DE102016205169A1 - Method of making a circuit (electronics), system and electrical connector thereto - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Herstellen einer mehrere elektrische und/oder elektronische Bauteile (7a, ...) umfassenden, elektrischen oder elektronischen Schaltung, wobei eine mit einem Lochraster (5-R) versehene Platine (5) verwendet wird, um elektrische Verbindungen zum elektrischen miteinander Verbinden der mehreren Bauteile (7a, ...) anzuordnen, und wobei diese Platine (5) für eine Bestückung mit den mehreren Bauteilen (7a, ...) verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Bildschirms (6) sowohl beim Anordnen der elektrischen Verbindungen als auch bei der Bestückung eine oder mehrere, optisch wahrnehmbare Positionierungsanzeige(n) gegeben wird/werden.Method for producing an electrical or electronic circuit comprising a plurality of electrical and / or electronic components (7a, ...), wherein a printed circuit board (5) provided with a perforated grid (5-R) is used to connect electrical connections for electrical connection to one another the plurality of components (7a, ...), and wherein said board (5) for use with the plurality of components (7a, ...) is used, characterized in that by means of a screen (6) both in arranging the electrical connections as well as in the assembly one or more, visually perceptible positioning indicator (s) is / are given.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von elektrische und/oder elektronische Bauteilen aufweisenden Schaltungen beliebiger Art, insbesondere zum prototypischen Aufbau von solchen Schaltungen. Alternativ werden solche Schaltungen nachfolgend auch als „Elektronik“ bezeichnet. Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf ein System zum derartigen Herstellen („Kit“ von Einzelkomponenten), das im Rahmen eines solchen Verfahrens zum Einsatz kommen kann. Schließlich bezieht sich die Erfindung auf elektrische Verbinder, die im Rahmen eines solchen Verfahrens/Systems zum Einsatz kommen können. The present invention relates to a method for producing electrical and / or electronic components having circuits of any kind, in particular for the prototypical structure of such circuits. Alternatively, such circuits are also referred to below as "electronics". Moreover, the invention relates to a system for such production ("kit" of individual components), which can be used in the context of such a method. Finally, the invention relates to electrical connectors which can be used in the context of such a method / system.
Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl manueller Herstellungsverfahren zum Aufbau von Schaltungen (also Elektronikprodukten) bekannt. Bekannt sind dabei insbesondere auch Verfahren, die eine visuelle Unterstützung bei einem solchen Aufbau bzw. einer solchen Herstellung bieten. Hierzu sei beispielsweise auf
Die bekannten Verfahren bedingen jedoch einen hohen Aufwand (Zeitbedarf), die Verwendung einer Vielzahl unterschiedlicher Werkzeuge, die Notwendigkeit manueller Lötprozesse und/oder die Problematik hoher Fehlerraten beim Herstellen (z. B. durch falsches Anordnen elektrischer Verbindungen oder durch falsches Anordnen mittels solcher Verbindungen zu verbindender elektrischer oder elektronischer Bauteile). However, the known methods require a great deal of effort (time requirement), the use of a large number of different tools, the need for manual soldering processes and / or the problem of high error rates during manufacture (eg by incorrectly arranging electrical connections or incorrectly arranging by means of such connections connecting electrical or electronic components).
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, ein einfaches, fehlersicheres, portables, wenige Werkzeuge verwendendes, schnell und einfach umsetzbares und/oder Lötprozesse möglichst vermeidendes Verfahren (ebenso: System), das insbesondere auch von relativ unerfahrenen Benutzern eingesetzt werden kann, zur Verfügung zu stellen. Ebenso sollen im Rahmen eines solchen Verfahrens/Systems einsetzbare elektrische Verbinder zur Verfügung gestellt werden. It is therefore an object of the present invention to provide a simple, fail-safe, portable method which uses few tools and which can be implemented quickly and easily and / or as far as possible avoids soldering processes (also: system), which can also be used by relatively inexperienced users put. Likewise, in the context of such a method / system usable electrical connectors are to be made available.
Nachfolgend werden das Verfahren, das System und die elektrischen Verbinder zunächst allgemein, dann anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben. Hereinafter, the method, the system and the electrical connectors will be described first generally, then by way of an embodiment.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren beschreibt Anspruch 1. A method according to the invention is described in
Die Schaltung kann eine beliebige Topografie elektrischer Verbindungen von elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen sowie beliebige solche Bauteile aufweisen. Alternativ zum Begriff der Schaltung wird nachfolgend kurz der Begriff der „Elektronik“ verwendet. Insbesondere kann es sich bei der Schaltung bzw. Elektronik um eine Versuchsschaltung und/oder einen Elektronik- bzw. Schaltungsprototyp handeln. The circuit may have any topography of electrical connections of electrical and / or electronic components and any such components. As an alternative to the concept of the circuit, the term "electronics" is used briefly below. In particular, the circuit or electronics may be a test circuit and / or an electronic or circuit prototype.
Der Begriff der Platine ist erfindungsgemäß sehr allgemein zu verstehen: Diese muss keine vorgedruckten elektrischen Leitungen oder dergleichen aufweisen (und tut dies in der Regel auch nicht). Im einfachsten Fall ist eine erfindungsgemäße Platine eine simple, flache, nicht leitende Platte (z. B. aus einem Kunststoffmaterial, jedoch sind auch Hartpapiere als Material möglich) mit den Löchern bzw. den Bohrungen des Lochrasters darin. The term of the board according to the invention is to be understood in a very general way: it does not have to (and usually does not have) any pre-printed electrical lines or the like. In the simplest case, a circuit board according to the invention is a simple, flat, non-conductive plate (eg of a plastic material, but also hard papers are possible as a material) with the holes or the holes of the perforated grid therein.
Unter einem Lochraster wird ein in der Regel zweidimensionales Raster (grundsätzlich sind aber auch ein- oder dreidimensionale Raster möglich) verstanden. Die Platine gemäß des Haupt-Verfahrensanspruchs wird vereinfacht auch als Lochplatine bezeichnet. (Sofern nachfolgend von einer Platine die Rede ist, ist immer die Platine aus dem Haupt-Verfahrens- bzw. aus dem Haupt-Systemanspruch gemeint, im Unterschied zur Adapterplatine, vgl. nachfolgend, die immer explizit als Adapterplatine bezeichnet ist.) Insbesondere kann es sich bei der Platine um eine Steckplatine (Englisch „breadboard“) oder um eine Lochrasterplatine handeln. Under a breadboard is usually a two-dimensional grid (but in principle are also one or three-dimensional grid possible) understood. The board according to the main method claim is simplified referred to as a punched board. (Unless hereinafter referred to as a board, the circuit board from the main process or from the main system claim is always meant, in contrast to the adapter board, see below, which is always explicitly referred to as an adapter board.) In particular, it can the board is a breadboard or a breadboard.
Ein Loch kann ein Durchgangsloch bzw. eine Durchgangsbohrung sein, es muss aber keine solche vollständige Durchbrechung der Platine senkrecht zu ihrer Platinenebene gegeben sein, sondern es kann sich (insbesondere beim Verwenden einer transparenten Platine) auch um ein Senkloch bzw. um eine Senkbohrung handeln. A hole may be a through hole or a through hole, but it must be given no such complete opening of the board perpendicular to its board plane, but it can (especially when using a transparent board) also be a sink hole or a counterbore.
Die Bestückung der Platine mit den Bauteilen kann insbesondere indirekt mittels einer Adapterplatine erfolgen (die vorzugsweise ebenfalls ein Lochraster aufweist; es können jedoch auch Adapterplatinen eingesetzt werden, die kein Lochraster aufweisen, sondern lediglich einzelne, nicht in einem regelmäßigen Raster eingebrachte Bohrungen). Indirekt heißt, dass die Adapterplatine auf ihrer der Platine abgewandten Oberfläche (Oberseite) mit den Bauteilen versehen ist/wird, wobei dann die Adapterplatine wie nachfolgend noch beschrieben mit ihrer Unterseite auf/an der Platine platziert (insbesondere: fixiert) wird. Es existieren dann in der Regel elektrische Durchführungen von den Bauteilen durch die Adapterplatine hindurch zur Platine. Siehe dazu auch das nachfolgende Ausführungsbeispiel. The assembly of the board with the components can in particular be carried out indirectly by means of an adapter board (which preferably likewise has a perforated grid, but it is also possible to use adapter boards which do not have a breadboard, but only individual bores not introduced in a regular grid). Indirectly means that the adapter board is provided on its surface remote from the board (top) with the components / is, in which case the adapter board as described below with its bottom placed on / on the board (especially: fixed) is. There are then usually electrical feedthroughs from the components through the adapter board through to the board. See also the following embodiment.
Die Platine kann zweischichtig ausgebildet sein bzw. aus zwei getrennten, einstückigen, mit ihrem jeweiligen Lochraster fluchtend übereinander gelegten Teilplatinen bestehen bzw. solche Teilplatinen enthalten. Dies dient dazu, eine höhere Gesamtdicke senkrecht zur Platinenebene zu erhalten, so dass Abschnitte bzw. Enden der Fixierungselemente der elektrischen Verbinder (siehe nachfolgend) auf der bildschirmzugewandten Seite nicht aus den Löchern der Platine austreten, also den Bildschirm nicht berühren. The board may be formed in two layers or consist of two separate, one-piece, with their respective hole pattern in alignment superposed sub-boards or contain such sub-boards. This serves to obtain a higher total thickness perpendicular to the board plane, so that Do not exit sections of the fixing elements of the electrical connector (see below) on the screen side from the holes of the board, so do not touch the screen.
Die unten liegende bzw. untere Teilplatine kann mechanisch stabiler als die oben liegende bzw. obere Teilplatine ausgeführt sein, damit beim Einstecken der Fixierungselemente in Löcher des Lochrasters der Platine (bzw. der beiden Teilplatinen) entstehende Kräfte aufgenommen werden können (Schutz des Bildschirms, siehe nachfolgend). The lower or lower sub-board may be made mechanically more stable than the upper or upper sub-board, so that upon insertion of the fixing elements in holes of the breadboard of the board (or the two sub-boards) resulting forces can be absorbed (screen protection, see below).
Das elektrische Verbinden (Verdrahten) der an unterschiedlichen Orten auf der Platine durch (vorzugsweise indirekte) Bestückung aufzubringenden Bauteile erfolgt bevorzugt über zumindest abschnittsweise flexible bzw. biegbare elektrische Verbinder (vgl. Haupt-Systemanspruch), die vorzugsweise jeweils zumindest einen elektrischen Leiter (vorzugsweise zumindest abschnittsweise elektrisch abisoliert) z.B. aus Kupferdraht enthalten können. Das elektrische Verbinden bzw. das Herstellen einer elektrischen Verbindung bzw. eines elektrischen Verbindungsabschnitts (mittels eines oder mehrerer elektrischen/r Verbinder(s)) wird nachfolgend vereinfacht auch als Verdrahten bezeichnet. Dies heißt aber nicht, dass die elektrischen Verbinder Drähte enthalten müssen. Es können z. B. auch mehrere gedruckte, abschnittsweise starre Leitungsabschnitte, die zusammen einen elektrischen Leiter bilden, verwendet werden, auch wenn flexible Drähte vorteilhaft sind. The electrical connection (wiring) of the components to be applied at different locations on the board by (preferably indirect) mounting preferably takes place via at least partially flexible or bendable electrical connectors (see main system claim), which preferably each comprise at least one electrical conductor (preferably at least electrically stripped in sections) eg may contain copper wire. The electrical connection or the establishment of an electrical connection or section (by means of one or more electrical connector (s)) is also referred to below as wiring. This does not mean, however, that the electrical connectors must contain wires. It can z. As well as several printed, partially rigid line sections, which together form an electrical conductor, can be used, even if flexible wires are advantageous.
