Терморегулятор для ламинатора своими руками

Добавил пользователь Дмитрий К.
Обновлено: 04.10.2024

Ламинатор для ЛУТ

Ссылка на оригинал статьи - Techno Mind. Комментировать можно здесь.

Всем радиолюбителям известен метод изготовления печатных плат в домашних условиях при помощи лазерного принтера и утюга, именуемый ЛУТ (лазерно-утюжная технология). Для тех кто не знаком с данной методикой, предлагаю тотчас хорошенько загуглить, ознакомиться с ней и взять на вооружение, ибо уже при небольшой сноровке можно добиться впечатляющих результатов, подобных рисунку справа.

В данной статье я хочу предложить метод усовершенствования процесса, позволяющий на порядок улучшить качество получаемых печатных плат, и дорожки шириной 0.2-0.3мм перестанут быть проблемой.

При изготовлении плат методом ЛУТ основная загвоздка заключается в трудности точного переноса рисунка, распечатанного на бумаге, на медную поверхность заготовки. То утюг перегрет, то даванешь чуть сильнее — в итоге расплавленный тонер начинает плыть, соседние дорожки сливаются в одну сплошную, дырочки на пятачках исчезают и т.п. Если же паяльник недогрет, или давление на утюг недостаточно, то рисунок плохо пристает к заготовке, что тоже абсолютно неприемлемо. Конечно через какое-то время придрачиваешься, начинаешь попадать в эту золотую середину, но все равно нутром чуешь, что каждый раз есть небольшая погрешность, не позволяющая выжать максимум. Да и стоит не заниматься изготовлением плат с месяцок, вся приобретенная сноровка куда-то пропадает. Да и вообще, все что делается руками больше 2 раз, должно быть автоматизировано.

В поисках способа избавиться от всех описанных выше трудностей, был найден сайт немецкого радиолюбителя, который придумал и реализовал относительно простой агрегат — решение всех проблем. Идея заключается в использовании ламинатора вместо утюга: равномерное давление валков ламинатора на будущую плату и стабильная идеальная их температура исключают сливание дорожек или их неприлипание. Благодаря своим прорезиненным валкам, он легко справляется с платами самой разной толщины.

Проблема заключается в том, что температура плавления тонеров большинства принтеров не менее 200 градусов Цельсия, что много выше рабочей температуры ламинатора. Кроме того, система контроля температуры ламинатора часто реализована на биметаллических датчиках, что подразумевает довольно большие осцилляции температуры валков ламинатора в процессе работы.

Таким образом задача состоит в том, чтобы взять любой доступный ламинатор, поднять рабочую температуру до стабильных 200 градусов (или около того – зависит от конкретного тонера и определяется экспериментально).

К сожалению, датчики температуры работающие в подобном диапазоне – редкость, и цены на них не радуют. Решение, найденное немцом оказалось очень оригинальным: он предложил использовать в качестве датчика температуры обычный стеклянный диод 1N4148. Падение напряжения на нем, в зависимости от температуры, носит линейный характер. Причем температура в 200 градусов не является запредельной. У немца на сайте есть график вычисленной им зависимости. Вот такой:

Эта зависимость – основа всего проекта!

Простой микроконтроллер Atmel AtMega8 с АЦП на борту решает все проблемы. На основании падения напряжения на диоде, меняющегося в зависимости от температуры валков ламинатора, строится управляющий сигнал ШИМ. Сигнал этот подается на симистор, управляющий, в свою очередь, нагревателями ламинатора.

Схема немца практически не претерпела изменений, так как она близка к идеалу:

Диод-сенсор подключается КАТОДОМ к ЗЕМЛЕ. В гнездо Heater подключается разрыв высоковольтной цепи нагревателей. Соотвественно симистор будет то замыкать, то размыкать цепь.
Мне пришлось только переразвести плату под DIP версию корпуса микроконтроллера AtMega8 и другой корпус симистора, так как тот, что использовал немец я приобрести не смог. Работа была проделана в замечательной программе моделирования и дизайна электронных схем Proteus.
Вот такой родился проект:

Как я уже упоминал, я использовал экзотический симистор. Его можно заменить на любой другой, предназначенный для коммутации нагрузки переменного тока 220В и тока, достаточного для питания конкретного ламинатора. Например мой ламинатор, точно такой как на картинке выше, имеет мощность всего 80Вт и ему достаточно тока менее 0.5А для функционирования. Так что придется вам тоже немного подредактировать разводку платы, или подвесить свой симистор на проводках, короче покреативить.

