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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Furadeira semiautomática com apontador laser. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Tecnologias de rádio amador Para fazer furos em placas de circuito impresso, muitos radioamadores usam as chamadas microbrocas, que são um motor DC em miniatura, em cujo eixo é fixada uma pinça de furar. Como ferramenta para processar placas de circuito impresso, as microbrocas estão longe de ser ideais: é bastante difícil chegar ao centro exato do futuro furo sem perfurar e é quase impossível atingir a posição vertical exata da microbroca com as mãos. O resultado é um furo "oblíquo" de baixa qualidade, cujo centro é deslocado para o outro lado da placa, ou mesmo uma broca quebrada (é especialmente fácil quebrar uma broca de carboneto cara, feita de um material muito frágil material). Existem muitas opções de furadeiras no mercado, mas todas possuem avanço manual da broca e folga significativa, e do "software" eletrônico contêm apenas uma fonte de alimentação e um estabilizador de velocidade para o motor de acionamento. A máquina de perfuração de fabricação própria descrita no artigo permite que você faça furos sem perfuração prévia. A lógica de seu funcionamento é controlada por um microcontrolador. Ao trabalhar nesta máquina, brocas caras de metal duro não quebram. Graças ao uso dessas brocas, a qualidade dos furos é melhorada - elas literalmente cortam um furo, portanto, após a perfuração, não há necessidade de processar a folha com lixa, o que torna a folha fina dos condutores impressos ainda mais fina. Já fiz mais de 1500 furos nesta máquina com uma única broca de metal duro (fabricada na Alemanha) e ela ainda não quebrou e continua a fazer furos de alta qualidade. Uma broca barata geralmente para de perfurar bem após 10-20 furos em fibra de vidro revestida com folha, então você tem que aumentar a velocidade da broca e aumentar a pressão ao perfurar, como resultado, rolos de folha se formam ao redor dos furos e, após a perfuração, é necessário um processamento completo dos condutores com lixa. A máquina (sua aparência à esquerda, à direita e atrás é mostrada na Fig. 1-3, respectivamente) é feita com base no microscópio doméstico MBI-3 fabricado pela associação LOMO. O seu funcionamento é controlado pela unidade de comando (UC), cujo esquema se apresenta na Fig. 4. É baseado no microcontrolador ATtiny45 [1]. Quando a energia é aplicada, a UC coloca a máquina em sua posição original, ou seja, se sua parte móvel estava na posição inferior ou intermediária, ela sobe automaticamente para a posição superior inicial. Em seguida, a placa a ser processada é posicionada sob o feixe de laser (certifica-se de que o feixe de laser atinja o centro do furo), pressiona-a contra a mesa de trabalho com a mão e pressiona o pedal. Ao mesmo tempo, a unidade de controle fornece energia ao motor elétrico do acionamento do mandril e ao motor de alimentação da broca. No final da perfuração, o motor de alimentação da broca retorna a máquina ao seu estado original e a unidade de controle desliga a energia de ambos os motores. A máquina está pronta para fazer o próximo furo.
Como apontador laser, é utilizado um módulo laser modificado, que é utilizado em brinquedos infantis. É necessário focar o colimador do laser em uma curta distância e limitar a corrente de alimentação, que deve ser tal que o laser comece a brilhar. Isso permite um feixe mais fino (consegui atingir um diâmetro de feixe de 0,2 mm) e reduz a radiação do laser a um nível seguro. A unidade de fixação do laser montada é mostrada na fig. 5 e desenhos de seus detalhes - na fig. 6. A base 3 e o suporte do laser 4 são feitos de chapa de aço com cerca de 1mm de espessura (usei as paredes da caixa de um CD-ROM antigo). Depois de fazer os furos necessários nos espaços em branco, as pétalas retangulares são dobradas no suporte 4 em ângulo reto para prender o parafuso com o módulo de laser. O módulo é desmontado, o ponto de solda de seu corpo de latão e duas porcas M3 são estanhadas. O parafuso 4 (M5x3) é inserido nos orifícios das pétalas dobradas do suporte 28 e ambas as porcas 8 são aparafusadas nele de forma que fiquem entre os ressaltos do suporte (ver Fig. 5). O corpo do laser 2 é inserido sob o parafuso 5 (entre as porcas 8) e as porcas são soldadas a ele para que ele se encaixe perfeitamente no suporte (isso é necessário para um movimento sem folga do laser quando o parafuso é girado durante o ajuste).
