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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Foratrice semiautomatica con puntatore laser. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Tecnologie radioamatoriali Per praticare fori nei circuiti stampati, molti radioamatori utilizzano i cosiddetti microdrill, che sono un motore DC in miniatura, sull'albero del quale è fissata una pinza da trapano. Come strumento per la lavorazione di circuiti stampati, i microdrill sono tutt'altro che ideali: è piuttosto difficile entrare nel centro esatto del foro futuro senza perforare ed è quasi impossibile raggiungere l'esatta posizione verticale del microdrill con le mani. Il risultato è un foro "obliquo" di bassa qualità, il cui centro è spostato sull'altro lato della tavola, o addirittura una punta rotta (è particolarmente facile rompere una punta in metallo duro costosa, che è costituita da un materiale molto fragile Materiale). Esistono molte opzioni per le perforatrici sul mercato, ma tutte hanno un avanzamento manuale del trapano e un gioco significativo e dal "software" elettronico contengono solo un alimentatore e uno stabilizzatore di velocità per il motore di azionamento. Il trapano autocostruito descritto nell'articolo consente di praticare fori senza previa perforazione. La logica del suo lavoro è controllata da un microcontrollore. Quando si lavora su questa macchina, le costose punte in metallo duro non si rompono. Grazie all'uso di tali trapani, la qualità dei fori è migliorata: tagliano letteralmente un buco, quindi dopo la perforazione non è necessario elaborare la lamina con carta vetrata, il che rende la lamina sottile dei conduttori stampati ancora più sottile. Ho praticato oltre 1500 fori su questa macchina con una singola punta in metallo duro (prodotta in Germania) e non si è ancora rotta e continua a praticare fori di alta qualità. Un trapano economico di solito smette di perforare bene dopo 10-20 fori in fibra di vetro rivestita di alluminio, quindi è necessario aumentare la velocità del trapano e aumentare la pressione durante la perforazione, di conseguenza, si formano rotoli di pellicola attorno ai fori e, dopo la perforazione, è necessaria un'accurata lavorazione dei conduttori con carta vetrata. La macchina (il suo aspetto a sinistra, destra e dietro è mostrato rispettivamente in Fig. 1-3) è realizzata sulla base del microscopio domestico MBI-3 prodotto dall'associazione LOMO. Il suo funzionamento è controllato dall'unità di controllo (CU), il cui schema è mostrato in Fig. 4. Si basa sul microcontrollore ATtiny45 [1]. Quando viene applicata l'alimentazione, l'unità di controllo riporta la macchina nella sua posizione originale, cioè se la sua parte mobile era nella posizione inferiore o intermedia, si solleva automaticamente nella posizione iniziale superiore. Successivamente si posiziona la tavola da lavorare sotto il raggio laser (assicurarsi che il raggio laser colpisca il centro del foro), la si preme con la mano contro il piano di lavoro e si preme il pedale. Allo stesso tempo l'unità di controllo alimenta il motore elettrico dell'azionamento del mandrino e del motore di avanzamento del trapano. Al termine della foratura, il motore di avanzamento del trapano riporta la macchina allo stato originale e la centralina spegne l'alimentazione ad entrambi i motori. La macchina è pronta per eseguire il foro successivo.
Come puntatore laser viene utilizzato un modulo laser modificato, utilizzato nei giocattoli per bambini. È necessario focalizzare il collimatore laser a breve distanza e limitare la corrente di alimentazione, che dovrebbe essere tale che il laser inizi appena a brillare. Ciò consente un raggio più sottile (sono riuscito a ottenere un diametro del raggio di 0,2 mm) e riduce la radiazione laser a un livello sicuro. L'unità di attacco laser assemblata è mostrata in fig. 5, e disegni dei suoi dettagli - in fig. 6. La base 3 e il supporto laser 4 sono realizzati in lamiera d'acciaio spessa circa 1 mm (ho utilizzato le pareti del case di un vecchio CD-ROM). Dopo aver praticato i fori necessari negli spazi vuoti, i petali rettangolari vengono piegati sul supporto 4 ad angolo retto per fissare la vite con il modulo laser. Il modulo è smontato, il punto di saldatura del suo corpo in ottone e due dadi M3 sono stagnati. La vite 4 (M5x3) viene inserita nei fori dei petali piegati del supporto 28 ed entrambi i dadi 8 vengono avvitati su di essa in modo che si trovino tra le alette del supporto (vedere Fig. 5). Il corpo del laser 2 viene inserito sotto la vite 5 (tra i dadi 8) e i dadi sono saldati ad esso in modo che aderisca perfettamente al supporto (questo è necessario per il movimento senza gioco del laser quando la vite viene ruotata durante la regolazione).
