In der Regel werden die hier besprochenen Sensoren mit 3 Adern an die Sensorbox angeschlossen.

• Bei kurzen Anschlussleitungen von weniger kritischen Sensoren nimmt man am besten: entweder 3 Einzellitzen, die möglichst wie ein Zopf miteinander verflochten werden. Leiterquerschnitt für robuste Verbindungen 0,5 mm², wenn der Platz knapp ist oder dicke Leitungen stören würden 0,14 mm².
• oder 3 Adern eines grauen Flachbandkabels (wie es innerhalb von Computern zum Anschluss von Festplatten und Diskettenlaufwerken verwendet wird.) Gibt es als Meterware – möglichst 10-adrige Ausführung kaufen.
• bei langen Leitungen oder kritischen Sensoren empfiehlt es sich, den Anschluss mit abgeschirmter Leitung herzustellen. Gut geeignet und leicht erhältlich ist dünne 2-adrige Mikrofonleitung (eine weisse und eine braune Ader mit gemeinsamer Abschirmung aus Drahtgeflecht plus Aussenisolierung, Gesamtdurchmesser 3 bis 5 mm). Die Abschirmung ist zugleich Ader für "Masse" bzw. Minuspol Betriebsspannung. Obwohl weniger umweltfreundlich, lässt sich Leitung mit PVC-Isolierung wesentlich besser verarbeiten als solche mit PE-Isolierung. PE schmilzt extrem leicht und man muss beim Löten sehr aufpassen, dass die Abschirmung nicht mit den Adern zusammenbrutzelt.
• Wenn in einigen Fällen nur 2 Adern oder mehr als 3 Adern notwendig sind, wird das im Kontext beschrieben.

• 1.Schritt: Aussenisolierung etwa 1,5 bis 2 cm weit entfernen. Dazu mit einem Elektronik-Drahtschneider oder einer kleinen spitzen Schere vorsichtig rundum die Aussenisolierung durchkneifen oder durch vorsichtiges Drehen des Werkzeuges rundum durchschneiden, aber das Werkzeug nur so flach ansetzen, dass das Abschirmgeflecht nicht verletzt wird. Ab einem gewissen Stadium kann man das vordere Ende der Aussenisolierung als kurzes Schlauch-Stück abziehen.

• 2.Schritt: ALLE Drähtchen der Abschirmung miteinander verdrillen. Die Verdrillung muss so fest werden, dass sich später keine Drähte daraus lösen. Sie darf aber nicht so stramm sein, dass beim späteren Lötvorgang Adern der Abschirmung durch die Isolierung der Innenleiter durchschmelzen und dabei einen Kurzschluss verursachen. Die dabei entstandene Wurst nach hinten zurückbiegen und fest gegen die Aussenisolierung drücken. Umgebogenen Teil der Drahtwurst auf 4-5 mm kürzen. Alle eventuell vergessenen Drähtchen möglichst tief abschneiden und sorgfältig entfernen. Sofern vorhanden, im Kabel durchlaufende Gewebefäden ebenfalls abschneiden

• 3.Schritt: Anschlussdraht (isolierte Litze 0,5 mm Querschnitt, empfohlene Farbe schwarz, Ende 4-5 mm abisoliert) anlöten. Darauf achten, dass die Lötstelle nicht zu heiss wird, weil dabei sehr leicht einzelne Drähte der Abschirmung durch die Isolierung der Innenleiter schmelzen. Das passiert besonders leicht bei Leitungen mit PE-Isolierung.

• 4.Schritt: Mit Ohmmeter testen, ob beim Löten kein Kurzschluss zwischen Abschirmung in Innenleiter entstanden ist.

• 5.Schritt: Drahtwurst und Lötstelle mit Schrumpfschlauch (notfalls Isolierband) isolieren.
  Die Isolierung soll beidseitig etwa 2-4 mm über die Abschirmungsdrähte / Lötstelle ragen. Zum Schrumpfschlauch schrumpfen nimmt man am besten ein Heissluftgebläse oder ersatzweise einen Fön, dessen Luftansaug-Öffnung man mit der Hand halb zuhält, damit die austretende Luft heisser wird als beim Haare fönen.

