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无线电电子与电气工程百科全书 PCB层压机。 无线电电子电气工程百科全书
许多无线电爱好者长期以来一直在使用激光打印机将印刷导体图案热转印到使用传统熨斗的未来电路板毛坯的箔片上的技术。 不幸的是，使用这样的工具，很难实现将纸张最佳地压到纸板毛坯上并且理想地承受将熔化的调色剂转移到箔片上所需的温度。 通常，该过程必须重复多次，凭经验在箔片上实现可接受的图案质量。 如今，许多无线电爱好者拥有的激光打印机无法完全使用或已经过时，并且很长一段时间没有用于其预期用途。 这种设备可以成功地作为制造提供可靠和高质量图像转移的层压机的基础。 作者在修理另一台激光打印机时产生了自制层压机的想法，用于将图案从纸张热转印到箔介电板上，其中用于将碳粉固定在纸张上的“炉子”结果非常好。与此类设备所需的类似。 仍然需要对其进行一些机械修改，以开发和制造层压机的电子部分。 层压机控制单元的原型是通用微控制器模块[1]，但使用了引脚数较少的微控制器，并且图形LCD被字符LCD取代。 带有步进电机的控制单元的接口单元由一对专用的 L297 和 L298N 微电路制成，该步进电机将包装从板坯和一张叠加有印刷导体图案的纸上移动。 还制作了用于“炉子”加热器的三端双向可控硅开关。
控制节点示意图如图1所示。 16. 它使用以 876MHz 时钟频率运行的 PIC1F20A-I/SP (DD1) 微控制器，由 ZQ5 石英谐振器稳定。 如有必要，将 WM-C0801M LCD 连接到 XXNUMX 连接器（一行八个字符）。 该连接器的针脚编号与指示指示器的针脚编号相匹配。 在层压机中，LCD 仅作为一种技术使用。 在选择最佳层压模式的过程中，它显示了“炉子”的温度和通过它的板数。 仪器的正常操作不需要 LCD，因此可以不连接。 移位寄存器DD2将微控制器生成的串行LCD控制代码转换为后者操作所需的并行代码。 LCD 屏幕上图像的最佳对比度由微调电阻 R17 设置。 晶体管VT1根据单片机的信号，开启和关闭指示灯屏的背光。 在层压机运行期间，微控制器接收来自两个传感器的信号。 其中之一 - 具有开放光通道的光耦合器 U1 - 发出“炉子”中存在一块板的信号。 需要另一个温度传感器 DS18B20 (BK1) 的读数来控制“炉子”的加热和冷却过程。 按钮 SB1 - SB5 用于控制层压机。 晶体管VT2根据微控制器的信号，打开和关闭连接到X7连接器（尺寸为80x80x20毫米的计算机）的风扇。 发出绿光的双色 LED HL1 表示层压机已打开并处于待机模式。 在“炉子”加热期间，以及当带有印刷导体图案的纸包和板坯位于光耦合器 U1 的敏感区域时，其颜色会变成红色。
要将程序下载到板上已安装的DD1微控制器，请按照图4所示将编程器连接到X2连接器。 5、同时应将LCD与连接器X1断开。 编程完成后，为了使控制单元正常工作，编程器关闭，连接器X2的触点8、9和4、1与跳线S2和S1连接（见图XNUMX）。
控制单元的印刷电路板图如图3所示。 90、其尺寸为79x1毫米。 光耦合器 U1 和温度传感器 VK80 放置在尺寸为 20x4 mm 的单独板上（图 0621），使其进入“炉子”外壳上部的孔中。 设计用于中断光通量的具有开放光通道 KTIR5DS（图 18）的光耦合器被重新设计为“反射”工作。 为此，它被切割成两部分（带有发射二极管和光电晶体管），将其安装在板上，以便它们的发射孔和辐射敏感孔指向传感器旁边经过的封装。 为了获得对反射光线的最佳灵敏度，必须选择发射器和光电探测器之间的角度。 由于DS20B127传感器可以测量的最高温度不超过XNUMX°C，而“炉子”的加热程度要高得多，因此必须将其放置在距离受热部件有一定距离的地方。
控制单元在 X6 连接器上生成打开和关闭层压机“炉”加热器的信号。 然而，该信号是低功率的，因此作为“炉子”的加热元件的大功率卤素灯通过双向可控硅开关连接到连接器X6。 它按照通常的方案（图6）组装在光耦合器MOC3063（U1）上，该光耦合器提供控制电路的电流隔离并在网络中的瞬时电压为零时打开负载，以及强大的双向可控硅BT139-800（ VS1）。
开关的印刷电路板如图所示。 7.