Em seguida, mais duas porcas 5 são aparafusadas na extremidade saliente do parafuso 1 (uma delas será uma contraporca) e apertadas de forma que as saliências do suporte 4 impeçam que o parafuso 5 se mova ao longo do eixo. Agora, quando o parafuso é girado no sentido horário e na direção oposta, o módulo do laser se moverá de um terminal para o outro. Para fixar o suporte com o laser na base 3, quatro porcas são soldadas a esta no verso (elas são claramente visíveis na Fig. 2). Em seguida, quatro parafusos 7 (M3x15) com arruelas 6 colocadas sob as cabeças são inseridos nos orifícios correspondentes do suporte do lado do laser, e molas de compressão cilíndricas são colocadas sobre eles, após o que são aparafusadas nas porcas soldadas à base . Agora, com a ajuda de parafusos, você pode ajustar a posição do laser em diferentes direções. A estrutura montada é experimentada no porta-tubos (parte superior do microscópio), a haste da base do porta-laser é dobrada em torno dela e, transferindo os contornos dos orifícios da base para o porta-tubos com um riscador afiado, dois nele são feitos furos com diâmetro de 2,5 e profundidade de 10 mm e rosca M3 é cortada neles. Finalmente, fixe a base do suporte do laser no microscópio com parafusos M3. Para alimentar a furadeira, foi utilizado um motor elétrico com engrenagem helicoidal de um videocassete (desmontei o aparelho por muito tempo, por isso não posso indicar o nome). Este mecanismo (Fig. 7) é fixado ao porta-tubos do microscópio por meio de três pinos metálicos com rosca interna e externa M4 e igual número de parafusos M4. A engrenagem é fixada na alça do microscópio com três parafusos M2,5 com porcas, os orifícios em ambas as partes são passantes. Deve-se ter cuidado durante a montagem - o desalinhamento da engrenagem e da alça deve ser mínimo.
A taxa de alimentação é regulada por um resistor de ajuste R11. O motor elétrico utilizado é de baixa potência (tensão nominal - 6 V, corrente - 30 mA), mas graças à engrenagem helicoidal, ele lida muito bem com sua tarefa. O design da caixa de engrenagens pode ser qualquer um, mas deve fornecer força suficiente para girar facilmente a alça do microscópio. Você pode usar um motor de passo. No primeiro projeto, fiz exatamente isso, mas o motor de passo existente não tinha torque suficiente no eixo e não consegui encontrar um adequado. Se alguém tiver interesse em usar um motor de passo, pode entrar em contato comigo através dos editores. Os arquivos do projeto são salvos. Ele usou o microcontrolador ATmega8. A chave no transistor composto VT5VT6 liga e desliga o motor de alimentação da broca (está conectado ao plugue XP6), o transistor VT2 e o relé K1 controlam sua direção: para cima ou para baixo. A chave no transistor composto VT3VT4 controla o motor de acionamento da broca (está conectado ao plugue XP3), um estabilizador de frequência é montado no microcircuito DA1 e no transistor VT1, e a frequência é ajustada pelo resistor de ajuste R1. Não faz sentido usar um estabilizador de velocidade mais complexo, por exemplo, como proposto em [2], pois não é necessário “mirar” com uma broca no centro do furo “a olho”. Experimentos foram realizados sobre este assunto. No chip DA6 é montado um regulador de tensão para alimentação do motor de alimentação da broca [3]. Os estabilizadores integrais DA2 e DA5 conectados em série são projetados para obter tensões estabilizadas de 12 e 5 V, respectivamente. Capacitores C3, C4, C2 - filtragem, o restante - bloqueio. A máquina tem iluminação LED. A corrente de luz de fundo e a corrente do laser são estabilizadas: um estabilizador de corrente de laser é montado no chip DA3 e os LEDs de luz de fundo estão no DA4. A corrente de estabilização é calculada pela fórmula I = 1,25 / R [3] e é definida por uma seleção dos resistores R13 e R14. Devido à corrente estabilizada, é possível conectar vários LEDs de retroiluminação do mesmo tipo em série. O laser está conectado ao plugue XP4, os LEDs estão conectados ao XP5. O conector XP7 é projetado para conectar o programador. A finalidade de seus contatos corresponde ao programador "TRITON + V5.7T USB" [4]. O programa do microcontrolador foi desenvolvido no ambiente integrado Code VisionAVR V2.05 [5, 6]. Um sensor de duas posições das posições extremas superior e inferior da broca e um botão de início de perfuração são conectados ao conector XP2. Este último está conectado aos pinos 2 e 4, o sensor de posição superior - aos pinos 1 e 4, o inferior - aos pinos 3 e 4. O sensor e o botão possuem contatos normalmente abertos, que, quando acionados, fecham em um comum arame. Um interruptor de limite montado no pedal é usado como um botão. O sensor de posição é usado no DVD player do centro de música. A operação do sensor na posição inferior é ajustada para que a broca não caia mais do que 1 mm abaixo da placa processada. O sensor de posição superior regula o curso máximo da broca; não faz sentido torná-lo superior a 20 mm. A regulagem é feita movimentando as cremalheiras de fio elástico 3 (Fig. 8), fixadas com parafusos 6 (M3) no suporte 5. Os parafusos são aparafusados em placas roscadas retangulares através de uma ranhura no suporte, que permite a movimentação os limitadores para cima e para baixo. Placas roscadas, em vez de porcas padrão, são usadas para poder fixar a posição dos postes na posição encontrada sem usar nenhuma ferramenta para evitar que as porcas girem enquanto apertam os parafusos 6. Você pode soldar as placas nas porcas . O suporte é fixado com parafusos 4 no suporte do tubo e o sensor 2 - no suporte em forma de L aparafusado na base do microscópio. O desenho do suporte 5 é mostrado na fig. 9, é feito, como as peças do porta-laser, de chapa de aço.
