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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Laminatore per PCB. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Tecnologie radioamatoriali Molti radioamatori utilizzano da tempo la tecnologia del trasferimento termico di un modello di conduttori stampati stampati su carta da una stampante laser sulla lamina di un futuro pannello grezzo utilizzando un ferro convenzionale. Sfortunatamente, utilizzando uno strumento del genere, è molto difficile ottenere una pressatura ottimale della carta sul cartone grezzo e resistere idealmente alla temperatura richiesta per trasferire il toner fuso sulla lamina. Il processo, di norma, deve essere ripetuto più volte, ottenendo empiricamente una qualità accettabile del disegno sul foglio. Oggi molti radioamatori dispongono di stampanti laser che non sono completamente riparabili o obsolete e non vengono utilizzate per lo scopo previsto da molto tempo. Un tale apparato può servire con successo come base per la produzione di un laminatore che fornisce un trasferimento di immagini affidabile e di alta qualità. L'autore ha avuto l'idea di realizzare un laminatore fatto in casa per il trasferimento termico di un disegno dalla carta a un foglio dielettrico durante la riparazione di un'altra stampante laser, in cui la "stufa" per fissare il toner sulla carta si è rivelata molto simile a quello richiesto per un dispositivo del genere. Restava da modificarlo un po' meccanicamente, sviluppare e produrre la parte elettronica del laminatore. Il prototipo dell'unità di controllo del laminatore era un modulo microcontrollore universale [1], ma è stato utilizzato un microcontrollore con un numero inferiore di pin e il display LCD grafico è stato sostituito da uno a caratteri. L'unità di interfaccia dell'unità di controllo con un motore passo-passo che sposta un pacco da una scheda grezza e un foglio di carta su cui è sovrapposto un motivo di conduttori stampati è realizzata su una coppia di microcircuiti specializzati L297 e L298N. È stato inoltre realizzato un interruttore triac per il riscaldatore "stufa".
Lo schema del nodo di controllo è mostrato in fig. 1. Utilizza un microcontrollore PIC16F876A-I/SP (DD1) che funziona con una frequenza di clock di 20 MHz, stabilizzato da un risonatore al quarzo ZQ1. Se necessario, collegare il display LCD WM-C5M al connettore X0801 (una riga di otto caratteri). I numeri dei pin di questo connettore corrispondono ai numeri dei pin dell'indicatore indicato. Nel laminatore, il display LCD viene utilizzato solo come tecnologico. Nel processo di selezione della modalità di laminazione ottimale, mostra la temperatura della "stufa" e il numero di pannelli che la attraversano. Il display LCD non è necessario per il normale funzionamento dello strumento e potrebbe non essere collegato. Il registro a scorrimento DD2 converte il codice di controllo LCD seriale generato dal microcontrollore in quello parallelo necessario al funzionamento di quest'ultimo. Il contrasto ottimale dell'immagine sullo schermo LCD è impostato dal trimmer resistore R17. Il transistor VT1, in base ai segnali del microcontrollore, accende e spegne la retroilluminazione dello schermo indicatore. Durante il funzionamento del laminatore, il microcontrollore riceve segnali da due sensori. Uno di questi - il fotoaccoppiatore U1 con un canale ottico aperto - segnala la presenza di una scheda nella "stufa". Le letture dell'altro - il sensore di temperatura DS18B20 (BK1) - sono necessarie per controllare i processi di riscaldamento e raffreddamento della "stufa". I pulsanti SB1 - SB5 sono progettati per controllare il laminatore. Il transistor VT2, in base ai segnali del microcontrollore, accende e spegne la ventola collegata al connettore X7 (computer con dimensioni 80x80x20 mm). Il LED bicolore HL1 con luce verde indica che la plastificatrice è accesa e in modalità standby. Il suo colore diventa rosso durante il riscaldamento della "stufa", così come quando un pacchetto di un foglio di carta con un motivo di conduttori stampati e una scheda grezza si trova nella zona sensibile dell'accoppiatore ottico U1.
Per scaricare il programma sul microcontrollore DD1 già installato sulla scheda, collegare il programmatore al connettore X4 secondo lo schema mostrato in Fig. 2, mentre il display LCD deve essere scollegato dal connettore X5. Al termine della programmazione, per il normale funzionamento della centrale, il programmatore è spento ed i contatti 1, 2 e 8, 9 del connettore X4 sono collegati tramite i ponticelli S1 e S2 (vedi Fig. 1).
