Напівавтоматичний свердлильний верстат із лазерним покажчиком. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Технології радіоаматора

 Коментарі до статті

Для свердління отворів у друкованих платах багато радіоаматорів використовують так звані мікродрилі, що є мініатюрним електродвигуном постійного струму, на валику якого закріплений цанговий затискач свердла. Як інструмент для обробки друкованих плат мікродрилі далекі від ідеалу: потрапити точно в центр майбутнього отвору без кернення досить важко, а досягти руками точного вертикального положення мікродриля практично неможливо. В результаті - неякісний "косий" отвір, центр якого зміщений на іншій стороні плати, а то й поламане свердло (особливо легко зламати дороге твердосплавне свердло, виготовлене з дуже крихкого матеріалу).

На ринку пропонується багато варіантів свердлильних верстатів, але всі вони мають ручну подачу свердла та значний люфт, а з електронного забезпечення містять тільки блок живлення і стабілізатор частоти обертання приводного електродвигуна. Саморобний свердлильний верстат, що описується в статті, дозволяє свердлити отвори без попереднього кернення. Логікою його роботи керує мікроконтролер. Працюючи цьому верстаті не ламаються дорогі твердосплавні свердла. Завдяки використанню таких свердлів підвищується якість отворів - вони буквально прорізають отвір, тому після свердління немає необхідності в обробці фольги наждачним папером, який робить тонку фольгу друкарських провідників ще тоншою.

Я просвердлив на цьому верстаті більше 1500 отворів одним твердосплавним свердлом (виробництва Німеччини), і він досі не зламався і продовжує свердлити високоякісні отвори. Дешеве свердло зазвичай перестає добре свердлити після 10-20 отворів у фольгованому склотекстоліті, тому доводиться підвищувати частоту обертання свердла і посилювати натискання при свердлінні, в результаті навколо отворів утворюються валики фольги, і після свердління потрібна грунтовна обробка провідників надач.

Верстат (його зовнішній вигляд ліворуч, праворуч та ззаду представлений відповідно на рис. 1-3) виготовлений на базі вітчизняного мікроскопа МБІ-3 виробництва об'єднання "ЛОМО". Його роботою керує блок керування (БО), схема якого показана на рис. 4. Виконаний він на основі мікроконтролера ATtiny45 [1]. При подачі живлення БО встановлює верстат у вихідне положення, тобто якщо його рухома частина знаходилася в нижньому або проміжному положенні, вона автоматично піднімається до початкового верхнього положення. Далі оброблювану плату позиціонують під лазерним променем (домагаються того, щоб промінь лазера потрапив у центр отвору), притискають рукою до робочого столика і натискають на педаль. При цьому БУ подає живлення на електродвигун приводу патрона зі свердлом та двигун подачі свердла. Після закінчення свердління двигун подачі свердла повертає верстат у вихідний стан і СУ відключає живлення обох двигунів. Верстат готовий до свердління наступного отвору.

Рис. 1. Зовнішній вигляд свердлувального верстата зліва

Рис. 2. Зовнішній вигляд свердлувального верстата праворуч

Рис. 3. Зовнішній вигляд свердлувального верстата ззаду

Рис. 4. Схема блоку керування

Як лазерний покажчик використаний доопрацьований лазерний модуль, який застосовується в дитячих іграшках. Необхідно сфокусувати коліматор лазера на коротку відстань і обмежити струм живлення, який повинен бути таким, при якому лазер тільки-но починає світити. Це дозволяє отримати більш тонкий промінь (мені вдалося досягти його діаметра 0,2 мм) та знижує випромінювання лазера до безпечного рівня.

Вузол кріплення лазера у зборі показано на рис. 5, а креслення його деталей – на рис. 6. Основа 3 і тримач лазера 4 виготовлені з листової сталі товщиною приблизно 1 мм (я використовував стінки корпусу старого CD-ROM). Просвердлив в заготовках необхідні отвори, відгинають у тримача 4 під прямим кутом прямокутні пелюстки для кріплення гвинта з лазерним модулем. Модуль розбирають, залуджують місце паяння його латунного корпусу та дві гайки М3. В отвори відігнутих пелюсток тримача 4 вставляють гвинт 5 (М3х28) і нагвинчують на нього обидві гайки 8 так, щоб вони опинилися між вушками тримача (див. рис. 5). Корпус лазера 2 вставляють під гвинт 5 (між гайками 8) і припаюють до нього гайки так, щоб він впритул прилягав до тримача (це необхідно для безлюфтового переміщення лазера при обертанні гвинта в процесі регулювання).

