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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 PCB 라미네이터. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
많은 라디오 아마추어들은 레이저 프린터로 종이에 인쇄된 인쇄 도체 패턴을 일반 다리미를 사용하여 미래 보드 블랭크의 호일에 열전사하는 기술을 오랫동안 사용해 왔습니다. 불행하게도, 이러한 도구를 사용하면 종이를 보드 블랭크에 최적으로 압착하고 녹은 토너를 호일로 전달하는 데 필요한 온도를 이상적으로 유지하는 것이 매우 어렵습니다. 이 과정은 일반적으로 여러 번 반복되어야 하며, 실험적으로 호일 패턴의 허용 가능한 품질을 달성해야 합니다. 오늘날 많은 라디오 아마추어는 완전히 작동하지 않거나 더 이상 사용되지 않으며 오랫동안 의도한 목적으로 사용되지 않은 레이저 프린터를 보유하고 있습니다. 이러한 장치는 안정적이고 고품질의 패턴 전사를 제공하는 라미네이터 제조의 기초 역할을 성공적으로 수행할 수 있습니다. 저자는 종이에 토너를 고정하기 위한 "오븐"이 있는 다른 레이저 프린터를 수리하는 동안 종이에서 호일 유전체로 만든 보드로 디자인을 열전사하기 위한 수제 라미네이터를 만드는 아이디어를 생각해 냈습니다. 그러한 장치에 필요한 것과 매우 유사합니다. 이제 기계적으로 약간의 수정, 라미네이터의 전자부품 개발 및 제조만 남았습니다. 라미네이터 제어 장치의 프로토타입은 범용 마이크로컨트롤러 모듈[1]이었지만, 핀 수가 더 적은 마이크로컨트롤러를 사용하고 그래픽 LCD를 상징적인 LCD로 교체했다. 보드 블랭크와 인쇄 도체 패턴으로 겹쳐진 종이에서 패키지를 이동하는 제어 장치와 스테퍼 모터 사이의 인터페이스 장치는 한 쌍의 특수 L297 및 L298N 마이크로 회로로 만들어집니다. 스토브 히터용 트라이액 스위치도 제작되었습니다.
제어 장치 다이어그램은 그림 1에 나와 있습니다. 16. ZQ876 석영 공진기에 의해 안정화되고 1MHz의 클록 주파수에서 작동하는 PIC20F1A-I/SP(DD5) 마이크로컨트롤러를 사용합니다. 필요한 경우 WM-C0801M LCD(XNUMX자 XNUMX줄)를 커넥터 XXNUMX에 연결합니다. 이 커넥터의 핀 번호는 표시된 표시기의 핀 번호와 일치합니다. 라미네이터에서 LCD는 기술적인 용도로만 사용됩니다. 최적의 라미네이션 모드를 선택하는 과정에서 '오븐'의 온도와 보드가 이를 통과하는 횟수가 표시됩니다. 장치의 정상적인 작동을 위해서는 LCD가 필요하지 않으며 연결할 필요도 없습니다. DD2 시프트 레지스터는 마이크로컨트롤러에서 생성된 직렬 LCD 제어 코드를 마이크로컨트롤러 작동에 필요한 병렬 코드로 변환합니다. LCD 화면의 최적 이미지 대비는 트리밍 저항 R17을 사용하여 설정됩니다. 마이크로 컨트롤러의 신호를 기반으로 트랜지스터 VT1은 표시 화면의 백라이트를 켜고 끕니다. 라미네이터 작동 중에 마이크로컨트롤러는 두 센서로부터 신호를 수신합니다. 그 중 하나인 개방형 광 채널이 있는 광 커플러 U1은 "스토브"에 보드가 있음을 나타냅니다. "스토브"의 가열 및 냉각 과정을 모니터링하려면 다른 온도 센서인 DS18B20(BK1) 온도 센서의 판독값이 필요합니다. 버튼 SB1 - SB5는 라미네이터를 제어하도록 설계되었습니다. 마이크로컨트롤러의 신호를 기반으로 트랜지스터 VT2는 커넥터 X7(80x80x20mm 크기의 컴퓨터 팬)에 연결된 팬을 켜고 끕니다. 1색 LED HL1이 녹색으로 빛나면 라미네이터가 켜져 있고 대기 모드에 있음을 나타냅니다. "스토브"가 예열되는 동안, 그리고 인쇄 도체 패턴이 있는 종이 패키지와 보드 블랭크가 옵토커플러 UXNUMX의 민감한 영역에 있을 때 색상이 빨간색으로 변합니다.