• 6.Schritt: Die nun vorhandenen 3 Drahtenden werden wie Einzeladern weiterverarbeitet.

Anschluss der Sensorleitung an einen grünen Patchbay-Stecker:

Die Stecker haben sogenannte Fahrstuhlklemmen. Es wird ein (schwer im Baumarkt erhältlicher) Schraubendreher mit 2,5 mm Klinge benötigt. Notfalls das passende Teil aus einem Satz Uhrmacher-Schraubendreher verwenden. Das Kabel wird nicht wie bei Lüsterklemmen direkt mit der Schraube festgeklemmt, sondern beim Drehen der Schraube hebt sich ein Gegenstück von unten und quetscht das Kabel gegen den oberen feststehenden Anschluss. Mit dieser Technik können auch dünne Drähte sehr zuverlässig angeklemmt werden. Bei gebrauchten Klemmen kann man irrtümlich leicht den Draht unter den "Fahrstuhl" stecken, daher muss man zuerst das bewegliche Teil der Klemme wieder nach unten schrauben!

Alle 3 Adern etwa 3-4 mm abisolieren und die Litzendrähte jeder Ader miteinander verdrillen. Nicht verzinnen! Einen Draht nach dem anderen in die Klemme stecken (am besten mit dem mittleren beginnen) und festschrauben. Isolierung nicht mit einklemmen! Anordnung der 3 Adern siehe Foto.

Anschluss der Sensorleitung an einen 25-poligen SubD-Stecker:

Alle 3 Adern etwa 2 mm abisolieren, die Litzendrähte jeder Ader miteinander verdrillen und verzinnen. Die entsprechenden Lötkelche an der Stecker- Rückseite ebenfalls verzinnen. Adern an den entsprechenden Lötkelchen festlöten. Normalerweise reicht das beim Verzinnen aufgebrachte Flussmittel für eine gute Lötstelle, so dass man hier ausnahmsweise mit dem Lötkolben "kleben" darf. Wenn ein Lötversuch nicht auf Anhieb gelingt, dann neu verzinnen oder Lötstelle nach dem "Anheften" des Drahtes unter Zugabe von Lötzinn/Flussmittel nachlöten.

Bei allen Elektronik- Lötarbeiten darf nur "Elektronik-Lötdraht" verwendet werden.
1 mm Durchmesser ist optimal, lediglich bei feinsten Lötungen kann 0,5 mm dicker Draht vorteilhaft sein. Der Lötkolben sollte eine kegel- oder meißelförmige, 1-2 mm dicke Spitze haben. Unbedingt speziellen Elektronik-Lötkolben 30 bis 50 Watt mit zunderfreier Dauerlötspitze verwenden, keine Lötkeule aus dem Baumarkt. Nach Möglichkeit elektronisch geregelten Niederspannungs- Lötkolben 12 bis 24 Volt.

Lötzinn ist kein Klebstoff ! Eine Lötstelle gewinnt ihre Haltbarkeit indem das flüssige Lötzinn in die zu verlötenden Metalle eindiffundiert, d.h. sich atomar verzahnt. Der Lötdraht enthält in der Mitte ein Flussmittel, das Oxide an den zu lötenden Teilen beseitigt und die Oberflächenspannung des Lötzinns vermindert. Für eine solide Lötstelle muss das Zinn an den zu verlötenden Teilen schmelzen, der Lötkolben dient dazu, die Teile auf die notwendige Temperatur aufzuheizen. Um einen schnellen Wärmeübergang zwischen Lötkolben und Lötstelle herzustellen, muss jedoch bereits zu Beginn des Lötvorgangs zwischen Lötstelle und Lötkolben eine kleine Brücke aus flüssigem Lötzinn vorhanden sein. Mit einiger Übung gelingt es, den Lötdraht gewissermassen in einem Arbeitsgang von der Lötspitze auf die Lötstelle überfliessen zu lassen. Wichtiger Indikator für eine genügend hohe Temperatur ist das "Fliessen" des Lötzinns entlang der zu verlötenden Oberflächen. Von Ausnahmen abgesehen vertragen die meisten elektronischen Bauteile, dass der Lötkolben noch bis zu 3 Sekunden nach dem Schmelzen des Lötzinns auf die Lötstelle gedrückt werden kann. Kugelförmig aussehende Lötstellen halten nicht.
Eine erkaltende Lötstelle darf nicht erschüttert werden. Extrem matt oder bröselig aussehende Lötstellen sollte man besser nachlöten. Auch wenn bereits genügend Lötzinn an der Stelle ist, beim Löten immer etwas Lötdraht zugeben (wegen des Flussmittels).
Überschüssiges Lötzinn an der Lötstelle mit einer Entlöt- Saugpumpe entfernen (in kritischen Fällen, wo eine Pumpe zu klobig wäre, kann Lötzinn auch mit sog. "Entlötlitze" entfernt werden). Überschüssiges Lötzinn, Oxide und verkrustetes Flussmittel vom heissen Lötkolben an einem feuchten Schwamm oder angefeuchteten Papiertaschentuch abstreifen. Dauerlötspitzen niemals mit einer Feile reinigen!

