WYTRAWIARKA PCB [Made in Wujek Paweł]

Od kiedy zajmuje się elektronika, każdą wykonaną płytkę PCB wytrawiałem albo w umywalce albo w jakiejś kuwecie (dla kota 🙂 ) dlatego postanowiłem wykonać profesjonalną wytrawiarkę do płytek PCB. Planowanie trwało kilka miesięcy lat i nigdy nie potrafiłem się zmusić aby zrobić kolejny krok. W końcu postanowiłem się za to zabrać i tak powstała moja wytrawiarka. Poniżej zamieszczam pliki projektu z corela, pliki eagle oraz kod źródłowy.

Wytrawiarka – Akwarium

Akwarium

Budowę rozpocząłem od poskładania akwarium do trawienia. Ma ono wymiary (330 x 257 x 30 mm) i mieści około 1,5 litra roztworu. Akwarium zbudowane jest z plexi. Ściana tylna to plexi mleczna gr.5mm, boczne to przezroczyste plexi gr. 10mm, a ściana przednia to również przezroczysta plexi o gr. 5mm. Tylna ściana służy za podświetlenie akwarium. Dokładniej mówiąc za tylną ścianka umieszczonych jest kilka pasków taśmy LED (przyklejonych do tylnej ściany obudowy).

W bocznych ściankach akwarium wycięte są otwory o średnicy 10mm w których umieszczone są szklane rurki (rurki pochodzą z grzałek do piekarników – zakupiłem kilka takich razem z grzałką). W górnej rurce umieszczony jest czujnik temperatury, natomiast w dolnej – grzałka. Po bokach akwarium, w celu dociśnięcia oringów uszczelniających szklane rurki dołożone zostały kawałki plexi które dla pewności zostały uszczelnione LOCTITE (klejem do uszczelniania silników) a później przykręcone do bocznych ścianek. Nie dodawałem kolejnej rurki która miała by służyć za napowietrzanie. Zamiast tego w dolnej ściance akwarium, która jest grubości 10mm postanowiłem wywiercić (prawie przez całą długość) bardzo długi otwór (fi 4mm) a od góry tego otworu co 20mm dziurki wiertłem 0,7mm. Bardzo fajnie służy to za napowietrzanie roztworu a do tego w przypadku zlewania płynu z akwarium poprzez rurkę roztwór w całości przez nią się zlewa. Ciężko to wszytko wyjaśnić słowami – zachęcam do obejrzenia zdjęć i filmiku.

Wytrawiarka – Obudowa

Obudowa

Obudowa wykonana jest z czarnej plexi grubości 5mm. Założenia projektowe były takie aby obudowa była zrobiona ze plexi 3mm ale panowie w sklepie gdzie ją zamawiałem pomylili grubości. Skutkowało to tym że dostałem plexi 5mm i niestety musiałem niektóre elementy skracać. Teraz uważam że dobrze się stało bo plexi 5mm jest solidniejsza i cała obudowa (pomimo że jest troszkę cięższa) lepiej się prezentuje .

Boczne ściany obudowy wyszlifowałem papierem ściernym aby ładnie zamaskować miejsce klejenia. W bocznej prawej ścianie umieszczony jest wyłącznik oraz gniazdo do podłączenia przewodu zasilającego. Tylna plexi jest przykręcona na kilkanaście śrub M3. Wyfrezowane są w niej także otwory na których całą wytrawiarka może wisieć np. na ścianie. Przednia strona obudowy posiada otwory na umieszczenie przycisków oraz diod sygnalizacyjnych czy też wyświetlacza temperatury.  Jest w niej także wywiercony otwór przez który wyprowadzony jest zaworek z wężykiem do spuszczania roztworu do zewnętrznego pojemnika.

Na dole przedniej ściany obudowy po obu stronach wywiercone są otwory – przechodzą one przez całą grubość wytrawiarki na ścianę tylną. Otwory te przeznaczone są do mocowania nóżek. Przekłada się przez nie jedną część nogi a z drugiej strony przykręca część drugą. Długo myślałem jak wykonać ewentualne nogi lub mocowanie aby wytrawiarka (która jest stosunkowo wąska) bezpiecznie stała na stole i takie rozwiązanie wydało mi się najrozsądniejsze.