Рис. 5. Вузол кріплення лазера у зборі

Рис. 6. Креслення деталей вузла кріплення лазера

Далі на виступаючий кінець гвинта 5 нагвинчують ще дві гайки 1 (одна з них буде контргайкою) і затягують їх з таким розрахунком, щоб вуха тримача 4 не давали гвинту 5 зміщуватися вздовж осі. Тепер при обертанні гвинта за годинниковою стрілкою та у зворотному напрямку лазерний модуль переміщатиметься від одного вуха до іншого.

Для кріплення утримувача з лазером на підставі 3 до останнього зі зворотного боку припаюють чотири гайки (їх добре видно на рис. 2). Потім відповідні отвори тримача з боку лазера вставляють чотири гвинта 7 (М3х15) з підкладеними під головки шайбами ​​6 і надягають на них циліндричні пружини стиснення, після чого вгвинчують їх в припаяні до основи гайки. Тепер за допомогою гвинтів можна регулювати положення лазера у різних напрямках.

Зібрану конструкцію приміряють до тубусодержателя (верхній частині мікроскопа), загинають навколо нього хвостовик основи тримача лазера і, перенісши гострою рисою контури отворів в основі на тубусодержатель, свердлять в ньому два отвори діаметром 2,5 і глибиною 10 мм і нарізають в них різьблення. На завершення закріплюють основу власника лазера на мікроскопі гвинтами М3.

Для подачі свердла використаний електродвигун із черв'ячним редуктором від відеомагнітофона (розбирав апарат давно, тому вказати його назву не можу). Цей механізм (рис. 7) закріплений на тубусодержателе мікроскопа за допомогою трьох металевих стійок з внутрішнім та зовнішнім різьбленням М4 і такого ж числа гвинтів М4. Шестерня закріплена на ручці мікроскопа трьома гвинтами М2,5 з гайками, отвори в обох деталях – наскрізні. Необхідна акуратність при складанні - неспіввісність шестірні та ручки має бути мінімальною.

Рис. 7. Механізм подачі свердла

Швидкість подачі регулюють підстроювальним резистором R11. Електродвигун використаний малопотужний (номінальна напруга - 6, струм - 30 мА), але завдяки черв'ячному редуктору він справляється зі своїм завданням цілком. Конструкція редуктора може бути будь-якою, але має забезпечувати достатнє зусилля, щоб легко повертати ручку мікроскопа. Можна використовувати кроковий електродвигун. У першому проекті я так і зробив, але наявний кроковий двигун мав недостатній момент на валу, а відповідного знайти не вдалося. Якщо у когось виник інтерес щодо використання крокового двигуна, можете звернутися до мене через редакцію. Файли проекту збереглися. У ньому використовувався мікроконтролер ATmega8.

Ключ на складовому транзисторі VT5VT6 включає та вимикає електродвигун подачі свердла (його підключають до вилки XP6), транзистор VT2 та реле K1 керують її напрямком: вгору або вниз. Ключ на складовому транзисторі VT3VT4 управляє електродвигуном приводу свердла (його приєднують до вилки ХP3), на мікросхемі DA1 і транзисторі VT1 зібраний стабілізатор частоти його обертання, регулюють частоту резистором R1. Застосовувати стабілізатор частоти обертання складніший, наприклад, як запропонований у [2], немає сенсу, оскільки "прицілюватися" свердлом до центру отвору "на око" не треба. Експерименти із цього приводу проводилися.

На мікросхемі DA6 зібрано стабілізатор напруги живлення електродвигуна подачі свердла [3]. Включені послідовно інтегральні стабілізатори DA2 і DA5 призначені для отримання стабілізованої напруги відповідно 12 і 5 В. Перше з них використовується для живлення стабілізаторів струму на мікросхемах DA3, DA4, друге - для живлення мікроконтролера та ключа на транзисторі VT2. Конденсатори С2, С3, С6 - фільтруючі, інші блокувальні.

На верстаті застосовано світлодіодне підсвічування. Струм підсвічування та струм лазера стабілізовані: на мікросхемі DA3 зібраний стабілізатор струму лазера, на DA4 - світлодіодів підсвічування. Струм стабілізації розраховують за формулою I = 1,25/R [3] і встановлюють добіркою резисторів R13 та R14. Завдяки стабілізованому струму можливе підключення кількох однотипних світлодіодів підсвічування послідовно. Лазер підключений до вилки ХР4, світлодіоди - до ХР5.