Anschluss der Sensorleitung an den Sensor:

Bei den hier beschriebenen Sensoren mit Spannungsausgang werden standardmässig die 3 Adern direkt an die am Sensor vorhandenen Anschlüsse gelötet (in Einzelfällen auch angeschraubt oder mit Stecker kontaktiert). Um die mechanische Stabilität zu verbessern, kann es ratsam sein, den Sensor auf eine Lochrasterplatte zu setzen und/oder das Sensorkabel z.B. mit Kabelbindern zuzätzlich zu befestigen.

Bei den mit einem Widerstand zu einem Spannungsteiler zu kombinierenden Sensortypen baut man am besten Sensor und Widerstand zusammen auf eine kleine Lochrasterplatte

Dabei wird die Geometrie der Anordnung sowie die Ausrichtung des Sensors möglichst der jeweiligen Aufgabenstellung angepasst. Ferner sollte man der Gestaltung der Platine an die Befestigungsmöglichkeiten denken.

Komplexere Sensortypen mit speziellen Verstärkern benötigen normalerweise eine Leiterplatte zum Aufbau. Dort sollten (mindestens) 3 dokumentierte Pads oder Lötstifte zum Anlöten der Leitungen vorhanden sein. Die Verstärkerelektronik sollte sich möglichst immer in direkter Nähe beim Sensorelement befinden und eine organische Einheit mit ihm bilden. Wir bemühen uns, Platinenlayouts vorzuschlagen, die notfalls 1:1 mit Lochrasterplatten "nachgekupfert" werden könnnen, auch wenn die Platine dadurch etwas größer ausfällt.

Lochrasterplatten

Am besten eignen sich Lochrasterplatten mit Bohrlöchern im Raster 2,54 mm, die auf einer Seite um jedes Bohrloch herum einen Ring aus dünnem Kupfer aufweisen. Platten mit streifenförmigen Kupferbahnen sind weniger flexibel einsetzbar. Die einfachen Ausführungen aus hellbraunem Pertinax- Hartpapier sind im allgemeinen ausreichend stabil. Bei sehr starker mechanischer Belastung kann man die teureren Ausführungen aus grünlich-grauem glasfaserverstärktem Epoxydharz verwenden.
Die Bauteile werden normalerweise von der nicht mit Kupfer beschichteten Seite eingesetzt (Fachjargon "Bestückungsseite") und auf der anderen Seite (Fachjargon "Lötseite") an den Kupferringen festgelötet. Verbindungen zwischen mehreren Bauteilen stellt man her mit 0,5 bis 0,6 mm starkem Schaltdraht (versilbert, unisoliert), der auf der Lötseite nach Möglichkeit immer rechtwinklig parallel zu den Plattenkanten über die Kupferaugen geführt wird und im Abstand von ca 2 - 3 cm und an Knickstellen sowie an den zu verbindenden Bauteilen mit den Kupferaugen verlötet wird. Sehr kurze Leitungsbahnen kann man auch allein mit Lötzinn herstellen, indem man jeweils nebeneinanderliegende Kupferaugen mit einem Klecks Lötzinn überbrückt.
Längere Verbindungen stellt man her, indem man immer 2 nebeneinander liegende Augen verbindet und zunächst eine Verbindung dazwischen frei lässt. Nach Erkalten der Lötstellen verbindet man schnell die offenen Lücken. Dabei dürfen die vorher hergestellten Verbindungen nicht aufschmelzen, sonst zieht sich das Lötzinn tropfenartig zusammen. Akademisch ist dieses Verfahren nicht einwandfrei, aber mit etwas Übung funktioniert es zuverlässig.
Beim Einlöten von Bauteilen mit langen Anschlussdrähten (z.B. Widerstände) empfiehlt es sich NICHT die Anschlussdrähte umzubiegen und als Verbindungsleitungen zu benutzen. Besser ist es, die Anschlussdrähte nach dem Festlöten kurz abzuschneiden und die Verbindungen mit separaten Drähten herzustellen. Bei komplexen Schaltungen muss man gelegentlich u-förmig gebogene Drahtbrücken aus Schaltdraht vorsehen, die wie Widerstände im passenden Lochabstand von der Bestückungsseite durch die Platte gesteckt und auf der Lötseite verlötet werden, um darunter verlaufende Schaltdrähte zu überspringen. Integrierte Schaltungen auf Lochrasterplatten immer mit Sockel montieren.