Panel czołowy / przyciski:

Panelem czołowym jest przezroczysta samoprzylepna folia na której nadrukowane są opisy. Dodatkowo w calu eliminacji ewentualnego starcia napisów a od strony druku naklejona jest kolejna przezroczysta folia. Zapewnia to ochronę przez ścieraniem napisów. Białe tło panelu czołowego wykonane jest z samoprzylepnego papieru. Kolejność sklejania folii oraz papieru aby wykonać panel czołowy jest następująca: (od spodniej strony)

Wytrawiarka – Panel czołowy
  1. Samoprzylepny papier w którym wycięte są otwory w miejscach gdzie mają być przyciski oraz diody sygnalizacyjne i wyświetlacz temperatury, (najpierw nadrukowałem sobie obrys tych elementów i dopiero wyciąłem je z papieru,
  2. Przezroczysta folia samoprzylepna na której nadrukowane są opisy.
  3. Przezroczysta folia samoprzylepna w celu ochrony opisów przed ścieraniem.

Całość bardzo ładnie się prezentuje i daje pełny komfort użytkowania.

Przyciski: Planowałem wykonać przyciski z mlecznej transparentnej plexi do których w miejscach styku z mikro przyciskami doklejone byłyby elementy dystansujące. Ale pomysł okazał się trudny do wykonania technicznie. Dlatego poprosiłem kolegę o wydrukowanie przycisków na drukarce 3D. Okazał się to trafny wybór bo znacznie ułatwiło mi to pracę a do tego przyciski są idealnie spasowane z obudową. Do przycisków nie są wymagane żadne elementy sprężynujące. Za pełne cofanie się przycisku wystarczy stopień odbijania mikro wyłączników oraz to że przyciski przyklejone są do folii panelu czołowego.

Elektronika (schematy, PCB, połączenia)

Wytrawiarka została wykonana w całości wg. mojego pomysłu i projektu. Jedyną rzeczą co do której nie mogę sobie w pełni rościć praw to kod źródłowy mikro-kontrolera. Niestety nie mam jeszcze takiej wiedzy i dostatecznego doświadczenia w programowaniu abym nie musiał się w pewnych sytuacjach posiłkować dostępnymi w internecie pomocami. Korzystałem przede wszystkim z pomocy i wiedzy zawartej na stronie http://www.mirekk36.blogspot.com (myślę że autor się nie obrazi że wstawiam tu odnośnik do jego strony 🙂 ).

Poniżej zamieszczam schemat ideowy, projekt obu PCB oraz kod źródłowy programu.

Schemat ideowy (w sekcji ZASILANIE umieszczony jest prostokąt opisany jako Ładowarka 12v / 1A – jest to fabryczna płytka zasilacza / ładowarki do detektorów gazów niebezpiecznych posiadająca właśnie takie parametry [12V/1A] i do tego z zabezpieczeniem przeciw zwarciowym. Mam takich ładowarek kilkanaście i są idealne do zasilania różnych urządzeń).

Wytrawiarka – Schemat ideowy

PCB (płytki drukowane wykonywałem metoda termo transferu a wytrawiały się w akwarium tej wytrawiarki. Po sklejeniu akwarium musiałem sprawdzić jego szczelność więc zamontowałem grzałkę, podłączyłem napowietrzacz oraz czujnik temperatury z multimetra i przeprowadziłem proces trawienia.)

Wytrawiarka – PCB

Kod źródłowy (Kod źródłowy nie jest powalający. Jestem przekonany że użyte funkcje, zmienne i w ogóle cały kod można skrócić i napisać prościej i/lub bardziej czytelniej. Jednak programowania dopiero się uczę i taki styl pisania kodu (ze wszystkimi opisami itp.) jest dla mnie zrozumiały. Przy pisaniu kodu korzystam z książek Mirka (http://mirekk36.blogspot.com/), dlatego też w kodzie użyta została jego funkcja do obsługi przycisków oraz lekko zmodyfikowana funkcja do obsługi wyświetlacza 7-mio segmentowego.)

Plik c:

Plik h:

Opis działania:

Po załączeniu wytrawiarki przełącznikiem umieszczonym po prawej stronie obudowy na wyświetlaczu temperatury pojawia się aktualna temperatura roztworu a co 1s. wyświetlany jest napis OF informujący o tym że żadna funkcja nie jest uruchomiona. Podświetlone zostają także wszystkie klawisze funkcyjne. W tym momencie wytrawiarka jest gotowa do pracy i można (po zalaniu roztworu do kuwety) uruchomić jakąś funkcję. Można także przyciskając przycisk „Podświetlenie” załączyć podświetlenie kuwety. Po załączeniu jakiejś funkcji przycisk który ją uruchamiał zaczyna migać a reszta przycisków jest wyłączona. Po dłuższym naciśnięciu przycisku uruchomionej funkcji zostaje ona wyłączona. W trybie pracy ręcznej po za wyżej opisanym zachowaniem przycisku funkcyjnego mamy do dyspozycji przyciski regulacji temp. roztworu, przycisk załączania napowietrzania oraz przycisk podświetlenia kuwety. Każda z funkcji po za funkcją pracy ręcznej pracuje w ustalonym na sztywno czasie – zostaje wyłączona. O stanie pracy grzałki oraz napowietrzania informują podświetlane napisy pod wyświetlaczem.

