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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA laminadora de PCB. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Tecnologías de radioaficionados Muchos radioaficionados han estado utilizando durante mucho tiempo la tecnología de transferencia térmica de un patrón de conductores impresos impresos en papel por una impresora láser a la lámina de una futura placa en blanco utilizando una plancha convencional. Desafortunadamente, utilizando una herramienta de este tipo, es muy difícil lograr un prensado óptimo del papel sobre la placa en bruto e idealmente resistir la temperatura requerida para transferir el tóner fundido a la lámina. El proceso, por regla general, debe repetirse muchas veces, logrando empíricamente una calidad aceptable del patrón en la lámina. Hoy en día, muchos radioaficionados tienen impresoras láser que no son completamente reparables o están obsoletas y no se han utilizado para el propósito previsto durante mucho tiempo. Dicho aparato puede servir con éxito como base para la fabricación de un laminador que proporcione una transferencia de imágenes fiable y de alta calidad. Al autor se le ocurrió la idea de hacer un laminador casero para la transferencia térmica de un patrón de papel a un tablero dieléctrico de lámina mientras reparaba otra impresora láser, en la que la "estufa" para fijar el tóner en papel resultó ser muy similar a la requerida para dicho dispositivo. Quedaba modificarlo un poco mecánicamente, desarrollar y fabricar la parte electrónica de la laminadora. El prototipo de la unidad de control de la laminadora era un módulo de microcontrolador universal [1], pero se utilizó un microcontrolador con un número menor de pines, y la pantalla LCD gráfica se reemplazó por una de caracteres. La unidad de interfaz de la unidad de control con un motor paso a paso que mueve un paquete desde un tablero en blanco y una hoja de papel con un patrón de conductores impresos superpuestos está hecha en un par de microcircuitos especializados L297 y L298N. También se hizo un interruptor triac para el calentador de "estufa".
El diagrama del nodo de control se muestra en la fig. 1. Utiliza un microcontrolador PIC16F876A-I/SP (DD1) que funciona a una frecuencia de reloj de 20 MHz, estabilizado por un resonador de cuarzo ZQ1. Si es necesario, conecte la pantalla LCD WM-C5M al conector X0801 (una línea de ocho caracteres). Los números de pin de este conector coinciden con los números de pin del indicador indicado. En el laminador, la pantalla LCD se utiliza solo como tecnológica. En el proceso de selección del modo de laminación óptimo, muestra la temperatura de la "estufa" y el número de tablas que pasan por ella. La pantalla LCD no es necesaria para el funcionamiento normal del instrumento y no se puede conectar. El registro de desplazamiento DD2 convierte el código de control LCD serial generado por el microcontrolador en el código paralelo necesario para la operación de este último. El contraste óptimo de la imagen en la pantalla LCD se establece mediante la resistencia de ajuste R17. El transistor VT1, de acuerdo con las señales del microcontrolador, enciende y apaga la luz de fondo de la pantalla del indicador. Durante el funcionamiento de la laminadora, el microcontrolador recibe señales de dos sensores. Uno de ellos, el optoacoplador U1 con un canal óptico abierto, señala la presencia de una placa en la "estufa". Las lecturas del otro, el sensor de temperatura DS18B20 (BK1), son necesarias para controlar los procesos de calentamiento y enfriamiento de la "estufa". Los botones SB1 - SB5 están diseñados para controlar la laminadora. El transistor VT2, según las señales del microcontrolador, enciende y apaga el ventilador conectado al conector X7 (computadora con dimensiones 80x80x20 mm). El LED de dos colores HL1 con un brillo verde indica que la plastificadora está encendida y en modo de espera. Su color se vuelve rojo durante el calentamiento de la "estufa", así como cuando un paquete de una hoja de papel con un patrón de conductores impresos y una placa en blanco se encuentran en la zona sensible del optoacoplador U1.