Unter einem Bildschirm wird in der Regel eine beliebige (in der Regel in Form eines zweidimensionalen Arrays bzw. eines zweidimensionalen Rasters ausgebildete) Anordnung von einzelnen Bildpixeln verstanden, die in der Regel unabhängig voneinander ansteuerbar und dadurch in der Regel unabhängig voneinander einzeln zum Leuchten bringbar sind. Dies schließt Vorrichtungen mit elektronenstrahlbasierter Erzeugung eines „Pixelrasters“ (Kathodenstrahlröhren) mit ein. Dabei können insbesondere an beliebigen Orten des zweidimensionalen Pixelrasters mehrere einzelne Pixel oder auch zusammenhängende Nachbarpixelgruppen gleichzeitig (oder auch nacheinander) zum Leuchten gebracht werden. Bildschirme sind insbesondere in Form eines Smartphones oder eines Tablets erfindungsgemäß einsetzbar. Under a screen is usually any (usually in the form of a two-dimensional array or a two-dimensional grid trained) arrangement of individual image pixels understood, which are usually controlled independently of each other and thereby usually independently of each other individually lit up , This includes devices with electron beam based generation of a "pixel raster" (cathode ray tubes). In this case, in particular at arbitrary locations of the two-dimensional pixel grid, a plurality of individual pixels or even contiguous neighboring pixel groups can be lit simultaneously (or also one after the other). Screens can be used according to the invention, in particular in the form of a smartphone or a tablet.
Als abkürzendes Synonym zu „optisch wahrnehmbar“ wird nachfolgend der Begriff „visuell“ verwendet. Eine Positionierungsanzeige ist somit in der Regel ein(e) durch den bzw. am Bildschirm temporär (also über eine definierte Zeitdauer) angezeigte(s), in der Regel zweidimensionale(s) Bild oder Bildfolge. As a shorthand synonym for "visually perceptible", the term "visual" is used below. As a rule, a positioning display is therefore a picture or image sequence that is displayed temporarily by the screen (ie over a defined period of time), as a rule two-dimensional image (s).
Vorzugsweise erfolgt das Anordnen der elektrischen Verbindungen zeitlich vor der Bestückung. The arrangement of the electrical connections preferably takes place before the assembly.
Die optische Positionierungsanzeige erfolgt beim Anordnen der elektrischen Verbindungen in der Regel mit dem Ziel einer korrekten Positionierung von Teilen bzw. von Teilabschnitten (insbesondere: von Pins und von Leiter- bzw. Drahtabschnitten, vgl. nachfolgendes Ausführungsbeispiel) der elektrischen Verbindungen. Die optische Positionierungsanzeige erfolgt beim Bestücken in der Regel mit dem Ziel der korrekten Positionierung der Bauteile (und/oder der für diese eventuell verwendeten Adapterplatinen) relativ zueinander und/oder relativ zur Platine. When positioning the electrical connections, the optical positioning display generally takes place with the aim of correct positioning of parts or of subsections (in particular: of pins and conductor or wire sections, see the following exemplary embodiment) of the electrical connections. The optical positioning display takes place during assembly usually with the aim of correct positioning of the components (and / or possibly used for this adapter boards) relative to each other and / or relative to the board.
Vorteilhafterweise realisierbare Merkmale lassen sich Anspruch 2 entnehmen. Advantageously realizable features can be found in
Abkürzend wird nachfolgend auch von einem manuellen Verfahren bzw. von einem mittels des Bildschirms visualisierten, manuellen Herstellungsverfahren gesprochen. (Insbesondere zeigt das Ausführungsbeispiel ein solches Verfahren.) In the following, a manual method or a manual production method visualized by means of the screen is also referred to below. (In particular, the embodiment shows such a method.)
Grundsätzlich ist es erfindungsgemäß aber auch denkbar (wenn auch nicht im Schwerpunkt der Erfindung liegend), das Verfahren bzw. das erfindungsgemäße System robotergestützt bzw. als roboterisiertes Handhabungssystem, also mittels eines/mehrerer Roboter, durchzuführen bzw. auszubilden. In principle, however, it is also conceivable (although not in the focus of the invention) to carry out or form the method or the system according to the invention robotically or as a robotized handling system, ie by means of a robot or robots.
In letztgenannter Variante kann der Bildschirm die optische(n) Positionierungsanzeige(n) auch z. B. im Infrarotbereich (IR) geben (anders als beim manuellen Verfahren, das in der Regel eine Bildschirmanzeige im sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums, also ca. zwischen 380 nm und 750 nm bedingt, da ein Benutzer die Bildschirmanzeige beobachten muss). In the latter variant, the screen, the optical (n) positioning display (s) also z. B. in the infrared range (IR) (unlike the manual method, which usually requires a screen display in the visible range of the electromagnetic spectrum, ie approximately between 380 nm and 750 nm, since a user must watch the screen display).
Die Umsetzung der gegebenen optischen Anzeige(n) in konkrete Schritte des Anordnens elektrischer Verbindungen und/oder des Bestückens kann beim robotergestützten Verfahren/System erfolgen, indem die optische(n) Positionierungsanzeige(n) beispielsweise über (ein) IR-empfindliche(s) Kamerasystem(e) ausgewertet wird/werden und in entsprechende Bewegungsanweisungen für das roboterisierte Handhabungssystem (bzw. für Handhabungsglieder desselben) umgesetzt wird/werden. Die Bewegungsanweisungen führen dann die entsprechenden Handhabungsschritte durch, die beim manuellen Verfahren manuell durch den Benutzer erfolgen. The implementation of the given visual display (s) into concrete steps of arranging electrical connections and / or placement may be performed in the robotic method / system by transmitting the optical positioning indicator (s) over, for example, an IR-sensitive (s). Camera system (s) is evaluated / and be implemented in corresponding movement instructions for the robotized handling system (or for handling members of the same) / be. The move instructions then perform the appropriate handling steps that are manually performed by the user in the manual procedure.
Weitere vorteilhafterweise realisierbare Merkmale sind Anspruch 3 zu entnehmen. Further advantageously realizable features are given in
Für die bereits genannten und alle nachfolgenden abhängigen Ansprüche gilt, dass die Merkmale derselben auf beliebige Art und Weise (im Rahmen der Anspruchsstruktur) miteinander kombiniert werden können. Insbesondere können einzelne Merkmale eines abhängigen Anspruchs auch weggelassen werden oder auch auf andere Art und Weise als in den abhängigen Ansprüchen beschrieben mit Merkmalen anderer abhängiger Ansprüche kombiniert werden. For the already mentioned and all subsequent dependent claims, the features of the same apply in any manner (in the Frame of the claim structure) can be combined. In particular, individual features of a dependent claim may also be omitted or otherwise combined with features of other dependent claims as described in the dependent claims.
Gemäß des ersten Schrittes werden also die Platine und der Bildschirm zunächst relativ zueinander fixiert. Dies geschieht in der Regel so, dass die Anzeigeebene des Bildschirms und die Platinenebene parallel zum Liegen kommen und dass der Benutzer durch das Lochraster bzw. die Löcher des Lochrasters der Platine hindurch Pixel des Bildschirms sehen kann. Der Benutzer kann dadurch, falls (von der dem Bildschirm gegenüberliegenden Seite der Platine aus gesehen) hinter den Löchern liegende Bildpixel mit dem Bildschirm beleuchtet werden, die so beleuchteten Pixel als Positionierungsanzeige der Positionen der entsprechenden Löcher (bzw. bei Beleuchtung eines einzelnen Loches des entsprechenden Loches) wahrnehmen. Wird eine transparente Platine verwendet, so kann eine solche Positionierungsanzeige durch den Boden eines Senkloches in der Platine hindurch wahrgenommen werden, es sind dann keine die Platine vollständig durchbrechenden Bohrlöcher notwendig. Besteht die Platine aus zwei Teilplatinen, so kann der Bildschirm an derjenigen Teilplatine fixiert werden, die auf der dem elektrischen Leiter des elektrischen Verbinders (siehe nachfolgend) bzw. die auf der der Adapterplatine (vergleiche nachfolgend) abgewandten Seite positioniert ist. According to the first step, the board and the screen are first fixed relative to each other. This is usually done so that the display level of the screen and the board level come to lie parallel and that the user through the hole pattern or the holes of the breadboard of the board through pixels of the screen can see. In this way, if the image pixels lying behind the holes (viewed from opposite side of the board) are illuminated with the screen, the user can display the pixels thus illuminated as a positioning indicator of the positions of the corresponding holes (or if a single hole of the corresponding hole is illuminated) Hole). If a transparent board is used, such a positioning indicator can be perceived through the bottom of a countersunk hole in the board, and then no holes that completely break through the board are necessary. If the board consists of two sub-boards, the screen can be fixed to the sub-board which is positioned on the side facing away from the electrical conductor of the electrical connector (see below) or on the side facing away from the adapter board (see below).
Das Fixieren kann beispielsweise mittels einer temporär haftvermittelnden Schicht (beispielsweise: Klebeschicht oder Klett- bzw. Klebeband) geschehen. Es sind aber auch andere, rein mechanische Mittel, wie z. B. Halterungen, Klemmen oder dergleichen, zum Fixieren der Platine am Bildschirm (oder umgekehrt) einsetzbar. The fixing can be done for example by means of a temporary adhesion-promoting layer (for example: adhesive layer or Velcro or adhesive tape). But there are also other, purely mechanical means, such. As brackets, clamps or the like, for fixing the board on the screen (or vice versa) can be used.
Gemäß des zweiten Schrittes werden bevorzugt genau zwei Löcher in der Platine optisch wahrnehmbar hervorgehoben (paarweises Hervorheben). Iterativ, vergleiche nachfolgend, kann ein solches paarweises Hervorheben dann sukzessive zum Aufbau weiterer elektrischer Verbindungen fortgeführt werden, indem jeweils die Hervorhebung genau eines der zwei bereits hervorgehobenen Löcher beibehalten wird während die Hervorhebung des anderen Loches in der Bildschirmanzeige beendet wird, und indem danach jeweils genau ein weiteres, nicht mit diesen beiden Löchern identisches Loch optisch neu in der Bildschirmanzeige hervorgehoben wird (so dass ein neues Lochpaar optisch hervorgehoben wird). According to the second step, preferably exactly two holes in the board are highlighted visually perceptible (pairwise highlighting). Iteratively, see below, such pairwise highlighting can then be successively continued to build up further electrical connections by maintaining the emphasis on precisely one of the two holes already highlighted while terminating the highlighting of the other hole in the screen display, and thereafter exactly another, not identical with these two holes hole is visually highlighted in the screen (so that a new pair of holes is highlighted).