Не забудьте прошить фьюзы на 8МГц внутренний резонатор чипа (CKSEL0=0; CKSEL1=0; CKSEL2=1; CKSEL3=0).

Теперь наступает самое интересное и важное – доводка схемы (важно дочитать до конца, прежде чем делать поспешные выводы) :

Из-за погрешностей в диоде, возникающих в процессе его производства, падение напряжения на нем, в зависимости от температуры будет разным, для каждого конкретного диода. Поэтому необходимо подкорректировать данные в программе, на основании которых будут производиться дальнейшие вычисления.

Доводка схемы состоит из двух этапов. Для начала необходимо подключить наш новоиспеченный контроллер к RS232 порту компа (через преобразователь уровней, естественно) и запустить терминал (например Putty – прога с недавних пор поддерживает работу с RS232) в режиме Baud Rate 9600, 8 Data bits, 1 Stop bit, No Parity check. При включении контроллера, в терминал начнут посылаться данные в следующем формате:

PWM и PWM counter — показывают нам что происходит с ШИМ в данный момент
ADC value – показывает нам текущее считанное значение АЦП
Current temp measure – текущая температура датчика

Выглядит это вот так:

Для этого сначала посмотр им значение ADC value при комнатной температуре и запишем его на бумажку, вместе с температурой в комнате. Это координаты первый точки на графике.

Затем, присобачим диод-датчик к источнику контролируемой температуры (например, жало паяльной станции), подождем пока он нагреется и запишем новое значение ADC value при значительно более высокой температуре (градусов 200 или 250 например). Это и будет второй точкой искомой прямой.

Внесем обе точки в прогу. В верхней части кода есть такое место:

t1 и v1 это температура и значение ADC value при комнатной температуре, а t2 и v2 при большей.

Теперь прогу надо перекомпилировать и перезашить в микроконтроллер заново.

На этом первая и основная часть доводки завершена.

В верхней части проги есть такая строка:

В ней задается значение желаемой температуры ламинатора. При приближении к данной температуре, вы увидите, как диод на плате контроллера перестанет гореть постоянно и начнет мигать, сигнализируя о том, что теперь питание на нагреватели подается не постоянно, а импульсно. Это и поддерживает температуру на желаемом уровне.

Вам остается лишь пробовать на практике перенести рисунок с бумаги на плату с помощью ламинатора, и найти идеальную температуру работы экспериментальным путем. (Придется каждый раз перешивать контроллер с новой REQUIRED_TEMP. У меня это 195.)

ВАЖНО:

Я выяснил, что в принципе, на первый этап можно забить, поскольку разброс характеристик диодов, даже из разных партий, не столь велик, и можно не нивелировать прямую зависимости, а сразу перейти к подбору подходящего значения REQUIRED_TEMP. У меня это получалось уже после 3-4 перепрошивок микроконтроллера. Вся процедура занимает около 10-15 минут. Радует, что она нужна только 1 раз.

БЕЗОПАСНОСТЬ:

Программа защищена от обрыва в цепи диода и от его короткого замыкания. В обоих случаях нагреватель отключится.

Полезно вставить предохранитель в цепь питания нагревателя.

НЕМНОГО О ЛАМИНАТОРЕ:

Был куплен самый дешевый ламинатор формата А4. Корпус и вся родная электроника и электрика были немедленно демонтированы, а механика привинчена к первой попавшейся доске. На ней же разместилась и плата контроллера.

Родная рабочая температура ламинатора составляла около 130 градусов, тем не менее он уверенно работает при повышении температуры даже до 230 градусов — ничего не дымит и не взрывается. Температура выдерживается очень точно.

Диод-датчик я вымазал в термопасте и металлическим ушком легонько прижал его к кожуху нагревателя на ламинаторе. Важно не сломать корпус диода и не замкнуть его выводы.