A tensão de alimentação da máquina depende do motor de acionamento da furadeira usado, mas não deve ser inferior a 14 V. Usei um motor de movimento do cabeçote de uma impressora jato de tinta Canon com tensão de alimentação nominal de 24 V. A tensão de alimentação da a máquina foi selecionada com uma margem de ajuste - 30 V. O consumo de corrente é total dos dispositivos em estado estacionário (durante a perfuração) - 1,5 A, no momento da partida dos motores aumenta brevemente para 3 A. Assim, a fonte de alimentação deve fornecer uma tensão de saída de 30 V com um consumo de corrente de pelo menos 3 A. Eu uso uma fonte de alimentação de laboratório de comutação caseira com um estabilizador linear 0 ... 50 V, 0 ... 10A. A limitação de corrente proporciona uma partida suave dos motores. Os detalhes da unidade de controle são montados em uma placa de circuito impresso feita de fibra de vidro de folha unilateral, feita de acordo com o desenho mostrado na fig. 10. O padrão de condutores impressos é aplicado expondo uma imagem de um negativo de foto em uma folha de peça de trabalho revestida com um fotorresiste. A fotomáscara negativa pode ser impressa com uma impressora jato de tinta com qualidade máxima.
Resistores fixos R3, R7-R9, R15, capacitores cerâmicos C1, C4, C5, C7 (todos os tamanhos 0805 para montagem em superfície) e microcontrolador DD1 (no pacote SOIC8) são soldados diretamente aos condutores impressos. O resto dos resistores são MLT-0,25, os capacitores são importados de óxido. Transistores VT1, VT4, VT6 - qualquer série KT805, KT819, VT3, VT5 - BC337, BC547, 2N2222, série KT315, KT3102; VT2 - ВС337, 2N2222, qualquer uma das séries KT630, KT815, KT972 (o valor máximo de sua corrente de coletor não deve ser menor que a corrente de operação do relé K1). Um transistor da série KT5 ou KT6 pode ser usado como chave VT829VT972, e um transistor KT3 ou KT4 com qualquer índice de letras pode ser usado como chave VT827VT829. Relé K1 - R40-11D2-5/6, pode ser substituído por qualquer outro com tensão de resposta de 5 V e com dois grupos de contatos de comutação projetados para comutação de corrente de pelo menos 1 A. Você pode usar um relé de 12 V por conectando a saída superior (de acordo com o diagrama) seus enrolamentos (junto com o diodo VD1) à saída (pino 3) do chip DA2. A placa de controle é instalada sob a mesa e fixada com parafusos M3 através dos cantos da base do microscópio (ver Fig. 1). Os chips DA2 e DA5 são instalados em dissipadores de calor. É desejável fornecer um dissipador de calor e um transistor VT1. A mesa é feita de textolite. Antes de converter em uma furadeira, o microscópio deve ser desmontado, bem lavado com um lubrificante bastante viscoso que impeça o movimento do porta-tubos (a parte superior do microscópio) e lubrificado com um lubrificante líquido, por exemplo, óleo de transformador . O movimento da parte superior deve ser o mais fácil, suave e sem jogo possível. Decidiu-se abandonar o uso de uma pinça clássica para prender uma broca. São usados um cone Morse e um mandril de três mandíbulas para brocas com diâmetro de 0,3-4,5 mm. A conexão do motor com o cartucho deve estar livre de batidas. O ajuste do ponto do laser na placa que está sendo processada usando parafusos é realizado na seguinte ordem: um furo é feito em uma placa de fibra de vidro semelhante àquela com a qual a placa é feita, então o ponto do laser é ajustado exatamente ao furo com os parafusos de ajuste do suporte. Nesse caso, você deve tentar não deslocar a placa. Na minha experiência, se o ponto do laser desaparecer (para de refletir na folha), o feixe de laser entrou no orifício e está alinhado. A espessura da fibra de vidro deve ser a mesma da placa fabricada. Depois disso, você pode ter certeza de que o laser indicará com precisão o centro do futuro furo. Com peças reparáveis e instalação sem erros, a unidade de controle não precisa ser ajustada. A máquina está em operação há mais de um ano. Durante a operação, ambas as mãos ficam livres e, portanto, é conveniente trabalhar na máquina. Não quebrei uma única broca, embora faça tábuas com bastante frequência e não sei como passei sem esta máquina antes. Agora eu corajosamente compro brocas caras de alta qualidade. Perfurar 50 furos não leva mais de meia hora. Mesmo assim, é preciso cuidado, existe o perigo de quebrar uma furadeira frágil ao instalar a placa na mesa de trabalho da máquina - bater inadvertidamente na furadeira. A probabilidade de quebra da broca durante a perfuração é pequena, a menos, é claro, que você mova a placa neste momento. O programa do microcontrolador, bem como fotomáscaras negativas e positivas em formato .pdf para transferência do padrão dos condutores impressos para a placa de circuito impresso em branco, podem ser baixados de ftp://ftp.radio.ru/pub/2015/07/stanok.zip. Literatura
Autor: I. Parshin
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