Successivamente, altri due dadi 5 vengono avvitati sull'estremità sporgente della vite 1 (uno di questi sarà un dado di bloccaggio) e serrati in modo che le alette del supporto 4 impediscano alla vite 5 di spostarsi lungo l'asse. Ora, quando la vite viene ruotata in senso orario e nella direzione opposta, il modulo laser si sposterà da un'aletta all'altra. Per fissare il supporto con il laser sulla base 3, a quest'ultima sul retro sono saldati quattro dadi (sono chiaramente visibili in Fig. 2). Quindi, quattro viti 7 (M3x15) con rondelle 6 poste sotto le teste vengono inserite nei fori corrispondenti del supporto dal lato laser e su di esse vengono inserite molle di compressione cilindriche, dopo di che vengono avvitate nei dadi saldati alla base . Ora, con l'aiuto delle viti, puoi regolare la posizione del laser in diverse direzioni. La struttura assemblata viene provata sul portatubo (parte superiore del microscopio), si piega attorno al gambo della base portalaser e, trasferendo con un graffietto affilato i contorni dei fori della base sul portatubo, si tracciano due vengono praticati dei fori con un diametro di 2,5 e una profondità di 10 mm e in essi viene tagliata la filettatura M3. Infine, fissa la base del supporto laser al microscopio con viti M3. Per alimentare il trapano è stato utilizzato un motore elettrico con ingranaggio a vite senza fine da un videoregistratore (ho smontato il dispositivo per molto tempo, quindi non posso indicarne il nome). Questo meccanismo (Fig. 7) è fissato al supporto del tubo del microscopio mediante tre montanti metallici con filettatura interna ed esterna M4 e lo stesso numero di viti M4. L'ingranaggio è fissato sul manico del microscopio con tre viti M2,5 con dadi, i fori in entrambe le parti sono passanti. È necessario prestare attenzione durante il montaggio: il disallineamento dell'ingranaggio e della maniglia dovrebbe essere minimo.
La velocità di avanzamento è regolata da un resistore di sintonia R11. Il motore elettrico utilizzato è a bassa potenza (tensione nominale - 6 V, corrente - 30 mA), ma grazie all'ingranaggio a vite senza fine fa fronte abbastanza bene al suo compito. Il design del riduttore può essere qualsiasi, ma deve fornire una forza sufficiente per girare facilmente la maniglia del microscopio. È possibile utilizzare un motore passo-passo. Nel primo progetto ho fatto proprio questo, ma il motore passo-passo esistente non aveva una coppia sufficiente sull'albero e non sono riuscito a trovarne uno adatto. Se qualcuno è interessato all'utilizzo di un motore passo-passo, può contattarmi tramite la redazione. I file di progetto vengono salvati. Utilizzava il microcontrollore ATmega8. La chiave sul transistor composito VT5VT6 accende e spegne il motore di avanzamento del trapano (è collegato alla spina XP6), il transistor VT2 e il relè K1 ne controllano la direzione: su o giù. La chiave sul transistor composito VT3VT4 controlla il motore del trapano (è collegata alla spina XP3), uno stabilizzatore di frequenza è assemblato sul microcircuito DA1 e sul transistor VT1 e la frequenza viene regolata dal resistore di sintonizzazione R1. Non ha senso utilizzare uno stabilizzatore di velocità più complesso, ad esempio, come proposto in [2], poiché non è necessario “puntare” con un trapano “ad occhio” al centro del foro. Sono stati condotti esperimenti su questo argomento. Sul chip DA6 è montato un regolatore di tensione per l'alimentazione del motore di avanzamento del trapano [3]. Gli stabilizzatori integrali DA2 e DA5 collegati in serie sono progettati per ottenere tensioni stabilizzate rispettivamente di 12 e 5 V. Condensatori C3, C4, C2 - filtraggio, il resto - blocco. La macchina è dotata di illuminazione a LED. La corrente di retroilluminazione e la corrente laser sono stabilizzate: uno stabilizzatore di corrente laser è assemblato sul chip DA3 e i LED di retroilluminazione si trovano sul DA4. La corrente di stabilizzazione è calcolata con la formula I = 1,25 / R [3] ed è impostata da una selezione di resistori R13 e R14. Grazie alla corrente stabilizzata è possibile collegare in serie più LED di retroilluminazione dello stesso tipo. Il laser è collegato alla presa XP4, i LED sono collegati a XP5. Il connettore XP7 è progettato per collegare il programmatore. Lo scopo dei suoi contatti corrisponde al programmatore "TRITON + V5.7T USB" [4]. Il programma del microcontrollore è stato sviluppato nell'ambiente integrato Code VisionAVR V2.05 [5, 6]. Al connettore XP2 sono collegati un sensore a due posizioni delle posizioni estreme superiore e inferiore del trapano e un pulsante di avvio della perforazione. Quest'ultimo è collegato ai pin 2 e 4, il sensore di posizione superiore - ai pin 1 e 4, quello inferiore - ai pin 3 e 4. Il sensore e il pulsante hanno contatti normalmente aperti che, quando attivati, si chiudono a un comune filo. Un finecorsa montato nel pedale viene utilizzato come pulsante. Il sensore di posizione viene utilizzato dal lettore DVD del centro musicale. Il funzionamento del sensore nella posizione inferiore è regolato in modo che la punta non cada più di 1 mm sotto la tavola lavorata. Il sensore di posizione superiore regola la corsa massima del trapano, non ha senso farla superare i 20 mm. La regolazione si effettua spostando le cremagliere del filo elastico 3 (Fig. 8), fissate con le viti 6 (M3) sulla staffa 5. Le viti si avvitano in piastre filettate rettangolari attraverso un'asola ricavata nella staffa, che ne consente lo spostamento i limitatori su e giù. Vengono utilizzate piastre filettate, anziché dadi standard, per poter fissare la posizione dei montanti nella posizione trovata senza utilizzare alcun attrezzo per impedire la rotazione dei dadi durante il serraggio delle viti 6. È possibile saldare le piastre ai dadi . La staffa è fissata con le viti 4 sul supporto del tubo e il sensore 2 - sulla staffa a forma di L avvitata alla base del microscopio. Il disegno della staffa 5 è mostrato in fig. 9, è realizzato, come le parti del supporto laser, in lamiera d'acciaio.
La tensione di alimentazione della macchina dipende dal motore del trapano utilizzato, ma non deve essere inferiore a 14 V. Ho utilizzato un motore di movimento della testina di stampa di una stampante a getto d'inchiostro Canon con una tensione di alimentazione nominale di 24 V. La tensione di alimentazione di la macchina è stata selezionata con un margine di regolazione - 30 V. Il consumo di corrente è totale dei dispositivi in stato stazionario (durante la perforazione) - 1,5 A, al momento dell'avvio dei motori aumenta brevemente a 3 A. Pertanto, l'alimentatore deve fornire una tensione di uscita di 30 V con un consumo di corrente di almeno 3 A. Utilizzo un alimentatore da laboratorio a commutazione fatto in casa con uno stabilizzatore lineare 0 ... 50 V, 0 ... 10 A. La limitazione di corrente garantisce un avvio regolare dei motori. I dettagli dell'unità di controllo sono montati su un circuito stampato in fibra di vetro a un lato, realizzato secondo il disegno mostrato in fig. 10. Il modello dei conduttori stampati viene applicato esponendo un'immagine da un negativo fotografico su un foglio di lamiera rivestito con un fotoresist. La fotomaschera negativa può essere stampata con una stampante a getto d'inchiostro alla massima qualità.
