Tạo một bộ phận tiếp xúc PCB thích hợp từ một đèn UV đóng móng giá rẻ: 12 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:35

Sản xuất PCB và móng tay giả có điểm gì chung? Cả hai đều sử dụng nguồn ánh sáng UV có cường độ cao và may mắn thay, những nguồn sáng đó có cùng bước sóng chính xác. Chỉ những cái để sản xuất PCB thường khá tốn kém và những cái làm móng tay giả có giá cạnh tranh hơn một chút.

Tài liệu hướng dẫn này là về cách sử dụng một thiết bị như vậy để tạo ra một nguồn ánh sáng chi phí thấp, thích hợp để phơi bày các vật liệu nhạy cảm với tia cực tím khác nhau gặp phải trong sản xuất bảng mạch in, như chất cản quang phim khô và bình hàn UV có thể chữa được.

Ngoài chi phí rất thấp (khoảng $ 20 cho tất cả các vật liệu cần thiết), bản dựng này giải quyết một số vấn đề mà tôi đã thấy trên các thiết bị khác trên intertubes:

• Sắp xếp: Để chỉ đơn giản là hiển thị một bảng với các đặc điểm khá thô, bạn sẽ không cần phải làm bất kỳ điều gì trong số này. Bạn chỉ có thể sử dụng máy sấy móng tay và gọi nó là một ngày. Nhưng để có thể hiển thị các tính năng nhỏ (giảm đến 5 triệu, theo trang web này), bạn phải đảm bảo tất cả các tia UV của bạn đến từ cùng một hướng, chính xác là vuông góc với bảng bạn đang chiếu.
• Độ chiếu sáng đồng đều trên toàn bộ mặt phẳng phơi sáng. Hãy tưởng tượng bạn muốn phơi bày một bảng thực sự lớn, ví dụ: Khổ A4 hoặc letter. Bạn sẽ muốn có cùng một lượng năng lượng trên toàn bộ bảng, không có điểm nóng hoặc tối. Đối với điều này, nguồn năng lượng phải có một khoảng cách nhất định từ mặt phẳng tiếp xúc và bạn cần một loạt các nguồn UV được đóng gói rất chặt chẽ (như đèn LED UV, có thể khá đắt tiền) hoặc một thiết kế phản xạ hiệu quả cho các nguồn UV bạn có trong tay, đó là những gì tôi đã nghĩ ra.
• Thời gian phơi sáng: Tôi không biết nguồn này nhanh như thế nào với vật liệu phủ đồng dương tính nhạy cảm trước, vì tôi chưa bao giờ sử dụng thứ đó, nhưng với máy cản quang phim khô thì cảm giác rất nhanh. Như nhanh dưới hai phút. Vấn đề là, tôi không thực sự đủ trình độ để giải thích các kết quả một cách chính xác, vì vậy tôi phải thu thập thêm một vài ý kiến về vấn đề này.

Vì vậy, mặc dù có chi phí rất thấp, nhưng bản dựng này sẽ cho phép bạn đạt được kết quả tương xứng, hoặc (trong một số trường hợp) thậm chí vượt qua kết quả của các thiết bị đắt hơn tới 10 lần.

Bước 1: Công cụ cần thiết

• Kéo mạnh
• Một số loại cưa hoặc (tốt nhất là) bộ định tuyến CNC để cắt các mẫu phản xạ
• Máy cắt xốp dây nóng (rất dễ chế tạo!)
• Súng bắn keo nóng
• Tuốc nơ vít cũ (bất kỳ loại nào cũng được)
• Hàn sắt, máy cắt dây
• Nguồn khí nóng. Bật lửa sẽ tốt hơn, nhưng một trạm làm lại không khí nóng sẽ đẹp hơn:)

Bước 2: Vật liệu

• Đèn UV chữa móng tay như thế này
• Mảnh XPS 300x220x100mm hoặc tấm xốp tương tự (nếu bạn không thể lấy được thứ 100mm, bạn có thể sử dụng loại mỏng hơn, chỉ cần đảm bảo nó ít nhất ~ 60mm)
• băng nhôm ống nước
• dây điện
• ống co
• quan hệ cáp
• chất hàn
• băng keo
• keo dính nóng
• hai mảnh ván ép phế liệu, bìa cứng dày, vật liệu PCB hoặc tương tự, kích thước ít nhất 110x60mm

Bước 3: Tải xuống

Dưới đây là các tệp để tạo các mẫu phản xạ và tác phẩm nghệ thuật bảng hiệu chuẩn được cải tiến.

