15 sierpnia 2016

Modyfikacja laminatora na potrzeby termotransferu PCB

Do tej pory do przenoszenia ścieżek z papieru na laminat PCB za pomocą termotransferu wykorzystywałem żelazko. Modyfikacja laminatora na te potrzeby chodziła już mi od jakiegoś czasu po głowie. Jakiś czas temu zauważyłem na elektrodzie, że część osób zmodyfikowała
tani laminator Tracer TRL-A4R. Postanowiłem go zakupić i też go zmodyfikować. Modyfikacja tego laminatora nie polega na zmianie temperatury na większą (chociaż i to można zrobić wymieniając bimetaliczne czujniki temperatury). Modyfikacja ta polegała na dorobieniu do niego sterownika, który będzie cyklicznie załączał i wyłączał silnik, tak aby spowolnić przesuw płytki PCB. Na początku myślałem, aby do tego celu wykorzystać mikrokontroler Attiny13, w zasadzie narysowałem już cały schemat. I wtedy zauważyłem, że wykorzystałem aż jeden pin mikrokontrolera - sterowanie optotriakiem. Myślałem nad tym, aby dodać może jakiś czujniki np. informującym nas o tym, że laminat PCB opuścił rolki, ale ostatecznie po przemyśleniu tego pomysłu uznałem, że nie ma co się z tym bawić ;) Ostatecznie zdecydowałem się na prosty układ multiwibratora astabilnego, który pozwala na ustawienia czasów za pomocą dwóch potencjometrów. Czas posuwu rolek można ustawić między ok. 0.7-1.4s, natomiast czas postoju między ok. 3-5s. Należy zwrócić uwagę na to, że optotriak, który wykorzystałem jest załączany w zerze i czas posuwu rolek może się nieznacznie różnić. Problem ten będzie też dotyczył optotriaka, który nie będzie miał modułu wykrywającego przejście przez zero. Ale akurat w naszym przypadku w sumie nie robi to jakieś większej różnicy.
Projekt płytki sterowniczej laminatora
Na początku do obniżenia napięcia dla części sterującej chciałem wykorzystać tzw. "układ bez transformatora", ale okazało się, że mam w moich gratach nietypowy transformator, o małej wydajności prądowej i mały napięciu znamionowym, ale idealnie nadającym się do tego projektu. Jego parametry znamionowe to zaledwie 4.5V oraz 0.15A. Po zastosowaniu mostka prostowniczego i kondensatorów napięcie wynosi ok. 6.5V (4.5V*√2). Transformator na początku do płytki trzymał się tylko na nóżkach, które sam dorobiłem. Ostatecznie jednak - tak na wszelki wypadek przykleiłem go za pomocą kleju na ciepło do płytki PCB. Wymiary płytki są następujące: dł. 9cm/szer.5cm. Dodałem również diodę LED, która sygnalizuje stan pracy silnika - jeśli świeci to silnik powinien się kręcić. Układ ogólnie łatwiej jest zbudować na wyższe napięcie np. 12V, ponieważ miałem drobne problemy z ustawieniem czasów zadziałania multiwibratora - przez diodę LED płyną za duży prąd. Dodałem rezystor 220R na diodę LED, ale napięcie teraz na diodzie to zaledwie 1.8V. Dodatkowo dodałem jeszcze jeden rezystor o wartości 100R dla optotriaka - zastosowałem MOC3043. Na płytce umieściłem również warstwę opisową (od góry).
Płytka sterownika laminatora
Starałem się tak zmodyfikować laminator, aby nadal można w nim było laminować kartki papieru. Zasilanie płytki tj. "L IN" oraz "N IN" podłączyłem do oryginalnej płytki laminatora w miejsce silnika posuwu rolek. Natomiast jeden z przewodów od silnika został podłączony do płytki w miejsce "MOTOR OUT". Dodałem również przycisk kołyskowy, który został podłączony do płytki do padów opisanych jako "PRZYCISK". Przycisk ten pozwala na ciągłe załączenie silnika od posuwu rolek, sam laminator również musi być załączony - albo w pozycji I, albo w pozycji II. Oryginalnie miał tam się znaleźć przycisk z dwoma stanami, ale okazało się, że takiego nie posiadam. Dlatego użyłem zwykłego zał/wył., a środkowy pin podłączyłem razem z pinem zasilającym transformator do pinu przycisku. Natomiast drugi pin przycisku podłączyłem do wyjścia na silnik. Teraz układ pracuje cały czas, ale za mocą przycisku można wybrać, czy silnik ma się kręcić cały czas, czy ma nim sterować triak.

