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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Lamineur de PCB. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Radio-amateur Technologies De nombreux radioamateurs utilisent depuis longtemps la technologie du transfert thermique d'un motif de conducteurs imprimés imprimés sur papier par une imprimante laser vers la feuille d'un futur flan de carte à l'aide d'un fer conventionnel. Malheureusement, en utilisant un tel outil, il est très difficile d'obtenir un pressage optimal du papier sur le flan de carton et de résister idéalement à la température requise pour transférer le toner fondu sur la feuille. En règle générale, le processus doit être répété plusieurs fois, pour obtenir empiriquement une qualité acceptable du motif sur la feuille. Aujourd'hui, de nombreux radioamateurs possèdent des imprimantes laser qui ne sont pas entièrement utilisables ou obsolètes et qui n'ont pas été utilisées aux fins prévues depuis longtemps. Un tel appareil peut servir avec succès de base à la fabrication d'une plastifieuse offrant un transfert d'image fiable et de haute qualité. L'auteur a eu l'idée de fabriquer une plastifieuse faite maison pour le transfert thermique d'un motif du papier vers un panneau diélectrique en aluminium lors de la réparation d'une autre imprimante laser, dans laquelle le « poêle » pour fixer le toner sur le papier s'est avéré très similaire à celui requis pour un tel appareil. Restait à le modifier un peu mécaniquement, à développer et fabriquer la partie électronique de la plastifieuse. Le prototype de l'unité de commande de la plastifieuse était un module microcontrôleur universel [1], mais un microcontrôleur avec un plus petit nombre de broches a été utilisé et l'écran LCD graphique a été remplacé par un microcontrôleur à caractères. L'unité d'interface de l'unité de commande avec un moteur pas à pas qui déplace un paquet à partir d'un flan de carte et d'une feuille de papier sur laquelle est superposé un motif de conducteurs imprimés est réalisée sur une paire de microcircuits spécialisés L297 et L298N. Un interrupteur triac pour le chauffage du « poêle » a également été réalisé.
Le schéma du nœud de contrôle est présenté sur la fig. 1. Il utilise un microcontrôleur PIC16F876A-I/SP (DD1) fonctionnant à une fréquence d'horloge de 20 MHz, stabilisé par un résonateur à quartz ZQ1. Si nécessaire, connectez l'écran LCD WM-C5M au connecteur X0801 (une ligne de huit caractères). Les numéros de broches de ce connecteur correspondent aux numéros de broches de l'indicateur indiqué. Dans la plastifieuse, l'écran LCD n'est utilisé qu'à titre technologique. Lors du processus de sélection du mode de stratification optimal, il affiche la température du « poêle » et le nombre de planches qui le traversent. L'écran LCD n'est pas nécessaire au fonctionnement normal de l'instrument et ne peut pas être connecté. Le registre à décalage DD2 convertit le code de contrôle LCD série généré par le microcontrôleur en code parallèle nécessaire au fonctionnement de ce dernier. Le contraste optimal de l'image sur l'écran LCD est réglé avec une résistance de trimmer R17. Le transistor VT1, selon les signaux du microcontrôleur, allume et éteint le rétroéclairage de l'écran indicateur. Pendant le fonctionnement de la plastifieuse, le microcontrôleur reçoit les signaux de deux capteurs. L'un d'eux - l'optocoupleur U1 à canal optique ouvert - signale la présence d'une carte dans le "poêle". Les lectures de l'autre - le capteur de température DS18B20 (BK1) - sont nécessaires pour contrôler les processus de chauffage et de refroidissement du « poêle ». Les boutons SB1 - SB5 sont conçus pour contrôler la plastifieuse. Le transistor VT2, selon les signaux du microcontrôleur, allume et éteint le ventilateur connecté au connecteur X7 (ordinateur de dimensions 80x80x20 mm). La LED bicolore HL1 avec une lueur verte indique que la plastifieuse est allumée et en mode veille. Sa couleur devient rouge lors du chauffage du "poêle", ainsi que lorsqu'un paquet composé d'une feuille de papier avec un motif de conducteurs imprimés et un flan de carte se trouve dans la zone sensible de l'optocoupleur U1.