Un disegno del circuito stampato della centralina è mostrato in fig. 3, le sue dimensioni sono 90x79 mm. Il fotoaccoppiatore U1 e il sensore di temperatura VK1 sono posizionati su una scheda separata di dimensioni 80x20 mm (Fig. 4) in modo tale che entrino nei fori nella parte superiore dell'involucro della "stufa". Il fotoaccoppiatore con canale ottico aperto KTIR0621DS (Fig. 5), progettato per funzionare sull'interruzione del flusso luminoso, è stato riprogettato per funzionare "sulla riflessione". Per fare ciò, viene tagliato in due parti (con un diodo emettitore e con un fototransistor), che sono montate sulla scheda in modo tale che i loro fori emettitori e sensibili alle radiazioni siano diretti verso il pacchetto che passa accanto al sensore. Per la migliore sensibilità ai raggi riflessi da esso, è necessario selezionare l'angolo tra l'emettitore e il fotorivelatore. Poiché la temperatura massima che il sensore DS18B20 può misurare non supera i 127 ° C, e la "stufa" si riscalda molto di più, deve essere posizionata ad una certa distanza dalle parti riscaldate.
L'unità di controllo genera un segnale di accensione e spegnimento del riscaldatore della "stufa" del laminatore sul connettore X6. Tuttavia, questo segnale è a bassa potenza, quindi una potente lampada alogena che funge da elemento riscaldante della "stufa" è collegata al connettore X6 tramite un interruttore triac. È assemblato secondo il solito schema (Fig. 6) sul fotoaccoppiatore MOC3063 (U1), che fornisce l'isolamento galvanico del circuito di controllo e accende il carico a tensione istantanea zero nella rete, e un potente triac BT139-800 ( VS1).
La scheda elettronica dell'interruttore è mostrata in fig. 7.
Il connettore X3 dell'unità di controllo è collegato con un cavo piatto al connettore X1 dell'unità di interfaccia con motore passo-passo. Lo schema di questo blocco è mostrato in fig. 8.
Il motore passo-passo M2 collegato al suo connettore X1 è una stampante laser bipolare bifase XEROX PHASER 3121. Per convertire i segnali di controllo logico in impulsi di corrente negli avvolgimenti del motore, viene utilizzato un set comune di chip specializzati L297 (DD1) e L298N (DA2). usato. Ciò ha semplificato la progettazione del blocco e ridotto il numero di componenti in esso contenuti. Dalla centralina vengono inviati i segnali Reset (riportazione allo stato iniziale) e Enable (abilitazione al funzionamento del motore) al connettore X1, e per ogni impulso di Step il motore esegue uno step nella direzione indicata dal segnale Dir. Il microcircuito dD1 genera segnali di accensione e spegnimento di corrente negli avvolgimenti del motore nell'ordine richiesto. Sono portati al livello richiesto per il suo funzionamento dal chip DA2. I diodi VD1-VD8 eliminano i picchi di tensione di autoinduzione sugli avvolgimenti del motore durante la loro commutazione. I potenti resistori R1 e R15 collegati ai pin 2 e 10 del chip DA11 sono sensori di corrente negli avvolgimenti. Consentono al chip DD1 di misurare la corrente che scorre attraverso questi avvolgimenti e utilizzano PWM per controllarne il valore. Il resistore trimmer R2 regola la tensione di riferimento Uref fornita al microcircuito dD1, che imposta il livello al quale viene interrotta la corrente negli avvolgimenti del motore. Il resistore R5 e il condensatore C2 sono gli elementi di impostazione della frequenza del generatore di clock interno del microcircuito DD1. I ponticelli rimovibili S1-S3 impostano le modalità operative dell'unità. Il ponticello S1 è impostato sulla posizione 1-2 se il motore passo-passo M1 è bipolare, oppure sulla posizione 2-3 se è unipolare. Con il ponticello S2 in posizione 1-2, il motore funziona a passi interi e in posizione 2-3 - mezzi passi. Il ponticello S3 è necessario se l'uscita del segnale di abilitazione fornito al blocco è realizzata secondo lo schema con un collettore comune (scarico). Una descrizione dettagliata del funzionamento dei chipset L297, L298 può essere trovata in [2]. L'unità di interfaccia contiene anche stabilizzatori integrati DA1 e DA3, che forniscono una tensione stabilizzata di 5 V e 12 V non solo a questa unità e al motore passo-passo M1, ma anche all'unità di controllo, nonché alla ventola installata nella custodia del laminatore. La sorgente di tensione di 15 V per alimentare il laminatore è un alimentatore a commutazione da un laptop, progettato per una corrente di carico di 4 A. Un disegno della scheda a circuito stampato dell'unità di interfaccia è mostrato in fig. 9.