Đối với mẫu gương phản xạ, có hai tệp mã g, một tệp để phay và một tệp để cắt laser. Ngoài ra còn có một SVG. Tác phẩm nghệ thuật trên bảng được cung cấp dưới dạng tệp đại bàng và dưới dạng tệp PS đảo ngược.

Bước 4: Rip ngoài đèn UV đóng rắn

Đầu tiên, bạn phải lấy đèn chiếu sáng và PCB từ đèn chữa móng tay. Tháo tất cả các ốc vít, rút tất cả các phích cắm và khử hàn dây cho các thiết bị cố định, vì tất cả những thứ này dù sao cũng phải dài ra.

Sau đó, cắt các đồ đạc khỏi bao vây. Hãy chắc chắn rằng bạn không làm điều này với đèn đã được lắp đặt, nếu không chúng có thể bị phanh! Bạn không cần phải làm việc siêu sạch, chỉ cần cẩn thận cắt bỏ tất cả các vật liệu thừa ở phía đèn sẽ đi vào, vì phần này sẽ được dán vào chóa đèn và do đó phải được xả sạch.

Bước 5: Tính toán phản xạ và tạo mẫu

Nếu đây không phải là điều của bạn, bạn có thể bỏ qua bước này, vì tôi đã làm điều đó cho bạn.:)

Đối với những người muốn biết, đây là:

Mặt phản xạ hình parabol là một cách hay để tập trung các tia song song vào một điểm duy nhất, nhưng nó cũng hoạt động theo chiều ngược lại.

Như bạn có thể nhận thấy bây giờ, các ống UV trong máy sấy sơn móng tay không phải là ống huỳnh quang tròn thông thường của bạn với một đầu tiếp xúc ở mỗi đầu vì chúng được sử dụng trong hầu hết các đơn vị thương mại.

Vì vậy, gương phản xạ của chúng ta cũng không phải là một hình parabol thông thường, mà thay vào đó là hai hình dạng chồng lên nhau.

Dưới đây là các phép đo từ các ống:

Đường kính ống = 11mm

Độ lệch ống từ tâm = 7,5mm

Tổng chiều rộng gương phản xạ = 110mm (một nửa mặt phẳng phơi sáng)

Tiêu cự mong muốn = 12mm (để lại khoảng 6mm giữa thành ống bên ngoài và thành phản xạ. Phải đủ, vì các ống không quá nóng)

Đối với một parabol thông thường, đơn lẻ chuyển thành các giá trị sau:

Chiều rộng parabol = 95mm

Tiêu điểm parabol = 12mm

Phương trình cho một parabol (bao gồm cả tiêu điểm) như sau:

y = x ^ 2 / 4f trong đó x là một nửa chiều rộng hoặc đường kính, f là tiêu cự và y là chiều cao mà chúng ta muốn biết.

Với các giá trị của chúng tôi được cắm vào, phương trình trông giống như sau:

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

Vì vậy, y của chúng ta tại x = 47,5 là 47. Bây giờ, tất cả những gì chúng ta phải làm là vẽ hai trong số các parabol này và chồng chúng cách nhau 15mm. Có nhiều cách khác nhau để làm điều này. Tôi đã sử dụng freeCAD, đây có lẽ không phải là cách tốt nhất để làm điều đó, vì vậy tôi sẽ không đi sâu vào nó.

Sau khi bạn đã có một biểu diễn đồ họa về hình dạng phản xạ của mình, tất cả những gì còn lại là tìm cách chuyển nó sang một vật thể vật lý, điều này có thể được thực hiện bằng máy cắt laser, nhà máy CNC hoặc theo cách cổ điển với fretsaw và rất nhiều câu chửi thề. Hãy nhớ rằng vật liệu mẫu của bạn phải chịu được nhiệt của máy cắt dây nóng.