Dies ist vorteilhaft, weil so Mehrdeutigkeiten über den Verlauf der anzuordnenden elektrischen Verbindung(en) vermeidbar sind. This is advantageous because ambiguities over the course of the electrical connection (s) to be arranged can thus be avoided.
Es können aber auch mehr als zwei Löcher (beispielsweise drei Löcher) optisch wahrnehmbar hervorgehoben werden. Beispielsweise können gleichzeitig drei (oder auch noch mehr) Löcher hervorgehoben werden, wenn dem Benutzer anhand zusätzlicher Informationen klar ist, wie (also insbesondere in welcher Reihenfolge) die mehr als zwei Löcher mittels einer/mehrerer elektrischen/r Verbindung(en) elektrisch zu verbinden sind. Solche zusätzlichen Informationen können insbesondere auch über den Bildschirm gegeben werden, indem z. B. Nummern im Bereich der Lochöffnungen eingeblendet werden (wenn der Lochdurchmesser in der Platine hinreichend groß ist) oder indem ein Farbcode verwendet wird, also z. B. eine Positionierungsanzeige mittels eines Farbcodes erfolgt, der entsprechend der Anzahl gleichzeitig hervorzuhebender Löcher schritt- bzw. lochweise von heller zu dunkler übergeht. However, more than two holes (for example, three holes) can be highlighted visually perceptible. For example, three (or even more) holes can be highlighted at the same time, when the user knows from additional information how to electrically connect (more particularly in which order) the more than two holes by means of one or more electrical connections are. Such additional information can be given in particular on the screen by z. B. numbers in the area of the hole openings are displayed (if the hole diameter in the board is sufficiently large) or by using a color code, ie z. B. a positioning display by means of a color code, the stepwise or hole-wise changes from lighter to darker according to the number of holes to be highlighted simultaneously.
Die Reihenfolge kann auch dadurch kenntlich gemacht werden, dass eine Linie immer die zu verbindenden Löcher visuell anzeigt. Dies ist eine besonders vorteilhafte Ausführung. The order can also be indicated by a line always visually indicating the holes to be connected. This is a particularly advantageous embodiment.
Auch ist es möglich, zeitlich nacheinander drei oder mehr Löcher optisch hervorzuheben, wobei die (zeitliche) Hervorhebungsreihenfolge die Reihenfolge angibt, in der die anzuordnenden elektrischen Verbindung(en) anzuordnen sind. It is also possible to visually emphasize three or more holes successively in time, wherein the (temporal) emphasis order indicates the order in which the electrical connection (s) to be arranged are to be arranged.
Gemäß des dritten Schrittes kann das Anordnen der elektrischen Verbindung(en) durch Einbringen, insbesondere Einstecken, eines elektrischen Verbinders bzw. von Fixierungselementen desselben in die Löcher der optisch hervorgehobenen Positionen so erfolgen, dass der elektrische Verbinder bzw. dessen Fixierungselemente im/am Lochraster bzw. in/an der Platine fixiert ist/sind (vgl. Ausführungsbeispiel). According to the third step, arranging the electrical connection (s) by inserting, in particular inserting, an electrical connector or fixing elements thereof into the holes of the optically highlighted positions can take place in such a way that the electrical connector or its fixing elements in / on the perforated grid resp in / fixed to the board is / are (see embodiment).
Gemäß des vierten Schrittes kann das Bestücken der Platine (bzw. der darin nach dem bzw. den dritten Schritten, siehe nachfolgend, angeordneten Fixierungselemente) indirekt erfolgen, indem beispielsweise Bauteile an einer/mehreren Adapterplatine(n) bereits fixiert wurden und indem die Adapterplatine(n) dann mit den daran fixierten Bauelementen elektrisch leitend mit den in die Platine eingebrachten Fixierungselementen verbunden wird/werden. Dabei wird/werden bevorzugt die Adapterplatine(n) auch mechanisch an den Fixierungselementen befestigt. Die elektrisch leitende Verbindung der Bauteile mit den Fixierungselementen kann über Löcher des Lochrasters der Adapterplatine mit elektrisch leitenden Lochwänden realisiert werden. According to the fourth step, the mounting of the board (or the fixing elements arranged therein after the third step or steps, see below) can be effected indirectly, for example by already fixing components to one or more adapter boards and by mounting the adapter board (FIG. n) is then electrically connected to the components fixed thereto with the introduced into the board fixing elements / are. In this case, the adapter board (s) is / are preferably mechanically fastened to the fixing elements. The electrically conductive connection of the components with the fixing elements can be realized via holes of the hole pattern of the adapter board with electrically conductive hole walls.
Auf diese Art und Weise kann z.B. eine elektrisch leitende Verbindung realisiert werden von einem ersten, auf einer Adapterplatine mechanisch fixierten Bauteil über ein solches Loch in dieser Adapterplatine, über ein erstes Fixierungselement, über ein mit letzterem elektrisch verbundenen elektrischen Leiter des elektrischen Verbinders zu einem anderen elektrisch mit diesem elektrischen Leiter verbundenen Fixierungselement und von dort über ein anderes Loch in der bereits erwähnten Adapterplatine (oder auch in einer anderen, zweiten Adapterplatine) zu einem zweiten Bauteil (das entweder ebenfalls auf der erstgenannten Adapterplatine oder auch auf einer anderen Adapterplatine fixiert ist). In this way, for example, an electrically conductive connection can be realized by a first, mechanically fixed to an adapter board component via such a hole in this adapter board, via a first fixing element, via an electrically connected to the latter electrical conductor of the electrical connector to another electrically connected to this electrical conductor fixing element and from there via another hole in the aforementioned adapter board (or in another, second adapter board) to a second component (which is either also fixed on the former adapter board or on another adapter board) ,
Weitere vorteilhafterweise realisierbare Merkmale lassen sich Anspruch 4 entnehmen. Further advantageously realizable features can be found in
Erfindungsgemäß kann also ein iteratives Hervorheben und Anordnen (schließlich gefolgt von einem/dem Bestücken bzw. Bestückungsvorgang) erfolgen. Insbesondere können zeitlich aufeinanderfolgend Löcherpaare wie folgt angezeigt werden: In einem aktuellen zweiten Schritt wird eines der im vorangehenden zweiten Schritt hervorgehobenen Löcher nicht mehr hervorgehoben (das andere Loch eines Lochpaares bleibt hervorgehoben). Statt des nicht mehr hervorgehobenen Loches wird ein „neues“, d. h. bisher noch nicht hervorgehobenes Loch hervorgehoben. Zwischen dem auf diese Weise im aktuellen zweiten Schritt neu hervorgehobenen Lochpaar kann dann im auf den aktuellen zweiten Schritt folgenden, aktuellen dritten Schritt eine elektrische Verbindung angeordnet werden. Auf diese Art und Weise ist sukzessive ein paarweises Stecken mehrerer elektrischer Verbindungen (bzw. elektrischer Verbindungsabschnitte einer elektrischen Verbindung) möglich. Thus, according to the invention, an iterative highlighting and arranging (finally followed by a loading or loading operation) can take place. In particular, pairs of holes consecutive in time can be displayed as follows: In a current second step, one of the holes highlighted in the previous second step is no longer highlighted (the other hole of a pair of holes remains highlighted). Instead of the no longer highlighted hole, a "new", d. H. previously not highlighted hole highlighted. Between the hole pair newly highlighted in this way in the current second step, an electrical connection can then be arranged in the current third step following the current second step. In this way, successive pairwise plugging several electrical connections (or electrical connection sections of an electrical connection) is possible.
Natürlich kann eine Kombination aus einem zweiten und einem dritten Schritt auch mehrfach (iterativ) durchgeführt werden, bevor ein einzelner Bestückungsvorgang (vierter Schritt) erfolgt, bevor dann wieder mehrfach eine Kombination aus einem zweiten und einem dritten Schritt durchgeführt wird, bevor erneut ein vierter Schritt bzw. ein Bestückungsvorgang erfolgt, usw. Of course, a combination of a second and a third step may also be performed multiple times (iteratively) before a single placement process (fourth step) takes place, before a combination of a second and a third step is performed several times before again a fourth step or a loading process takes place, etc.
Weitere vorteilhafterweise realisierbare Merkmale lassen sich den Ansprüchen 5 und 6 entnehmen. Further advantageously realizable features can be found in
Es besteht somit die Möglichkeit, die Reihenfolge einer Verdrahtung anzuzeigen. Zudem besteht die Möglichkeit des Kalibrierens (Kalibriervorgang), d.h. die Ausrichtung der Löcher relativ zur Anzeige des Bildschirms. It is thus possible to display the order of a wiring. In addition, there is the possibility of calibration (calibration), i. the orientation of the holes relative to the display of the screen.
Ein erfindungsgemäßes System lässt sich Anspruch 7 entnehmen. A system according to the invention can be found in claim 7.
Das System kann wie in und zum Verfahrenshauptanspruch beschrieben für ein erfindungsgemäßes Verfahren eingesetzt bzw. verwendet werden. Ein solches System stellt ein Kit dar, mit dessen einzelnen Komponenten ein erfindungsgemäßes Verfahren durchgeführt werden kann. The system can be used or used as described in and to the main claim of the method for a method according to the invention. Such a system represents a kit with whose individual components a method according to the invention can be carried out.
Ein Bildschirm umfasst in der Regel eine Steuereinrichtung. Ein Bildschirm, insbesondere dessen Steuereinrichtung, kann (programmgesteuert oder hardware-basiert) so ausgebildet sein, dass mit ihm/ihr (insbesondere durch Ansteuern der Pixel/Anzeigeelemente des Bildschirms mittels dieser Steuereinrichtung) als Bildschirmanzeige bzw. auf der Bildschirmanzeigefläche die Positionierungsanzeige(n) als optisch wahrnehmbare(s), in der Regel zweidimensionale(s) Bild/Bilder erzeugt wird/werden. A screen typically includes a controller. A screen, in particular its control device, can be designed (program-controlled or hardware-based) such that the positioning display (s) (in particular by driving the pixels / display elements of the screen by means of this control device) are displayed on the screen or on the screen display surface. is produced as an optically perceptible (usually) two-dimensional image (s).
Bevorzugt ist der Bildschirm der Bildschirm eines Smartphones, eines Tablets, eines Notebooks oder eines PCs bzw. wird ein solches Gerät als erfindungsgemäßer Bildschirm verwendet. Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, die Positionierungsanzeige(n) mittels einer „Virtual Reality“-Brille (VR-Brille) als Bildschirm zu geben. Der Begriff des Bildschirms ist somit erfindungsgemäß sehr breit zu verstehen. „Geben“ und „Anzeigen“ einer Positionierungsanzeige bzw. einer Position wird erfindungsgemäß synonym benutzt. The screen is preferably the screen of a smartphone, a tablet, a notebook or a personal computer or such a device is used as the screen according to the invention. In principle, however, it is also conceivable to display the positioning display (s) by means of a "virtual reality" lens (VR glasses) as a screen. The term of the screen is thus to be understood according to the invention very broad. "Give" and "Display" a positioning display or a position is used synonymously according to the invention.