I resistori fissi R3, R7-R9, R15, i condensatori ceramici C1, C4, C5, C7 (tutte le dimensioni 0805 per montaggio superficiale) e il microcontrollore DD1 (nel pacchetto SOIC8) sono saldati direttamente ai conduttori stampati. Il resto dei resistori è MLT-0,25, i condensatori sono di ossido importato. Transistor VT1, VT4, VT6 - qualsiasi serie KT805, KT819, VT3, VT5 - BC337, BC547, 2N2222, serie KT315, KT3102; VT2 - ВС337, 2N2222, qualsiasi serie KT630, KT815, KT972 (il valore massimo della corrente del collettore non deve essere inferiore alla corrente operativa del relè K1). Un transistor della serie KT5 o KT6 può essere utilizzato come tasto VT829VT972 e un transistor KT3 o KT4 con qualsiasi indice di lettera può essere utilizzato come tasto VT827VT829. Relè K1 - R40-11D2-5/6, può essere sostituito da qualsiasi altro con tensione di intervento di 5 V e con due gruppi di contatti in commutazione dimensionati per una corrente di commutazione di almeno 1 A. È possibile utilizzare un relè da 12 V collegando l'uscita superiore (secondo lo schema) i suoi avvolgimenti (insieme al diodo VD1) all'uscita (pin 3) del chip DA2. La scheda di controllo viene installata sotto il tavolo e fissata con viti M3 attraverso gli angoli alla base del microscopio (vedere Fig. 1). I chip DA2 e DA5 sono installati sui dissipatori di calore. È auspicabile fornire un dissipatore di calore e un transistor VT1. Il tavolo è realizzato in textolite. Prima di convertirlo in un trapano, il microscopio deve essere smontato, lavato accuratamente con un lubrificante piuttosto viscoso che impedisce il movimento del supporto del tubo (la parte superiore del microscopio) e lubrificato con un lubrificante liquido, ad esempio olio per trasformatori . Il movimento della parte superiore deve essere il più agevole possibile, fluido e senza giochi. Si è deciso di abbandonare l'uso della classica pinza per il fissaggio di un trapano. Vengono utilizzati un cono Morse e un mandrino a tre griffe per trapani con un diametro di 0,3-4,5 mm. Il collegamento del motore con la cartuccia deve essere privo di battute. La regolazione del punto laser sulla scheda lavorata con l'aiuto di viti viene eseguita nel seguente ordine: viene praticato un foro in una piastra di lamina di fibra di vetro simile a quella da cui è realizzata la scheda, quindi il punto laser viene regolato esattamente al foro con le viti di regolazione del supporto. In questo caso, devi cercare di non spostare la piastra. Secondo la mia esperienza, se il punto laser scompare (smette di riflettersi sulla lamina), il raggio laser è entrato nel foro ed è allineato. Lo spessore della fibra di vetro dovrebbe essere uguale a quello del pannello prodotto. Successivamente, puoi essere sicuro che il laser indicherà con precisione il centro del foro futuro. Con parti riparabili e installazione senza errori, l'unità di controllo non ha bisogno di essere regolata. La macchina è in funzione da più di un anno. Durante il funzionamento entrambe le mani sono libere, quindi è conveniente lavorare sulla macchina. Non ho rotto un solo trapano, anche se faccio spesso tavole e non so come ho fatto prima senza questa macchina. Ora compro coraggiosamente trapani costosi di alta qualità. Per praticare 50 fori non ci vuole più di mezz'ora. Tuttavia, è necessaria attenzione, c'è il pericolo di rompere un trapano fragile quando si installa la scheda sul tavolo di lavoro della macchina, colpendo inavvertitamente il trapano. La probabilità di rottura del trapano durante la perforazione è piccola, a meno che, ovviamente, non si sposti la tavola in questo momento. È possibile scaricare il programma del microcontrollore e le fotomaschere negative e positive in formato .pdf per trasferire lo schema dei conduttori stampati sul pezzo grezzo del circuito stampato da ftp://ftp.radio.ru/pub/2015/07/stanok.zip. Letteratura
Autore: I. Parshin
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