Bước 6: Cắt Reflector

Trước khi cắt miếng thịt kho xốp duy nhất của bạn, bạn nên thực hành một chút. Ngoài ra, trước khi cắt hình dạng phản xạ thực tế, bạn nên cắt tất cả các hốc khác mà bạn muốn trong khối xốp của mình (để lắp và để lắp bảng cấp điện cho đèn UV). Bạn có thể tạo lỗ lắp bằng cách đốt nóng tuốc nơ vít cũ với bật lửa hoặc súng hơi nóng và chọc vào bọt.

Dán các mẫu vào bảng xốp, sao cho chúng hoàn toàn đối diện với nhau. Bạn có thể sử dụng keo nóng cho việc này, nhưng lưu ý không sử dụng quá nhiều để có thể gỡ chúng ra mà không làm hỏng bọt sau này. Sau đó, cắt bỏ bọt bên dưới các mẫu bằng máy cắt dây nóng. Lưu ý rằng chiều dài cắt của dây nóng ít nhất phải bằng toàn bộ chiều rộng của tấm phản xạ, tức là 300mm.

Nếu một nửa gương phản xạ đã hoàn thành, hãy cẩn thận loại bỏ các mẫu và gắn chúng vào nửa còn lại. Cắt bỏ bọt, loại bỏ các mẫu và bạn đã hoàn thành bước này.

Một vài từ về cách chế tạo và sử dụng máy cắt dây:

Tôi đã làm một cái rất đơn giản từ một vài mảnh gỗ vụn, một số dây và một dây E từ một cây đàn guitar điện (máy đo.009, nếu tôi nhớ không nhầm). Điều khó khăn là tìm một nguồn cung cấp điện phù hợp. Nếu bạn không có quyền truy cập vào nguồn điện dành cho phòng thí nghiệm, bạn sẽ phải thử nghiệm xem nguồn điện nào sẽ cung cấp cho bạn nhiệt độ thích hợp. Mọi người trên web dường như đã thành công với nhiều loại mụn cóc trên tường hoặc pin. Cách tốt nhất mà tôi đã thấy ở đây là sử dụng pin LiPo với bộ điều khiển tốc độ chải và bộ kiểm tra servo. Không sử dụng pin LiPo mà không có bộ điều khiển tốc độ trừ khi bạn hoàn toàn biết mình đang làm gì, chúng có thể gây nổ cho bạn!

Đây là một video rất hay giải thích toàn bộ sự việc một cách chi tiết.

Bước 7: Làm cho phản xạ phản chiếu

Mặc dù bức xạ tia cực tím là một phần của ánh sáng nhìn thấy xung quanh chúng ta, nhưng các tính chất của nó khá khác so với ánh sáng nhìn thấy. Một chiếc gương có tác dụng đối với ánh sáng nhìn thấy có thể không hoạt động đối với tia cực tím. Tuy nhiên, nhôm được biết là có tính phản xạ cao trong quang phổ UV. Do đó, đây là những gì chúng tôi sẽ sử dụng để che gương phản xạ.

Tôi đã sử dụng băng keo ống nước bằng nhôm, dễ sử dụng và hoạt động như quảng cáo (tức là nó phản xạ bức xạ tia cực tím), nhưng giá một chút (lên đến 10 đô la một cuộn). Nếu bạn đang có một ngân sách eo hẹp, bạn có thể sử dụng giấy nhôm nhà bếp, nhưng tôi khuyên bạn không nên dùng nó, đơn giản vì tôi tưởng tượng việc cố gắng sắp xếp những thứ tồi tàn sẽ là một nỗi đau rất lớn. Ngoài ra, băng keo của thợ sửa ống nước là loại keo tự dính, giúp bạn không phải đau đầu khi tìm một loại keo nào đó sẽ không làm tan bọt mà tấm phản xạ được làm từ đó.

Bước 8: Gắn đồ đạc

Bây giờ cuối cùng bạn có thể lắp đèn vào đồ đạc. Đúng vậy, bạn lắp đèn trước khi dán các đồ đạc vào chóa. Điều này là do việc điều chỉnh đèn nằm trong tiêu điểm của gương phản xạ dễ dàng hơn rất nhiều so với việc không lắp đặt đèn.