Pour télécharger le programme sur le microcontrôleur DD1 déjà installé sur la carte, le programmateur est connecté au connecteur X4 selon le schéma illustré à la Fig. 2, tandis que l'écran LCD doit être déconnecté du connecteur X5. Une fois la programmation terminée, pour le fonctionnement normal de la centrale, le programmateur est éteint et les contacts 1, 2 et 8, 9 du connecteur X4 sont connectés aux cavaliers S1 et S2 (voir Fig. 1).
Un dessin du circuit imprimé de l'unité de commande est montré sur la fig. 3, ses dimensions sont de 90x79 mm. L'optocoupleur U1 et le capteur de température VK1 sont placés sur une carte séparée de dimensions 80x20 mm (Fig. 4) de manière à entrer dans les trous de la partie supérieure du boîtier "poêle". L'optocoupleur à canal optique ouvert KTIR0621DS (Fig. 5) conçu pour fonctionner sur l'interruption du flux lumineux a été repensé pour fonctionner « sur la réflexion ». Pour ce faire, il est découpé en deux parties (avec une diode électroluminescente et avec un phototransistor), qui sont montées sur la carte de manière à ce que leurs trous émetteurs et sensibles au rayonnement soient dirigés vers le boîtier passant à côté du capteur. Pour une meilleure sensibilité aux rayons réfléchis par celui-ci, l'angle entre l'émetteur et le photodétecteur doit être choisi. Étant donné que la température maximale que peut mesurer le capteur DS18B20 ne dépasse pas 127°C, et que le « poêle » chauffe beaucoup plus, il doit être situé à une certaine distance des parties chauffées.
L'unité de contrôle génère un signal d'allumage et d'extinction du chauffage "poêle" de la plastifieuse sur le connecteur X6. Cependant, ce signal est de faible puissance, c'est pourquoi une puissante lampe halogène servant d'élément chauffant du « poêle » est connectée au connecteur X6 via un interrupteur triac. Il est assemblé selon le schéma habituel (Fig. 6) sur l'optocoupleur MOC3063 (U1), qui assure l'isolation galvanique du circuit de commande et allume la charge à tension instantanée nulle dans le réseau, et un puissant triac BT139-800 ( VS1).
Le circuit imprimé de l'interrupteur est illustré à la fig. sept.
Le connecteur X3 de l'unité de commande est relié par un câble plat au connecteur X1 de l'unité d'interface avec un moteur pas à pas. Le schéma de ce bloc est représenté sur la fig. 8.
Le moteur pas à pas M2 connecté à son connecteur X1 est une imprimante laser bipolaire biphasée XEROX PHASER 3121. Pour convertir les signaux de commande logiques en impulsions de courant dans les enroulements du moteur, un ensemble commun de puces spécialisées L297 (DD1) et L298N (DA2) est utilisé. Cela a simplifié la conception du bloc et réduit le nombre de composants qu'il contient. Depuis la centrale, les signaux Reset (mise à l'état initial) et Enable (activer le fonctionnement du moteur) sont envoyés au connecteur X1, et pour chaque impulsion Step, le moteur effectue un pas dans la direction indiquée par le signal Dir. Le microcircuit dD1 génère des signaux d'activation et de désactivation de courant dans les enroulements du moteur dans l'ordre requis. Ils sont portés au niveau requis pour son fonctionnement par la puce DA2. Les diodes VD1-VD8 éliminent les surtensions d'auto-induction sur les enroulements du moteur lors de leur commutation. Les puissantes résistances R1 et R15 connectées aux broches 2 et 10 de la puce DA11 sont des capteurs de courant dans les enroulements. Ils permettent à la puce DD1 de mesurer le courant circulant dans ces enroulements et d'utiliser PWM pour contrôler sa valeur. La résistance trimmer R2 régule la tension de référence Uref fournie au microcircuit dD1, qui fixe le niveau auquel le courant est coupé dans les enroulements du moteur. La résistance R5 et le condensateur C2 sont les éléments de réglage de fréquence du générateur d'horloge interne du microcircuit DD1. Les cavaliers amovibles S1-S3 définissent les modes de fonctionnement de l'unité. Le cavalier S1 est réglé sur la position 1-2 si le moteur pas à pas M1 est bipolaire, ou sur la position 2-3 s'il est unipolaire. Avec le cavalier S2 en position 1-2, le moteur fonctionne par pas complets et en position 2-3 - par demi-pas. Le cavalier S3 est requis si la sortie du signal d'activation fourni au bloc est effectuée selon le schéma avec un collecteur commun (drain). Une description détaillée du fonctionnement du chipset L297, L298 peut être trouvée dans [2]. L'unité d'interface contient également des stabilisateurs intégrés DA1 et DA3, qui fournissent une tension stabilisée de 5 V et 12 V non seulement à cette unité et au moteur pas à pas M1, mais également à l'unité de commande, ainsi qu'au ventilateur installé dans le boîtier de la plastifieuse. La source de tension de 15 V pour alimenter la plastifieuse est une alimentation à découpage provenant d'un ordinateur portable, conçue pour un courant de charge de 4 A. Un dessin de la carte de circuit imprimé de l'unité d'interface est illustré à la fig. 9.