Роз'єм ХP7 призначений для підключення програматора. Призначення його контактів відповідає програматору "TRITON+ V5.7T USB" [4]. Програма мікроконтролера розроблялася в інтегрованому середовищі Code VisionAVR V2.05 [5, 6].

До роз'єму ХP2 підключені двопозиційний датчик крайніх верхнього та нижнього положень свердла та кнопка старту свердління. Остання приєднана до контактів 2 і 4, датчик верхнього положення - контактів 1 і 4, нижнього - контактів 3 і 4. Датчик і кнопка - з нормально розімкненими контактами, які при спрацьовуванні замикаються на загальний провід. Як кнопка застосований кінцевий вимикач, змонтований в педалі. Датчик положення використовується від DVD-програвача музичного центру. Спрацьовування датчика в нижньому положенні регулюють таким чином, щоб свердло опускалося не більше ніж на 1 мм нижче плати, що обробляється. Датчиком верхнього положення регулюють максимальний хід свердла, робити його понад 20 мм немає сенсу. Регулювання проводиться переміщенням стійок з пружного дроту 3 (рис. 8), закріплених гвинтами 6 (М3) на скобі 5. Гвинти загвинчують прямокутні пластини з різьбленням через щілину в скобі, яка дозволяє переміщати обмежувачі вгору і вниз. Пластини з різьбленням, а не стандартні гайки, застосовані для того, щоб можна було фіксувати положення стійок у знайденому положенні без застосування будь-якого інструменту для утримання гайок від обертання при затягуванні гвинтів 6. Можна припаяти пластинки до гайок. Скоба закріплена гвинтами 4 на тубусодержателі, а датчик 2 - Г-подібному кронштейні, пригвинченому до основи мікроскопа. Креслення скоби 5 показано на рис. 9, виготовлена ​​вона, як і деталі власника лазера, листової сталі.

Рис. 8. Регулювання подачі свердла

Рис. 9. Креслення скоби 5

Напруга живлення верстата залежить від застосованого електродвигуна приводу свердла, але не повинно бути нижче 14 В. Я використовував двигун переміщення друкуючої головки від струминного принтера Canon з номінальною напругою живлення 24 В. Напруга живлення верстата вибрано із запасом регулювання - 30 В. пристрої в режимі (при свердлінні) - 1,5 А, в момент запуску двигунів він короткочасно зростає до 3 А.

Таким чином, блок живлення повинен забезпечити на виході напругу 30 В при споживаному струмі не менше 3 А. Я використовую саморобний лабораторний імпульсний блок живлення з лінійним стабілізатором 0...50 В, 0...10А. Обмеження струму дає плавний пуск двигунів.

Деталі блоку управління змонтовані на друкованій платі з однобічно фольгованого склотекстоліту, виготовленої за кресленням, показаним на рис. 10. Малюнок друкованих провідників нанесений методом експозиції зображення з фотонегативу на фольгу заготовки, покриту фоторезистом. Негативний фотошаблон можна надрукувати на струменевому принтері з максимальною якістю.

Рис. 10. Креслення друкованої плати

Постійні резистори R3, R7-R9, R15, керамічні конденсатори C1, C4, C5, C7 (всі типорозміру 0805 для поверхневого монтажу) та мікроконтролер DD1 (в корпусі SOIC8) припаюють безпосередньо до друкованих провідників. Інші резистори - МЛТ-0,25, конденсатори - оксидні імпортні.

Транзистори VT1, VT4, VT6 - будь-які серії КТ805, КТ819, VT3, VT5 - ВС337, ВС547, 2N2222, серії КТ315, КТ3102; VT2 - ВС337, 2N2222, будь-який із серій КТ630, КТ815, КТ972 (максимальне значення його колекторного струму має бути не менше робочого струму реле K1). Як ключ VT5VT6 можна застосувати один транзистор серії КТ829 або КТ972, а ключа VT3VT4 - один транзистор КТ827 або КТ829 з будь-яким буквеним індексом.

Реле K1 - R40-11D2-5/6, воно замінене будь-яким іншим з напругою спрацьовування 5 В і з двома групами контактів, що перемикають, розрахованих на комутацію струму не менше 1 А. Можна використовувати реле на 12 В, підключивши верхній (за схемою) висновок його обмотки (разом з діодом VD1) до виходу (висновок 3) мікросхеми DA2.

Плата управління встановлена ​​під столиком та закріплена гвинтами М3 через куточки до основи мікроскопа (див. рис. 1). Мікросхеми DA2 та DA5 встановлені на тепловідведеннях. Бажано забезпечити тепловідведення і транзистор VT1. Столик виготовлений із текстоліту.