Bây giờ phần này là quan trọng:

Tiêu điểm của gương phản xạ chính xác trên 12mm so với điểm sâu nhất của gương phản xạ, vì vậy tâm của các ống UV của bạn phải càng gần tiêu điểm đó càng tốt. Cũng lưu ý rằng gương phản xạ không thực sự là một hình parabol mà là hai hình tròn chồng lên nhau, vì đèn UV của bạn có hai ống song song.

Bước 9: Đấu dây

Với tất cả các đèn tại chỗ, bạn có thể nối dây mọi thứ và gắn nguồn điện vào hốc mà bạn đã cắt trước đó. Kéo dài dây cho các thiết bị đèn và đảm bảo cách điện thích hợp tất cả các điểm mang nguồn điện lưới hoặc điện áp cao.

Khởi động nó để kiểm tra và nếu mọi thứ hoạt động, hãy chuyển sang bước cuối cùng.

Bước 10: Gắn và hiệu chuẩn

Để các hiệu ứng chuẩn trực và đồng nhất của gương phản xạ hoạt động bình thường, bạn cần khoảng cách khoảng 40cm giữa mép của gương phản xạ và mặt phẳng phơi sáng của bạn. Tôi thấy cách dễ nhất là gắn máy phơi bên dưới giá và đặt mặt phẳng phơi của tôi trên một giá khác bên dưới nó.

Để giữ PCB và tác phẩm nghệ thuật của bạn ở đúng vị trí, bạn có thể sử dụng một tấm kính (tốt hơn là hai tấm được kẹp vào nhau) hoặc bàn / túi chân không (cho đến nay là giải pháp tốt nhất). Tôi đã tạo ra một chiếc túi chân không rất thô sơ (nhưng đang hoạt động) từ một chiếc túi đông lạnh cỡ trung bình, một đoạn ống nhựa và một chút keo nóng. Dán các tác phẩm nghệ thuật vào bảng của bạn, đặt nó vào túi, kết nối nó với một số loại chân không (có máy bơm hồ cá rẻ tiền có thể được sửa đổi, một ống tiêm lớn (> = 50ml) cũng sẽ hoạt động, hoặc nếu vẫn thất bại, ngậm vòi vào miệng và ngậm:))

CHỈNH SỬA: Tôi nhận thấy rằng một ống tiêm 60ml và một cái kẹp từ cửa hàng đồ cải tiến tại nhà đã tạo nên một chiếc máy bơm chân không lý tưởng. Xem hình ảnh!

Tuy nhiên, trước khi bạn có thể sử dụng máy phơi sáng của mình, bạn phải hiệu chỉnh nó, để bạn biết thời gian phơi sáng. Tôi biết hai cách để làm điều này và chỉ một trong số chúng có thể được thực hiện mà không cần phải mua thêm đồ, vì vậy đây sẽ là cách mà tôi sẽ thảo luận ở đây.

Tôi đã tạo một bố cục bảng nhỏ (thực sự, nó rất nhỏ!) Là một bảng có "bộ đếm" ở một cột và dấu vết của việc giảm chiều rộng ở cột kia. Sau khi làm ấm bảng phơi trong ~ 10 phút (bạn phải làm điều này mỗi khi muốn phơi bảng, để có kết quả nhất quán), bạn bắt đầu phơi bảng với tất cả trừ hàng "10 phút" được che bởi một thứ gì đó mờ đục (ví dụ: nhựa thẻ quà tặng, chỉ cần đảm bảo rằng nó thực sự trong suốt!). Sau một phút, bạn kéo thẻ một chút để khám phá hàng "9 phút", v.v. Sau khi phơi khô, hãy để bảng ngồi trong một chỗ lạnh tối trong vài phút (5-30) và phát triển như bình thường. Ngay cả khi không khắc bảng, bạn nên có một con số về thời gian bạn cần phơi bảng để có kết quả tốt nhất có thể. Dưới đây là hình ảnh của một dấu vết phát triển và tiếp xúc đúng cách sẽ trông như thế nào.

Cách khác để làm điều này là sử dụng Thang đo Stouffer như được mô tả ở đây.

