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Aufbau der FC ME 2.1 mit ADXRS620

Warum die aufwendige Selbstbestückerrei....?

Im Juni 2011 wurde der ADXRS610 abgekündigt, deshalb setze ich den ADXRS620 ein.

Der neue ADXRS620 ist unempfindlicher gegenüber Vibrationen, die generell ein Problem bei den MEMS Gyroskopen darstellen.
Meine FC ist bis 8s tauglich, da ich neue "Hochvoltmotorentests" vor habe. Die BL Regler sind auch schon flott.
Als "Schalter" für die Schaltausgänge setze ich neu 2x FETs anstelle von Schalttransitoren ein. Auf den Einsatz von Tantalkondensatoren
verzichte ich.

thread im MK Forum und hier noch ein thread im MK Forum
Bauteilliste Specky angepassst für 8s, T1 und T2 (FET) und einer Schutzdiode für den AD Wandler des Atmegas für die VBAT Messung
und eine Detailauflistung als PDF File

hashbourg aus dem MK Forum hat sich die Mühe gemacht und die Bezugsquellen der Bauteile eingefügt, hier geht es zur Liste

ein User hat mich gebeten den Gyro wieder auf eine Leiterplatte zu backen
der Sturz der FC war so heftig, dass sich der Gyro mit Leiterzügen von der FC gelöst hat, jetzt will ich versuchen diesen zu reballen
und auf einen ADXRS610- Gyroadapter im Reflow Ofen (umgebauten Pizzaofen) zu backen

selbst der Gyrodeckel hat was abgekommen

ich bin schon gespannt ob es gelingt und ob der Gyro wieder funktioniert, der User setzt jetzt als Giergyro einen Gyro mit Leiterplatte
der als Nick bzw. Rollgyro gedacht war ein...

das "raballen" war erfolgreich

auch das backen war erfolgreich, der "kleine" lebt wieder...

die neue FC ME 2.1 funktionierte auf Anhieb!

im Rahmen eingebaut

die Bestückungsseite der fertigen FC ME 2.1

die Leiterseite der fertigen FC ME 2.1

die Seitenansicht der fertigen FC ME 2.1

Gyroadapter aus dem MK Shop, dieser soll einen ADXRS620 Gyro bekommen...
Schablone aus altem Planfilm vom Fotoplotter die mittels Leiterplattenfräse gebohrt wurde zum Auftragen der SMD Lötpaste

hier mal ein Test, der sich mit einem kontrollierten Absenken eines BGA Bausteins auf einer mit SMD Lötpaste
versetzten Leiterplatte beschäftigt, es funktioniert!....

"Absenkmaschine"

Vorrichtung für den Gyroadapter aus dem MK Shop und Lötpastenschablone

durch die Schablone aufgetragene SMD Lötpaste, beim nächsten Versuch wird es noch exakter!

wichtigste Phase beim "backen" im umgebauten Pizza- zum Reflowofen des ADXRS 620 auf ein Gyroadapter
sehr schön kann man sehen, wie die Kondensatoren "einschwimmen", der BGA Sensor sitzt schon durch die "Absenkmaschine" perfekt!

Kontrolle, ob die Balls des ADXRS 620 richtig mit dem Gyroadapter verbunden und keine Kurzschlüsse vorhanden sind

ADXRS 620 Gyroadapter ist komplett

funktioniert auf Anhieb!

Leiterseite und Balls gleichzeitig - ermöglicht ein super Ausrichten des Sensors

3 Achs ACC

FC Leiterplatte mit ADXRS 620 und ACC

Vielen Dank für die Unterstützung ANALOG DEVICES!

ADXRS610 Beschaltung bei der FC ME 2.0

ADXRS610 Beschaltung bei der FC ME 2.1, R10 und R13 werden nicht mehr bestückt! (diese hatten 0R)
Achtung die Bandbreite der Gyros wurde geändert (C59 und R12) und das Gyrossignal wird jetzt niederohmiger ausgekoppelt!

In der Bauteiliste stehen R10; R13; R14; R15; R32; R33 mit 0R drin, R10 und R13 waren in einer "Vorab Version" für den Nick Gyro
verbaut, R14 und R15 für den Roll Gyro. R32 und R33 sind 0R denn ich setze für T1 und T2 FET (2N7002) sein ;)

R10; R13; R14; R15; mit 0R können aus der Bauteilliste gestrichen werden!

R22 (18k) und R26 (220k) bei der FC ME 2.0

Messbereichsanpassung für den Luftdrucksensor durch den Einsatz neuer Widerstandswerte R22 (13k) und R26 (1k1) bei der FC ME 2.1

Diese 2 Widerstände (E96 Baureihe) gibt es nicht bei Reichelt!

aber bei Conrad:

1k1 1% gibt es bei Conrad Bestellnummer 427896 - 62 0,06 Euro
13k 0,1% gibt es auch bei Conrad Bestellnummer 420179 - 62 1,77 Euro

oder bei Farnell:

1k1 0,1% gibt es auch bei Farnell 1670228 0,71 Euro + MWST
13k 0,1% gibt es bei Farnell Bestellnummer 1670242 0,71 Euro + MWST (Mindestbestellmenge 5)

Die FC ME 2.1 besitzt einen eigenen Spannungsregler für den Anschluss eines Spektrum-Sateliten-Empfängers, sowie eine Diode
für die JETI Telemetriedaten. Über diese Diode wird RX und TX des 2. UART vom Atmega 1284P über eine Brücke direkt auf der
Leiterplatte zusammen geschaltet. Dieser Anschluß geht dann zum JETI Satelitenempfänger an den Rückkanal.