控制单元的连接器 X3 通过扁平电缆连接到带有步进电机的接口单元的连接器 X1。 该块的方案如图 8 所示。 XNUMX.
连接到 X2 连接器的步进电机 M1 是两相双极激光打印机 XEROX PHASER 3121。为了将逻辑控制信号转换为电机绕组中的电流脉冲，需要使用一组通用的专用芯片 L297 (DD1) 和 L298N (DA2)。用过的。 这简化了模块的设计并减少了其中的组件数量。 控制单元将 Reset（设置为初始状态）和 Enable（启用发动机运行）信号发送到 X1 连接器，对于每个 Step 脉冲，发动机按照 Dir 信号指示的方向执行一步。 dD1 微电路按所需顺序在电机绕组中生成电流开和关信号。 它们通过 DA2 芯片达到操作所需的水平。 二极管 VD1-VD8 消除了开关期间电机绕组上的自感电压浪涌。 连接到 DA1 芯片引脚 15 和 2 的大功率电阻 R10 和 R11 是绕组中的电流传感器。 它们使 DD1 芯片能够测量流过这些绕组的电流，并使用 PWM 来控制其值。 微调电阻器 R2 调节提供给 dD1 微电路的参考电压 Uref，该电压设置电机绕组中电流被切断的电平。 电阻R5和电容C2是DD1微电路内部时钟发生器的频率设置元件。 可拆卸跳线 S1-S3 设置设备的操作模式。 如果步进电机 M1 为双极，则跳线 S1 设置为位置 2-1；如果为单极，则跳线 S2 设置为位置 3-2。 当跳线 S1 位于位置 2-2 时，电机以全步运行，当跳线 S3 位于位置 3-297 时，电机以半步运行。 如果提供给模块的使能信号的输出是根据具有公共集电极（漏极）的方案进行的，则需要跳线 S298。 L2、LXNUMX芯片组操作的详细描述可以在[XNUMX]中找到。 接口单元还包含集成稳定器 DA1 和 DA3，它们不仅为本单元和 M5 步进电机提供 12 V 和 1 V 稳定电压，还为控制单元以及安装在层压机外壳中的风扇提供稳定电压。 为层压机供电的 15 V 电压源是笔记本电脑的开关电源，设计用于 4 A 的负载电流。 接口单元的印刷电路板图如图9所示。 XNUMX.
装置各节点均采用固定电阻MLT、S2-33，氧化电容K50-35或进口电容，其余电容为K73-17。 接口单元的DA2微电路配备有由一块20x25毫米的铝角制成的散热器，其搁板厚度为3毫米，长度为55毫米。 在不靠近微电路的角架上钻了 12 个直径为 4 毫米的孔，以改善空气流通。 集成稳定器DA1和DA3安装在相同的、但没有额外孔的散热器上。 从 XEROX PHASER 3121 激光打印机上拆下的步进电机驱动器经过重新设计。 其底座被切割成 120x70 毫米，一些齿轮的轴被小心地压出，钻出直径 2,5 毫米、深 10 毫米的孔，其中切割 M3 螺纹，以便在新的预先计算的点处安装在底座上。 为了降低“炉子”的转速，又增加了两个齿轮。 最终的驱动如图所示。 10.它的设计可能会有所不同，这完全取决于改进现有驱动器的零件的可用性。
层压机使用的是 HP photosmart 7260 喷墨打印机的外壳，从其下半部分移除了所有不必要的隔板，并安装了由 300 毫米厚的硬铝板制成的 130x3 毫米的底座。 从 XEROX PHASER 3121 激光打印机上拆下的“炉子”及其带有引擎接口单元的驱动器以及来自笔记本电脑的电源都固定在底座上。 所有不必要的细节都从“炉子”中删除：挡住光耦合器（纸张存在传感器）的塑料旗，以及其他一些细节。 传感器板用螺钉固定在“炉子”的上部，传感器插入那里的孔中。 控制节点板位于机箱左侧。 它的位置使得安装在其上的按钮可以使用旧箱子中提供的旧钥匙进行控制。 组装好的没有顶部铰链盖的层压机如图 11 所示。 XNUMX. 此盖上装有风扇。 其上有一个圆孔，用于吸入外部空气。