Vorteilhafterweise realisierbare Systemmerkmale lassen sich den Ansprüchen 8 und 9 entnehmen. Advantageously realizable system features can be found in
Im Anspruch 9 ist die „und“-Variante bevorzugt. Das mechanische Fixieren kann form-, kraft- und/oder stoffschlüssig erfolgen. Insbesondere kann ein kraftschlüssiges oder ein kraft- und formschlüssiges Fixieren durch Einpressen der Fixierungselemente oder von Abschnitten (Enden) derselben in die Löcher der Platine erfolgen. Die Fixierungselemente sind, nach ihrer elektrischen Verbindung mittels des elektrischen Leiters und ihrer mechanischen Fixierung in/an der Platine bzw. den Löchern des Rasters der Platine, dazu ausgeformt und positioniert, die Bauteile elektrisch miteinander zu verbinden. Dieses elektrische Verbinden geschieht in der Regel mittelbar über eine oder mehrere Adapterplatine(n), die die Bauteile trägt/tragen, wobei die elektrischen Verbindungen zwischen den Bauteilen und den Fixierungselementen mit Hilfe von metallbeschichteten Löchern der Adapterplatine(n) realisiert werden können (vergleiche nachfolgend). In claim 9, the "and" variant is preferred. The mechanical fixing can be positive, force and / or cohesive. In particular, a non-positive or force and form-locking fixing by pressing the fixing elements or sections (ends) of the same done in the holes of the board. The fixing elements are, after their electrical connection by means of the electrical conductor and its mechanical fixation in / on the board or the holes of the grid of the board, formed and positioned to electrically connect the components together. This electrical connection is usually done indirectly via one or more adapter board (s) that carries the components / wear, the electrical connections between the components and the fixing elements by means of metal-coated holes of the adapter board (s) can be realized (see below ).
Gemäß der Systemansprüche 8 und 9 kann der elektrische Leiter insbesondere ein elektrisches Kabel, bevorzugt ein zumindest teilweise abisolierter, elektrisch leitfähiger Draht oder dergleichen sein. Der elektrische Leiter ist bevorzugt zumindest abschnittsweise flexibel und/oder biegbar. Er hat vorzugsweise eine vordefinierte Gesamtlänge, die mit l bezeichnet ist. According to the system claims 8 and 9, the electrical conductor may in particular be an electrical cable, preferably an at least partially stripped, electrically conductive wire or the like. The electrical conductor is preferably at least partially flexible and / or bendable. He prefers a predefined total length denoted by l.
Die Fixierungselemente können insbesondere Pins sein. Das Fixieren kann insbesondere ein form- und/oder kraftschlüssiges Fixieren sein (ggf. zusätzlich oder alternativ auch ein materialschlüssiges Fixieren, z. B. mit einem Kleber, sein): Ein Einstecken, ein Einklemmen, ein Einquetschen, ... solcher Pins ist möglich. Im elektrisch leitend verbundenen Zustand (durch den elektrischen Leiter eines Verbinders) der Fixierungselemente eines Verbinders sind die Fixierungselemente des Verbinders bevorzugt durch den elektrischen Leiter dieses Verbinders auch mechanisch miteinander verbunden. Vorzugsweise liegen die Verbinder so vor, dass die Fixierungselemente in regelmäßigen Abständen mechanisch am elektrischen Leiter fixiert sind (dabei kann, muss aber nicht, Verschieblichkeit der Fixierungselemente entlang des elektrischen Leiters gegeben sein). Wenn der elektrische Leiter bzw. alle Teilabschnitte (jeweils entlang des elektrischen Leiters gesehen zwischen zwei unmittelbar aufeinander folgenden, also benachbarten Fixierungselementen liegende Teilstücke des elektrischen Leiters) desselben im „ausgestreckten“ Zustand vorliegt/vorliegen (also mit in einer Richtung gesehen maximal ausgezogener Länge), sind in diese Richtung und entlang des elektrischen Leiters gesehen alle Fixierungselemente aufgereiht (also jeweils paarweise gesehen in definierten Abständen voneinander positioniert). Diese paarweisen Abstände können, müssen aber nicht, konstant sein. The fixing elements may be pins in particular. The fixing may in particular be a positive and / or non-positive fixing (possibly additionally or alternatively also a material-locking fixing, eg with an adhesive): an insertion, a pinching, a pinching, ... such pins possible. In the electrically conductively connected state (by the electrical conductor of a connector) of the fixing elements of a connector, the fixing elements of the connector are preferably also mechanically interconnected by the electrical conductor of this connector. Preferably, the connectors are provided in such a way that the fixing elements are mechanically fixed to the electrical conductor at regular intervals (in this case, but must not be given, displaceability of the fixing elements along the electrical conductor). If the electrical conductor or all subsections (in each case along the electrical conductor seen between two immediately consecutive, ie adjacent fixing elements lying portions of the electrical conductor) of the same in the "extended" state is present / present (ie with seen in one direction maximum extended length) , are seen in this direction and along the electrical conductor, all fixation elements lined up (ie in pairs in defined distances from each other positioned). These pairwise distances may or may not be constant.
Weitere vorteilhafterweise realisierbare Merkmale lassen sich Systemanspruch 10 entnehmen. Further advantageously realizable features can be found in claim 10 system.
Dabei können vorzugsweise die Löcher des Lochrasters der Adapterplatine an ihren Wandungen jeweils zumindest abschnittsweise so mit einem elektrisch leitfähigen Material (beispielsweise: Kupfer) beschichtet sein, dass die Wandbeschichtung eines solchen Lochs jeweils einen solchen elektrischen Kontakt der Adapterplatine ausbildet. Diesen kann der elektrische Kontakt genau eines Fixierungselementes nach dem Einbringen des Fixierungselementes in das Loch elektrisch kontaktieren. In this case, preferably, the holes of the hole pattern of the adapter board on their walls in each case at least partially coated so with an electrically conductive material (for example: copper) that the wall coating of such a hole in each case forms such an electrical contact of the adapter board. This can contact the electrical contact of exactly one fixing element after the introduction of the fixing element in the hole electrically.
Dazu kann das gesamte Fixierungselement als elektrischer Kontakt ausgebildet werden. Ebenso ist es möglich, lediglich Abschnitte eines solchen Fixierungselementes (insbesondere: einen oberen Abschnitt desselben bzw. ein oberes Ende desselben) als elektrischen Kontakt auszubilden. For this purpose, the entire fixing element can be formed as an electrical contact. It is also possible to form only sections of such a fixing element (in particular: an upper section thereof or an upper end thereof) as electrical contact.
Weitere vorteilhafterweise realisierbare Merkmale lassen sich Anspruch 11 entnehmen. Further advantageously realizable features can be found in claim 11.
Damit ist insbesondere über kraft- und/oder formschlüssiges Einpressen der beiden Enden eines oder mehrerer Fixierungselemente(s) eine mechanische, klebe- und lötfreie sowie reversible Verbindung zwischen der Platine und der Adapterplatine herstellbar. Dies geschieht, indem (im Fall mehrerer Fixierungselemente gesehen) für jedes Fixierungselement jeweils das erste Ende in ein Loch des Lochrasters der Platine eingebracht wird und das zweite, diesem ersten Ende gegenüber liegende Ende in ein diesem Loch des Lochrasters der Platine korrespondierend gegenüber liegendes Loch des Lochrasters der Adapterplatine eingebracht wird. This is in particular via positive and / or positive press-fitting of the two ends of one or more fixing elements (s) a mechanical, adhesive and solderless and reversible connection between the board and the adapter board produced. This is done by (in the case of several fixing elements seen) for each fixing element in each case the first end is inserted into a hole of the breadboard of the board and the second, this first end opposite end in this hole of the breadboard of the board corresponding opposite hole of the Lochrasters the adapter board is introduced.
Weitere vorteilhafterweise realisierbare Merkmale lassen sich Anspruch 12 entnehmen. Further advantageously realizable features can be found in
Bevorzugt ist dabei die „und“-Variante. Preference is given to the "and" variant.
Das Lochraster der Platine (bzw. das Lochraster derjenigen Teilplatine, die der Adapterplatine zugewandt anzuordnen ist) und das Lochraster der Adapterplatine können also über den/die elektrischen Verbinder (insbesondere über die Fixierungselemente desselben/derselben) mechanisch miteinander verbunden und an- bzw. aufeinander fixiert werden. Bevorzugt sorgt dabei ein Abstandshalter der Fixierungselemente (zwischen den beiden Enden der Fixierungselemente liegend) dafür, dass zwischen der Platine (bzw. Teilplatine) und der Adapterplatine ein Zwischenraum verbleibt. In diesem Zwischenraum kann/können dann der/die elektrische(n) Leiter des/der elektrische(n) Verbinder(s) verlaufen. The hole pattern of the board (or the hole pattern of those sub-board, which is facing the adapter board to be arranged) and the hole pattern of the adapter board can thus mechanically via the / the electrical connector (in particular via the fixing of the same) connected to each other and on or each other be fixed. Preferably, a spacer of the fixing elements (lying between the two ends of the fixing elements) ensures that a space remains between the board (or sub-board) and the adapter board. The electrical conductor (s) of the electrical connector (s) can then run in this intermediate space.
Zum elektrisch leitenden Verbinden von (elektrischen und/oder elektronischen) Bauteilen mit elektrischen Verbindern sind die Löcher der Adapterplatine(n) an den sie umhüllenden Wandabschnitten bevorzugt mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung versehen. Das Anordnen der Bauteile auf/an der/den Adapterplatine(n) bedeutet in der Regel ein mechanisches Fixieren (beispielsweise durch Löten) der Bauteile auf der der Platine abgewandt zu positionierenden Oberfläche der Adapterplatine. Bevorzugt ist/sind also auf einer solchen Adapterplatine ein oder mehrere Bauteile an (jeweils) definierter Position vorab fixiert. For the electrically conductive connection of (electrical and / or electronic) components to electrical connectors, the holes of the adapter board (s) are preferably provided with an electrically conductive coating on the wall sections surrounding them. The arrangement of the components on / on the adapter board (s) usually means a mechanical fixing (for example by soldering) of the components on the side facing away from the board to be positioned surface of the adapter board. Preferably, therefore, one or more components are fixed in advance to (respectively) a defined position on such an adapter board.
Damit können elektrisch leitfähige bzw. leitende Verbindungen von Bauteilen miteinander bzw. untereinander nicht nur über den/die elektrischen Verbinder alleine, sondern insbesondere über mit letzteren/m einerseits und mit den Bauteilen andererseits mechanisch und elektrisch in Verbindung stehende Adapterplatinen hergestellt werden (die elektrischen Verbindungen bevorzugt über die metallisierten Löcher des Lochrasters der Adapterplatinen). In this way, electrically conductive or conductive connections of components to one another or to one another can be produced not only via the electrical connector (s) alone, but in particular via adapter plates which are mechanically and electrically connected to the latter on the one hand and the components on the other hand (the electrical connections preferably over the metallized holes of the hole pattern of the adapter boards).
Weitere vorteilhafterweise realisierbare Merkmale lassen sich Anspruch 13 entnehmen. Further advantageously realizable features can be found in claim 13.