Środek laminatora po modyfikacji
Płytka została osadzona pionowo i jest przykręcona do obudowy laminatora na dwóch śrubach M3. Napięcie z sieci tj. 230V AC znajduje się od spodu płytki. Aby laminator nadawał się do termotransferu płytek PCB, należy usunąć metalową blokadę, na wyjściu z rolek. Usunąć ją jest bardzo prosto - wystarczy odgiąć blaszki po lewej i prawej stronie. Dodatkowo zeszlifowałem jeszcze prowadnice (wzmocnienia) na całej długości o mniej więcej 2mm.

Ukończona modyfikacja laminatora
Samą obudowę laminatora jest dobrze lekko zmodyfikować - wyciąć część góry z przodu i tyłu, dzięki czemu mamy bezpośredni dostęp do rolek, co pozwala przepuszczać małe płytki przez laminator. W innym wypadku małe płytki wpadałyby między prowadnice. Gdybym wiedział wcześniej, że zostanę zmuszony do wycięcia obudowy laminatora, umieściłbym troszkę inaczej przewody zasilające płytkę sterownika. Trzeba również troszkę pobawić się w ustawianie czasu posuwu rolek, ponieważ silnikom tego typu należy zadać kierunek obrotów. W laminatorze jest to zrobione mechanicznie - mechanizm nie pozwala mu się kręcić w lewą stronę. Może się po prostu okazać, że czas posuwu rolek jest za mały i blokada nie zadziała - silnik wtedy nie odbije w drugą stronę i po prostu rolki będą jednie drgać i nie będą przesuwać płytki PCB.

Poniżej prezentuje przykładową płytkę wykonaną z użyciem laminatora. Płytka ma wymiary zaledwie 30x15mm. Elementy SMD na płytce to rezystory w obudowach 0603 i dwa tranzystory w obudowach SOT-23. Grubość ścieżek to 20 i 40 mils.
Przykład z naniesionym tonerem na laminat
Tam sama płytka, ale już po trawieniu. Jak się przyjrzymy, możemy nawet dostrzec grubość warstwy miedzi. 
Przykład z wytrawioną płytką

Schemat:
Schemat sterownika laminatora
Części:
2x tranzystory BC547 (lub podobne) | rezystory: 2x470 ohm, 10K, 47K, 220 ohm, 100 ohm, 320 ohm  | kondensatory: 470uF, 100nF, 2x 10uF | potencjometry:  10K, 50K | mostek Graetza | dioda LED 3mm | optotriak MOC3043 (lub podobny) | Triak BT136 | Transformator 4.5V/0.15A - dla transformatora o większym napięciu znamionowym wystarczy zamienić rezystory R5 i R6 na rezystory o większej wartości.

Wzór ścieżek i opis przygotowany do naniesienia na płytkę PCB oraz schemat, plik txt z wykazem części, zdjęcie i podglądowy widok płytki.

UWAGA!
W układzie występuje niebezpieczne napięcie dla życia. Dotknięcie części pod napięciem może skutkować porażeniem prądem elektrycznym. Błędne podłączenie układu może spowodować uszkodzenie podzespołów. Autor wpisu nie odpowiada za wyrządzone szkody. Układ robisz na własną odpowiedzialność.

1 komentarz:

  1. Bardzo przydatne urządzenie. Pozwolę sobie zaczerpnąć schemat gdy kupię laminator :)

    OdpowiedzUsuń

Aby uniknąć spamu, komentarze na blogu pojawiają się po zatwierdzeniu.