Вот как выглядит конечный девайс:

Платы стали выходить идеальными, все как одна. Вот первая, что я сделал на пробу на ламинаторе:

Кстати, симистор был приобретен вот такой (ZG3M-308B Solid State Relay 8A Output 90-480VAC):

Размеры, блин, 46×22х13мм. Монстрик!

Забавно, что в него уже встроен LED, так что он мигает вместе с его коллегой на плате.

Творческих успехов!
Если появятся вопросы — задавайте в комментах. Буду рад ответить! В инете я часто

Огромное количество электрических приборов, используемых в быту и промышленности, основывают свою работу на определении уровня температуры окружающей среды. Измерительный элемент в них представляет собой датчик температуры, срабатывающий при нагревании или охлаждении до установленного уровня. Их можно приобрести в большинстве магазинов, ими комплектуются духовки, контроллеры и прочие устройства, но гораздо интереснее изготовить терморегулятор своими руками.

Пример простого терморегулятора

Далее мы рассмотрим принцип действия и варианты изготовления такой самоделки.

Немного теории

Любой терморегулятор конструктивно включает в себя три основных блока:

измерительный;
логический;
исполнительный.

Теоретически температурный датчик можно представить набором из четырех сопротивлений, среди которых три резистора будут представлены элементами с постоянными электрическими параметрами, а четвертый переменным. Они собираются в схему измерительного полуплеча, приведенную на рисунке 1 ниже:

Рис. 1. Датчик из полуплеча резисторов

На схеме показан принцип соединения резисторов для получения температурного датчика. Как видите, сопротивление R2 является переменным и меняет физическую величину в соответствии с изменениями температуры окружающей среды. При подаче одного и того напряжения питания в терморегуляторе, при изменении сопротивления в плече будет возрастать ток в цепи.

На основании изменений происходит анализ температурных колебаний в результате которого рабочий орган вызывает срабатывание терморегулятора и последующее отключение или включение оборудования.

Для измерения сопротивления резисторов в качестве логического элемента устанавливается микросхема, работающая в режиме компаратора. Ее задача сравнить электрические сигналы в двух плечах. Пример схемы регулятора температуры приведен на рисунке:

Рис. 2. Принципиальная схема терморегулятора

Здесь блок микросхемы U1A принимает сигналы от измерителя температуры на входы 2 и 3. При достижении температуры срабатывания, в плечах начнет протекать разный ток, и компаратор выдаст на управляющий элемент электронного терморегулятора сигнал о включении.

При остывании датчика термометра ток в плечах терморегулятора уравняется, и электронный блок выдаст управляющий сигнал на отключение. Приведенная электронная схема работает в двух устойчивых состояниях – отключенном и включенном, чередование рабочих режимов происходит в соответствии с заданной логикой.

Эта схема терморегулятора используется в работе куллера персонального компьютера, получая электроснабжение от блока питания, происходит сравнение тока в плечах. Когда блок питания перегреется, терморегулятор переведет транзистор в противоположное состояние и вентилятор запустится.

Такой принцип может применяться не только в вентиляторах, но и в ряде других устройств:

для контроля работы электрического отопления по температурным показаниям в помещении;
для установки уровня температуры в самодельном инкубаторе;
при подключении теплого пола для контроля его работы;
для установки температурного диапазона работы двигателя, с принудительным охлаждением или отключением системы при достижении граничного значения температуры;
для паяльных станций или ручных паяльников;
в системах охлаждения и холодильном оборудовании с логикой снижения температуры в определенных пределах;
в духовках, печах как бытового, так и промышленного назначения.

Сфера применения терморегулятора ничем не ограничена, везде, где вы хотите получить контроль уровня температуры в автоматическом режиме с управлением питания, такое устройство станет отличным помощником.

Обзор схем

В зависимости от типа элементов, входящих в состав терморегулятора, различают механические и цифровые терморегуляторы. Работа первых основана на срабатывании реле, вторые имеют электронный блок, управляющий процессами. Примеры работы нескольких схем рассмотрим далее.