Bei FC ME 2.1 wird der Atmega 1284P mit doppelt so großem RAM und Flashspeicher eingesetzt, die I²C Pullupwiderstände wurden erhöht
und in der Buzzerleitung kommt eine Schutz-Diode zum Einsatz. Der Quarz ist jetzt eine fast quadratische Ausführung, der mit nur 12pF
angekoppelt wird.

Bei der FC ME 2.1 kommen im Spannungseingangsbereich jetzt 10µF Keramikkondensatoren mit 25V Spannungsfestigkeit zum Einsatz.

Da ich 2 x DC/DC - Wandler TSR1-2450 mit einer maximalen Eingangsspannung von 36V einsetze, werde ich die Eingangskondensatoren
gleich in der 50V Ausführung verwenden. Wichtig ist es, bei so einer extremen Spannungserhöhung, den Spannungsteiler für die
Eingangsspannungsmessung, bestehend aus R3/R4 im Auge zu behalten! Bei 33,6V (8s) am Eingang fallen 3.05V an R4 ab! Damit kann
der Spannungregler gerade noch so bleiben, die Referenzspannung bei der FC beträgt 3V. Außerdem ist es sehr wichtig, den AD Eingang
des Atmegas mit einer Schutzdiode zu schützen, da bei einem Defekt von R4 der Eingang vom Atmega auf jeden Fall zerstört wird!

Meine neue FC 2.1 ist bis 8s (33,6V) fest. Die BL-Regler sind schon auf knapp 8s getrimmt, meinen neuen "Hochvolt"
Motorentests steht nichts mehr im Wege! (übrigens ist meine FC jetzt Tantalfrei...)

die Schutzdiode für den AD Eingang des Atmegas

Solange die Messspannung kleiner als 5V ist, sperrt die Diode, wird die Spannung größer, verhindert die Diode,
das. Ein zusätzlicher 2,2 K Widerstand begrenzt dann den Strom bei der Spannung von 5,6 V auf unter 0,1 mA.

Die interne Schutzdiode des Amegas verkraftet nur 1mA!

Noch einfacher geht es, den Eingang gegenüber Überspannung abzusichern, mit einer Surpressordiode.

zwei Schaltransistoren mit 100R im Ausgang in der FC ME 2.0

Zwei FETs mit 0R im Ausgang in meiner neuen FC ME 2.1, ich nutze die 100mA Kleinsignal-FET 2N7002, die machen locker 8s mit.
Wer mehr Schaltstrom benötigt kann auch die IRLML2502 mit über 3A Schaltstrom einsetzen, die halten aber nur 4s aus.
(Achtung bei großen Schaltleistungen auf das Magnetfeld achten, das den Kompass ablenken könnte!)

Auf der FC ME 2.1 ist neu eine 5 polige Molexbuchse dazu gekommen, über diese können die I2C Steuerleitungen der BL Regler,
sowie der Buzzer direkt angesteckt werden.

Alle Bauelemente sind vorhanden, da sich in der Lötpaste an der Luft nach ca. 3 Stunden das Flussmittel verabschiedet,
empfliehlt sich nach dem Auftragen der Paste ein zügiges Arbeiten! Die SMD Bauelemete sind schon "frei" gelegt.
Wichtig ist ein Trockentest, ob alle Bauelemente vorhanden sind und die Bauform passt.

die gelaserte Schablone von Chavotronic funktioniert, wenn die Paste auf die FC aufgezogen wird, werde ich eine breitere
Spachtel benutzen, die über die gesamte Breite der Leiterplatte geht

die gelaserte Schablone von Chavotronic aus dem MK Forum

die gelaserte Schablone von Chavotronic, vielen Dank!!!

die gelaserte Schablone, passt super, morgen werde ich einige Tests mit Lötpaste anstellen

die gebohrte Schablone

Lötpaste etwas dicker aufgetragen

Lötpaste etwas dünner aufgetragen

mit Heissluft die Paste zum Schmelzen gebracht

Heidi02 aus dem MK Forum schreibt:

"Wo steht denn geschrieben, daß die ADXRS610 Balls aus bleifreiem Lot haben. Ganz im Gegenteil
die Balls sind aus Pb90Sn10. Dieses Lot schmilzt bei 268 bis 305 Grad. Die Balls an keramischen
BGAs sollen aber eben während des Reflow-Vorgangs nicht schmelzen sondern das Gehäuse in Position
halten. Andere BGA-Gehäuse haben eutektische Balls, welche während des Lötens schmelzen.
Dabei ist deren Oberflächenspannung groß genug um das Gehäuse in der Höhe in Position zu halten.
Bei den Pb90Sn10 Balls wird die eigentliche Lötverbindung, zwischen Leiterplatte und dem Ball,
durch die Lötpaste auf dem Leiterplattenpad hergestellt."

mal so zum "Nachdenken..."

hier sieht man den ADXRS Sensor auf der FC - Leiterplatte, schaut euch die originalen Balls an (Lead Ceramic Ball Grid Array [CBGA])
an den Ecken sieht man sehr schön den Höhenunterschied von 0,15mm (der Sensor ist noch nicht verbacken!) guter Artikel, siehe Seite 3!