Ламинатор для изготовления печатных плат. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Технологии радиолюбителя

 Комментарии к статье

Многие радиолюбители давно уже применяют технологию термопереноса рисунка печатных проводников, напечатанного на бумаге лазерным принтером, на фольгу заготовки будущей платы с помощью обычного утюга. К сожалению, пользуясь таким инструментом, очень сложно достичь оптимального прижатия бумаги к заготовке платы и идеально выдержать температуру, необходимую для переноса расплавленного тонера на фольгу. Процесс приходится, как правило, много раз повторять, опытным путем добиваясь приемлемого качества рисунка на фольге.

Сегодня у многих радиолюбителей имеются не вполне исправные или морально устаревшие и давно не используемые по назначению лазерные принтеры. Такой аппарат с успехом может послужить основой для изготовления ламинатора, обеспечивающего надежный и высококачественный перенос рисунка.

Идея изготовить самодельный ламинатор для термопереноса рисунка с бумаги на плату из фольгированного диэлектрика возникла у автора при ремонте очередного лазерного принтера, у которого "печка" для фиксирования тонера на бумаге оказалась очень похожей на ту, что требуется для такого устройства. Оставалось ее немного доработать механически, разработать и изготовить электронную часть ламинатора.

Прототипом узла управления ламинатором послужил универсальный микроконтроллерный модуль [1], но использован микроконтроллер с меньшим числом выводов, а графический ЖКИ заменен символьным. Блок сопряжения узла управления с шаговым двигателем, перемещающим пакет из заготовки платы и наложенного на нее листа бумаги с рисунком печатных проводников, выполнен на паре специализированных микросхем L297 и L298N. Изготовлен также симисторный коммутатор нагревателя "печки".

Рис. 1 (нажмите для увеличения)

Схема узла управления показана на рис. 1. В нем применен микроконтроллер PIC16F876A-I/SP (DD1), работающий с тактовой частотой 20 МГц, стабилизированной кварцевым резонатором ZQ1. К разъему X5 при необходимости подключают ЖКИ WM-C0801M (одна строка из восьми символов). Номера контактов этого разъема совпадают с номерами выводов указанного индикатора. В ламинаторе ЖКИ используется только как технологический. В процессе подборки оптимального режима ламинирования он показывает температуру "печки" и число проходов платы через нее. Для обычной работы прибора ЖКИ не требуется, и его можно не подключать.

Сдвиговый регистр DD2 преобразует сформированный микроконтроллером последовательный код управления ЖКИ в необходимый для работы последнего параллельный. Оптимальную контрастность изображения на экране ЖКИ устанавливают подстроечным резистором R17. Транзистор VT1 по сигналам микроконтроллера включает и выключает подсветку экрана индикатора.

В процессе работы ламинатора микроконтроллер получает сигналы от двух датчиков. Один из них - оптрон U1 с открытым оптическим каналом - сигнализирует о наличии платы в "печке". Показания другого - датчика температуры DS18B20 (BK1) - нужны для контроля за процессами нагревания и остывания "печки". Кнопки SB1 - SB5 предназначены для управления ламинатором.

Транзистор VT2 по сигналам микроконтроллера включает и выключает соединенный с разъемом X7 вентилятор (компьютерный габаритами 80x80x20 мм).

Двухцветный светодиод HL1 зеленым свечением показывает, что ламинатор включен и находится в режиме ожидания. Его цвет становится красным во время прогревания "печки", а также, когда пакет из листа бумаги с рисунком печатных проводников и заготовки платы находится в чувствительной зоне оптрона U1.

Рис. 2

Для загрузки программы в уже установленный на плате микроконтроллер DD1 к разъему X4 подключают программатор согласно схеме, изображенной на рис. 2, при этом от разъема X5 следует отключить ЖКИ. По завершении программирования для нормальной работы узла управления программатор отключают, а контакты 1, 2 и 8, 9 разъемаX4 соединяют перемычками S1 и S2 (см. рис. 1).