Рис. 3. Схема терморегулятора №1

На приведенной схеме измерение происходит за счет резисторов R1 и R2, при температурных колебаниях переменный резистор R2 изменит величину падения напряжения. После чего через усилитель терморегулятора, представленный парой транзисторов, начнется протекание электротока через катушку реле K1.

Когда величина тока в соленоиде создаст магнитный поток достаточной силы, сердечник притянется и переключит контакты в другое положение. Недостатком такого терморегулятора является наличие магнитопроводящих частей, которые из-за гистерезиса вносят дополнительную поправку на температуру помимо измерительного органа.

Рис. 4. Схема терморегулятора №2

Данный терморегулятор, в отличии от механического термостата, не использует подключение реле, поэтому является более точным. Его применение оправдано в тех ситуациях, когда несколько градусов могут сыграть весомую роль, к примеру, при контроле температуры нагрева двигателя или в инкубаторе.

Здесь изменение температурного режима фиксируется резистором R5, благодаря которому терморегулятор изменяет электрические параметры работы. Для сравнения и усиления разницы поступающего с полуплеч электрического параметра применяется микросхема К140УД7.

Для контроля нагрузки в схеме устанавливается тиристор VS1, в данном примере терморегулятора ограничение составляет 150Вт, но при желании может подбираться и другой параметр. Но следует учитывать, что эксплуатация тиристора в качестве ключа приводит к его нагреванию, поэтому с увеличением мощности необходимо установить радиатор для лучшей теплоотдачи.

Создаем простой терморегулятор

При ремонте бытовой электротехники вы могли сталкиваться с ситуацией, когда со строя выходил терморегулятор. Хоть это и небольшая микросхема, устанавливаемая для контроля величины нагрева или охлаждения чего-либо.

Увы, стоимость такого элемента заводского изготовления довольно высока, поэтому куда выгоднее собрать терморегулятор самому. Схема достаточно простого самодельного терморегулятора приведена на рисунке ниже.

Рис. 5. Схема простейшего терморегулятора

Для его изготовления вам понадобится:

понижающий трансформатор с 220 на 12 В;
шесть диодов (в рассматриваемом примере используются IN4007);
конденсаторы на 47 мкФ, 1 мФ и 2 мФ;
микросхема для стабилизатора на 5В;
транзистор (в рассматриваемом примере это КТ814А);
стабилитрон с регулируемым параметром (TL431);
резистивные элементы на 4,7; 160, 150 и 910 кОм;
резистор с изменяемым сопротивлением на 150 кОм;
термозависимый резистор 50 кОм;
светодиод;
электромагнитное реле 100 мА с питающим напряжением 12В (в рассматриваемом примере используется автомобильный вариант);
кнопка и корпус.

Процесс изготовления состоит из таких этапов:

В данном случае клеммник взят со старого прибора, располагавшегося в корпусе.

Подключите все отдельно размещенные элементы к плате и закройте корпусом.

После сборки терморегулятора его можно установить в любое место, к примеру, для обогрева и подключить в цепь питания электрического котла. В случае, когда радиаторы отопления нагреют помещение до установленной температуры, контакты реле разорвут цепь и прекратят электроснабжение. При остывании цифрового термометра, снова произойдет включение отопления и снова пойдет нагрев. Если вас не устраивает температурный режим, его можно изменить настройкой датчика.

Я сделал. И получилось! Ламинатор для ЛУТ
Навеяно соседним топиком про то же, в принципе. Но тут малость побольше в прошивку впихнул. Там.

Пресс для ЛУТ
Всем доброго времени суток! Сейчас с отцом занимаемся изготовление пресса для ЛУТ (вкратце: две.

Принтеры для ЛУТ
Предлагаю в этой теме делиться опытом применения ЛУТа по способу.

Принтер для лут
Решил я тут новый принтер купить для лут. Подскажите плиз какую модель лучше выбрать. Что нужно.

Лично у меня, самый дешовый ламинатор купленый в Метро. Там два гарячех вала, возможность холодного ламинирования, температура била до 160 градусов. Я его переделал установил мозги, датчик температуры (диод). Теперь валит до 280 градусов.

