Feu una unitat d’exposició del PCB adequada amb una làmpada de curació d’ungles UV barata: 12 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

Què tenen en comú la producció de PCB i les ungles falses? Tots dos utilitzen fonts de llum ultraviolada d’alta intensitat i, per sort, aquestes fonts de llum tenen exactament la mateixa longitud d’ona. Només els de producció de PCB solen ser força costosos i els de les ungles falses tenen un preu més competitiu.

Aquest instructiu tracta sobre com utilitzar aquest dispositiu per construir una font de llum de baix cost, adequada per exposar els diversos materials sensibles als raigs ultraviolats que es troben en la producció de plaques de circuits impresos, com ara la fotoresistència de pel·lícula seca i la màscara soldable UV.

A més de ser un cost molt baix (uns 20 dòlars per a tots els materials necessaris), aquesta compilació aborda alguns problemes que he vist en altres dispositius dels tubs interiors:

• Col·limació: per exposar simplement un tauler amb funcions bastant grosses, no caldria fer res d'això. Podeu utilitzar l’assecador d’ungles tal qual i anomenar-lo al dia. Però per poder exposar petites funcions (fins a 5 mil, segons aquest lloc), heu d’assegurar-vos que tots els vostres raigs UV procedeixin de la mateixa direcció, que és exactament perpendicular a la placa que esteu exposant.
• Uniformitat de la il·luminació en tot el pla d'exposició. Imagineu que voleu exposar un tauler realment gran, per exemple. A4 o lletra. Voldríeu la mateixa quantitat d’energia a tot el tauler, sense taques calentes ni fosques. Per a això, la font d’energia ha de tenir una certa distància del pla d’exposició i necessiteu un conjunt molt fort de fonts UV (com els LED UV, que poden ser bastant cars), o un disseny eficaç del reflector per a les fonts UV. que teniu a mà, que és el que vaig pensar.
• Temps d’exposició: no tinc ni idea de la rapidesa d’aquesta font amb material revestit de coure positiu pre-sensibilitzat, ja que mai no he utilitzat aquest material, però amb fotoresistència de pel·lícula seca se sent molt ràpid. Com menys de dos minuts ràpid. El cas és que realment no estic capacitat per interpretar correctament els resultats, de manera que he de recollir algunes opinions més sobre aquest.

Per tant, tot i ser de molt baix cost, aquesta compilació us permetrà obtenir resultats que coincideixin o, fins i tot, en alguns casos superin els de dispositius fins a 10 vegades més cars.

Pas 1: Eines necessàries

• Fortes tisores
• Alguna mena de serra o (preferiblement) encaminadora CNC per retallar les plantilles del reflector
• Tallador d'escuma de filferro calent (molt fàcil de fer!)
• Pistola de cola calenta
• Tornavís antic (qualsevol tipus ho farà)
• Soldador, tallador de filferro
• Font d'aire calent. Farà un encenedor, però una estació de reelaboració d’aire calent és més agradable:)

Pas 2: materials

• Làmpada UV de curació d'ungles com aquesta
• Peça de XPS de 300x220x100mm o tauler d'escuma similar (si no podeu obtenir el material de 100mm, podeu fer servir material més prim, només assegureu-vos que sigui d'almenys ~ 60mm)
• lampistes cinta d'alumini
• filferro
• tub retràctil
• lligams de cables
• soldar
• cinta adhesiva
• pals de cola calents
• dues peces de fusta contraxapada, cartró gruixut, material de PCB o similar, de mida mínima de 110x60mm

Pas 3: baixades

Aquests són els fitxers per fer les plantilles del reflector i la il·lustració millorada del tauler de calibratge.

Per a la plantilla de reflector hi ha dos fitxers de codi g, un per al fresat i un per al tall amb làser. També hi ha un SVG. La il·lustració del tauler es proporciona com un fitxer àguila i com un fitxer PS invertit.

Pas 4: arrossegueu el llum UV de curació d'ungles

En primer lloc, heu d’obtenir els accessoris de llum i el PCB de la làmpada de curació de les ungles. Descargoleu tots els cargols, desconnecteu tots els endolls i dessoldeu els cables dels accessoris, ja que tots ells s’han d’allargar de totes maneres.

