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無線電子工学および電気工学の百科事典 プリント基板製造用のラミネータです。 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典
多くのアマチュア無線家は、レーザープリンターで紙に印刷した印刷導体のパターンを、通常のアイロンを使用して将来の基板ブランクの箔に熱転写する技術を長い間使用してきました。 残念ながら、このようなツールを使用すると、紙をボードブランクに最適に押し付けたり、溶けたトナーをフォイルに転写するのに必要な温度を理想的に維持したりすることは非常に困難です。 通常、このプロセスは何度も繰り返す必要があり、実験的に箔上のパターンの許容可能な品質を達成します。 現在、多くのアマチュア無線家が所有しているレーザー プリンターは完全には動作しないか、または時代遅れで、長い間本来の目的に使用されていませんでした。 このようなデバイスは、信頼性が高く高品質のパターン転写を提供するラミネーターの製造の基礎としてうまく機能します。 著者は、別のレーザープリンターを修理しているときに、紙から箔誘電体で作られたボードにデザインを熱転写するための自家製ラミネーターを作るというアイデアを思いつきました。紙にトナーを定着させるための「オーブン」は、このようなデバイスに必要なものと非常によく似ています。 あとは機械的に少し改造して、ラミネーターの電子部分を開発・製造するだけとなった。 ラミネーター制御ユニットのプロトタイプはユニバーサル マイクロコントローラー モジュール [1] でしたが、ピン数の少ないマイクロコントローラーが使用され、グラフィック LCD はシンボリックなものに置き換えられました。 制御ユニットとステッピングモーターの間のインターフェースユニットは、基板ブランクとその上に印刷された導体のパターンが重ねられた紙からパッケージを移動させるもので、一対の特殊なL297およびL298Nマイクロ回路で作られています。 ストーブヒーター用のトライアックスイッチも製作しました。
制御ユニット図を図に示します。 1. ZQ16 水晶共振器によって安定化された 876 MHz のクロック周波数で動作する PIC1F20A-I/SP (DD1) マイクロコントローラーを使用します。 必要に応じて、WM-C5M LCD (0801 行 XNUMX 文字) をコネクタ XXNUMX に接続します。 このコネクタのピン番号は、表示されているインジケータのピン番号と一致します。 ラミネーターでは、LCD は技術的なものとしてのみ使用されます。 最適なラミネートモードを選択するプロセスでは、「オーブン」の温度と基板がそこを通過する回数が表示されます。 デバイスの通常の動作には、LCD は必要なく、接続する必要もありません。 DD2 シフト レジスタは、マイクロコントローラによって生成されたシリアル LCD 制御コードを、マイクロコントローラの動作に必要なパラレル コードに変換します。 LCD 画面上の最適な画像コントラストは、トリミング抵抗 R17 を使用して設定されます。 トランジスタ VT1 は、マイコンからの信号に基づいて、表示画面のバックライトをオン/オフします。 ラミネーターの動作中、マイクロコントローラーは 1 つのセンサーから信号を受信します。 それらの 18 つであるオープン光チャネルを備えたフォトカプラ U20 は、「ストーブ」内のボードの存在を信号で知らせます。 「ストーブ」の加熱および冷却プロセスを監視するには、別のセンサー DS1B1 (BK5) 温度センサーの読み取り値が必要です。 ボタン SBXNUMX ～ SBXNUMX は、ラミネーターを制御するために設計されています。 トランジスタ VT2 は、マイクロコントローラーからの信号に基づいて、コネクタ X7 に接続されたファン (寸法 80x80x20 mm のコンピューター ファン) をオンまたはオフにします。 1 色 LED HL1 が緑色に点灯し、ラミネーターの電源がオンになりスタンバイ モードになっていることを示します。 「ストーブ」が暖まっている間、また、印刷された導体のパターンと基板ブランクが印刷された紙のパッケージがフォトカプラUXNUMXの感知領域にあるとき、その色は赤に変わります。
ボードにすでにインストールされている DD1 マイクロコントローラにプログラムをロードするには、図に示す図に従ってプログラマをコネクタ X4 に接続します。 2、この場合、LCD をコネクタ X5 から外す必要があります。 プログラミングが完了すると、制御ユニットを通常動作させるためにプログラマの電源がオフになり、コネクタ X1 の接点 2、8 と 9、4 がジャンパ S1 と S2 によって接続されます (図 1 を参照)。