Bevorzugt ist dabei die „und“-Variante. Die Lochgröße umfasst insbesondere den Lochdurchmesser (in der Platinenebene) und/oder die Lochtiefe (senkrecht zur Platinenebene). Das Rastermaß umfasst den/die Abstand/Abstände zwischen den Zentren unmittelbar benachbarter Löcher in einer oder in mehreren Dimension(en). Beispielsweise können bei der Platine wie bei der Adapterplatine bei zweidimensionalen Lochrastern (in kartesischen Koordinaten (x, y) gesehen) in x-Richtung und in y-Richtung jeweils gleiche Lochzentrenabstände vorgesehen sein (so dass sich ein regelmäßiges, bevorzugt in Form eines quadratischen Netzes vorliegendes, Lochraster ergibt), aber auch unterschiedliche Lochzentrenabstände vorgesehen sein. Preference is given to the "and" variant. The hole size comprises in particular the hole diameter (in the board plane) and / or the hole depth (perpendicular to the board plane). The pitch includes the spacing (s) between the centers of immediately adjacent holes in one or more dimensions. For example, in the case of the circuit board as well as the adapter board in two-dimensional hole grids (seen in Cartesian coordinates (x, y)) in the x-direction and in the y-direction equal pitch center distances can be provided (so that a regular, preferably in the form of a square mesh present, breadboard results), but also different Lochzentrenabstände be provided.
Eine solche Identität muss aber nicht gegeben sein: Beispielsweise kann bei einer Adapterplatine der Lochdurchmesser auch kleiner sein, als bei der Platine, bei ansonsten identischen Rastermaßen (dies kann beispielsweise durch die Dicke der elektrisch leitfähigen Beschichtung an den Lochwänden der Adapterplatine verursacht sein). Entsprechend sind die Enden der Fixierungselemente hinsichtlich ihres Durchmessers anzupassen, damit das eine Ende in den Löchern der Adapterplatine und das andere Ende in den Löchern der Platine fixiert werden kann. However, such an identity need not be given: For example, with an adapter board, the hole diameter may also be smaller than with the board, with otherwise identical pitches (this may be caused for example by the thickness of the electrically conductive coating on the hole walls of the adapter board). Accordingly, the ends of the fixing elements are to be adapted in terms of their diameter so that one end can be fixed in the holes of the adapter board and the other end in the holes of the board.
Weitere vorteilhafterweise realisierbare Merkmale lassen sich Anspruch 14 entnehmen. Further advantageously realizable features can be found in claim 14.
Besonders bevorzugt sind beide Teilplatinen auch bezüglich aller anderen Eigenschaften (Material, Dicke der Teilplatine senkrecht zur Teilplatinenebene, Form und Ausdehnung(en) in der jeweiligen Teilplatinenebene, ...) darüber hinaus ebenfalls identisch. With particular preference, both sub-boards are also identical with regard to all other properties (material, thickness of the sub-board perpendicular to the sub-board plane, shape and extent (s) in the respective sub-board plane,...).
Die beiden (dünnen) Teilplatinen werden bevorzugt parallel zueinander sowie aufeinander so fixiert (bei fluchtenden Lochrastern der beiden Teilplatinen), dass sich eine Gesamtdicke D des Platinentupels senkrecht zu den Platinenebenen ergibt, die größer ist, als die Ausdehnung derjenigen Abschnitte der Fixierungselemente (insbesondere: der ersten Enden der als Press-Fit-Pins ausgebildeten Fixierungselemente), die zum Einbringen in die und zum mechanischen Fixieren in den Löchern des Lochrasters des Platinentupels ausgebildet sind. Dies hat den Vorteil, dass die eingesteckten Fixierungselemente den Bildschirm nicht berühren. The two (thin) sub-boards are preferably parallel to each other and fixed to each other (in aligned hole grids of the two sub-boards) that results in a total thickness D of Platinentupels perpendicular to the platinum levels, which is greater than the extension of those sections of the fixing elements (in particular: the first ends of the fixing elements designed as press-fit pins), which are designed for insertion into and for mechanical fixing in the holes of the perforated grid of the platinum tuple. This has the advantage that the inserted fixing elements do not touch the screen.
Die untere Teilplatine kann (insbesondere auch zum Schutz des Bildschirms) beim Einpressen der Fixierungselemente in diese Teilplatine auftretende Kräfte aufnehmen. The lower sub-board can (especially to protect the screen) absorb forces occurring during pressing of the fixing elements in this sub-board.
Natürlich ist es auch ausreichend, eine einzige, einstückig ausgebildete Platine zu verwenden, sofern diese relativ zur Ausdehnung der Fixierungselemente eine ausreichende Gesamtdicke D aufweist. Of course, it is also sufficient to use a single, integrally formed board, provided that this has a sufficient total thickness D relative to the extent of the fixing elements.
Weitere vorteilhafterweise realisierbare Merkmale lassen sich Anspruch 15 entnehmen. Further advantageously realizable features can be found in claim 15.
Beispiele für Kunststoffe sind: Polycarbonat (Markenname „Makrolon“) oder PMMA (Polymethylmethacrylat bzw. Plexiglas). Auch bevorzugt transparente Silikone sind einsetzbar. Bevorzugte Anforderungen sind: Transparenz, Temperaturstabilität und mechanische Eigenschaften (Stabilität). Es kann auch Anwendungen geben, bei denen eine gewisse mechanische Flexibilität wünschenswert ist. Dies kann durch besagte Silikone erreicht werden, welche auch transparent erhältlich sind. Examples of plastics are: polycarbonate (brand name "Makrolon") or PMMA (polymethyl methacrylate or plexiglass). Also preferred transparent silicones are used. Preferred requirements are: transparency, temperature stability and mechanical properties (stability). There may also be applications where some mechanical flexibility is desirable. This can be achieved by said silicones, which are also available transparently.
Erfindungsgemäße elektrische Verbinder beschreibt Anspruch 16. Electrical connector according to the invention is described in
Die Fixierungselemente können also gleichzeitig auch Kontaktierungselemente sein. Vorteilhafterweise realisierbare Verbindermerkmale lassen sich Anspruch 17 entnehmen. The fixing elements can therefore also be contacting elements at the same time. Advantageously realizable connector features can be found in claim 17.
Zudem können die Fixierungselemente über Abstandshalter einen gewissen Abstand zwischen Platine und Adapterplatine(n) realisieren, so dass ein Volumen entsteht, in dem die bereits verdrahteten Kabel (also die elektrischen Leiter) sicher verstaut werden können. In addition, the fixing elements on spacers can realize a certain distance between the board and adapter board (s), so that a volume is created in which the already wired cables (ie the electrical conductors) can be safely stowed.
Die Erfindung beschreibt also ein Verfahren zur bevorzugt manuellen Herstellung einer Elektronik. Das Verfahren löst zum einen das Verdrahten der Bauteile gemäß einem Schaltplan und auch das Bestücken mit den Bauteilen bzw. mit elektronischen Komponenten. The invention thus describes a method for the preferably manual production of electronics. On the one hand, the method solves the wiring of the components in accordance with a circuit diagram and also the assembly of the components or with electronic components.
Bevorzugt sind folgende Systemkomponenten gegeben, um das Verfahren der Erfindung besonders vorteilhaft anzuwenden:
- • Ein Display (Bildschirm), vorzugsweise das Display eines Smartphones oder eines Handys.
- • Eine obere Teilplatine bzw. ein Lochraster (nachfolgend wird der Begriff des Lochrasters z.T. auch für die Platine bzw. eine Teilplatine selbst verwendet; der Fachmann weiß jeweils, was genau gemeint ist) mit standardisiertem regelmäßigem Lochabstand. Als Variante ist/sind die Platine(n) transparent ausgeführt, damit Anweisungen auf dem Display überall visualisiert werden können. Als Variante handelt es sich bei dem Lochraster um eine dichte, dreieckige Anordnung. Als Variante handelt es sich um eine quadratische Anordnung der Löcher.
- • Eine untere Teilplatine (nachfolgend alternativ auch als Lochrasteraufnahme bezeichnet), um das Durchstecken von Pins zu ermöglichen, ohne dass der Pin das Display berührt. Als Variante ist diese Aufnahme nicht nötig, indem die (dann einzige) Platine selbst dick genug ausgeführt ist, sodass ein Einpressen eines Pins nicht das Display beschädigen kann.
- • Eine haftvermittelnde Schicht zwischen Display und Lochrasteraufnahme (bzw. der einzigen Platine), beispielsweise doppelseitiges Klebeband oder Klettband nach dem bionischen Prinzip des Geckos oder mittels eines Saugnapfs.
- • Verbindungsdrähte (elektrische Leiter), welche elektrisch verbundene Pins haben. Diese können sowohl endlos, als auch in abgelängter Form vorliegen. Die Pins erlauben zum einen ein Einstecken in das Lochraster mit einem mechanischen Effekt, der verhindert, dass der Pin durch leichtes Ziehen am Draht des Pins wieder aus dem Loch des Lochraster gezogen wird. Zum anderen hat der Pin mindestens einen weiteren elektrischen Kontakt, der eine elektrische Kontaktierung mit einer Leiterbahnplatine (Adapterplatine) mit Löchern ermöglicht. Als Variante ist der Pin als Press-Fit-Pin ausgeführt, sodass eine lot-freie Verbindung ermöglicht wird. Die Einpresskraft ermöglicht zudem, dass sich ein Pin nicht unbeabsichtigt aus seiner Position löst.
- • Elektronische Komponenten auf (einer) Adapterplatine(n). Die Adapterplatine(n) hat/haben Löcher, die auf das Lochraster der Platine bzw. der Teilplatinen passen und die eine elektrische Kontaktierung und mechanische Halterung der Adapterplatine(n) erlauben. Auf der/den Adapterplatine(n) ist/sind bereits das/die entsprechende(n) Bauteil(e) enthalten, so dass der Benutzer keine kleinen SMD-Lötungen vornehmen muss.
- • A display (screen), preferably the display of a smartphone or a mobile phone.
- • An upper sub-board or a hole pattern (hereinafter the term of the hole pattern is sometimes also used for the board or a sub-board itself, the skilled person knows what exactly is meant) with standardized regular hole spacing. As a variant, the board (s) is / are transparent so that instructions on the display can be visualized everywhere. As a variant, the grid of holes is a dense, triangular arrangement. As a variant, it is a square arrangement of the holes.
- • A lower sub-board (also referred to below as a hole-scanning receptacle) to allow pin insertion without the pin touching the display. As a variant is This recording is not necessary by the (then only) board itself is made thick enough so that a pressing a pin can not damage the display.
- • An adhesion-promoting layer between the display and the perforated grid holder (or the only board), for example double-sided adhesive tape or Velcro tape according to the bionic principle of the gecko or a suction cup.
- • Connecting wires (electrical conductors), which have electrically connected pins. These can be both endless and cut-to-length. The pins allow one to plug into the breadboard with a mechanical effect that prevents the pin is pulled by gently pulling the wire of the pin back out of the hole grid hole. On the other hand, the pin has at least one further electrical contact, which allows an electrical contact with a printed circuit board (adapter board) with holes. As a variant, the pin is designed as a press-fit pin, so that a lot-free connection is made possible. The insertion force also allows a pin not accidentally released from its position.
- • Electronic components on (an) adapter board (s). The adapter board (s) has holes that fit on the breadboard of the board or sub-boards and allow electrical contacting and mechanical retention of the adapter board (s). The adapter (s) already contain the corresponding component (s) so that the user does not have to make small SMD soldering.