Рис. 3 (нажмите для увеличения)

Рис. 4

Чертеж печатной платы узла управления показан на рис. 3, ее размеры - 90x79 мм. Оптрон U1 и датчик температуры ВК1 размещены на отдельной плате размерами 80x20 мм (рис. 4) таким образом, что входят в отверстия, имеющиеся в верхней части корпуса "печки". Предназначенный для работы на прерывание светового потока оптрон с открытым оптическим каналом KTIR0621DS (рис. 5) переделан для работы "на отражение". Для этого он разрезан на две части (с излучающим диодом и с фототранзистором), которые смонтированы на плате так, что их излучающее и чувствительное к излучению отверстия направлены в сторону проходящего рядом с датчиком пакета. Для наилучшей чувствительности к отраженным от него лучам угол между излучателем и фотоприемником нужно подобрать. Поскольку максимальная температура, которую может измерить датчик DS18B20, не превышает 127 °C, а "печка" разогревается значительно сильнее, он должен располагаться на некотором удалении от нагревающихся частей.

Рис. 5

Узел управления формирует на разъеме X6 сигнал включения и выключения нагревателя "печки" ламинатора. Однако этот сигнал маломощный, поэтому служащую нагревательным элементом "печки" мощную галогенную лампу соединяют с разъемом X6 через симисторный коммутатор. Он собран по обычной схеме (рис. 6) на оптроне MOC3063 (U1), обеспечивающем гальваническую развязку цепи управления и включение нагрузки при нулевом мгновенном значении напряжения в сети, и мощном симисторе BT139-800 (VS1).

Рис. 6

Печатная плата коммутатора показана на рис. 7.

Рис. 7

Разъем X3 узла управления соединяют плоским кабелем с разъемом X1 блока сопряжения с шаговым двигателем. Схема этого блока изображена на рис. 8.

Рис. 8 (нажмите для увеличения)

Подключенный к его разъемуX2 шаговый двигатель M1 - двухфазный биполярный от лазерного принтера XEROX PHASER 3121. Для преобразования логических сигналов управления в импульсы тока в обмотках двигателя применен распространенный комплект специализированных микросхем L297 (DD1) и L298N (DA2). Это упростило конструкцию блока и уменьшило число компонентов в нем.

От узла управления на разъем X1 поступают сигналы Reset (установка в исходное состояние) и Enable (разрешение работы двигателя), а по каждому импульсу Step двигатель выполняет один шаг в направлении, указанном сигналом Dir. Микросхема dD1 формирует сигналы включения и выключения тока в обмотках двигателя в необходимом порядке. Их доводит до нужного для его работы уровня микросхема DA2.

Диоды VD1-VD8 устраняют выбросы напряжения самоиндукции на обмотках двигателя при их коммутации.

Подключенные к выводам 1 и 15 микросхемы DA2 мощные резисторы R10 и R11 - датчики тока в обмотках. Они дают возможность микросхеме DD1 измерять ток, текущий по этим обмоткам, и с помощью ШИМ управлять его значением. Подстроечным резистором R2 регулируют подаваемое на микросхему dD1 образцовое напряжение Uref, задающее уровень, на котором происходит отсечка тока в обмотках двигателя. Резистор R5 и конденсатор С2 - частотозадающие элементы внутреннего тактового генератора микросхемы DD1.

Съемными перемычками S1-S3за-дают режимы работы блока. Перемычку S1 устанавливают в положение 1-2, если шаговый двигатель M1 - биполярный, или в положение 2-3, если он униполярный. При перемычке S2 в положении 1-2 двигатель работает в режиме полных шагов, а в положении 2-3 - половинных. Перемычка S3 необходима, если выход подаваемого на блок сигнала Enable выполнен по схеме с общим коллектором (стоком). Подробное описание работы комплекта микросхем L297, L298 можно найти в [2].

В блоке сопряжения находятся также интегральные стабилизаторы DA1 и DA3, обеспечивающие стабилизированным напряжением 5 В и 12 В не только этот блок и шаговый двигатель M1, но и узел управления, а также вентилятор, установленный в корпусе ламинатора. Источником напряжения 15 В для питания ламинатора служит импульсный блок питания от ноутбука, рассчитанный на ток нагрузки 4 А.

Чертеж печатной платы блока сопряжения изображен на рис. 9.