制御ユニットのプリント基板の図を図に示します。 3、その寸法は90x79 mmです。 フォトカプラ U1 と温度センサー VK1 は、ストーブ本体の上部の穴に収まるように、80x20 mm の別の基板上に配置されます (図 4)。 オープン光チャネルを備えた KTIR0621DS オプトカプラ (図 5) は、光束を遮断するように設計されており、「反射用」に動作するように変換されています。 これを行うために、それは 18 つの部分 (発光ダイオードとフォトトランジスタ付き) に切断され、それらの発光穴と放射線感知穴がセンサーの隣を通過するパッケージに向かうように基板に取り付けられます。 反射光線に対する感度を最高にするには、エミッターと光検出器の間の角度を選択する必要があります。 DS20B127 センサーが測定できる最高温度は XNUMX °C を超えず、「ストーブ」はさらに高温になるため、発熱部品からある程度離れた場所に設置する必要があります。
制御ユニットはコネクタ X6 で信号を生成し、ラミネーターのヒーターをオンまたはオフにします。 ただし、この信号は低電力であるため、「ストーブ」の発熱体として機能する強力なハロゲンランプがトライアック スイッチを介してコネクタ X6 に接続されます。 これは、フォトカプラ MOC6 (U3063) を使用して通常の回路 (図 1) に従って組み立てられます。これにより、制御回路のガルバニック絶縁と、ネットワーク内のゼロ瞬時電圧で負荷のスイッチングが実現されます。また、強力なトライアック BT139-800 ( VS1）。
スイッチのプリント基板を図7に示します。 XNUMX。
コントロールユニットのコネクタX3は、ステッピングモータとのインターフェースユニットのコネクタX1とフラットケーブルで接続されています。 このブロックの図を図に示します。 8.
コネクタ X2 に接続されているステッピング モーター M1 は、XEROX PHASER 3121 レーザー プリンターの 297 相バイポーラ モーターです。論理制御信号をモーター巻線の電流パルスに変換するために、特殊なマイクロ回路 L1 (DD298) および L2N ( DAXNUMX)を使用します。 これにより、ブロックの設計が簡素化され、ブロック内のコンポーネントの数が減りました。 コントロールユニットからコネクタ X1 は Reset (リセット) 信号と Enable (モーター動作) 信号を受信し、Step パルスごとにエンジンは Dir 信号が示す方向に 1 ステップ進みます。 dD2 マイクロ回路は、必要な順序でモーター巻線の電流をオンまたはオフにする信号を生成します。 これらは、DAXNUMX チップによる動作に必要なレベルに設定されます。 ダイオード VD1 ～ VD8 は、モーター巻線のスイッチング時に発生する自己誘導電圧サージを除去します。 DA1 マイクロ回路のピン 15 と 2 に接続された強力な抵抗器 R10 と R11 は、巻線の電流センサーです。 これにより、DD1 チップがこれらの巻線を流れる電流を測定し、PWM を使用してその値を制御できるようになります。 トリマ抵抗器 R2 は、dD1 チップに供給される基準電圧 Uref を調整し、モータ巻線で電流が遮断されるレベルを設定します。 抵抗 R5 とコンデンサ C2 は、DD1 チップの内部クロック発生器の周波数設定要素です。 取り外し可能なジャンパ S1 ～ S3 は、ユニットの動作モードを指定します。 ジャンパ S1 は、ステッピング モーター M1 がバイポーラの場合は 2 ～ 1 の位置に設定され、ユニポーラの場合は 2 ～ 3 の位置に設定されます。 ジャンパ S2 が位置 1 ～ 2 にある場合、エンジンはフルステップで動作し、位置 2 ～ 3 - ハーフステップではエンジンが動作します。 ジャンパ S3 は、ブロックに供給される Enable 信号の出力がコレクタ (ドレイン) 共通の回路に従って行われる場合に必要です。 L297、L298 チップセットの動作の詳細な説明は、[2] にあります。 インターフェイス ブロックには統合スタビライザー DA1 と DA3 も含まれており、このブロックと M5 ステッピング モーターだけでなく、コントロール ユニットやラミネーター ハウジングに取り付けられたファンにも 12 V と 1 V の安定化電圧を提供します。 。 ラミネーターに電力を供給する 15 V 電圧源は、ラップトップからのスイッチング電源であり、4 A の負荷電流用に設計されています。 インターフェースユニットのプリント基板の図面を図 9 に示します。 XNUMX.