A continuació, talleu els accessoris del recinte. Assegureu-vos de no fer-ho amb les làmpades instal·lades perquè poden frenar. No haureu de treballar molt net, només heu de tenir cura de tallar l'excés de material al costat on entra la làmpada, ja que quedarà enganxat al reflector i, per tant, haurà d'estar a ras.

Pas 5: calculeu el reflector i feu una plantilla

Si això no és el vostre, podeu ometre aquest pas perquè ho he fet per vosaltres.:)

Per a aquells que vulguin saber, aquí hi ha:

Un reflector parabòlic és una bona manera d’enfocar els raigs paral·lels en un sol punt, però també funciona al revés.

Com ja hauríeu notat a hores d’ara, els tubs UV de l’assecador d’esmalt no són els vostres tubs fluorescents rodons habituals amb un contacte a cada extrem, ja que s’utilitzen a la majoria d’aficionats comercials.

Per tant, el nostre reflector tampoc no té una forma de paràbola normal, sinó dos que se superposen.

Aquí teniu les mesures dels tubs:

Diàmetre del tub = 11 mm

Desplaçament del tub des del centre = 7,5 mm

Amplada total del reflector = 110 mm (la meitat del pla d’exposició)

Punt focal desitjat = 12 mm (deixa uns 6 mm entre la paret del tub exterior i la paret del reflector. N’hi hauria prou, ja que els tubs no s’escalfen molt)

Per a una paràbola única i regular que es tradueixi en aquests valors:

Amplada de la paràbola = 95 mm

Enfocament de paràbola = 12 mm

L'equació d'una paràbola (incloent el focus) és així:

y = x ^ 2 / 4f on x és la meitat de l’amplada o el diàmetre, f és la distància focal i y és l’altura que volem conèixer.

Amb els nostres valors connectats, l’equació té aquest aspecte:

y = 47,5 ^ 2/4 * 12 = 2256,25 / 48 = 47

Per tant, la nostra y a x = 47,5 és 47. Ara, tot el que hem de fer és traçar dues d’aquestes paràboles i superposar-les a 15 mm. Hi ha diverses maneres de fer-ho. He utilitzat freeCAD, que probablement no és la millor manera de fer-ho, així que no hi entraré.

Un cop tingueu una representació gràfica de la forma del reflector, només queda trobar una manera de transferir-lo a un objecte físic, que es pot fer mitjançant un tallador làser, un molí CNC o la manera antiga amb un motoserra i molta maledicció. Recordeu que el material de la plantilla ha de suportar la calor del tallador de filferro calent.

Pas 6: Tallar el reflector

Abans de tallar el vostre únic tros de brou d’escuma, és una bona idea practicar una mica. A més, abans de tallar la forma real del reflector, haureu de tallar tots els altres rebaixos que vulgueu al bloc d’escuma (per muntar-los i allotjar la placa d’alimentació de les làmpades UV). Podeu fer forats de muntatge escalfant un tornavís antic amb un encenedor o una pistola d’aire calent i ficant-lo a l’escuma.

Enganxeu les plantilles al tauler d'escuma de manera que siguin exactament oposades. Podeu fer servir cola calenta per a això, però tingueu cura de no fer-ne servir massa, de manera que pugueu treure-les sense destruir l’escuma més endavant. A continuació, retalleu l’escuma sota les plantilles amb un tallador de filferro calent. Tingueu en compte que la longitud de tall del cable calent ha de ser com a mínim de tota l’amplada del reflector, és a dir, de 300 mm.

Si heu acabat la meitat del reflector, traieu amb cura les plantilles i enganxeu-les a la meitat restant. Retalleu l’escuma, traieu les plantilles i heu acabat amb aquest pas.