Dans tous les nœuds de l'appareil, des résistances fixes MLT, S2-33, des condensateurs à oxyde K50-35 ou importés sont utilisés, les condensateurs restants sont K73-17. Le microcircuit DA2 de l'unité d'interface est équipé d'un dissipateur thermique constitué d'un morceau de coin en aluminium de 20x25 mm avec une épaisseur de tablette de 3 mm et une longueur de 55 mm. Dans l'étagère d'angle, non adjacente au microcircuit, 12 trous d'un diamètre de 4 mm ont été percés pour améliorer la circulation de l'air. Les stabilisateurs intégrés DA1 et DA3 sont montés sur le même dissipateur thermique, mais sans trous supplémentaires. Le moteur pas à pas retiré de l'imprimante laser XEROX PHASER 3121 a été repensé. Sa base est découpée à 120x70 mm, les axes de certains engrenages sont soigneusement emboutis, des trous de 2,5 mm de diamètre et 10 mm de profondeur y sont percés, dans lesquels un filetage M3 est découpé pour le montage sur la base en de nouveaux points pré-calculés . Pour réduire la vitesse de rotation du « poêle », deux vitesses supplémentaires ont été ajoutées. Le lecteur résultant est illustré à la Fig. 10. Sa conception peut être différente, tout dépend de la disponibilité des pièces pour affiner le variateur existant.
Pour la plastifieuse, on a utilisé un boîtier d'une imprimante à jet d'encre HP Photosmart 7260. Toutes les cloisons inutiles ont été retirées de sa moitié inférieure et une base mesurant 300 x 130 mm à partir d'une feuille de duralumin de 3 mm d'épaisseur a été installée. Le "poêle" retiré de l'imprimante laser XEROX PHASER 3121, et son variateur avec une unité d'interface moteur, ainsi qu'une alimentation provenant d'un ordinateur portable, sont fixés sur le socle. Tous les détails inutiles ont été retirés du « poêle » : un drapeau en plastique qui bloquait l'optocoupleur (capteur de présence en papier), et quelques autres. La carte des capteurs est fixée avec une vis dans la partie supérieure du "poêle", et les capteurs vont dans les trous qui y sont disponibles. La carte du nœud de contrôle est située sur le côté gauche du boîtier. Il est situé de manière à ce que les boutons installés dessus puissent être contrôlés à l'aide des anciennes clés fournies dans le boîtier utilisé. La plastifieuse assemblée sans le couvercle supérieur à charnière est illustrée à la fig. 11. Un ventilateur est fixé sur ce couvercle. Un trou rond y est pratiqué pour aspirer l'air extérieur.