Para descargar el programa al microcontrolador DD1 ya instalado en la placa, se conecta el programador al conector X4 según el esquema que se muestra en la Fig. 2, mientras que la pantalla LCD debe estar desconectada del conector X5. Al finalizar la programación, para el funcionamiento normal de la unidad de control, el programador se apaga y los contactos 1, 2 y 8, 9 del conector X4 se conectan con los puentes S1 y S2 (ver Fig. 1).
Un dibujo de la placa de circuito impreso de la unidad de control se muestra en la fig. 3, sus dimensiones son 90x79 mm. El optoacoplador U1 y el sensor de temperatura VK1 se colocan en un tablero separado con dimensiones de 80x20 mm (Fig. 4) de tal manera que ingresan en los orificios en la parte superior de la caja de la "estufa". El optoacoplador con un canal óptico abierto KTIR0621DS (Fig. 5) diseñado para trabajar en la interrupción del flujo de luz fue rediseñado para trabajar "en la reflexión". Para ello, se corta en dos partes (con un diodo emisor y con un fototransistor), que se montan en la placa de manera que sus orificios emisores y sensibles a la radiación se dirijan hacia el paquete que pasa junto al sensor. Para obtener la mejor sensibilidad a los rayos reflejados por él, se debe seleccionar el ángulo entre el emisor y el fotodetector. Dado que la temperatura máxima que puede medir el sensor DS18B20 no supera los 127 ° C, y la "estufa" se calienta mucho más, debe ubicarse a cierta distancia de las partes calentadas.
La unidad de control genera una señal de encendido y apagado del calentador de la "estufa" del laminador en el conector X6. Sin embargo, esta señal es de baja potencia, por lo que una potente lámpara halógena que sirve como elemento calefactor de la "estufa" se conecta al conector X6 a través de un interruptor triac. Se ensambla de acuerdo con el esquema habitual (Fig. 6) en el optoacoplador MOC3063 (U1), que proporciona aislamiento galvánico del circuito de control y enciende la carga a voltaje instantáneo cero en la red, y un potente triac BT139-800 ( VS1).
La placa de circuito del interruptor se muestra en la fig. 7.
El conector X3 de la unidad de control se conecta con un cable plano al conector X1 de la unidad de interfaz con un motor paso a paso. El esquema de este bloque se muestra en la fig. 8.
El motor paso a paso M2 conectado a su conector X1 es una impresora láser bipolar bifásica XEROX PHASER 3121. Para convertir las señales de control lógico en pulsos de corriente en los devanados del motor, se utiliza un conjunto común de chips especializados L297 (DD1) y L298N (DA2). usado. Esto simplificó el diseño del bloque y redujo la cantidad de componentes en él. Desde la unidad de control se envían las señales de Reset (puesta al estado inicial) y Enable (habilitación del funcionamiento del motor) al conector X1, y por cada pulso de Paso, el motor realiza un paso en la dirección indicada por la señal Dir. El microcircuito dD1 genera señales de encendido y apagado de corriente en los devanados del motor en el orden requerido. Son llevados al nivel requerido para su funcionamiento por el chip DA2. Los diodos VD1-VD8 eliminan las sobretensiones de autoinducción en los devanados del motor durante su conmutación. Las potentes resistencias R1 y R15 conectadas a los pines 2 y 10 del chip DA11 son sensores de corriente en los devanados. Permiten que el chip DD1 mida la corriente que fluye a través de estos devanados y use PWM para controlar su valor. La resistencia de corte R2 regula el voltaje de referencia Uref suministrado al microcircuito dD1, que establece el nivel en el que se corta la corriente en los devanados del motor. La resistencia R5 y el condensador C2 son los elementos de ajuste de frecuencia del generador de reloj interno del microcircuito DD1. Los puentes extraíbles S1-S3 establecen los modos de funcionamiento de la unidad. El puente S1 se establece en la posición 1-2 si el motor paso a paso M1 es bipolar, o en la posición 2-3 si es unipolar. Con el puente S2 en la posición 1-2, el motor funciona en pasos completos y en la posición 2-3, medios pasos. Se requiere el puente S3 si la salida de la señal Habilitar suministrada al bloque se realiza de acuerdo con el esquema con un colector común (drenaje). Puede encontrar una descripción detallada del funcionamiento del conjunto de chips L297, L298 en [2]. La unidad de interfaz también contiene estabilizadores integrales DA1 y DA3, que proporcionan voltaje estabilizado de 5 V y 12 V no solo a esta unidad y al motor paso a paso M1, sino también a la unidad de control, así como al ventilador instalado en la caja del laminador. La fuente de voltaje de 15 V para alimentar el laminador es una fuente de alimentación conmutada de una computadora portátil, diseñada para una corriente de carga de 4 A. En la fig. 9.