デバイスのすべてのコンポーネントで、固定抵抗器 MLT、C2-33、酸化物コンデンサ K50-35 または輸入品が使用され、残りのコンデンサは K73-17 です。 インターフェイス ユニットの DA2 チップには、棚の厚さ 20 mm、長さ 25 mm の 3x55 mm のアルミニウム コーナーで作られたヒート シンクが装備されています。 マイクロ回路に隣接していないコーナーの棚には、空気循環を改善するために直径 12 mm の穴が 4 個開けられています。 一体型スタビライザー DA1 と DA3 は同じヒートシンクに取り付けられていますが、追加の穴はありません。 XEROX PHASER 3121 レーザー プリンタから取り外したステッピング モーター ドライブが再構築されました。 ベースを 120x70 mm の寸法にカットし、いくつかのギアの軸を慎重に押し出し、直径 2,5 mm、深さ 10 mm の穴を開け、ベースに取り付けるために M3 ネジを切ります。新しい事前計算ポイント。 「ストーブ」の回転速度を下げるために、さらに 10 つのギアが追加されました。 結果として得られるドライブを図に示します。 XNUMX. その設計は異なる場合がありますが、すべては既存のドライブを変更するための部品の入手可能性に依存します。
ラミネーターはHP photosmart 7260インクジェットプリンターの筐体を流用し、下半分の不要な隔壁を全て取り除き、300mm厚のジュラルミンシートを130×3mmのベースに取り付けました。 ベースには、XEROX PHASER 3121 レーザー プリンタから取り外した「ストーブ」、モーター インターフェイス ユニットを備えたそのドライブ、およびラップトップからの電源が取り付けられています。 不要な部品はすべて「ストーブ」から取り除かれました。フォトカプラー (紙存在センサー) を覆っていたプラスチック製の旗やその他の部品が取り除かれました。 センサーボードは「ストーブ」の上部にネジで固定されており、センサーはそこの穴に差し込まれます。 ケースの左側には制御基板があります。 使用済みケースに付属の古いキーを使用して、設置されているボタンを制御できるように配置されています。 上部のヒンジ付き蓋を外して組み立てたラミネーターを図に示します。 11. このカバーにはファンが取り付けられています。 丸い穴が開いており、外気を取り込みます。
コントロール ユニットの電源が初めてオンになると、DD1 マイクロコントローラーの EEPROM に欠落している情報がないかチェックされます。 不揮発性メモリがクリーン (0FFH コードで満たされている) の場合、プログラムはそこに書き込まれます。 必要なパラメータのデフォルト値。 EEPROM 内の情報がすでに利用可能な場合、その情報は初期化段階では変更されず、以降の作業でプログラムによって使用されます。 動作中、EEPROM に保存されているパラメータの値は、希望の積層モードを選択することで調整できます。 SB4ボタンを押すと調整値がEEPROMに保存されます。 マイクロコントローラーの初期化中に、HL1 LED の赤いクリスタルが点灯します。 最後に、電源がオフになり、緑色のクリスタルが点灯します。ラミネーターは使用できる状態になります。 SB5ボタンを押すとラミネート加工が開始されます。 同時に「コンロ」が逆回転し始め、ヒーターが点灯します。 加熱プロセスは赤色の LED の輝きによって示されます。 十分に暖まると、「ストーブ」が前方に回転し始め、緑色の LED クリスタルが再び点灯します。 これで、ガラス繊維箔のパッケージと、将来の印刷導体のパターンが描かれた紙のシートをその上に置くことができます。 このデザインを 230 厚のフォトインクジェット用紙に印刷しています。 