Lors de la première mise sous tension de l'unité de contrôle, l'EEPROM du microcontrôleur DD1 est vérifiée pour l'absence d'informations. Si la mémoire non volatile est propre (remplie de codes 0FFH), alors les programmes y sont écrits mémoire, les valeurs par défaut des paramètres requis. S'il y a déjà des informations dans l'EEPROM, elles ne changent pas au stade d'initialisation et sont utilisées par le programme dans des travaux ultérieurs. Pendant le fonctionnement, les valeurs des paramètres stockés dans l'EEPROM peuvent être ajustées en sélectionnant le mode de stratification souhaité. Les valeurs corrigées sont stockées dans l'EEPROM en appuyant sur le bouton SB4. Lors de l'initialisation du microcontrôleur, le cristal rouge de la LED HL1 est allumé. À la fin, il s'éteint et le cristal vert s'allume - la plastifieuse est prête à l'emploi. Le processus de laminage démarre en appuyant sur le bouton SB5. Dans ce cas, le « poêle » commence à tourner vers l'arrière et son chauffage s'allume. Le processus de préchauffage est signalé par la lueur rouge de la LED. Après s'être suffisamment réchauffé, le "poêle" commence à tourner vers l'avant, le cristal vert de la LED se rallume. Il est désormais possible de soumettre un paquet de feuille de fibre de verre et une feuille de papier superposée avec un motif des futurs conducteurs imprimés. J'imprime ce dessin sur du papier photo jet d'encre de grammage 230. Lorsque le colis entre dans la zone sensible de l'optocoupleur-capteur de sa présence dans le "poêle", le cristal rouge de la LED s'allume, et le programme du microcontrôleur attend que le colis quitte la zone sensible, après quoi la couleur du La LED devient verte. Étant donné que le capteur optique est situé à une certaine distance du milieu du « poêle », le moteur pas à pas effectue un nombre spécifié d'étapes supplémentaires pour achever le passage du colis à travers celui-ci. Par défaut - 1100, mais lors de la répétition de la conception, le "poêle" et son entraînement peuvent être différents, ce nombre devra donc être choisi expérimentalement. Ensuite, le sens de déplacement du colis s'inverse, et il traverse le « poêle » en sens inverse jusqu'à entrer puis sortir de la zone de couverture du capteur. Par défaut, cinq passages du colis à travers le "four" sont définis, dans ma version cela permet une très bonne adhérence du toner à la feuille. Le nombre de passes peut être augmenté en appuyant sur le bouton SB2 ou réduit en appuyant sur le bouton SB3. Si vous maintenez enfoncé l'un de ces boutons pendant plus de 3 secondes, le nombre d'étapes supplémentaires sera modifié. Le retour au mode de modification du nombre de passes se produira lorsque vous appuierez sur n'importe quel autre bouton. Lorsque le dernier passage est terminé, le « poêle » sera éteint, l'emballage en sera retiré, le ventilateur sera allumé pour refroidir le « poêle ». L'emballage peut également être laissé dans la plastifieuse pour refroidir. Après avoir déterminé à partir des lectures du capteur de température BK1 que le « poêle » a suffisamment refroidi, le programme du microcontrôleur éteindra le ventilateur, l'entraînement de rotation du « poêle » et allumera le cristal LED vert. En règle générale, le papier se sépare facilement du flan de carton refroidi sans trempage, après quoi vous pouvez immédiatement procéder à la gravure sur feuille. Les conducteurs d'une largeur de 0,3 mm ou plus (je n'en ai pas moins essayé) sont très bons. Pour interrompre le processus de laminage démarré avant qu'il ne se termine automatiquement, appuyez sur le bouton SB1. Dans ce cas, le chauffage sera éteint, le ventilateur sera allumé et le « poêle » reculera, faisant sortir le colis. Ce mode est désactivé automatiquement en fonction des lectures du capteur de température BK1 ou manuellement en appuyant sur le bouton SB1. La configuration de l'appareil commence par le réglage du contraste LCD avec la résistance R17 sur la carte de commande et le réglage du courant nominal du moteur pas à pas avec une résistance d'ajustement R2 sur la carte de l'unité d'interface avec un moteur pas à pas. Dans ma version, la tension venant du moteur de cette résistance vers la broche 15 de la puce L298N est de 1 V. L'angle entre les axes optiques de la diode électroluminescente et la photodiode de l'optocoupleur à canal ouvert U1 (voir Fig. 1 et Fig. 4) est choisi en fonction de la lecture minimale du voltmètre connecté entre les bornes 2 et 3 du connecteur X1 de l'unité de commande avec les capteurs connectés à cette unité et insérés dans la feuille de papier blanc "four". Une fois la plastifieuse assemblée et en fonctionnement, il est déterminé par essais et erreurs le nombre d'étapes supplémentaires du moteur nécessaires pour que la planche traverse tout le "four", sans en tomber, et le nombre de passage du carton à travers le "four", assurant la meilleure adhérence du toner à la feuille . Les fichiers PCB au format Sprint Layout et le programme de microcontrôleur de plastification peuvent être téléchargés de ftp://ftp.radio.ru/pub/2013/10/laminator.zip. littérature
Auteur : V. Kiba
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