Рис. 9

Во всех узлах устройства применены постоянные резисторы МЛТ, С2-33, оксидные конденсаторы К50-35 или импортные, остальные конденсаторы - К73-17. Микросхема DA2 блока сопряжения снабжена теплоотводом из отрезка алюминиевого уголка 20x25 мм с толщиной полок3 мм и длиной 55 мм. В полке уголка, не прилегающей к микросхеме, просверлено для улучшения циркуляции воздуха 12 отверстий диаметром 4 мм. Интегральные стабилизаторы DA1 и DA3 закреплены на таком же, но без дополнительных отверстий, теплоотводе.

Привод шагового двигателя, изъятый из лазерного принтера XEROX PHASER 3121, переделан. Его основание обрезано до размеров 120x70 мм, оси некоторых шестерен аккуратно выпрессованы, в них просверлены отверстия диаметром 2,5 мм и глубиной 10 мм, в которых нарезана резьба М3 для крепления на основании в новых заранее рассчитанных точках. Чтобы уменьшить скорость вращения "печки", добавлены еще две шестерни. Получившийся привод показан на рис. 10. Его конструкция может быть и другой, все зависит от наличия деталей для доработки имеющегося привода.

Рис. 10

Для ламинатора использован корпус от струйного принтера HP photosmart 7260. Из его нижней половины удалены все ненужные перегородки и установлено основание размерами 300x130 мм из дюралюминиевого листа толщиной 3 мм. На основании закреплены "печка", извлеченная из лазерного принтера XEROX PHASER 3121, и ее привод с блоком сопряжения с двигателем, а также блок питания от ноутбука. С "печки" сняты все лишние детали: пластмассовый флажок, перекрывавший оптрон (датчик наличия бумаги), и некоторые другие. Плата датчиков закреплена винтом в верхней части "печки", причем датчики входят в имеющиеся там отверстия.

В левой части корпуса находится плата узла управления. Расположена она так, чтобы установленными на ней кнопками можно было управлять с помощью старых предусмотренных в использованном корпусе клавиш. Собранный ламинатор без верхней откидывающейся крышки показан на рис. 11. На этой крышке закреплен вентилятор. Для забора наружного воздуха в ней сделано круглое отверстие.

Рис. 11

При первом включении узла управления происходит проверка EEPROM микроконтроллера DD1 на отсутствие информации. Если энергонезависимая память чиста (заполнена кодами 0FFH), то в нее переписываются из программ

ной памяти значения необходимых параметров, принимаемые по умолчанию. Если информация в EEPROM уже имеется, то на этапе инициализации она не изменяется и используется программой в дальнейшей работе. В процессе работы значения хранящихся в EEPROM параметров можно корректировать, подбирая нужный режим ламинирования. Откорректированные значения сохраняют в EEPROM нажатием на кнопку SB4.

Во время инициализации микроконтроллера включен красный кристалл светодиода HL1. По ее окончании он выключается, а зеленый кристалл включается - ламинатор готов к работе. Процесс ламинирования запускают нажатием на кнопку SB5. При этом "печка" начинает вращаться назад и включается ее нагреватель. О процессе разогрева сигнализирует красное свечение светодиода.

Достаточно прогревшись, "печка" начинает вращаться вперед, вновь включается зеленый кристалл светодиода. Теперь в нее можно подать пакет из фольгированного стеклотекстолита и наложенного на него листа бумаги с рисунком будущих печатных проводников. Я печатаю этот рисунок на бумаге плотностью 230, предназначенной для фотопечати на струйном принтере.

Когда пакет входит в чувствительную зону оптрона-датчика его наличия в "печке", включается красный кристалл светодиода, а программа микроконтроллера ждет выхода пакета из чувствительной зоны, после чего цвет свечения светодиода становится зеленым. Поскольку оптический датчик расположен на некотором расстоянии от середины "печки", для завершения прохода через нее пакета шаговый двигатель делает заданное число дополнительных шагов. По умолчанию - 1100, но при повторении конструкции "печка" и ее привод могут быть другими, так что это число придется подобрать экспериментально.