Zuschneiden kann man Lochrasterplatten mit einer Laubsäge mit Metallsägeblatt. Die Schnittkanten mit einer Feile glätten. Bei den braunen Pertinax-Platten kann man gerade Schnitte kann man auch entlang der Lochreihen mit einem Cutter-Messer anritzen und dann brechen. Man kann die braunen Platten auch mit einem Seitenschneider entlang der Lochreihen aufspalten, dieses Verfahren misslingt jedoch gelegentlich.

Beim Einbau von Teilen in die Lochrasterplatte ("Bestücken") beginnt man nach Möglichkeit mit den flachesten Teilen: Drahtbrücken, Dioden, Widerstände, IC-Fassungen, keramische Kondensatoren, Elektrolytkondensatoren und zum Schluss die Steckverbinder und Buchsen. So ist das Risiko am geringsten, dass beim Löten die Teile aus der Platte herausrutschen. Bei Bauteilen mit axialen Drahtenden (Dioden, Widerstände) werden die Drahtenden vor der Montage zum Raster der Platte passend rechtwinklig abgebogen. Dazu gibt es sehr praktische Biegelehren. Nach dem Einsetzen biegt man die Drähte ganz knapp unter der Platte (Lötseite) um ca. 10 Grad seitlich ab. Damit werden die Bauteile gegen Herausfallen gesichert. Bei Bauteilen mit vielen Anschlüssen, wie Buchsen und IC-Fassungen ist es von Vorteil, die Drähte nicht umzubiegen, sondern zuerst 2 diagonal gegenüber liegende Anschlüsse zu löten und dabei das Teil auf die Platine zu drücken. Falls notwendig, Teil nochmal bei geschmolzener Lötstelle ausrichten. Dann ist das Teil optimal fixiert und die anderen Anschlüsse können in beliebiger Reihenfolge gelötet werden. Falls die durch die Lochrasterplatte gesteckten Drahtenden länger als 2-3 mm sind, ist es besser, sie vor dem Löten auf diese Länge zu kürzen.

Die Lötkontakte von Potentiometern und Lötösen sind oft grösser als der Lochdurchmesser. Falls möglich, Loch mit einem sehr scharfen 1,2 mm Bohrer von der Lötseite her aufbohren. Oder Loch mit einer Laubsäge mit feinem Metallsägeblatt etwas vergrößern. Oder mit einem spitzen Gegenstand (z.B. ganz dicke Stopfnadel oder Lederahle) aufweiten.