En todos los nodos del dispositivo, se utilizan resistencias fijas MLT, S2-33, condensadores de óxido K50-35 o importados, los condensadores restantes son K73-17. El microcircuito DA2 de la unidad de interfaz está equipado con un disipador de calor hecho de una pieza de esquina de aluminio de 20x25 mm con un espesor de estante de 3 mm y una longitud de 55 mm. En el estante de la esquina, no adyacente al microcircuito, se perforaron 12 orificios con un diámetro de 4 mm para mejorar la circulación del aire. Los estabilizadores integrados DA1 y DA3 están montados en el mismo disipador de calor, pero sin orificios adicionales. Se ha rediseñado el motor paso a paso que se quitó de la impresora láser XEROX PHASER 3121. Su base se corta a 120x70 mm, los ejes de algunos engranajes se presionan con cuidado, se perforan orificios de 2,5 mm de diámetro y 10 mm de profundidad, en los que se cortan roscas M3 para montar en la base en nuevos puntos precalculados. Para reducir la velocidad de rotación de la "estufa", se han agregado dos engranajes más. El accionamiento resultante se muestra en la Fig. 10. Su diseño puede ser diferente, todo depende de la disponibilidad de piezas para refinar la unidad existente.
Para la laminadora se utilizó una carcasa de una impresora inkjet HP photosmart 7260. Se retiraron todas las particiones innecesarias de su mitad inferior y se instaló una base de 300x130 mm a partir de una lámina de duraluminio de 3 mm de espesor. La "estufa" extraída de la impresora láser XEROX PHASER 3121 y su unidad con una unidad de interfaz del motor, así como una fuente de alimentación de una computadora portátil, están fijadas en la base. Se eliminaron todos los detalles innecesarios de la "estufa": una bandera de plástico que bloqueaba el optoacoplador (sensor de presencia de papel), y algunos otros. La placa de sensores se fija con un tornillo en la parte superior de la "estufa", y los sensores se introducen en los orificios allí disponibles. La placa del nodo de control se encuentra en el lado izquierdo de la caja. Está ubicado para que los botones instalados en él puedan controlarse utilizando las llaves antiguas proporcionadas en el caso usado. El laminador ensamblado sin la cubierta superior con bisagras se muestra en la fig. 11. Se adjunta un ventilador a esta cubierta. Se le hace un agujero redondo para que entre aire del exterior.