보드에 이미 설치된 DD1 마이크로 컨트롤러에 프로그램을 로드하려면 그림 4에 표시된 다이어그램에 따라 프로그래머를 커넥터 X2에 연결하십시오. 5, 이 경우 LCD를 커넥터 X1에서 분리해야 합니다. 프로그래밍이 완료되면 제어 장치의 정상적인 작동을 위해 프로그래머가 꺼지고 커넥터 X2의 접점 8, 9 및 4, 1가 점퍼 S2 및 S1로 연결됩니다 (그림 XNUMX 참조).
제어 장치 인쇄 회로 기판의 도면이 그림 3에 나와 있습니다. 90, 크기는 79x1mm입니다. 광커플러 U1과 온도 센서 VK80은 스토브 본체 상단의 구멍에 맞도록 20x4mm 크기의 별도 보드(그림 0621)에 배치됩니다. 광속을 차단하도록 설계된 개방형 광 채널이 있는 KTIR5DS 광커플러(그림 18)는 "반사용" 작업으로 변환되었습니다. 이를 위해 두 부분(발광 다이오드와 광트랜지스터 포함)으로 절단되어 보드에 장착되어 방출 구멍과 방사선 민감 구멍이 센서 옆을 통과하는 패키지를 향하도록 합니다. 반사된 광선에 대한 최상의 감도를 얻으려면 이미터와 광검출기 사이의 각도를 선택해야 합니다. DS20B127 센서가 측정할 수 있는 최대 온도는 XNUMX°C를 초과하지 않으며 "스토브"는 훨씬 더 많이 가열되므로 가열 부품에서 어느 정도 떨어진 곳에 위치해야 합니다.
제어 장치는 라미네이터의 히터를 켜고 끄는 신호를 커넥터 X6에서 생성합니다. 그러나 이 신호는 저전력이므로 "스토브"의 발열체 역할을 하는 강력한 할로겐 램프가 트라이악 스위치를 통해 커넥터 X6에 연결됩니다. 이는 제어 회로의 갈바닉 절연을 제공하고 네트워크의 순간 전압이 6일 때 부하를 켜는 옵토커플러 MOC3063(U1)과 강력한 트라이악 BT139-800을 사용하여 일반적인 회로(그림 1)에 따라 조립됩니다. VSXNUMX).
스위치 회로 기판은 그림 7에 나와 있습니다. XNUMX.
제어 장치의 커넥터 X3은 플랫 케이블로 스테퍼 모터가 있는 인터페이스 장치의 커넥터 X1에 연결됩니다. 이 블록의 다이어그램은 그림 8에 나와 있습니다. XNUMX.
커넥터 X2에 연결된 스테퍼 모터 M1은 XEROX PHASER 3121 레이저 프린터의 297상 바이폴라 모터 권선에서 논리 제어 신호를 전류 펄스로 변환하기 위해 공통 세트의 특수 마이크로 회로 L1(DD298) 및 L2N( DAXNUMX)를 사용합니다. 이로 인해 블록 설계가 단순화되고 구성 요소 수가 줄었습니다. 제어 장치에서 커넥터 X1은 Reset(리셋) 및 Enable(모터 작동) 신호를 수신하고 각 Step 펄스에 대해 엔진은 Dir 신호가 나타내는 방향으로 한 단계 이동합니다. dD1 마이크로 회로는 필요한 순서에 따라 모터 권선의 전류를 켜고 끄는 신호를 생성합니다. DA2 칩의 작동에 필요한 수준으로 가져옵니다. 다이오드 VD1-VD8은 전환 시 모터 권선의 자체 유도 전압 서지를 제거합니다. DA1 마이크로 회로의 핀 15과 2에 연결된 강력한 저항 R10 및 R11은 권선의 전류 센서입니다. 이를 통해 DD1 칩은 이러한 권선을 통해 흐르는 전류를 측정하고 PWM을 사용하여 해당 값을 제어할 수 있습니다. 트리머 저항 R2는 dD1 칩에 공급되는 기준 전압 Uref를 조절하여 모터 권선에서 전류가 차단되는 수준을 설정합니다. 저항 R5와 커패시터 C2는 DD1 칩 내부 클럭 생성기의 주파수 설정 요소입니다. 제거 가능한 점퍼 S1-S3은 장치의 작동 모드를 지정합니다. 스테퍼 모터 M1이 양극성인 경우 점퍼 S1은 위치 2-1로 설정되고, 단극성인 경우 위치 2-3으로 설정됩니다. 점퍼 S2가 위치 1-2에 있으면 엔진이 전체 단계로 작동하고 위치 2-3에서는 반 단계로 작동합니다. 블록에 공급되는 Enable 신호의 출력이 공통 콜렉터(드레인)를 갖는 회로에 따라 이루어질 경우 점퍼 S3이 필요합니다. L297, L298 칩셋의 동작에 대한 자세한 설명은 [2]에서 확인할 수 있습니다. 인터페이스 블록에는 통합 안정기 DA1 및 DA3도 포함되어 있어 이 블록과 M5 스테퍼 모터뿐만 아니라 제어 장치와 라미네이터 하우징에 설치된 팬에도 12V 및 1V의 안정화된 전압을 제공합니다. . 라미네이터에 전원을 공급하는 15V 전압 소스는 4A의 부하 전류를 위해 설계된 노트북의 스위칭 전원 공급 장치입니다. 인터페이스 장치의 인쇄 회로 기판 도면이 그림 9에 나와 있습니다. XNUMX.