Anschlussdrähte werden zuerst 5mm abisoliert, verdrillt, ganz leicht verzinnt (dass die Drähte zusammenhaften, sich aber keine Lötzinnklumpen bilden). So vorbereitet werden sie von der Bestückungsseite durch ein Loch gesteckt und auf der Lötseite verlötet. Dadurch erhält man einen Vernietungseffekt. Einen ähnlichen Effekt erreicht man, wenn man die Drähte auf der Löseite direkt an durchgesteckte Anschlüsse von Bauteilen lötet. Wenn die Drähte nur auf die Kupferaugen gelötet werden, reissen bei Belastung Drähte einschl. Kupferaugen leicht von der Lochrasterplatte ab. Ist späterer Wechsel der Anschlussdrähte (oder anderer während der Anwendung zu modifizierender Bauteile) vorgesehen, so kann man zuerst Lötstifte in die Lochrasterplatte einsetzen und hier die Drähte (bzw. Bauteile) anlöten. Vorsicht: die einfachen braunen Lochrasterplatten brechen sehr leicht beim Einpressen der Lötstifte.

Schutzschaltungen:

Die Eingänge der Sensorbox sind ausgelegt für Eingangsspannungen von 0 bis 5 Volt. Werden die Sensoren aus der 5 Volt Spannung der Sensorbox / Patchbay gespeist, wird sich ihre Ausgangsspannung normalerweise auch in diesem zulässigen Bereich bewegen und es sind keine weiteren Schutzmassnahmen notwendig. Anders ist die Situation, wenn der Sensor selber Spannung erzeugt (z.B. Solarzelle) oder aus einer externen Spannungversorgung gespeist wird und daher höhere oder negative Ausgangsspannungen abgeben kann.

Folgendes Schaltbild zeigt eine recht gute Eingangs-Schutzschaltung:

Wird die Eingangsspannung positiver als (die Betriebsspannung + 0,3Volt), dann schaltet Schottky-Diode D1durch und schliesst den Ausgangsstrom des Sensors kurz zur positiven Betriebsspannung der Sensorbox. Entsprechend macht Schottky-Diode D2 negative Eingangsspannungen unschädlich. Widerstand R begrenzt den Strom, der durch die Dioden fliessen könnte. Wenn der max. zulässige Strom durch die Schottky-Diode 100 mA beträgt und R=1 Kiloohm ist, so könnte der Eingang (theoretisch) eine Überspannung von 100 Volt ohne Schaden überstehen. Allerdings müßte der Widerstand mit 10 Watt belastbar sein, um dieser Überlast längerfristig gewachsen zu sein. Einem 0,5 Watt Standard- Widerstand könnte man langfristig ca. 22 Volt zumuten. Würde man eine Schmelzsicherung in Reihe mit R vorsehen, so bräuchte R den hohen Strom nur für Sekundenbruchteile ertragen und könnte geringer belastbar, d.h. mechanisch kleiner ausgelegt werden. Für kurze Impulsspitzen verbessert C zusätzlich die Schutzwirkung.

Eine gute Schutzschaltung ist also recht aufwendig und verschlechtert zudem häufig die Eigenschaften der Schaltung im Normalbetrieb. So würde R = 1 Kiloohm bei der Sensorbox einen Messfehler der Spannung von etwa 0,5 % verursachen.

Daher bemüht man sich - wenn möglich - um einfachere, problemangepasste Schutzschaltungen. Hat der Sensor einen hohen "Innenwiderstand", d.h. kann er nur einen begrenzten Strom liefern, kann man auf R verzichten.

Statt zwei Schottky-Dioden kann man mit ähnlichem Effekt eine Zenerdiode verwenden, empfohlen wird ZPY4,7V oder ZPY5,1V. Der auf der Diode aufgedruckte Strich muss zum Signaleingang gerichtet sein. Leider weist die Durchbruchspannung von Zenerdioden relativ hohe Exemplarstreuungen auf und eine Zenerdiode kann nur einen geringeren Fehlerstrom ableiten als eine Schottky- Diode.

Um zu hohe Eingangsspannungen von digitalen I/O fernzuhalten, bewährt sich neben Schaltungstechniken wie Spannungsteiler eine Entkoppeldiode.
Der Lastwiderstand R ist nicht unbedingt notwendig, verbessert aber die Schaltgeschwindigkeit und leitet bei Überspannung am Eingang zusätzlich den Sperrstrom der Diode ab.
Als Voraussetzung für eine einwandfreie Funktion dieser Schaltung muß der Sensorausgang einen nach Masse schaltenden Ausgang haben.