Затем направление движения пакета изменяется на противоположное, и он проходит "печку" в обратном направлении до входа, а затем выхода из зоны действия датчика. По умолчанию задано пять проходов пакета через "печку", в моем варианте это обеспечивает очень хорошую адгезию тонера к фольге.

Число проходов можно увеличить нажатиями на кнопку SB2 или уменьшить, нажимая на кнопку SB3. Если же нажать и удерживать одну из этих кнопок более 3 с, она станет изменять число дополнительных шагов. Возврат в режим изменения числа проходов произойдет при нажатии на любую другую кнопку. Когда завершится последний проход, "печка" будет выключена, пакет выведен из нее, включен вентилятор для охлаждения "печки". Пакет можно оставить в ламинаторе, чтобы он тоже остыл. Определив по показаниям датчика температуры BK1, что "печка" достаточно остыла, программа микроконтроллера выключит вентилятор, привод вращения "печки" и включит зеленый кристалл светодиода.

Как правило, бумага легко отделяется от остывшей заготовки платы без отмачивания, после чего можно сразу переходить к травлению фольги. Проводники шириной 0,3 мм и более (меньше не пробовал) получаются очень хорошо.

Чтобы прервать начатый процесс ламинирования до его автоматического завершения, следует нажать на кнопку SB1. При этом будет выключен нагреватель, включен вентилятор, а "печка" станет вращаться назад, выводя пакет наружу. Этот режим выключается автоматически по показаниям датчика температуры BK1 или вручную нажатием на кнопку SB1.

Налаживание устройства начинают с регулировки контрастности ЖКИ резистором R17 на плате управления и установки номинального тока шагового двигателя подстроечным резистором R2 на плате блока сопряжения с шаговым двигателем. В моем варианте напряжение, поступающее с движка этого резистора на вывод 15 микросхемы L298N, равно 1 В.

Угол между оптическими осями излучающего диода и фотодиода оптрона с открытым каналом U1 (см. рис. 1 и рис. 4) подбирают по минимуму показаний вольтметра, подключенного между выводами 2 и 3 разъема X1 узла управления при соединенных с этим узлом датчиках и вставленном в "печку" листе белой бумаги.

После того как ламинатор собран и заработал, устанавливают методом проб и ошибок число дополнительных шагов двигателя, необходимых, чтобы изготавливаемая плата проходила всю "печку", но не выпадала их нее, и число проходов платы через "печку", обеспечивающее наилучшую адгезию тонера к фольге.

Файлы печатных плат в формате Sprint Layout и программу микроконтроллера ламинатора можно скачать с ftp://ftp.radio.ru/pub/2013/10/laminator.zip.

Литература

1. Киба В. Универсальный микроконтроллерный модуль с графическим ЖКИ. - Радио, 2010, № 3, с. 28-30.
2. ВильямсДж. Программируемые роботы. Создаем робота для своей домашней мастерской - М.: НТ Пресс, 2006.

Автор: В. Киба

Смотрите другие статьи раздела Технологии радиолюбителя.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Искусственная кожа для эмуляции прикосновений 15.04.2024

В мире современных технологий, где удаленность становится все более обыденной, сохранение связи и чувства близости играют важную роль. Недавние разработки немецких ученых из Саарского университета в области искусственной кожи представляют новую эру в виртуальных взаимодействиях. Немецкие исследователи из Саарского университета разработали ультратонкие пленки, которые могут передавать ощущение прикосновения на расстоянии. Эта передовая технология предоставляет новые возможности для виртуального общения, особенно для тех, кто оказался вдали от своих близких. Ультратонкие пленки, разработанные исследователями, толщиной всего 50 микрометров, могут быть интегрированы в текстильные изделия и носиться как вторая кожа. Эти пленки действуют как датчики, распознающие тактильные сигналы от мамы или папы, и как исполнительные механизмы, передающие эти движения ребенку. Прикосновения родителей к ткани активируют датчики, которые реагируют на давление и деформируют ультратонкую пленку. Эта ...>>