In tutti i nodi del dispositivo vengono utilizzati resistori fissi MLT, S2-33, condensatori di ossido K50-35 o importati, i restanti condensatori sono K73-17. Il microcircuito DA2 dell'unità di interfaccia è dotato di un dissipatore di calore costituito da un pezzo di angolo di alluminio 20x25 mm con uno spessore del ripiano di 3 mm e una lunghezza di 55 mm. Nel ripiano angolare, non adiacente al microcircuito, sono stati praticati 12 fori del diametro di 4 mm per migliorare la circolazione dell'aria. Gli stabilizzatori integrati DA1 e DA3 sono montati sullo stesso, ma senza fori aggiuntivi, dissipatore di calore. Il motore passo-passo rimosso dalla stampante laser XEROX PHASER 3121 è stato riprogettato. La sua base viene tagliata a 120x70 mm, gli assi di alcuni ingranaggi vengono accuratamente pressati, in essi vengono praticati dei fori di 2,5 mm di diametro e 10 mm di profondità, in cui viene tagliata una filettatura M3 per il montaggio sulla base in nuovi punti precalcolati . Per ridurre la velocità di rotazione della "stufa" sono state aggiunte altre due marce. L'azionamento risultante è mostrato in Fig. 10. Il suo design può essere diverso, tutto dipende dalla disponibilità di parti per perfezionare l'unità esistente.
Per il laminatore è stata utilizzata la custodia della stampante a getto d'inchiostro HP Photosmart 7260. Tutte le partizioni non necessarie sono state rimosse dalla sua metà inferiore ed è stata installata una base di 300x130 mm da un foglio di duralluminio spesso 3 mm. Sulla base è fissata la "stufa" rimossa dalla stampante laser XEROX PHASER 3121, la sua unità con un'unità di interfaccia motore, nonché l'alimentatore da un laptop. Tutti i dettagli non necessari sono stati rimossi dalla "stufa": una bandiera di plastica che bloccava l'accoppiatore ottico (sensore di presenza carta) e alcuni altri. La scheda dei sensori viene fissata con una vite nella parte superiore della "stufa" e i sensori vengono inseriti nei fori lì disponibili. La scheda del nodo di controllo si trova sul lato sinistro del case. È posizionato in modo che i pulsanti installati su di esso possano essere controllati utilizzando le vecchie chiavi fornite nella custodia usata. Il laminatore assemblato senza coperchio incernierato superiore è mostrato in fig. 11. A questa copertura è attaccato un ventilatore. Viene praticato un foro rotondo per far entrare l'aria esterna.