Bevorzugt umfasst das Verfahren der Erfindung folgende Schritte:
- 1. Eingabe eines Schaltplanes in eine Software. Die Software erhält dadurch die Information, welche elektronischen Bauteile verwendet werden und wie diese verdrahtet werden müssen.
- 2. Anordnung der elektronischen Bauteile in einer Software. Die einzelnen elektronischen Komponenten/Bauteile (es sind zusätzlich auch nicht elektronische Bauteile/Komponenten zwecks mechanischer Halterungen denkbar), werden auf einem Standardraster angeordnet, um die spätere Lage zu definieren. Dazu wird beispielsweise in einer Software jeweils ein Bauteil angezeigt und der Bediener/Benutzer aufgefordert, dieses zu platzieren. Als Variante wird die Anordnung mit einem Optimierungsalgorithmus unterstützt. Dadurch wird schon bei der Anordnung darauf geachtet, dass eine spätere Verdrahtung mit kurzen Kabeln möglich ist, indem maximal zulässige Verdrahtungsabstände eingehalten werden. Dazu werden dem Bediener z.B. mögliche gültige Positionen visualisiert und andere z.B. ausgegraut. Eine weitere Variante umfasst eine vollautomatisierte Bauteilanordnung, bei der der Bediener auf einzelne Bauteile Einfluss nehmen kann. Beispielsweise legt der Bediener fest, dass der USB-Stecker an einer bestimmten Seite der Elektronik sein soll. Der Optimierungsalgorithmus beachtet dann diese Nebenbedingung und legt die restlichen Positionen der Bauteile fest.
- 3. Kalibrieren der Lochrasteraufnahme auf dem Display. Dazu wird die Lochrasteraufnahme beispielsweise mit doppelseitigem Klebeband auf dem Display fixiert. Eine Software fordert den Benutzer auf, einen visualisierten Punkt, welcher ungefähr die Abmessungen eines Lochs der Lochrasterplatine hat, in einem Loch in der Ecke der Lochrasteraufnahme zu platzieren. Dieser Vorgang wird noch einmal für die gegenüberliegende Ecke vorgenommen. Da die Gesamtanzahl der Löcher bekannt ist, kann die Software die Lochpositionen aus diesem Kalibrier-Vorgang interpolieren. Als Eingabegerät kann dazu eine Maus angeschlossen werden, oder es kann ein Touchscreen verwendet werden. Dazu ist die Lochrasteraufnahme entsprechen kleiner als die Touch-Oberfläche, damit eine Interaktion möglich ist. Als Variante könne auch die Inertialsensoren eines Smartphones verwendet werden, indem beispielsweise durch Kippen ein Kalibrierpunkt in die richtige Position gebracht wird. Dies ist ähnlich von der Bedienung, als wenn ein Wassertropfen durch Kippen an eine Position gesteuert werden soll. Das erfindungsgemäße Verfahren kann somit computerunterstützt arbeiten bzw. rechnerunterstützt durchgeführt werden.
- 4. In einer optionalen Variante erfolgt nun ein Aufbringen von Markierungen. In einer vorteilhaften Variante werden hierbei in einem ersten Arbeitsschritt Markierungen auf die Lochrasterplatine aufgebracht, beispielsweise mit einem Stift. Anhand der Markierungen können beispielsweise die maximalen Abmessungen der Elektronik aufgebracht werden. Anhand solcher Markierungen kann anschließend oder in einem nächsten Schritt die Lochrasterplatine mit z.B. einer geeigneten Säge auf die Endabmessungen zugeschnitten werden. Ein ähnliches Vorgehen ist für Bohrungen sinnvoll. In einer Variante können auch später vorzunehmende Lötbrücken markiert werden. Diese können sinnvoll sein, da eine Verdrahtung mit einer standardisierten Drahtlänge unter Umständen zu lang ist. Ein zu langer Draht kann bei hohen Schaltfrequenzen zu nachteiligen Induktionen führen und die elektrische Funktionalität stören. Eine Lötbrücke überbrückt in diesem Fall die Drahtverbindung.
- 5. Stecken der elektrischen Verbindungen. Auf dem Display werden die Positionen angezeigt, die alle elektrisch verbunden werden sollen. Als Visualisierung wird zum einen das Loch, in das ein Pin eingebracht werden muss, am Display beispielsweise in weißer Farbe beleuchtet. Um diesen Prozess zu unterstützen werden die umgebenden Löcher am Display beispielsweise in rot beleuchtet, um einen fehlerhaft platzierten Pin schnell zu erkennen. In diesem Fall wäre nach dem Steck-Vorgang ein weißer Punkt neben dem Pin sichtbar und ein roter Punkt würde als Nachbar fehlen. In der Variante eines transparenten Lochrasters kann zudem der nächste zu steckende Punkt mit einer Verbindungslinie visualisiert werden. Dadurch ist die Reihenfolge der zu steckenden Verbindungen leicht ersichtlich und es kann die zu steckende Reihenfolge hinsichtlich der maximal benötigten Drahtlänge vorab optimiert werden. Eine Variante umfasst steckbare Pins, welche einen gewissen Abstand zwischen der/den später eingesteckten Adapterplatine(n) und der Platine bzw. dem Lochraster ermöglichen. Dadurch können Durchgangsloch-Bauteile/Komponenten auf den Adapterplatinen verwendet werden. Diese ragen nach dem Einlöten in eine Adapterplatine nach unten heraus und werden anschließend abgeknipst. Da diese trotz des Abknipsens etwas unten herausragen, ist es vorteilhaft, einen gewissen Abstand dafür vorzusehen, der durch den Pin realisiert wird. Der Abstandshalter ermöglicht gleichzeitig eine gewisse Fläche zum Kontaktieren der Pins mit einem Draht.
- 6. Platzieren der Adapterplatine(n). Die verwendeten Bauteile sind auf einer oder mehrere Adapterplatine(n) aufgebracht. Die Visualisierung, wo welche Adapterplatine zu platzieren ist, kann auf unterschiedliche Weise geschehen. Zum einen kann die Lochrasterplatine vom Display entfernt werden und in einer schrittweisen Darstellung wird sukzessive ein Bauteil nach dem anderen hinzugefügt. Als Hilfe zur Platzierung sind die Bauteile dicht nebeneinander platziert, so dass die relative Lage der Bauteile zueinander eine ausreichende Orientierung ermöglicht. In der Ausführungsvariante einer nicht-transparenten Lochrasterplatine können an den Seiten die x- und y-Koordinaten angezeigt werden, bzw. gegebenenfalls auch Löcher, welche nicht durch einen Pin verdeckt sind, zur axialen und vertikalen Anzeige der Bauteilposition genutzt werden. In der Variante einer transparenten Lochrasterplatine kann die Lage der Bauteile direkt an der Stelle, wo die Adapterplatine platziert werden muss, angezeigt werden. Beispielsweise indem ein Foto des Bauteils angezeigt wird. Die Anzeige erfolgt dabei jeweils am Bildschirm (Display)
- 7. Optionaler Verfahrensschritt Löten: Um eine feste mechanische Verbindung zu schaffen, können die Steckverbindungen nachträglich gelötet werden. Entweder durch manuelles Löten mit einem Lötkolben unter Zugabe von Lötdraht oder durch sogenanntes Reflowlöten. In einer Variante werden dazu die Adapterplatinen zuvor mit Niedrigtemperatur-Lötpads versehen, beispielsweise wird eine Bismuth-Zinn Legierung mit einem Schmelzpunkt von 137 Grad verwendet. In diesem Fall kann ein Haushaltsofen verwendet werden, wenn das Lochraster und alle Bauelemente zumindest kurzzeitig eine Temperatur von ca. 150 Grad überstehen. Als Material für ein transparentes Lochraster empfiehlt sich beispielsweise Polystyrol. Die Verwendung eines Niedrigtemperatur-Lötzinns hat den Vorteil, dass für die elektronischen Bauteile ein Standard-Lötzinn mit höherer Schmelztemperatur verwendet werden kann. In diesem Fall wird die Lötverbindung der elektronischen Komponenten auf den Adapterplatinen nicht erneut aufgeschmolzen, sodass keine neuen Fehler auftreten können.
- 1. Input of a circuit diagram in a software. The software receives the information about which electronic components are used and how they have to be wired.
- 2. Arrangement of the electronic components in a software. The individual electronic components / components (in addition, non-electronic components / components for the purpose of mechanical mounts are also conceivable) are arranged on a standard grid in order to define the later position. For this purpose, for example, a component is displayed in a software and the operator / user is prompted to place it. As a variant, the arrangement is supported with an optimization algorithm. As a result, it is already ensured in the arrangement that a subsequent wiring with short cables is possible by maximum permissible wiring distances are maintained. For this, the operator is visualized, for example, possible valid positions and others grayed out, for example. Another variant comprises a fully automated component arrangement in which the operator can influence individual components. For example, the operator determines that the USB connector should be on a particular side of the electronics. The optimization algorithm then considers this constraint and sets the remaining positions of the components.
- 3. Calibrate the hole pattern recording on the display. For this purpose, the hole grid holder is fixed, for example, with double-sided adhesive tape on the display. Software prompts the user to place a visualized point, which is approximately the size of a hole in the breadboard, in a hole in the corner of the breadboard receptacle. This process is done once again for the opposite corner. Since the total number of holes is known, the software can interpolate the hole positions from this calibration process. As an input device can be connected to a mouse, or it can be used a touch screen. For this purpose, the hole grid recording is correspondingly smaller than the touch surface, so that an interaction is possible. As an alternative, the inertial sensors of a smartphone can also be used, for example by tilting a calibration point in the correct position. This is similar to the operation, as if a drop of water to be controlled by tilting to a position. The method according to the invention can thus be computer-assisted or computer-aided.
- 4. In an optional variant, an application of markings now takes place. In an advantageous variant, markings are applied to the breadboard in a first step, for example with a pin. For example, the maximum dimensions of the electronics can be applied by means of the markings. On the basis of such markings, the perforated board can then be cut to the final dimensions with, for example, a suitable saw, or in a next step. A similar procedure is useful for drilling. In one variant, later to be undertaken solder bridges can be marked. These can make sense, since a wiring with a standardized wire length may be too long. Too long a wire can lead to adverse inductions at high switching frequencies and disturb the electrical functionality. A solder bridge bridges the wire connection in this case.
- 5. Plug in the electrical connections. The display shows the positions that should all be electrically connected. As a visualization, on the one hand, the hole in which a pin has to be inserted, for example, is illuminated in white on the display. To support this process the surrounding holes in the display, for example, illuminated in red to quickly detect a badly placed pin. In this case, a white dot next to the pin would be visible after the plug-in process and a red dot would be missing as a neighbor. In the variant of a transparent perforated grid, the next point to be inserted can also be visualized with a connecting line. As a result, the order of the connections to be inserted is easily apparent and it can be optimized in advance the order to be inserted in terms of the maximum required wire length. A variant includes plug-in pins, which allow a certain distance between the later inserted adapter board (s) and the board or the hole grid. This allows through hole components / components to be used on the adapter boards. These protrude after soldering in an adapter board down and are then clicked off. Since these protrude slightly below the cut-off, it is advantageous to provide a certain distance therefor, which is realized by the pin. The spacer also allows a certain area for contacting the pins with a wire.