Кошачий унитаз Petgugu Global 15.04.2024

Забота о домашних животных часто может быть вызовом, особенно когда речь заходит о поддержании чистоты в доме. Представлено новое интересное решение стартапа Petgugu Global, которое облегчит жизнь владельцам кошек и поможет им держать свой дом в идеальной чистоте и порядке. Стартап Petgugu Global представил уникальный кошачий унитаз, способный автоматически смывать фекалии, обеспечивая чистоту и свежесть в вашем доме. Это инновационное устройство оснащено различными умными датчиками, которые следят за активностью вашего питомца в туалете и активируются для автоматической очистки после его использования. Устройство подключается к канализационной системе и обеспечивает эффективное удаление отходов без необходимости вмешательства со стороны владельца. Кроме того, унитаз имеет большой объем смываемого хранилища, что делает его идеальным для домашних, где живут несколько кошек. Кошачий унитаз Petgugu разработан для использования с водорастворимыми наполнителями и предлагает ряд доп ...>>

Привлекательность заботливых мужчин 14.04.2024

Стереотип о том, что женщины предпочитают "плохих парней", долгое время был широко распространен. Однако, недавние исследования, проведенные британскими учеными из Университета Монаша, предлагают новый взгляд на этот вопрос. Они рассмотрели, как женщины реагируют на эмоциональную ответственность и готовность помогать другим у мужчин. Результаты исследования могут изменить наше представление о том, что делает мужчин привлекательными в глазах женщин. Исследование, проведенное учеными из Университета Монаша, приводит к новым выводам о привлекательности мужчин для женщин. В рамках эксперимента женщинам показывали фотографии мужчин с краткими историями о их поведении в различных ситуациях, включая их реакцию на столкновение с бездомным человеком. Некоторые из мужчин игнорировали бездомного, в то время как другие оказывали ему помощь, например, покупая еду. Исследование показало, что мужчины, проявляющие сочувствие и доброту, оказались более привлекательными для женщин по сравнению с т ...>>

Случайная новость из Архива Процессорная архитектура LoongArch 22.04.2021 Компания Loongson представила собственную процессорную архитектуру LoongArch и набор инструкций для него. Более того, на новой архитектуре с поддержкой LoongArch выпущен и работает новейший 12-нм процессор Loongson 3A5000. Разработчик Loongson больше не зависит от архитектуры и лицензий MIPS, благодаря которой выпускал все предыдущие поколения национальных процессоров. К созданию собственной архитектуры и набора команд компания Loongson шла двадцать лет. Не исключено, что Loongson начала создавать собственный набор команд и новую микроархитектуру после разрушительных действий компании Apple, которая поставила владельца лицензий на MIPS - компанию Imagination Technologies - на грань банкротства. В конечном итоге MIPS в составе компании Wave Computing отказалась от дальнейшего развития одноименной архитектуры и системы команд. Она перешла на RISC, а китайцы, как оказалось, очень своевременно ушли от MIPS в сторону собственной разработки. Кстати, вероятно с этим связаны задержки с производством новых процессоров Loongson 3A5000. По сообщению источников, эксперты с прошлой весны проверяют архитектуру LoongArch и систему команд на патентную чистоту по отношению к китайским и международным патентам. По предварительной оценке, LoongArch не нарушает патенты на известные архитектуры, включая ARM, x86, MIPS и другие. Тестовые системы на процессорах 3A5000 прекрасно работают и показывают высокую эффективность при трансляции из систем команд популярных операционных систем в команды LoongArch.

Другие интересные новости:

▪ Живой бетон

▪ Кишечные бактерии могут влиять на настроение

▪ Самое быстрое растение

▪ Солнечный катамаран

▪ Костюм для Робинзона

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электрические счетчики. Подборка статей

▪ статья Табула раса. Крылатое выражение

▪ статья Когда на Руси появился первый парламент? Подробный ответ

▪ статья Шлифовальный станок. Домашняя мастерская

▪ статья Лак для оптических инструментов. Простые рецепты и советы

▪ статья Украинские пословицы и поговорки. Большая подборка

Оставьте свой комментарий к этой статье:

All languages of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Главная страница | Библиотека | Статьи | Карта сайта | Отзывы о сайте

www.diagram.com.ua
2000-2024