Unes paraules sobre com fer i utilitzar un tallador de filferro:

Vaig fer-ne un de molt senzill amb algunes peces de ferralla, una mica de filferro i una corda E d’una guitarra elèctrica (calibre.009, si no recordo bé). El més complicat és trobar una font d’alimentació adequada. Si no teniu accés a una font d'alimentació de banc de laboratori, haureu d'experimentar quina font d'energia us donarà la temperatura adequada. Sembla que la gent del web ha tingut èxit amb diversos tipus de berrugues o bateries. La millor manera que he vist és fer servir una bateria LiPo amb un controlador de velocitat raspallat i un servomotor. No utilitzeu bateries LiPo sense controlador de velocitat tret que sàpiga el que esteu fent, és possible que us exploti.

Aquí teniu un vídeo molt bo que explica detalladament tot el tema.

Pas 7: Feu que el reflector sigui reflectant

Tot i que la radiació UV forma part de la llum visible que ens envolta, les seves propietats són força diferents de les de la llum visible. És possible que un mirall que funcioni amb llum visible no funcioni en absolut per als raigs ultraviolats. Tanmateix, se sap que l’alumini és molt reflectant en l’espectre UV. Per tant, això és el que farem servir per tapar el reflector.

He utilitzat cinta de lampistes d’alumini, que és fàcil d’utilitzar i funciona tal com s’anunciava (és a dir, reflecteix la radiació UV), però costa una mica (fins a 10 dòlars el rotlle). Si teniu un pressupost reduït, podríeu sortir amb paper d'alumini de cuina, però ho desaconsellaria, simplement perquè m'imagino que seria un gran dolor al cul intentar traçar les coses cruelles. A més, la cinta de lampistes és autoadhesiva, cosa que us estalvia el mal de cap de trobar algun tipus de cola que no fongui l’escuma amb què es fa el reflector.

Pas 8: muntar els accessoris

Ara, finalment, podeu instal·lar les làmpades als accessoris. És cert, instal·leu les làmpades abans d’enganxar els accessoris al reflector. Això es deu al fet que és molt més fàcil ajustar les làmpades perquè estiguin al focus del reflector que sense les làmpades instal·lades.

Ara aquesta part és important:

El focus del reflector està exactament a 12 mm per sobre del punt més profund del reflector, de manera que el centre dels tubs UV ha d’estar el més a prop possible d’aquest focus. Tingueu en compte també que el reflector no és realment una paràbola, sinó dues superposades, ja que les vostres làmpades UV tenen dos tubs paral·lels.

Pas 9: cablejat

Amb totes les làmpades al seu lloc, podeu connectar-ho tot i muntar la font d'alimentació al rebaix que heu tallat abans. Amplieu els cables dels accessoris de la làmpada i assegureu-vos d’aïllar correctament tots els punts que portin xarxa elèctrica o alta tensió.

Inicieu-lo per fer una prova i, si tot funciona, aneu al pas final.

Pas 10: muntatge i calibració

Perquè els efectes de col·limació i d’homogeneïtzació dels reflectors funcionin correctament, necessiteu una distància d’uns 40 cm entre la vora del reflector i el pla d’exposició. Em va semblar el més fàcil muntar l’expositor sota un prestatge i tenir el meu pla d’exposició en un altre prestatge a sota.

Per mantenir el vostre PCB i les vostres obres d'art al lloc, podeu utilitzar una làmina de vidre (millor dos subjectes) o una taula / bossa de buit (amb molt la millor solució). Vaig fer una bossa de buit molt crua (però que funcionava) amb una bossa de congelador de mida mitjana, un tros de mànega de plàstic i una mica de cola calenta. Enganxeu l'obra gràfica al tauler, poseu-la a la bossa, connecteu-la a algun tipus de buit (hi ha bombes aquàtiques barates que es poden modificar, també funcionarà una xeringa gran (> = 50 ml) o, si falla la resta,, ficar-se la mànega a la boca i xuclar-la:))

EDITAR: Vaig trobar que una xeringa de 60 ml i una pinça de la botiga de millores per a la llar feien la bomba de buit ideal. Mireu la imatge!

Tanmateix, abans de poder utilitzar l’expositor, l’heu de calibrar per saber quant de temps s’ha d’exposar. Conec dues maneres de fer-ho i només es pot fer una d'elles sense haver de comprar coses addicionals, de manera que aquesta serà la que parlaré aquí.

Vaig fer una petita (realment, és petita!) Disposició de tauler que és una taula amb un "comptador" en una columna i traces d'amplada decreixent a l'altra. Després d'escalfar l'expositor durant ~ 10 minuts (heu de fer-ho cada vegada que vulgueu exposar un tauler, per obtenir resultats consistents), comenceu a exposar el tauler amb tota la fila "tret de 10 minuts" coberta per alguna cosa opaca (per exemple, un plàstic targeta regal, assegureu-vos que sigui realment opaca!). Al cap d'un minut, estireu una mica la carta per descobrir la fila "9 minuts", etc. Després d'exposar, deixeu reposar el tauler en un punt fred i fosc durant uns minuts (5-30) i desenvolupeu-lo com de costum. Fins i tot sense gravar el tauler, hauríeu de tenir una figura de ballpark del temps que necessiteu per exposar els taulers per obtenir el millor resultat possible. Aquí teniu una imatge de com ha de ser un traç exposat i desenvolupat correctament.

L’altra manera de fer-ho és fer servir una escala Stouffer tal com es descriu aquí.

Pas 11: Conclusió i agraïments

Tot i que els PCB fabricats en fàbrica són més fàcils d’accedir que mai, encara hi ha alguns nínxols on el bricolatge és una alternativa factible. Imagineu-vos que necessiteu un tauler fabricat en aquest moment, o només un, però gran, o les moltes iteracions que pot passar un tauler mentre es desenvolupa. En casos com aquests, fer 10 taules cada vegada que en necessiteu pot resultar una mica car, sense oblidar haver d'esperar +4 setmanes perquè arribin a la vostra porta.

A més, hi ha innombrables opcions per fabricar PCB a casa, incloent l’encaminament d’aïllament i la transferència de tòner, però el mètode tradicional (mecanitzat fotoquímic) produeix amb diferència els millors resultats.

L'expositor d'aquesta instrucció es basa en gran mesura en la font UV descrita aquí, però el seu disseny encara és deu vegades més car de construir que aquest. Una cosa que té el seu disseny, però encara no l’he afegit, és la quadrícula de colimació, principalment perquè el tallador làser del nostre espai de creació local es va trencar durant setmanes, de manera que no en vaig poder fer cap. Podria afegir-ne un més endavant i informar-ne dels resultats, però ara per ara estic molt content dels resultats d’aquesta versió súper barata.

Una altra gran font d’inspiració van ser els diversos vídeos i instruccions del genial David Windestål a rcexplorer.se. Aquest noi té unes habilitats molt bojes!

Si teniu comentaris, correccions o qualsevol cosa, si us plau, comenteu-ho. Si esteu interessats en els meus altres projectes, podeu consultar el meu bloc.

Pas 12: Més calibració i resultats del món real

El primer disseny de la placa de calibratge que vaig fer va ser un disseny ràpid i brut que vaig fer sense pensar-hi massa. Però volia esbrinar de què era capaç realment el meu nou expositor, així que en vaig fer un de millorat, aquesta vegada amb quatre grups de traços verticals, 7, 6, 5 i 4 mil·límetres amb espais segons. Tingueu en compte que la resolució anunciada de 5 / 5mil provenia del disseny original de think and tinker, que té una quadrícula de colimació. Com mostren les imatges, aquesta graella no sembla necessària per assolir els 5 / 5mil.

EDITAR:

Vaig fer un altre disseny de tauler de calibratge, que havia exposat a la pel·lícula, per saber d’una vegada per totes què és què. Bé, ara ho sé. Fins i tot amb treballs fotogràfics reals, 5/5 mil és el millor pràcticament assolible. 4 / 4mil funciona, però en aquest nivell totes les taques de brutícia són importants, i el meu laboratori domèstic no està prou net. No és com si solgués fer servir res de menys de 10 quilòmetres de totes maneres (excepte certes petjades, òbviament), fins i tot quan tinc les taules fetes a una fàbrica.

Llavors, estic content de com ha resultat això? Apostes que sóc! Una unitat d’exposició per menys de 30 euros que té funcions de 5 / 5mil (i en teoria encara més), l’únic inconvenient és que no és tan racional com les noves caixes LED de luxe que tothom està construint ara. Però, sens dubte, molt més barat!