第一次打开控制单元时，会检查 DD1 微控制器的 EEPROM 是否缺少信息。 如果非易失性存储器为空（填充有 0FFH 代码），则它会被程序覆盖 内存，所需参数的默认值。 如果 EEPROM 中已有信息，则该信息在初始化阶段不会改变，并由程序在后续工作中使用。 在操作过程中，可以通过选择所需的层压模式来调整存储在EEPROM中的参数值。 通过按 SB4 按钮将校正后的值存储在 EEPROM 中。 在单片机初始化过程中，HL1 LED 的红色晶体点亮。 最后，它会关闭，绿色水晶会打开 - 层压机已准备好使用。 按下 SB5 按钮即可开始层压过程。 在这种情况下，“炉子”开始向后旋转，并且它的加热器被打开。 LED 发出红光表示预热过程。 预热到足够的温度后，“炉子”开始向前旋转，LED的绿色晶体再次亮起。 现在可以提交一包箔玻璃纤维和一张叠加在其上的纸，上面有未来印刷导体的图案。 我正在 230 克重的喷墨相纸上打印这幅画。 当包裹进入“炉子”中存在的光耦合传感器的敏感区域时，LED的红色晶体点亮，单片机程序等待包裹离开敏感区域，之后颜色LED 变为绿色。 由于光学传感器距离“炉子”中间有一定距离，因此步进电机需要执行指定数量的额外步骤才能完成包装通过它的过程。 默认情况下 - 1100，但在重复设计时，“炉子”及其驱动器可能不同，因此必须通过实验选择该数字。 然后包裹的运动方向反转，以相反的方向穿过“火炉”，直到进入然后退出传感器的覆盖区域。 默认情况下，设置了包装通过“烤箱”的五次，在我的版本中，这提供了墨粉与箔纸的良好粘附力。 按 SB2 按钮可以增加通过次数，按 SB3 按钮可以减少通过次数。 如果按住这些按钮之一超过 3 秒，则会更改附加步骤数。 当您按下任何其他按钮时，将返回到更改通过次数的模式。 当最后一遍完成时，“炉子”将被关闭，包装从中取出，风扇被打开以冷却“炉子”。 包装也可以留在层压机中冷却。 根据 BK1 温度传感器的读数确定“炉子”已充分冷却后，微控制器程序将关闭风扇、“炉子”旋转驱动器并打开绿色 LED 晶体。 通常，纸张很容易与冷却的板坯分离，无需浸泡，之后您可以立即进行箔蚀刻。 宽度在0,3毫米以上（我没试过更少）的导体就非常好。 要在自动完成之前中断已开始的层压过程，请按 SB1 按钮。 在这种情况下，加热器将关闭，风扇将打开，“炉子”将向后旋转，将包裹带出。 该模式根据 BK1 温度传感器的读数自动关闭，或通过按 SB1 按钮手动关闭。 设置该设备首先使用控制板上的电阻器 R17 调节 LCD 对比度，并使用带有步进电机的接口单元板上的微调电阻器 R2 设置步进电机的额定电流。 在我的版本中，从该电阻器的引擎到 L15N 芯片的引脚 298 的电压为 1 V。 具有开放通道U1的光耦合器的发光二极管和光电二极管的光轴之间的角度（见图1和图4）根据连接器X2的端子3和1之间连接的电压表的最小读数来选择控制单元的传感器连接到该单元并插入“烤箱”白纸中。 层压机组装并运行后，通过反复试验确定要使电路板通过整个“烤箱”但不从其中掉出来所需的发动机额外步骤的数量，以及将纸板通过“烤箱”，使墨粉与箔纸具有最佳的附着力。 可下载 Sprint Layout 格式的 PCB 文件和层压机微控制器程序 来自 ftp://ftp.radio.ru/pub/2013/10/laminator.zip. 文学
作者：V. Kiba
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