Перед переробкою в свердлильний верстат мікроскоп необхідно розібрати, ретельно змити досить в'язке мастило, що утруднює хід тубусодержателя (верхньої частини мікроскопа), і змастити рідким мастилом, наприклад, трансформаторним маслом. Хід верхньої частини має бути максимально легким, плавним і без люфту.

Від використання для кріплення свердла класичної цанги було вирішено відмовитись. Застосовано конус Морзе та трикулачковий патрон для свердлів діаметром 0,3-4,5 мм. З'єднання двигуна з патроном має бути без биття.

Юстування точки лазера на оброблюваній платі за допомогою гвинтів проводять у наступному порядку: свердлять отвір у пластині фольгованого склотекстоліту, аналогічного тому, з якого виготовлена ​​плата, потім регулювальними гвинтами тримача юстують точку лазера точно на отвір. При цьому треба постаратися не зміщувати пластину. На мій досвід, якщо точка лазера зникла (перестала відбиватися від фольги), то промінь лазера потрапив в отвір і отъюстирован. Товщина склотекстоліту повинна бути такою ж, як і у плати, що виготовляється. Після цього можна бути впевненим, що лазер точно вкаже центр майбутнього отвору.

При справних деталях та безпомилковому монтажі БУ налагодження не потребує.

Верстат експлуатується понад рік. Під час роботи вільні обидві руки, тому працювати на верстаті зручно. Я не зламав жодного свердла, хоча виготовляю плати досить часто, і я не уявляю, як обходився без цього верстата раніше. Тепер сміливо купую високоякісні дорогі свердла. На свердління 50 отворів йде трохи більше півгодини. Але все ж таки необхідна обережність, є небезпека зламати тендітне свердло при встановленні плати на робочий столик верстата - ненароком стукнути по свердлу. Імовірність поломки свердла при свердлінні невелика, якщо, звичайно, не рухати плату в цей час.

Програму мікроконтролера, а також негативний та позитивний фотошаблони у форматі .pdf для перенесення малюнка друкованих провідників на заготовку друкованої плати можна завантажити з ftp://ftp.radio.ru/pub/2015/07/stanok.zip.

література

1. Atmel 8-bit AVR Microcontroller з 2/4/8KBytes In-System Programmable Flash ATtiny25/V/ATtiny45/V/ATtiny85/V. - URL: http://atmel.com/devices/attiny45.aspx.
2. Мітько В. Регулятор-стабілізатор частоти обертання свердлу. – Радіо, 2004, № 12, с. 34.
3. SGS Thomson Microelectronics. 1.2V TO 37V ADJUSTABLE VOLTAGE REGULATOR LM117/LM217/LM317. - URL: http://tec.org.ru/_bd/16/1626_LM317.pdf.
4. Програматор ТРИТОН + V5.7TU USB. - URL: http://triton-prog.ru/index.php?productID=119.
5. Лебедєв М. В. CodeVisionAVR: посібник для початківців. – М.: Додека – XXI, 2008.
6. AVR033: Getting Started with CodeVisionAVR C Compiler. – URL: http://atmel.com/Images/doc2500.pdf.

Автор: І. Паршин

Дивіться інші статті розділу Технології радіоаматора.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Штучна шкіра для емуляції дотиків 15.04.2024

У світі сучасних технологій, де віддаленість стає дедалі більш повсякденною, збереження зв'язку й почуття близькості грають значної ролі. Нещодавні розробки німецьких учених із Саарського університету в галузі штучної шкіри становлять нову еру у віртуальних взаємодіях. Німецькі дослідники з університету Саарського розробили ультратонкі плівки, які можуть передавати відчуття дотику на відстані. Ця передова технологія надає нові можливості для віртуального спілкування, особливо для тих, хто виявився далеко від своїх близьких. Ультратонкі плівки, розроблені дослідниками, товщиною всього 50 мікрометрів, можуть бути інтегровані в текстильні вироби та носитися як друга шкіра. Ці плівки діють як датчики, що розпізнають тактильні сигнали від мами чи тата, і як виконавчі механізми, що передають ці рухи дитині. Дотики батьків до тканини активують датчики, які реагують на тиск та деформують ультратонку плівку. Ця ...>>