장치의 모든 구성 요소에는 고정 저항 MLT, C2-33, 산화물 커패시터 K50-35 또는 가져온 것이 사용되며 나머지 커패시터는 K73-17입니다. 인터페이스 장치의 DA2 칩에는 선반 두께 20mm, 길이 25mm의 알루미늄 코너 3x55mm로 만든 방열판이 장착되어 있습니다. 마이크로 회로에 인접하지 않은 모서리 선반에는 공기 순환을 개선하기 위해 직경 12mm의 구멍 4개가 뚫려 있습니다. 일체형 안정 장치 DA1 및 DA3은 동일한 방열판에 장착되지만 추가 구멍은 없습니다. XEROX PHASER 3121 레이저 프린터에서 제거된 스테퍼 모터 드라이브가 재구축되었습니다. 베이스는 120x70mm 크기로 절단되고 일부 기어의 축은 조심스럽게 눌러지고 직경 2,5mm, 깊이 10mm의 구멍이 뚫려 있으며 M3 나사산이 절단되어 베이스에 장착됩니다. 새로운 사전 계산 포인트. "스토브"의 회전 속도를 줄이기 위해 두 개의 기어가 더 추가되었습니다. 결과 드라이브는 그림 10에 나와 있습니다. XNUMX. 디자인은 다를 수 있으며 모두 기존 드라이브를 수정하기 위한 부품의 가용성에 따라 다릅니다.
라미네이터는 HP 포토스마트 7260 잉크젯 프린터의 하우징을 사용하였으며, 하반부에서 불필요한 칸막이를 모두 제거하고 300mm 두께의 두랄루민 시트로 130x3mm 크기의 베이스를 설치했습니다. 베이스에는 XEROX PHASER 3121 레이저 프린터에서 제거된 "스토브", 모터 인터페이스 장치가 있는 드라이브, 노트북의 전원 공급 장치가 부착되어 있습니다. 모든 불필요한 부품은 "스토브"에서 제거되었습니다. 즉, 옵토커플러(종이 감지 센서)를 덮고 있던 플라스틱 플래그와 기타 일부 부품이 제거되었습니다. 센서 보드는 "스토브" 상단에 나사로 고정되어 있으며 센서는 그곳의 구멍에 들어갑니다. 케이스 왼쪽에는 제어 보드가 있습니다. 장착된 버튼은 중고 케이스에 들어있는 기존 키를 이용하여 제어할 수 있도록 배치되어 있습니다. 상단 힌지 덮개 없이 조립된 라미네이터가 그림 11에 나와 있습니다. XNUMX. 이 커버에는 팬이 부착되어 있습니다. 외부 공기를 흡입할 수 있도록 둥근 구멍이 뚫려 있습니다.