Bước 11: Kết luận và cảm ơn

Trong khi PCB được sản xuất tại nhà máy dễ dàng tiếp cận hơn bao giờ hết, vẫn còn một số ngách mà DIY là một giải pháp thay thế khả thi. Chỉ cần tưởng tượng bạn cần một bảng được tạo ra ngay bây giờ, hoặc chỉ một, nhưng một cái lớn, hoặc nhiều lần lặp lại mà một bảng có thể trải qua trong quá trình phát triển. Trong những trường hợp như thế này, việc làm 10 bảng mỗi khi bạn cần một bảng có thể hơi tốn kém, chưa kể đến việc phải đợi 4 tuần để chúng đến cửa nhà bạn.

Ngoài ra, có vô số lựa chọn để sản xuất PCB tại nhà, bao gồm định tuyến cách ly và truyền mực, nhưng phương pháp truyền thống (gia công quang hóa), mang lại kết quả tốt nhất cho đến nay.

Trình trưng bày trong hướng dẫn này chủ yếu dựa trên nguồn UV được mô tả ở đây, nhưng thiết kế của họ vẫn đắt hơn mười lần để xây dựng so với nguồn này. Một thứ mà thiết kế của họ có, nhưng tôi chưa nói thêm là lưới chuẩn trực, chủ yếu là do máy cắt laser tại không gian sản xuất địa phương của chúng tôi đã bị hỏng trong nhiều tuần, vì vậy tôi không thể tạo ra. Tôi có thể thêm một cái sau và báo cáo kết quả, nhưng hiện tại tôi thực sự hài lòng với kết quả của bản dựng siêu rẻ này.

Một nguồn cảm hứng tuyệt vời khác là các video và hướng dẫn khác nhau của David Windestål xuất sắc trên rcexplorer.se. Anh chàng này có một số kỹ năng thực sự điên rồ!

Nếu bạn có ý kiến, sửa chữa hoặc bất cứ điều gì, xin vui lòng bình luận. Nếu bạn quan tâm đến các dự án khác của tôi, bạn có thể xem blog của tôi.

Bước 12: Hiệu chỉnh thêm và kết quả thế giới thực

Thiết kế bảng hiệu chuẩn đầu tiên mà tôi thực hiện là một bố cục nhanh chóng và bẩn thỉu mà tôi đã thực hiện mà không cần suy nghĩ nhiều về nó. Nhưng tôi muốn tìm hiểu xem thiết bị phơi sáng mới của tôi có thực sự có khả năng gì, vì vậy tôi đã thực hiện một cải tiến, lần này với bốn nhóm dấu vết dọc, 7, 6, 5 và 4 triệu với dấu cách. Xin lưu ý rằng độ phân giải 5/5 triệu được quảng cáo là từ thiết kế ban đầu và thiết kế nhỏ gọn, có lưới chuẩn trực. Như hình ảnh cho thấy, lưới này dường như không cần thiết để đạt được 5/5 triệu.

CHỈNH SỬA:

Tôi đã thực hiện một thiết kế bảng hiệu chuẩn khác, mà tôi đã tiếp xúc trên phim, để một lần và mãi mãi biết đâu là thứ. Vâng, bây giờ tôi biết. Ngay cả với tác phẩm nghệ thuật chụp ảnh thực tế, 5/5 triệu là mức tốt nhất mà thực tế có thể đạt được. 4/4 triệu có hiệu quả, nhưng ở mức đó, mọi vết bẩn đều quan trọng, và phòng thí nghiệm tại nhà của tôi không đủ sạch. Dù sao thì tôi cũng không thường sử dụng bất cứ thứ gì nhỏ hơn 10 triệu (ngoại trừ một số dấu chân nhất định), ngay cả khi tôi có bảng của mình được sản xuất trong một nhà máy.

Vì vậy, tôi có hài lòng với cách điều này diễn ra? Bạn đặt cược tôi! Một đơn vị phơi sáng dưới 30 Euro có khả năng tính năng 5/5 triệu (và trên lý thuyết là hơn thế nữa), nhược điểm duy nhất là nó không được sắp xếp hợp lý như những hộp LED mới lạ mắt mà mọi người đang chế tạo hiện nay. Nhưng chắc chắn rẻ hơn rất nhiều!