юзаю именно такой, допилил только немного - убрал блестящие площадки, что стоят позади валов, иначе подложку кромсало
1.5мм текстолит ел, 2мм не пробовал, сейчас предпочитаю 1мм, все путем

для переноса тонера юзаю подложку от офисной самоклейки А4, пробовал также от самоклеящейся пленки (та что в рулонах в отделочных материалах продается)

купил себе тоже ламинатор.
ЭТО КРУТО, был удивлен легкости с которой получается качественный перенос тонера, с утюгом иногда бывало что не с первого раза все хорошо, да и мороки больше, а с ламинатором вообще красота.

у меня FGK-230i - обновленный 220-ый. ламинирует до 2 мм, температура до 180 гр.Ц., в Москве стоит 1950 р.

В общем встал вопрос о приобритении сея устройства. Нужен ламинатор до 3000 рэ с ревёрсом и регулеровкой температуры, будет хорошо если также будет регулировка скорости. Также должен быть достабельный, может кто продаёт? Живу в Казани.

Что скажете по поводу таких ламинаторов?
FGK 230i
FGK 260i
FGK 220
Скажите в чём между ними отличие и чё лучше?
Что лучше, с внутренним нагревом валов или внешним?

Буду использовать для приклейки фоторезиста и, может быть, для лута.

Использую около года PDA-230cn этой же фирмы.
По ТТХ с 230i почти равны, в моём нет рег. скорости протяга.
Думаю, что и внутри их механика одинаковая.
Само устройство сделано неаккуратно,мех. обработка грубая, коррозия,
пайка как у китайцев. Выбор был сделан из-за металл. корпуса и 4-х вальной системы с
2-я термовалами.
Если катать только фоторезист, то можно ограничиться подстройкой регулировки температуры,
что бы хоть как-то соответствовала рискам на шкале.
Для ЛУТ у него не хватает температуры.Поэтому я эту технологию пока не использую.
Пока, потому что переделал схему управления по схемам на радиокоте.Только всё никак не внедрю.
Моё мнение такое, что для пп однозначно нужно переделывать.

немного статистики, пригодится:
пользую 1.5 года FGK-120 - все ок
температуру лучше выкручивать на максимум (160град), иначе кал какой то получается с дорожками после травления (пример)
а вот прогретая платка (с подписью "overheated")

Бросилась в глаза оборванная дорожка на плате с подписью "overheated", а в первом случае она присутствует. Какой же вариант лучше?

просто "overheated" было написано маркером, потому и перетравилось
лучше конечно же прогретая, по моему это заметно :)

upd: а, да, оборванная дорожка
некачественно перенесся тонер
платы потому и пошли на эксперименты, что бракованные

главное - какие вышли в итоге поверхности

Можно ли скреплять отпечатанные "листки" плёнки для печати или подложки от самоклейки степлером и прогонять их через ламинатор? Валы ламинатора прорезиненные, не повредят ли их скрепки?

недавно купил FGK-120.
немного опишу свои впечатления, т.к. интересующие меня моменты нигде вроде бы раньше не упоминались.

итак, это довольно хороший железный (из пластика только прижимы к корпусу для проводов) двухвальный ламинатор с внешним нагревом обоих валов. в виде "из коробки" имеет три недостатка:
1. греет только до 160С;
2. приводной двигатель закреплён на корпусе двумя болтиками на 2.5 и сразу начинает болтаться и греметь.
3. беспроблемно кушает только 1мм текстолит - и то только если без буниги (на которой собссно отпечатаны дороги). с бунигой начинает трещать разошедшимися шестернями валов. шестерни, кстати, тоже металлические;