제어 장치를 처음 켜면 DD1 마이크로 컨트롤러의 EEPROM에 누락된 정보가 있는지 확인됩니다. 비휘발성 메모리가 깨끗하면(0FFH 코드로 채워짐) 프로그램이 여기에 기록됩니다. 필수 매개변수의 기본값. EEPROM의 정보가 이미 사용 가능한 경우 초기화 단계에서 변경되지 않으며 프로그램에서 추가 작업에 사용됩니다. 작동 중에 원하는 라미네이션 모드를 선택하여 EEPROM에 저장된 매개변수 값을 조정할 수 있습니다. SB4 버튼을 누르면 조정된 값이 EEPROM에 저장됩니다. 마이크로 컨트롤러를 초기화하는 동안 HL1 LED의 빨간색 크리스탈이 켜집니다. 마지막에는 전원이 꺼지고 녹색 크리스탈이 켜집니다. 라미네이터를 사용할 준비가 된 것입니다. SB5 버튼을 누르면 라미네이션 프로세스가 시작됩니다. 동시에 "스토브"가 뒤로 회전하기 시작하고 히터가 켜집니다. 가열 과정은 빨간색 LED 빛으로 표시됩니다. 충분히 예열되면 "스토브"가 앞으로 회전하기 시작하고 녹색 LED 크리스탈이 다시 켜집니다. 이제 호일 유리 섬유 패키지와 그 위에 미래의 인쇄 도체 패턴이 있는 종이를 공급할 수 있습니다. 저는 이 디자인을 230 무게 포토 잉크젯 용지에 인쇄하고 있습니다. 패키지가 "스토브"에 존재하기 때문에 광커플러 센서의 민감 영역에 들어가면 빨간색 LED 크리스탈이 켜지고 마이크로컨트롤러 프로그램은 패키지가 민감 영역을 떠날 때까지 기다린 후 LED 색상이 변합니다. 녹색. 광학 센서는 "스토브" 중앙에서 어느 정도 떨어진 곳에 위치하므로 스테퍼 모터는 패키지가 이를 통과하는 과정을 완료하기 위해 지정된 수의 추가 단계를 수행합니다. 기본값은 1100이지만, 설계가 반복되면 "스토브"와 그 구동력이 달라질 수 있으므로 이 숫자는 실험적으로 선택해야 합니다. 그런 다음 패키지의 이동 방향이 반전되어 반대 방향의 "스토브"를 통과하여 센서의 적용 범위에 들어갔다 나옵니다. 기본적으로 패키지는 오븐을 XNUMX회 통과하도록 설정되어 있는데, 제 버전에서는 이렇게 하면 토너가 포일에 매우 잘 접착됩니다. 패스 수는 SB2 버튼을 눌러 늘리거나 SB3 버튼을 눌러 줄일 수 있습니다. 이 버튼 중 하나를 3초 이상 길게 누르면 추가 단계 수가 변경됩니다. 다른 버튼을 누르면 패스 수 변경 모드로 돌아갑니다. 마지막 패스가 완료되면 "스토브"가 꺼지고 패키지가 제거되며 "스토브"를 식히기 위해 팬이 켜집니다. 가방을 라미네이터에 넣어 식힐 수도 있습니다. 온도 센서 BK1의 판독값을 통해 "스토브"가 충분히 냉각되었음을 확인한 후 마이크로 컨트롤러 프로그램은 팬, "스토브"의 회전 구동을 끄고 녹색 LED 크리스탈을 켭니다. 일반적으로 종이는 담그지 않고 냉각된 보드 블랭크에서 쉽게 분리되며, 그 후 즉시 호일 에칭을 진행할 수 있습니다. 폭이 0,3mm 이상인 도체(더 작은 도체는 시도해 본 적이 없음)는 매우 잘 나타납니다. 시작된 라미네이션 과정이 자동으로 완료되기 전에 중단하려면 SB1 버튼을 누르세요. 이 경우 히터가 꺼지고 팬이 켜지며 "스토브"가 뒤로 회전하여 패키지가 꺼집니다. 이 모드는 BK1 온도 센서의 판독값에 따라 자동으로 꺼지거나 SB1 버튼을 눌러 수동으로 꺼집니다. 장치 설정은 제어 보드의 저항 R17을 사용하여 LCD 대비를 조정하고 스테퍼 모터가 있는 인터페이스 장치 보드의 트리밍 저항 R2를 사용하여 스테퍼 모터의 정격 전류를 설정하는 것으로 시작됩니다. 내 버전에서는 이 저항의 모터에서 L15N 칩의 핀 298로 공급되는 전압이 1V입니다. 방출 다이오드의 광축과 개방형 채널 U1이 있는 옵토커플러의 포토다이오드 사이의 각도(그림 1 및 그림 4 참조)는 커넥터 X2의 핀 3와 1 사이에 연결된 전압계의 최소 판독값에 따라 선택됩니다. 이 장치에 연결된 센서가 있는 제어 장치의 흰 종이에 있는 "스토브"에 삽입됩니다. 라미네이터가 조립되고 작동된 후, 제조된 보드가 떨어지지 않고 전체 "오븐"을 통과하는 데 필요한 추가 모터 단계의 수와 보드가 "오븐"을 통과하는 횟수를 보장합니다. 호일에 대한 토너의 접착력이 가장 좋은지는 시행착오를 통해 결정됩니다. . Sprint Layout 형식의 인쇄회로기판 파일과 라미네이터 마이크로컨트롤러 프로그램을 다운로드할 수 있습니다. ftp://ftp.radio.ru/pub/2013/10/laminator.zip에서. 문학
저자: V. 키바
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