パッケージが「ストーブ」内に存在するフォトカプラ センサーの感知ゾーンに入ると、赤色 LED クリスタルが点灯し、マイクロコントローラー プログラムはパッケージが感知ゾーンを離れるのを待ち、その後 LED の色が変わります。緑。 光学センサーは「ストーブ」の中央からある程度離れたところに配置されているため、ステッピング モーターは指定された数の追加ステップを実行して、パッケージの通過を完了します。 デフォルトは 1100 ですが、設計を繰り返す場合、「ストーブ」とそのドライブが異なる可能性があるため、この数値は実験的に選択する必要があります。 次に、パッケージの移動方向が逆転し、「ストーブ」を反対方向に通過して、センサーのカバーエリアに入ってから出ます。 デフォルトでは、パッケージはオーブンを XNUMX 回通過するように設定されています。私のバージョンでは、これによりトナーがホイルに非常によく付着します。 SB2 ボタンを押すとパス数が増加し、SB3 ボタンを押すと減少します。 これらのボタンのいずれかを 3 秒以上押し続けると、追加のステップ数が変更されます。 他のボタンを押すと、パス数変更モードに戻ります。 最後のパスが完了すると、「ストーブ」の電源がオフになり、パッケージがそこから取り出され、「ストーブ」を冷却するためにファンがオンになります。 バッグをラミネーターに放置して冷却することもできます。 温度センサー BK1 の読み取り値から「ストーブ」が十分に冷えたと判断すると、マイクロコントローラー プログラムはファンと「ストーブ」の回転駆動をオフにし、緑色の LED クリスタルをオンにします。 原則として、紙は浸すことなく冷却されたボードブランクから簡単に分離され、その後すぐに箔のエッチングに進むことができます。 幅が 0,3 mm 以上の導体 (これより小さい導体は試したことはありません) は非常に良好です。 開始したラミネートプロセスが自動的に完了する前に中断するには、SB1 ボタンを押します。 この場合、ヒーターがオフになり、ファンがオンになり、「ストーブ」が逆回転してパッケージが持ち出されます。 このモードは、BK1 温度センサーの測定値に基づいて自動的にオフになるか、SB1 ボタンを押して手動でオフになります。 デバイスのセットアップは、制御基板上の抵抗 R17 で LCD のコントラストを調整し、ステッピング モーターとのインターフェイス ユニットの基板上のトリミング抵抗 R2 でステッピング モーターの定格電流を設定することから始まります。 私のバージョンでは、この抵抗器のモーターから L15N チップのピン 298 に供給される電圧は 1 V です。 発光ダイオードの光軸と、オープンチャネル U1 を備えたフォトカプラのフォトダイオード間の角度 (図 1 および図 4 を参照) は、コネクタ X2 のピン 3 と 1 の間に接続された電圧計の最小読み取り値に従って選択されます。このユニットに接続されたセンサーを備えたコントロールユニットを白い紙の上の「ストーブ」に挿入します。 ラミネーターが組み立てられ、動作した後、製造された基板が脱落することなく「オーブン」全体を通過するために必要な追加のモーターステップの数と、基板が「オーブン」を通過する回数。トナーのフォイルへの最適な接着力は、試行錯誤によって決定されます。 Sprint Layout形式のプリント基板ファイルとラミネーターマイクロコントローラープログラムをダウンロードできます。 ftp://ftp.radio.ru/pub/2013/10/laminator.zipから. 文学
著者: V. 木場
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