Funkcja „TRAWIENIE” – jest to funkcja do przeprowadzania procesu trawienia PCB. Po jej uruchomieniu roztwór zostaje podgrzany do temp. 40 st.C a napowietrzacz pracuje z częstotliwością co 15s. (15s. załączony, 15s. wyłączony). Podświetlenie zostaje załączone. Na wyświetlaczu wyświetlana jest aktualna temp. roztworu. Ta funkcja wykorzystywana jest do faktycznego procesu trawienia. Po osiągnieciu ustalonej temperatury fukncja odlicza do 15 min. po czym zostaje wyłączona.

Funkcja „PRZYGOTOWANIE ROZTWORU” – jest to funkcja do przeprowadzania mieszania i przygotowania roztworu. Można zalać kuwetę wodą i dodać zgranulowany środek trawiący i przy użyciu tej funkcji całość wymieszać i przygotować do późniejszego użycia. Po uruchomieniu tej funkcji roztwór zostaje podgrzany do temp. 48 st.C a napowietrzacz pracuje w trybie ciągłym. Podświetlenie zostaje załączone. Na wyświetlaczu temp. wyświetlana jest aktualna temp. roztworu. Po osiagnieciu ustalonej temperatury grzałka zostaje wyłączona a napowietrzacz pracuje nadal (w celu schłodzenia roztworu) – po odczekaniu 10 minut funkcja zostaje wyłączona.

Funkcja „PRZYGOTOWANIE TRAWIENIA” – jest to funkcja do przygotowania roztworu przed trawieniem. Po uruchomieniu tej funkcji roztwór zostaje podgrzany do temp. 42 st.C a napowietrzacz pracuje z częstotliwością co 30s. (30s. załączony, 30s. wyłączony). Podświetlenie zostaje załączone a na wyświetlaczu temp. wyświetlana jest aktualna temp. roztworu. Po podgrzani roztworu do temp. 42 st.C i odczekaniu 5 min. funkcja zostaje wyłączona. Po zakończeniu działania tej funkcji można włożyć do kuwety PCB, które ma być wytrawione i uruchomić funkcję TRAWIENIE. Ustawienie w tej funkcji poczatkowej temp. na 42 st. C przyspiesza proces trawienia w pierwszej fazie wytrawiania PCB. Po około 5 min. roztwór schładza się do zalecanej temperatury 40 st. C.

Funkcja „PRZYGOTOWANIE TRAWIENIA” – jest to funkcja do przeprowadzania trawienia na ustawianiach przygotowanych przez użykowanika. Można dowolnie ustawić działanie termostatu w zakresie od 0 do 50 st. C. Włączać lub wyłączać napowietrzenie oraz podświetlenie. W trybie pracy tej funkcji nie jest monitorowany jej czas jej pracy – nie wyłączy się samoczynnie.

Zabezpieczenia: 

Po za oczywiście szczelnością kuwety, (sprawdziłem ją poprzez podgrzanie wody nawet do 70 st.C), zabezpieczeniem jest również czujnik zalania. Wykonałem go z zwykłych drutów miedzianych umieszczonych w gąbce która ma ewentualnie chłonąć wyciekający roztwór. (roztwór środka trawiącego dość łatwo przewodzi prąd – dlatego po testach okazało się że nie potrzeba żadnego wzmocnienia sygnału z elektrod). Elektrody (gąbki z drucikami) umieszczone są po obu stronach kuwety oraz pod nią. Nawet niewielka ilość wyciekającego roztworu powinna uruchomić kod błędu – E3 – zalanie.

Kolejnym zabezpieczeniem jest programowe sprawdzanie poprawności działania czujnika temperatury (kod błędu E1) oraz poprawność działania grzałki (E2). Poprawność działania grzałki realizowana jest poprzez sprawdzanie zmian temperatury w czasie. Jeżeli w ciągu 25 min. temperatura nie osiągnie zadanej przez funkcje wartości to zostanie wyświetlony kod błędu.

W każdym przypadku wystąpienie ERROR`U grzałka, napowietrzacz, wszystkie klawisze oraz ich podświetlenie zostają wyłączone.

Poniżaj zamieszczam zdjęcia wykonane w trakcie budowy wytrawiarki:

film

Tagi , , , .Dodaj do zakładek Link.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *