Vyrobte si správnu expozičnú jednotku PCB z lacnej lampy na vytvrdzovanie UV nechtov: 12 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:00

Čo majú spoločné výroba PCB a falošné nechty? Obaja používajú zdroje ultrafialového svetla s vysokou intenzitou a, ako by to šťastie prinieslo, tieto zdroje svetla majú úplne rovnakú vlnovú dĺžku. Len tie na výrobu DPS sú väčšinou poriadne nákladné a tie na falošné pazúriky sú o niečo konkurencieschopnejšie.

Tento návod na použitie je o tom, ako použiť také zariadenie na výrobu lacného svetelného zdroja, vhodného na expozíciu rôznych materiálov citlivých na ultrafialové žiarenie, s ktorými sa stretávame pri výrobe dosiek s plošnými spojmi, ako je fotorezistor so suchým filmom a ultrafialová tvrditeľná pred maska.

Okrem toho, že je táto zostava veľmi nízka (približne 20 dolárov za všetky požadované materiály), rieši niekoľko problémov, ktoré som zaznamenal na iných zariadeniach s vložkami:

• Kolimácia: Na to, aby ste jednoducho odhalili dosku s pomerne hrubými vlastnosťami, by ste nič z toho nemuseli robiť. Môžete jednoducho použiť sušič nechtov taký, aký je, a nazvať to deň. Aby ste však mohli odhaliť malé črty (podľa tohto webu až 5 miliónov), musíte sa uistiť, že všetky vaše UV lúče pochádzajú z rovnakého smeru, ktorý je presne kolmý na dosku, ktorú vystavujete.
• Rovnomernosť osvetlenia v celej expozičnej rovine. Predstavte si, že chcete odhaliť skutočne veľkú dosku, napr. Veľkosť A4 alebo Letter. Chceli by ste rovnaké množstvo energie na celej doske, bez horúcich alebo tmavých škvŕn. Na to musí byť zdroj energie v určitej vzdialenosti od roviny expozície a potrebujete buď veľmi tesne zabalený rad zdrojov ultrafialového žiarenia (napríklad ultrafialové diódy LED, ktoré môžu byť dosť drahé), alebo účinný dizajn reflektorov pre zdroje ultrafialového žiarenia. máte po ruke, na čo som prišiel.
• Expozičná doba: Nemám predstavu, ako rýchly je tento zdroj s vopred senzibilizovaným pozitívnym materiálom potiahnutým meďou, pretože som tieto veci nikdy nepoužil, ale pri fotorezistore so suchým filmom je to veľmi rýchle. Asi ako dve minúty rýchlo. Ide o to, že nie som skutočne kvalifikovaný správne interpretovať výsledky, takže musím zhromaždiť niekoľko ďalších názorov na tento.

Aj keď sú tieto zostavy veľmi nízke, umožní vám dosiahnuť výsledky, ktoré sa zhodujú alebo (v niektorých prípadoch) dokonca prekonajú zariadenia, ktoré sú až 10 -krát drahšie.

Krok 1: Potrebné nástroje

• Silné nožnice
• Nejaký druh píly alebo (najlepšie) CNC routera na vystrihnutie šablón reflektorov
• Rezačka peny na horúci drôt (veľmi ľahko sa robí!)
• Horúca lepiaca pištoľ
• Starý skrutkovač (postačí akýkoľvek druh)
• Spájkovačka, rezačka drôtu
• Zdroj horúceho vzduchu. Zapaľovač to zvládne, ale teplovzdušná opravárenská stanica je krajšia:)

Krok 2: Materiály

• UV lampa na vytvrdzovanie nechtov, ako je táto
• Kus dosky XPS alebo podobnej penovej dosky s rozmermi 300 x 220 x 100 mm (ak nemôžete získať 100 mm materiál, môžete použiť tenší materiál, uistite sa, že je aspoň 60 mm)
• inštalatéri hliníková páska
• drôt
• zmršťovacia trubica
• sťahovacie pásky
• spájka
• lepiaca páska
• horúce lepiace tyčinky
• dva kusy šrotovej preglejky, hrubej lepenky, materiálu DPS alebo podobného materiálu, s rozmermi najmenej 110 x 60 mm

Krok 3: Sťahovanie

Tu sú súbory na vytvorenie šablón reflektorov a vylepšené kresby kalibračnej dosky.

Pre šablónu reflektora sú dva súbory g-kódu, jeden na frézovanie a jeden na rezanie laserom. Existuje aj SVG. Kresba dosky je poskytovaná ako súbor orla a ako obrátený súbor PS.

Krok 4: Roztrhajte lampu na vytvrdzovanie UV nechtov

Najprv musíte zo žiarovky na vytvrdzovanie nechtov získať svietidlá a DPS. Odskrutkujte všetky skrutky, odpojte všetky zástrčky a odpájajte vodiče k svietidlám, pretože všetky je potrebné aj tak predĺžiť.

Potom odrežte príslušenstvo z krytu. Uistite sa, že to nerobíte s nainštalovanými žiarovkami, pretože by mohli brzdiť! Nemusíte pracovať super čisto, stačí odrezať všetok prebytočný materiál na strane, do ktorej lampa vojde, pretože bude prilepená k reflektoru, a preto musí byť v jednej rovine.

Krok 5: Vypočítajte reflektor a vytvorte si šablónu

Ak to nie je vaša vec, môžete tento krok preskočiť, pretože som to urobil za vás.:)

Kto chce vedieť, tu je:

Parabolický reflektor je pekný spôsob zaostrovania rovnobežných lúčov na jeden bod, ale funguje aj naopak.

Ako ste si už mohli všimnúť, ultrafialové trubice v sušičke lakov na nechty nie sú vaše bežné okrúhle žiarivky s jedným kontaktom na každom konci, pretože sa používajú vo väčšine komerčných nadšencov.

Náš reflektor teda nie je ani pravidelný tvar paraboly, ale namiesto toho dva prekrývajúce sa.

Tu sú merania z rúrok:

Priemer trubice = 11 mm

Odsadenie trubice od stredu = 7,5 mm

Celková šírka reflektora = 110 mm (polovica roviny expozície)

Požadovaný ohniskový bod = 12 mm (medzi vonkajšou stenou trubice a stenou reflektora zostáva asi 6 mm. Malo by to stačiť, pretože trubice sa veľmi neohrievajú)

Pre pravidelnú, jednoduchú parabolu, ktorá sa prekladá na tieto hodnoty:

Šírka paraboly = 95 mm

Ohnisko paraboly = 12 mm

Rovnica pre parabolu (vrátane zaostrenia) vyzerá takto:

y = x^2 / 4f kde x je polovica šírky alebo priemeru, f je ohnisková vzdialenosť a y je výška, ktorú chceme poznať.

Keď sú naše hodnoty zapojené, rovnica vyzerá takto:

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

Takže naše y pri x = 47,5 je 47. Teraz stačí vykresliť dve z týchto paraboiel a prekrývať ich 15 mm od seba. Existujú rôzne spôsoby, ako to urobiť. Použil som freeCAD, čo asi nie je najlepší spôsob, ako to urobiť, takže sa do toho nebudem púšťať.

Akonáhle máte grafické znázornenie svojho tvaru reflektora, všetko, čo zostáva, je nájsť spôsob, ako ho preniesť na fyzický objekt, ktorý je možné vykonať pomocou laserovej rezačky, CNC mlyna alebo staromódneho spôsobu pomocou pražská píla a veľa nadávok. Nezabudnite, že materiál vašej šablóny musí odolávať teplu horúcej rezačky drôtu.

Krok 6: Odrežte reflektor

Pred nakrájaním na svoj jediný kus penovej hmoty je dobré si trocha zacvičiť. Tiež pred rezaním skutočného tvaru reflektora by ste mali vyrezať všetky ostatné vybrania, ktoré chcete v penovom bloku (na montáž a umiestnenie dosky napájacieho zdroja pre UV žiarovky). Montážne otvory urobíte tak, že starý skrutkovač nahrejete zapaľovačom alebo teplovzdušnou pištoľou a strčíte do peny.

Prilepte šablóny k penovej doske tak, aby boli presne oproti sebe. Na to môžete použiť horúce lepidlo, ale dávajte pozor, aby ste toho nepoužili príliš veľa, aby ste ich mohli vyzliecť bez toho, aby ste neskôr zničili penu. Potom horúcou rezačkou drôtu vystrihnite penu pod šablóny. Rezná dĺžka horúceho drôtu musí byť aspoň po celej šírke reflektora, t.j. 300 mm.

Ak je jedna polovica reflektora hotová, opatrne odstráňte šablóny a prilepte ich k zvyšnej polovici. Vystrihnite penu, odstráňte šablóny a týmto krokom ste hotoví.

Niekoľko slov o výrobe a používaní rezačky drôtu:

Vyrobil som veľmi jednoduchý z niekoľkých kúskov šrotu, drôtu a struny E z elektrickej gitary (ak si dobre pamätám, meradlo 0,009). Zložité je nájsť vhodný napájací zdroj. Ak nemáte prístup k laboratórnemu zdroju napájania, budete musieť experimentovať, ktorý zdroj energie vám poskytne správnu teplotu. Zdá sa, že ľudia na webe boli úspešní s rôznymi druhmi bradavíc alebo batérií. Najlepším spôsobom, ktorý som v okolí videl, je použiť batériu LiPo s kartáčovaným regulátorom otáčok a servomotorom. Nepoužívajte batérie LiPo bez regulátora rýchlosti, pokiaľ absolútne neviete, čo robíte, mohli by sa vám vybuchnúť!

Tu je veľmi dobré video, ktoré celú vec podrobne vysvetľuje.

Krok 7: Vytvorte reflektor ako reflexný

Napriek tomu, že UV žiarenie je súčasťou viditeľného svetla, ktoré je všade okolo nás, jeho vlastnosti sú celkom odlišné od vlastností viditeľného svetla. Zrkadlo, ktoré funguje na viditeľné svetlo, nemusí na UV vôbec fungovať. O hliníku je však známe, že je v UV spektre vysoko reflexný. Preto to použijeme na zakrytie reflektora.

Použil som hliníkovú inštalatérsku pásku, ktorá sa ľahko používa a funguje podľa reklamy (t.j. odráža UV žiarenie), ale stojí trochu (až 10 dolárov za kotúč). Ak máte obmedzený rozpočet, môže sa vám stať, že sa vám ujde kuchynská hliníková fólia, ale neodporúčam vám to, jednoducho preto, že si predstavujem, že je veľmi ťažké položiť pokrčené veci. Inštalatérska páska je tiež samolepiaca, čo vám ušetrí bolesť hlavy pri hľadaní nejakého druhu lepidla, ktoré neroztopí penu, z ktorej je reflektor vyrobený.

Krok 8: Namontujte svietidlá

Teraz môžete konečne nainštalovať žiarovky do svietidiel. To je pravda, inštalujete žiarovky predtým, ako prilepíte svietidlá k reflektoru. Je to preto, že je oveľa jednoduchšie nastaviť žiarovky tak, aby boli v ohnisku reflektora, než bez nainštalovaných žiaroviek.

Teraz je táto časť dôležitá:

Zameranie reflektora je presne 12 mm nad najhlbším bodom reflektora, takže stred vašich UV trubíc musí byť čo najbližšie k tomuto zaostreniu. Všimnite si tiež, že reflektor nie je v skutočnosti jedna parabola, ale dve prekrývajúce sa, pretože vaše UV žiarovky majú dve rovnobežné trubice.

Krok 9: Zapojenie

Keď sú všetky žiarovky na svojom mieste, môžete všetko zapojiť a pripojiť napájací zdroj do vybrania, ktoré ste predtým vyrezali. Predĺžte vodiče pre svietidlá a zaistite správnu izoláciu všetkých bodov, ktoré vedú sieť alebo vysoké napätie.

Spustite test a ak všetko funguje, prejdite na posledný krok.

Krok 10: Montáž a kalibrácia

Aby kolimačné a homogenizačné efekty reflektorov fungovali správne, potrebujete vzdialenosť asi 40 cm medzi okrajom reflektora a vašou expozičnou rovinou. Zistilo sa mi najľahšie namontovať exponát pod policu a nechať svoje expozičné lietadlo na inej poličke pod ním.

Na udržanie dosky plošných spojov a umeleckých diel na mieste môžete použiť sklenenú tabuľu (lepšie dve upnuté k sebe) alebo vákuový stôl/tašku (zďaleka najlepšie riešenie). Vyrobil som veľmi surový (ale pracovný) vákuový vak zo stredne veľkého mraziaceho vrecka, kusu plastovej hadice a trochy horúceho lepidla. Prilepte kresbu na tabuľu, vložte ju do vrecka a pripojte k akémukoľvek vákuu (existujú lacné akváriové pumpy, ktoré je možné upraviť, bude fungovať aj veľká (> = 50 ml) injekčná striekačka, alebo ak nič nepomôže, strč si hadicu do úst a nasaj:)

EDIT: Zistil som, že 60 ml striekačka a svorka z obchodu s domácimi potrebami urobili ideálnu vákuovú pumpu. Pozri obrázok!

Skôr ako však budete môcť použiť váš expozátor, musíte ho kalibrovať, aby ste vedeli, ako dlho musíte exponovať. Poznám dva spôsoby, ako to urobiť, a iba jeden z nich je možné vykonať bez toho, aby som si musel kupovať ďalšie veci, takže toto bude ten, o ktorom tu budem diskutovať.

Urobil som malé (naozaj, je to malé!) Rozloženie dosiek, ktoré je tabuľkou s „počítadlom“v jednom stĺpci a stopami zmenšujúcej sa šírky v druhom. Po zahriatí exponátu na približne 10 minút (musíte to urobiť vždy, keď chcete odhaliť tabuľu, aby ste dosiahli konzistentné výsledky) začnete dosku odhaľovať celým radom okrem „10 minút“zakrytým niečím nepriehľadným (napr. darčekový poukaz, uistite sa, že je skutočne nepriehľadný!). Po jednej minúte trochu potiahnete kartu, aby ste odhalili rad „9 minút“atď. Po odkrytí nechajte dosku niekoľko minút (5-30) odstáť na tmavom chladnom mieste a vyvíjajte ju ako obvykle. Aj bez leptania dosky by ste mali mať k dispozícii približný údaj o tom, ako dlho potrebujete dosky vystaviť, aby ste dosiahli čo najlepší výsledok. Tu je obrázok, ako by mala vyzerať správne exponovaná a vyvinutá stopa.

Ďalším spôsobom, ako to urobiť, je použiť Stoufferovu stupnicu, ako je tu popísané.

Krok 11: Záver a poďakovanie

Aj keď sú PCB vyrobené v továrni ľahšie dostupné ako kedykoľvek predtým, stále existuje niekoľko medzier, v ktorých je DIY realizovateľnou alternatívou. Predstavte si, že potrebujete dosku vyrobenú práve teraz alebo iba jednu, ale veľkú, alebo množstvo iterácií, ktorými môže doska počas vývoja prejsť. V takýchto prípadoch môže byť výroba 10 dosiek zakaždým, keď to potrebujete, o niečo drahšia, nehovoriac o tom, že budete musieť čakať +4 týždne, kým dorazia k vašim dverám.

Existuje tiež nespočetné množstvo možností výroby PCB doma, vrátane smerovania izolácie a prenosu tonera, ale tradičný spôsob (fotochemické obrábanie) prináša zďaleka najlepšie výsledky.

Expozícia v tomto návode je založená predovšetkým na tu opísanom zdroji ultrafialového žiarenia, ale ich konštrukcia je stále desaťkrát drahšia na výstavbu. Jedna vec, ktorú ich dizajn má, ale ešte som nepridal, je kolimačná mriežka, hlavne preto, že laserová rezačka v našom miestnom makerspace bola niekoľko týždňov rozbitá, takže som ju nemohol vyrobiť. Možno jeden pridám neskôr a podám správu o výsledkoch, ale zatiaľ som s výsledkami tejto super lacnej zostavy skutočne spokojný.

Ďalším veľkým zdrojom inšpirácie boli rôzne videá a pokyny od geniálneho Davida Windeståla na adrese rcexplorer.se. Ten chlap má naozaj šialené schopnosti!

Ak máte pripomienky, opravy alebo čokoľvek, komentujte. Ak vás zaujímajú moje ďalšie projekty, môžete sa pozrieť na môj blog.

Krok 12: Viac kalibrácie a výsledky v reálnom svete

Prvý návrh kalibračnej dosky, ktorý som urobil, bolo rýchle a špinavé rozloženie, ktoré som urobil bez toho, aby som o tom príliš premýšľal. Chcel som však zistiť, čoho je môj nový vystavovateľ skutočne schopný, a tak som urobil vylepšený, tentoraz so štyrmi skupinami zvislých stôp, 7, 6, 5 a 4 mil s medzierami. Inzerované rozlíšenie 5/5 mil. Bolo z pôvodného dizajnu think and tinker, ktorý má kolimačnú mriežku. Ako ukazujú obrázky, táto mriežka sa nezdá byť potrebná na dosiahnutie 5/5 mil.

UPRAVIŤ:

Urobil som ešte jeden návrh kalibračnej dosky, ktorý som vystavil na filme, aby raz a navždy vedel, čo je čo. No teraz už viem. Aj pri skutočných fotografických predlohách je 5/5 mil. To najlepšie, čo je prakticky možné dosiahnuť. 4/4 mil. Funguje, ale na tejto úrovni záleží na každom zrnku špiny a moje domáce laboratórium nie je dostatočne čisté. Nie je to tak, že by som aj tak zvyčajne použil niečo menšie ako 10 miliónov (samozrejme až na určité stopy), aj keď mám dosky vyrobené v továrni.

Som teda spokojný s tým, ako to dopadlo? Stavíte sa, že som! Expozičná jednotka za menej ako 30 eur, ktorá je schopná dosiahnuť funkcie 5/5 mil (a teoreticky aj viac), jedinou nevýhodou je, že nie je taká efektívna ako tieto fantastické nové LED boxy, ktoré teraz stavia každý. Ale nepochybne oveľa lacnejšie!