- 6. Place the adapter board (s). The components used are mounted on one or more adapter board (s). The visualization of where to place which adapter board can be done in different ways. On the one hand, the breadboard can be removed from the display and one component at a time is successively added one after the other. As an aid to the placement of the components are placed close to each other, so that the relative position of the components to each other sufficient orientation allows. In the embodiment variant of a non-transparent perforated printed circuit board, the x and y coordinates can be displayed on the sides, or, if appropriate, also holes which are not covered by a pin can be used for the axial and vertical display of the component position. In the variant of a transparent perforated board, the position of the components can be displayed directly at the location where the adapter board must be placed. For example, by displaying a photo of the component. The display takes place on the screen (display)
- 7. Optional process step Soldering: In order to create a solid mechanical connection, the connectors can be subsequently soldered. Either by manual soldering with a soldering iron with the addition of solder wire or by so-called reflow soldering. In a variant, the adapter boards are previously provided with low-temperature solder pads, for example, a bismuth-tin alloy is used with a melting point of 137 degrees. In this case, a household oven can be used if the hole pattern and all components at least briefly survive a temperature of about 150 degrees. For example, polystyrene is recommended as the material for a transparent perforated grid. The use of a low-temperature solder has the advantage that a standard solder with a higher melting temperature can be used for the electronic components. In this case, the solder connection of the electronic components on the adapter boards is not remelted, so that no new errors can occur.
Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. System und der erfindungsgemäße elektrischer Verbinder haben insbesondere die nachfolgenden Vorteile. The method or system according to the invention and the electrical connector according to the invention have in particular the following advantages.
Besonders wichtige Vorteile sind
- 1. Visuelle Unterstützung beim Verdrahten und beim Bestücken
- 2. Verwendung eines Smartphones oder Tablets möglich
- 3. Kalibrierung ist möglich
- 4. Anzeige der Verdrahtungsreihenfolge ist möglich
- 5. Transparentes Lochraster kann verwendet werden
- 6. Draht mit Pins.
- 1. Visual support during wiring and loading
- 2. Use of a smartphone or tablet possible
- 3. Calibration is possible
- 4. Wiring order display is possible
- 5. Transparent hole pattern can be used
- 6. wire with pins.
Anstatt eines transparenten Lochrasters kann auch einfach ein Standard-Hartpapier-Lochraster verwendet werden. Instead of a transparent perforated grid, it is also possible to simply use a standard hard paper perforated grid.
Draht und Pin (beim elektrischen Verbinder) müssen nicht direkt verbunden werden, sondern es kann auch ein elektrischer Verbinder wie folgt verwendet werden: Zuerst einen Lack-Draht auf direktem Weg zu einer angezeigten Position legen und dann einen speziellen Pin einpressen, welcher zum einen den Draht kontaktiert und zum anderen eine Kontaktierung zu der Adapterplatine ermöglicht. Wire and pin (at the electrical connector) do not need to be connected directly, but an electrical connector can also be used as follows: first lay a paint wire directly to a displayed position and then press in a special pin which firstly pushes the wire Wire contacted and on the other hand allows a contact with the adapter board.
Als kommerzielle Märkte sind interessant:
- • Der sogenannte Maker-Markt, auf dem ein Einsatz der Erfindung im privaten Umfeld stattfindet.
- • Der Bildungs-Markt, indem die Erfindung in der Lehre mit Bezug zur Elektronik eingesetzt wird.
- • Der sog. Business-to-Business Markt, bei dem das Verfahren in Unternehmen zum Einsatz kommt (Prototypenerstellung etc.).
- • The so-called maker market, on which the use of the invention takes place in a private environment.
- The educational market, using the invention in teaching related to electronics.
- • The so-called business-to-business market, where the process is used in companies (prototyping etc.).
Beim vorgeschlagenen Verfahren zur manuellen Herstellung einer Elektronik wird es dem Bediener ermöglicht, in kurzer Zeit eine professionelle Elektronik mit kleinen Abmessungen herzustellen. The proposed method of producing electronics manually enables the operator to produce professional electronics of small dimensions in a short time.
Sehr vorteilhaft ist eine visuelle Unterstützung beim Aufbau unter Verwendung eines Smartphone/Tablet-Displays und der minimale Einsatz an Werkzeugen. Very advantageous is a visual support in building using a Smartphone / tablet displays and minimal use of tools.
Zum Aufbau werden vorteilhafterweise verwendet: ein Smartphone/Tablet, eine Lochraster-Grundplatte, ein Lochraster-Substrat, verdrahtete Stecker (Pins) mit zwei Steckkontakten und elektrische Bauteile auf Adapterplatinen. Die Platine und/oder die Adapterplatine kann ein 2D-Rastermaß von 2,54 mm (oder 1,27 mm) aufweisen. Die Platine und/oder die Adapterplatine kann vorwiegend Löcher ohne elektrische Leiterbahnen beinhalten und hauptsächlich zur mechanischen Aufnahme der Steckkontakte dienen. (Die Adapterplatine kann grundsätzlich auch Löcher, die rein zu einer mechanischen Aufnahme, z.B. von Abschnitten der Fixierungselemente, ausgebildet sind, aufweisen. Wesentlich sind hier aber Löcher in der Adapterplatine, die (auch) als elektrische Kontakte dienen.) For the construction are advantageously used: a smartphone / tablet, a breadboard base plate, a breadboard substrate, wired connector (pins) with two plug contacts and electrical components on adapter boards. The board and / or the adapter board may have a 2.54 mm (or 1.27 mm) 2D pitch. The board and / or the adapter board may contain mainly holes without electrical traces and mainly serve for mechanical recording of the plug contacts. (In principle, the adapter board may also have holes formed purely for mechanical reception, for example, portions of the fixing elements.) However, holes in the adapter board which (also) serve as electrical contacts are essential here.)
Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zur bevorzugt manuellen Herstellung einer Elektronik. Die Erfindung löst das technische Problem, dem Bediener bei der manuellen Herstellung die exakten Positionen der Verdrahtungen und der Bauteile visuell anzuzeigen. Dadurch ist es möglich, eine Elektronik in einem visuell unterstützten Herstellungsprozess manuell herzustellen. Bisher waren dazu mindestens zwei unterschiedliche Arbeitsplätze mit unterschiedlichen Werkzeugen notwendig. Dadurch wird das Problem gelöst, dass mit einem minimalen Werkzeugeinsatz und einhergehenden minimalen Kosten die manuelle Herstellung einer Elektronik möglich ist. The invention describes a method for the preferably manual production of electronics. The invention solves the technical problem of visually indicating to the operator in manual production the exact positions of the wirings and components. This makes it possible to manually manufacture electronics in a visually assisted manufacturing process. So far, at least two different workplaces with different tools were necessary. This solves the problem that manual production of electronics is possible with minimal tooling and associated minimal cost.
Durch die visuelle Unterstützung werden insbesondere ungeschulte Bediener in die Lage versetzt, selbstständig eine Elektronik manuell aufzubauen. Bei Kombination der visuellen Unterstützung mit dem minimalen Werkzeugeinsatz ergibt sich der besondere Effekt, dass
das Verfahren insbesondere in Bildungseinrichtungen und im privaten Umfeld zum Einsatz kommen kann. Insbesondere in Situationen, in denen bisher die hohen Werkzeugkosten und der erhöhte Einarbeitungsaufwand, aufgrund der Vielzahl benötigter Werkzeuge, einen Einsatz nicht zuließen. The visual support in particular enables untrained operators to independently set up an electronic system on their own. The combination of visual support with the minimal use of tools results in the special effect that
the method can be used in particular in educational institutions and in the private sphere. Especially in situations where hitherto the high tool costs and the increased training effort, due to the large number of tools required, a use did not allow.
Zudem wird das technische eines mobilen Einsatzes gelöst. Bisher war ein mobiler Einsatz aufgrund der Vielzahl benötigter Werkzeuge nur sehr eingeschränkt möglich. Die Erfindung löst somit das technische Problem eines portablen Herstellungsverfahrens für Elektronik. Insbesondere wird dadurch der Einsatz eines Elektronik-Herstellungsverfahrens auf Expeditionen, in schnell wechselnden Räumlichkeiten (z.B. unterschiedliche Klassenzimmer) oder auf Reisen (beispielsweise: Weltraummission) ermöglicht. Der mobile Einsatz ermöglicht zudem einem Handwerker vor Ort eine defekte Elektronik zu erneuern, sodass signifikant Zeit eingespart werden kann. In addition, the technical of a mobile application is solved. So far, a mobile use was due to the large number of tools required only very limited. The invention thus solves the technical problem of a portable manufacturing process for electronics. In particular, this allows the use of an electronic manufacturing process on expeditions, in rapidly changing premises (e.g., different classrooms) or traveling (e.g., space mission). The mobile application also allows a local craftsman to renew a defective electronics, so that significant time can be saved.
Zudem wird das technische Problem gelöst, dass die Gesamtzeit zur manuellen Herstellung sinkt. Durch die Verwendung nur eines Werkzeuges entfällt die Zeit beim Wechseln vom Verdrahtungs- zum Bauteile-Positionierungs-Werkzeug. In addition, the technical problem is solved that the total time for manual production decreases. Using only one tool eliminates the time required to change from the wiring to the component positioning tool.
Zudem wird das Problem des Lagerplatzes für das Herstellungswerkzeug gelöst, da die Erfindung deutlich weniger Platz beansprucht, wodurch effektiv Kosten gespart werden. In addition, the problem of storage space for the production tool is solved because the invention takes up significantly less space, which effectively saves costs.
Zudem wird das Problem der vergleichsweise großen Abmessungen einer manuell hergestellten Elektronik gelöst. Durch die Verwendung von Adapterplatinen, welche wiederum kleinste maschinell hergestellte Elektroniken beinhalten können, in Kombination mit einem standardisierten Rastermaß von typischerweise 2,54 mm (andere sind auch möglich) und dem vorgeschlagenen Verdrahtungsverfahren, welches eine sehr flexible und dichte Verdrahtung erlaubt, ergibt sich der besondere Effekt, dass die resultierende Elektronik einen deutlich geringeren Platzbedarf aufweist. In addition, the problem of the comparatively large dimensions of a manually produced electronics is solved. By using adapter boards, which in turn can incorporate the smallest machine-made electronics, in combination with a standardized pitch of typically 2.54 mm (others are also possible) and the proposed wiring method, which allows very flexible and tight wiring, the result special effect that the resulting electronics have a much smaller footprint.
Zudem wird das technische Problem der manuellen Herstellung einer dichten elektrischen Kontaktierung gelöst. Aufgrund der Verwendung von federnden, bzw. von Press-Fit-Verbindungen ist kein nachträglicher manueller Lötprozess notwendig. Dadurch ergibt sich der besondere Effekt, dass die manuell eingebrachten Kontaktstellen sehr dicht platziert werden können, da eine nachträgliche Zugänglichkeit zwecks Lötprozess nicht notwendig ist. In Kombination mit der vorgeschlagenen mehrfachen Verdrahtungen können zudem komplexe dichte Verdrahtungen erreicht werden. In addition, the technical problem of manual production of a tight electrical contact is solved. Due to the use of resilient or press-fit connections, no subsequent manual soldering process is necessary. This results in the special effect that the manually introduced contact points can be placed very densely, since a subsequent accessibility for the purpose of soldering process is not necessary. In combination with the proposed multiple wirings, complex dense wirings can also be achieved.
