften Dialog

Ich habe meine erste Änderung im KiCad Quelltext als Patch in die Mailingliste gegeben. Diese Änderung ermöglicht es den Via Eigenschaften Dialog dazu zu verwenden, den Via Typ, Start- und Endlage, sowie die Bohr- und Kupferdurchmesser festzulegen.

Ändern des Via Typs

Ist der Netzklassen Durchmesser der Via kleiner als der angegebene Wert, wird eine Meldung angezeigt, mit der die Größe der Netzklasse übernommen werden kann. Das ist hilfreich, wenn eine Micro-Via zur Through-Hole werden soll, denn die ist meistens größer als die Micro-Via.


Der Patch befindet sich gerade in der Diskussion und wird eventuell in leicht abgeänderter Form in der nächsten Zeit integriert.

Wer den Dialog selbst mal ausprobieren möchte, findet das Projekt hier.