Alla prima accensione dell'unità di controllo, la EEPROM del microcontrollore DD1 viene verificata per l'assenza di informazioni. Se la memoria non volatile è vuota (riempita con codici 0FFH), viene sovrascritta dai programmi memoria, i valori predefiniti dei parametri richiesti. Se sono già presenti informazioni nella EEPROM, non cambiano nella fase di inizializzazione e vengono utilizzate dal programma nel lavoro successivo. Durante il funzionamento è possibile regolare i valori dei parametri memorizzati nella EEPROM selezionando la modalità di laminazione desiderata. I valori corretti vengono memorizzati in EEPROM premendo il pulsante SB4. Durante l'inizializzazione del microcontrollore, il cristallo rosso del LED HL1 è acceso. Al termine si spegne e il cristallo verde si accende: il laminatore è pronto per l'uso. Il processo di laminazione viene avviato premendo il pulsante SB5. In questo caso la "stufa" inizia a ruotare all'indietro e il suo riscaldatore si accende. Il processo di riscaldamento viene segnalato dalla luce rossa del LED. Dopo essersi sufficientemente riscaldata, la "stufa" inizia a ruotare in avanti, il cristallo verde del LED si riaccende. Ora è possibile presentare un pacchetto di pellicola in fibra di vetro e sovrapporre un foglio di carta con un modello di futuri conduttori stampati. Sto stampando questo disegno su carta fotografica a getto d'inchiostro da 230 pesi. Quando il pacco entra nella zona sensibile del sensore optoaccoppiatore della sua presenza nella "stufa", il cristallo rosso del LED si accende e il programma del microcontrollore attende che il pacco lasci la zona sensibile, dopodiché il colore del Il LED diventa verde. Poiché il sensore ottico si trova ad una certa distanza dal centro della "stufa", il motore passo-passo esegue un determinato numero di passi aggiuntivi per completare il passaggio del pacco attraverso di essa. Per impostazione predefinita - 1100, ma quando si ripete il progetto, la "stufa" e la sua azionamento potrebbero essere diversi, quindi questo numero dovrà essere scelto sperimentalmente. Successivamente si inverte il senso di movimento del pacco, che attraversa la “stufa” in senso opposto fino ad entrare e poi uscire dall'area di copertura del sensore. Per impostazione predefinita, sono impostati cinque passaggi della confezione attraverso il "forno", nella mia versione ciò garantisce un'ottima adesione del toner alla pellicola. Il numero di passaggi può essere aumentato premendo il pulsante SB2 o ridotto premendo il pulsante SB3. Se si tiene premuto uno di questi pulsanti per più di 3 secondi, il numero di passaggi aggiuntivi cambierà. Il ritorno alla modalità di modifica del numero di passaggi avverrà quando si preme qualsiasi altro pulsante. Al termine dell'ultimo passaggio, la "stufa" verrà spenta, la confezione verrà rimossa dalla stessa, la ventola verrà accesa per raffreddare la "stufa". La confezione può anche essere lasciata nella plastificatrice per raffreddarsi. Dopo aver determinato dalle letture del sensore di temperatura BK1 che la "stufa" si è sufficientemente raffreddata, il programma del microcontrollore spegnerà la ventola, l'azionamento di rotazione della "stufa" e accenderà il cristallo LED verde. Di norma, la carta viene facilmente separata dal pezzo grezzo di cartone raffreddato senza ammollo, dopodiché è possibile procedere immediatamente all'incisione su pellicola. I conduttori con una larghezza di 0,3 mm o più (non ho provato di meno) sono molto buoni. Per interrompere il processo di laminazione avviato prima che venga completato automaticamente, premere il pulsante SB1. In questo caso, il riscaldatore verrà spento, la ventola verrà accesa e la "stufa" ruoterà all'indietro, portando fuori il pacco. Questa modalità viene disattivata automaticamente in base alle letture del sensore di temperatura BK1 o manualmente premendo il pulsante SB1. La configurazione del dispositivo inizia con la regolazione del contrasto del display LCD con il resistore R17 sulla scheda di controllo e l'impostazione della corrente nominale del motore passo-passo con un resistore di regolazione R2 sulla scheda dell'unità di interfaccia con un motore passo-passo. Nella mia versione, la tensione proveniente dal motore di questo resistore al pin 15 del chip L298N è 1 V. L'angolo tra gli assi ottici del diodo emettitore e il fotodiodo dell'accoppiatore ottico con un canale aperto U1 (vedere Fig. 1 e Fig. 4) viene selezionato in base alla lettura minima del voltmetro collegato tra i terminali 2 e 3 del connettore X1 della centralina con i sensori collegati a questa unità ed inseriti nel foglio di carta bianca “forno”. Dopo che il laminatore è stato assemblato e messo in funzione, viene determinato per tentativi ed errori il numero di passaggi aggiuntivi del motore necessari affinché la scheda possa attraversare l'intero "forno", ma non cadere da esso, e il numero di passa del cartone attraverso il "forno", garantendo la migliore adesione del toner alla lamina. È possibile scaricare i file PCB in formato Sprint Layout e il programma del microcontrollore laminatore da ftp://ftp.radio.ru/pub/2013/10/laminator.zip. Letteratura
Autore: V. Kiba
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