Bei der Herstellung einer prototypischen Elektronik müssen auch elektrische Verbindungen mit mehr als nur zwei Steckpunkten hergestellt werden. Durch die vorgeschlagene Visualisierung mittels eines transparenten Lochrasters wird dem Benutzer die Reihenfolge der Verdrahtung visualisiert. Dadurch kann die Länge der Verbindungsdrähte in einem Algorithmus vorab optimiert werden. Dies hat den besonderen technischen Effekt, dass kürzere Verbindungdrähte verwendet werden können. Würde man dem Benutzer selbst überlassen, in welcher Reihenfolge die Verbindung zu stecken ist, dann muss ab einer gewissen Anzahl von Steckverbindungen damit gerechnet werden, dass eine nicht optimale Reihenfolge gewählt wird. In diesem Fall ergibt sich, dass der Abstand einer Verbindung länger wird, als das Verbindungskabel lang ist. In diesem Fall kann der Benutzer die Verdrahtung nicht fortsetzen und muss von vorne beginnen, bis er das Problem durch Ausprobieren gelöst hat. Dies ist insbesondere dann nicht möglich, wenn ungeschulte Benutzer das Verfahren anwenden, beispielsweise Kinder. D.h. die Erfindung löst das Problem kurzer standardisierter Verbindungkabel. In the production of a prototypical electronics and electrical connections must be made with more than two plug-in points. The proposed visualization by means of a transparent perforated grid visualizes the order of the wiring to the user. As a result, the length of the connecting wires can be optimized in advance in an algorithm. This has the special technical effect that shorter connecting wires can be used. If one were to leave the user to decide in which order the connection is to be made, then from a certain number of connections it can be expected that a non-optimal order will be selected. In this case, it follows that the distance of a connection becomes longer than the connection cable is long. In this case, the user can not continue the wiring and must start over again until he has solved the problem by trial and error. This is especially true not possible when untrained users use the procedure, such as children. That is, the invention solves the problem of short standardized connection cables.
Jedes Kabel induziert eine Induktivität, welche sich insbesondere bei hohen Schaltfrequenzen negativ auf einen Elektronik auswirkt. Somit muss die Kabellänge aus technischer Sicht so kurz wie möglich gewählt werden. Die Erfindung löst dieses Problem auf dreierlei Arten: Zum einen kann in einer Optimierungsrechnung ein optimaler Pfad darauf Rücksicht nehmen. Zum anderen kann in der Optimierung schon beim Anordnen der Bauteile dem Benutzer signalisiert werden, dass zwei Bauteile zu weit voneinander positioniert wurden, da die Verbindung dazwischen nicht mit dem standardisierten Verbindungsdraht erfolgen kann. Zudem kann in diesem Fall eine später nichtkontaktierte Zwischenverbindung gesteckt werden, so dass effektiv eine doppelt so lange Verbindung zwischen zwei zu kontaktierenden Bauteilen ermöglicht wird. Each cable induces an inductance, which has a negative effect on electronics, especially at high switching frequencies. Thus, the cable length must be chosen as short as possible from a technical point of view. The invention solves this problem in three ways: Firstly, an optimal path can take this into account in an optimization calculation. On the other hand, it can be signaled to the user in the optimization already when arranging the components that two components have been positioned too far from one another, since the connection between them can not take place with the standardized connection wire. In addition, in this case, a later non-contacted intermediate connection can be inserted, so that effectively a twice as long connection between two components to be contacted is made possible.
Zudem wird das technische Problem der Handhabung der zum Teil sehr kleinen SMD Bauteile (SMD steht für surface mounted device) in einem manuellen Herstellungsprozess gelöst. Mittels Verwendung von Adapterplatinen ist es möglich, selbst kleineste Bauteile zu handhaben. In addition, the technical problem of handling the sometimes very small SMD components (SMD stands for surface mounted device) is solved in a manual manufacturing process. By using adapter boards, it is possible to handle even the smallest components.
Das vorgeschlagene Verfahren kann als Ausführungsvariante mit Press-Fit-Pins realisiert werden, wodurch eine leichte Wiederverwendung der elektronischen Komponenten möglich ist. The proposed method can be realized as a variant embodiment with press-fit pins, whereby an easy reuse of the electronic components is possible.
Die Erfindung bietet somit ein bevorzugt manuelles Herstellungsverfahren zur Herstellung einer Elektronik mit visueller Positionierungs-Anzeige sowohl bei der Verdrahtung, als auch bei der Bestückung. Vorteil: Schneller Arbeiten, geringere Investitionen, geringere Einarbeitungshürde. The invention thus provides a preferably manual manufacturing method for producing electronics with visual positioning display both in the wiring, as well as in the assembly. Advantage: faster work, lower investment, lower hurdle to training.
Ein weiteres technisches Merkmal ist die Anzeige der Verdrahtungsreihenfolge, da dies eine Optimierung der Drahtlänge ermöglicht. Wirkung: Entlastung des Bedieners, der ansonsten diesen Schritt im Kopf machen müsste. Vorteil: Schnelleres Arbeiten. Es kann effektiv mit kürzeren Drähten gearbeitet werden. Induktive Einflüsse auf die elektronische Funktion werden reduziert. Der Benutzer muss nicht im Kopf eine optimale Verdrahtung überlegen. Ungeschulte Bediener können das Verfahren anwenden. Another technical feature is the display of the wiring order, as this allows an optimization of the wire length. Effect: Relief of the operator who would otherwise have to take this step in the head. Advantage: Faster working. It can be effectively worked with shorter wires. Inductive influences on the electronic function are reduced. The user does not have to think about optimal wiring in the head. Untrained operators can use the procedure.
Ein weiteres technisches Merkmal ist ein transparentes Lochraster. Wirkung: Nachdem eine Verdrahtung vorgenommen wurde und die Löcher größtenteils verdeckt sind, kann weiterhin Information visuell angezeigt werden. Vorteil: Dadurch ist eine Maschine ausreichend für sowohl das Verdrahten, als auch das Bauteile Positionieren. Weiterer Vorteil ist, dass sehr detaillierte Information, bis hin zu Text, dargestellt werden kann. Dadurch kann bei der Visualisierung beispielsweise die Typeninformation und Bauteillage angezeigt werden. Dadurch muss, nicht extra Platz eines Bildschirms freigehalten werden, um Zusatzinformation darzustellen. Mit Blick auf die Verwendung eines Smartphones, welches einen vergleichsweise kleinen Bildschirm hat, kann somit eine größere, den ganzen Bildschirm überdeckende Lochrasterplatte verwendet werden. Another technical feature is a transparent hole pattern. Effect: After a wiring has been made and the holes are mostly obscured, information can still be displayed visually. Advantage: This makes one machine sufficient for both wiring and component positioning. Another advantage is that very detailed information, down to text, can be displayed. As a result, in the visualization, for example, the type information and component position can be displayed. As a result, not extra space of a screen must be kept free to display additional information. With regard to the use of a smartphone, which has a comparatively small screen, thus, a larger, full screen screen covering Lochrasterplatte can be used.
Ein weiteres Merkmal sind die Pins, welche insbesondere eine elektrische Drahtverbindung haben und einen elektrischen Kontakt für die Adapterplatinen und einen Teil, der zur mechanischen Fixierung in das Lochraster eingeprägt wird. Wirkung: Dichte und beliebige manuelle Verdrahtung ermöglicht. Als Resultat: Funktionsintegration von mechanischer Aufnahme, elektrischer Verbindung und Kontaktierung der elektrischen Bauteile. Vorteil: Lediglich ein Loch ist notwendig, in die der Pin eingepresst werden muss. Dadurch kann das Lochrastersubstrat als Verbrauchsmaterial mit minimalen Kosten hergestellt werden. Der Kontaktierungsvorgang ist minimalistisch und eignet sich dadurch insbesondere für ungeschulte Bediener. Zudem kann der Einpressvorgang sehr schnell vorgenommen werden. Another feature is the pins, which in particular have an electrical wire connection and an electrical contact for the adapter boards and a part which is stamped into the hole pattern for mechanical fixation. Effect: Density and any manual wiring possible. As a result: functional integration of mechanical recording, electrical connection and contacting of electrical components. Advantage: Only one hole is necessary, into which the pin must be pressed. This allows the breadboard substrate to be manufactured as a consumable with minimal cost. The contacting process is minimalistic and is therefore particularly suitable for untrained operators. In addition, the pressing can be done very quickly.
Ein weiteres Merkmal ist die Verwendung eines Tablets und Smartphones, wodurch das Herstellungsverfahren mobil wird und leicht zu verstauen ist. Wirkung: Signifikant geringere Anschaffungskosten und mobiler Einsatzmöglichkeit, keine extra Platzbedarf für eine Visualisierungsmaschine. Another feature is the use of a tablet and smartphone, which makes the manufacturing process mobile and easy to stow. Effect: Significantly lower acquisition costs and mobile application possibilities, no extra space required for a visualization machine.
Ein weiteres technisches Merkmal ist der Kalibrierungsvorgang. Dadurch kann auf mechanische Fixierungen verzichtet werden. Wirkung: Universell auf jedem Display anwendbar. Vorteil: Vermeidung von mechanischer Fixierung erlaubt die Verwendung unterschiedlichster Smartphone und Tablet Herstellern, ohne dass für jeden Typ eine eigene Halterung konstruiert und gefertigt werden muss. Effektiv werden dadurch Kosten reduziert. Another technical feature is the calibration process. This makes it possible to dispense with mechanical fixations. Effect: Universally applicable on every display. Advantage: Avoidance of mechanical fixation allows the use of different smartphone and tablet manufacturers, without having to design and manufacture a separate holder for each type. This effectively reduces costs.
Nachfolgend wird das vorliegende Verfahren bzw. System anhand eines Ausführungsbeispiels noch näher erläutert. Hereinafter, the present method or system will be explained in more detail with reference to an embodiment.
Dabei zeigen: Showing:
In den Figuren bezeichnet
Auf der der Platine
Die Platine
Wie
Es kann dazu ja ein (isolierter) Kupferdraht
Der Abstandshalter
Es handelt sich hier um einen Isolierten Draht, da es sonst bei einem elektrischen Kontakt zweier unterschiedlicher Abschnitte (genauer: der Abschnitte zwischen unterschiedlichen Fixierungselementpaaren) des Leiters
Der Isolierungsschlauch bzw. die Isolierung
Jedes Fixierungselement
Die Pins
Der Draht bzw. der elektrische Leiter
Das erste, untere Ende
Wie nachfolgend noch beschrieben, können anhand der Anzeige auf dem Bildschirm
Auf der der Platine
Die elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem elektrischen Kontakt
Zunächst sollen, mittels des noch nicht in die Platine
Die beiden z. B. als Weißlichtanzeige erzeugten Bildpixelgruppen A8a und A8b können dabei von der dem Bildschirm
Zudem kann, als Linienverbindung zwischen den beiden Bildpixelgruppen A8a und A8b, eine schmale Linie A8a–8b auf dem Smartphonebildschirm
Nach einer definierten Zeitspanne (oder alternativ wenn der Benutzer durch Eingabe am Smartphone das Stecken der beiden Pins
In
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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