La primera vez que se enciende la unidad de control, se verifica la ausencia de información en la EEPROM del microcontrolador DD1. Si la memoria no volátil está limpia (llena de códigos 0FFH), los programas se escriben en ella memoria, los valores predeterminados de los parámetros requeridos. Si ya hay información en la EEPROM, entonces no cambia en la etapa de inicialización y el programa la utiliza en el trabajo posterior. Durante el funcionamiento, los valores de los parámetros almacenados en la EEPROM se pueden ajustar seleccionando el modo de laminación deseado. Los valores corregidos se almacenan en EEPROM presionando el botón SB4. Durante la inicialización del microcontrolador, el cristal rojo del LED HL1 se enciende. Al final, se apaga y el cristal verde se enciende: el laminador está listo para usar. El proceso de laminación se inicia presionando el botón SB5. En este caso, la "estufa" comienza a girar hacia atrás y su calentador se enciende. El proceso de calentamiento se indica mediante el brillo rojo del LED. Habiéndose calentado lo suficiente, la "estufa" comienza a girar hacia adelante, el cristal verde del LED se enciende nuevamente. Ahora es posible presentar un paquete de lámina de fibra de vidrio y una hoja de papel superpuesta con un patrón de futuros conductores impresos. Estoy imprimiendo este dibujo en papel fotográfico de inyección de tinta de peso 230. Cuando el paquete ingresa a la zona sensible del optoacoplador-sensor de su presencia en la "estufa", el cristal rojo del LED se enciende y el programa del microcontrolador espera que el paquete salga de la zona sensible, después de lo cual el color del El LED se vuelve verde. Dado que el sensor óptico está ubicado a cierta distancia del centro de la "estufa", el motor paso a paso toma una cantidad específica de pasos adicionales para completar el paso del paquete a través de él. Por defecto, 1100, pero al repetir el diseño, la "estufa" y su accionamiento pueden ser diferentes, por lo que este número deberá elegirse experimentalmente. Luego se invierte el sentido de movimiento del paquete, y pasa por la "estufa" en sentido contrario hasta entrar y luego salir del área de cobertura del sensor. De forma predeterminada, se configuran cinco pasadas del paquete a través del "horno", en mi versión esto proporciona una muy buena adhesión del tóner a la lámina. El número de pases puede aumentarse presionando el botón SB2 o reducirse presionando el botón SB3. Si mantiene presionado uno de estos botones durante más de 3 segundos, cambiará la cantidad de pasos adicionales. Volver al modo de cambiar el número de pases ocurrirá cuando presione cualquier otro botón. Cuando se completa el último paso, la "estufa" se apagará, se quitará el paquete y se encenderá el ventilador para enfriar la "estufa". El paquete también se puede dejar en el laminador para que se enfríe. Habiendo determinado a partir de las lecturas del sensor de temperatura BK1 que la "estufa" se ha enfriado lo suficiente, el programa del microcontrolador apagará el ventilador, la unidad de rotación de la "estufa" y encenderá el cristal LED verde. Como regla general, el papel se separa fácilmente de la placa enfriada sin empapar, después de lo cual puede proceder inmediatamente al grabado con láminas. Los conductores con un ancho de 0,3 mm o más (no he probado menos) son muy buenos. Para interrumpir el proceso de laminación iniciado antes de que se complete automáticamente, presione el botón SB1. En este caso, el calentador se apagará, el ventilador se encenderá y la "estufa" girará hacia atrás, sacando el paquete. Este modo se apaga automáticamente según las lecturas del sensor de temperatura BK1 o manualmente presionando el botón SB1. La configuración del dispositivo comienza con el ajuste del contraste de la pantalla LCD con la resistencia R17 en la placa de control y la configuración de la corriente nominal del motor paso a paso con una resistencia de corte R2 en la placa de la unidad de interfaz con un motor paso a paso. En mi versión, el voltaje que sale del motor de esta resistencia al pin 15 del chip L298N es de 1 V. El ángulo entre los ejes ópticos del diodo emisor y el fotodiodo del optoacoplador con canal abierto U1 (ver Fig. 1 y Fig. 4) se selecciona de acuerdo con la lectura mínima del voltímetro conectado entre las terminales 2 y 3 del conector X1 de la unidad de control con sensores conectados a esta unidad e insertados en la hoja de papel blanco "horno". Una vez que la laminadora está ensamblada y en funcionamiento, se determina por prueba y error el número de pasos adicionales del motor necesarios para que la placa pase por todo el "horno", pero no se caiga, y el número de pasa el tablero por el "horno", proporcionando la mejor adherencia del tóner a la lámina. Se pueden descargar archivos de PCB en formato Sprint Layout y programa de microcontrolador de laminador desde ftp://ftp.radio.ru/pub/2013/10/laminator.zip. Literatura
Autor: V. Kiba
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