лечение элементарное:
1. немного отгибаем диод, чтобы между валом и металлическим зажимом диода появился зазор в пару-тройку мм. шкалу градусов придется перекалибровывать - это конечно если кому нужна точность.
2. выкручиваем болтики, рассверливаем отверстия под М3.5, крепим болтами с гайками.
3. тут самое интересное. чтобы предотвратить расцепление шестерён расходящихся друг от друга валов при пропускании толстого текстолита, очевидно, нужно или уменьшать диаметр валов, или увеличивать диаметр шестерён. шестерён у меня не было, поэтому я сошлифовал валы. поступил просто: поджал в тисы один из подшипников скольжения вала, один конец вала вставил в него, второй зажал в дрель, и с помощью помощника и куска крупной шкурки снял около миллиметра с каждого вала. равномерность контролировал как штангелем (чтобы валы были одинаковыми), так и прокатыванием вала по ровной поверхности (чтобы не было бугров от неравномерного снятия силикона). в итоге сейчас на самом толстом текстолите, какой у меня есть + 2 слоя офисной буниги, зубья валов зацепляются на 2/3 высоты. никакого скрежета, никакого вообще малейшего чиха со стороны ламинатора. хватает ровно, как бумажку.

Как это порой бывает , нужные вещи ломаются в самый неожиданный момент. Так и мой ламинатор приказал долго жить, сгорела в нем микросхема управления термостатом, унеся за собой почти всю схему контроля температуры. Что делать, пришлось изобретать новую схему, для простоты на мк attiny13, с использованием неведомой доселе технологии контроля температуры с помощью нечеткой логики (fuzzy logic) и языка C и новой AvrStudio 6.

Плата управления до модификации(горелая микросхема уже выпаяна) показана на фото слева.

Схема, которую я использовал, на рисунке справа.

Плата управления после модификации:

Со стороны деталей:

Задача управления ламинатором довольно проста и сводится к поддержанию заданной температуры валов. Температура эта зависит от толщины используемой пленки и должна быть примерно как в таблице слева.

В моем ламинаторе толщина пленки задается переменным резистором, так что я решил реализовать полный диапазон температур по этой таблице. В качестве датчиков в ламинаторе используются два терморезистора (марки NTCLG100E2 от Vishay) с сопротивлением 220к при комнатной температуре (это сопротивление падает с увеличением температуры).Один из терморезисторов прикреплен к металлическому шасси и отслеживает температуру нагревателя, второй - основной, меряет температуру обрезиненного вала.

Вот как это выглядит:
Для каждой температуры из таблицы я нашел (по прикрепленному даташиту) сопротивление терморезистора, напряжение возникающее на входе мк и примерное значение, которое выдаст АЦП. Аналогичные расчеты были сделаны для переменного резистора, задающего рабочую температуру. Все вычисления сведены в таблицу эксель resistance.xls. Далее таблица этих значений была использована в программе МК для задания рабочей температуры ламинатора.

Описание работы:
МК 4 раза в секунду считывает температуру с основного и вспомогательного датчиков и с переменного резистора, задающего температуру. Далее на основе правил принимается решение о том требуется ли включать нагреватель или нет. Правила управления довольно просты, они не позволяют включать нагреватель, если температура
вспомогательного датчика(температура нагревателя) превышает предельную ( 140 градусов, задается в прошивке), а также ограничивают время его включения если скорость нагрева превышает допустимую или же температура близка к рабочей, что позволяет исключить выбросы температуры при включении и обеспечивает точное, в пределах 1 градуса, ее поддержание. Всего в программе описано 8 рабочих температур, одна из которых выбирается в зависимости от положения переменного резистора. Несколько слов об индикации. При включении светодиод READY начинает моргать, показывая, что ламинатор включен. Светодиод POWER включается лишь когда температура близка к номинальной, он обычно выключен когда работает нагреватель. Логичнее было бы поменять их местами, но я этот момент упустил, а
теперь лень разбирать ламинатор .

Для повторения: МК работает на встроеном генераторе 9,6МГц, с выключеным делителем на 8 и установленым флажком отключения внешнего сброса, с тем, чтобы можно было использовать лапку номер 1 как вход датчика. Все файлы, требуемые для сборки проекта прикреплены к статье. При желании можно что либо поменять в прошивке и собрать свою совершенно новую прошивку регулятора температуры с блэкджеком и шлюхами :) .

Вот фото как проходила проверка девайса на лампочке в 40 ватт, мк в панельке и тп:

Читайте также:

Терморегулятор для ламинатора своими руками

Войти

Ламинатор для ЛУТ

Немного теории

Обзор схем

Создаем простой терморегулятор