Котячий унітаз Petgugu Global 15.04.2024

Турбота про домашніх тварин часто може бути викликом, особливо коли йдеться про підтримку чистоти в будинку. Представлено нове цікаве рішення стартапу Petgugu Global, яке полегшить життя власникам кішок та допоможе їм тримати свій будинок в ідеальній чистоті та порядку. Стартап Petgugu Global представив унікальний котячий унітаз, здатний автоматично змивати фекалії, забезпечуючи чистоту та свіжість у вашому будинку. Цей інноваційний пристрій оснащений різними розумними датчиками, які стежать за активністю вашого вихованця в туалеті та активуються для автоматичного очищення після його використання. Пристрій підключається до каналізаційної системи та забезпечує ефективне видалення відходів без необхідності втручання з боку власника. Крім того, унітаз має великий обсяг сховища, що змивається, що робить його ідеальним для домашніх, де живуть кілька кішок. Котячий унітаз Petgugu розроблений для використання з водорозчинними наповнювачами та пропонує ряд додаткових матеріалів. ...>>

Привабливість дбайливих чоловіків 14.04.2024

Стереотип про те, що жінки віддають перевагу "поганим хлопцям", довгий час був широко поширений. Однак нещодавні дослідження, проведені британськими вченими з Університету Монаша, пропонують новий погляд на це питання. Вони розглянули, як жінки реагують на емоційну відповідальність та готовність допомагати іншим у чоловіків. Результати дослідження можуть змінити наше уявлення, що робить чоловіків привабливими в очах жінок. Дослідження, проведене вченими з Університету Монаша, призводить до нових висновків щодо привабливості чоловіків для жінок. В рамках експерименту жінкам показували фотографії чоловіків з короткими історіями про їхню поведінку в різних ситуаціях, включаючи їхню реакцію на зіткнення з бездомною людиною. Деякі з чоловіків ігнорували безпритульного, тоді як інші надавали йому допомогу, наприклад, купуючи їжу. Дослідження показало, що чоловіки, які виявляють співчуття і доброту, виявилися більш привабливими для жінок порівняно з т ...>>

Випадкова новина з Архіву Системи штучного інтелекту Nvidia для будівельних майданчиків 16.12.2017 Компанія Nvidia повідомила про те, що була обрана в якості партнера компанією Komatsu - одним з найбільших виробників будівельного та гірничодобувного обладнання у світі. Суть партнерства двох компаній полягатиме у впровадженні в екосистему Komatsu систем штучного інтелекту на основі продукції Nvidia. Зокрема, системи на основі адаптерів Nvidia займатимуться візуалізацією та аналізом усіх будівельних майданчиків Komatsu. Як сказано в прес-релізі, платформа Jetson AI служитиме мозком важкої техніки, розгорнутої на будівельних об'єктах, що дозволить підвищити безпеку та продуктивність. Уся ця ініціатива названа SmartConstuction. Її суть полягає не тільки в тому, щоб оптимізувати частину будівельних процесів. Річ у тім, що у Японії дуже гостро стоїть питання старіння населення. Зокрема, на даний момент у країні є близько 3,4 млн кваліфікованих робочих будівельних спеціальностей, але в найближче десятиліття близько 1,1 млн з них піде на пенсію. У зв'язку з цим дуже актуальними стають всі питання, пов'язані з автоматизацією будь-яких процесів, які можна автоматизувати в принципі. Співпраця з Nvidia дозволить Komatsu частково вирішити цю проблему. Крім іншого, в рамках співпраці в роботу будуть включені дрони, керовані суперкомп'ютерами Nvidia. Вони займатимуться моніторингом ситуацій на будівельних майданчиках, а відповідні системи потім використовуватимуть цю інформацію для того, щоб проаналізувати, наскільки ефективно використовується та чи інша техніка. Суперкомп'ютери Jetson також використовуватимуться безпосередньо всередині будівельної техніки. Наприклад, в основі спеціальних стереокамер, які розміщуватимуться в кабінах. Вони оцінюватимуть обстановку навколо техніки та видаватиме оператору відповідні підказки.

Інші цікаві новини:

▪ Сонячна панель-сендвіч для прямої передачі енергії з космосу на земні приймачі

▪ Твердотільний накопичувач Transcend TS128GMTS810

▪ Три людські мозку зв'язали в мережу

▪ Виявлено водний астероїд

▪ Ігровий хромбук Lenovo IdeaPad Gaming Chromebook

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Радіоаматор-конструктор. Добірка статей

▪ стаття Георг Крістоф Ліхтенберг. Знамениті афоризми

▪ статья Який авіаційний пристрій повністю суперечить своїй жаргонній назві? Детальна відповідь

▪ стаття Зопник колючий. Легенди, вирощування, способи застосування

▪ стаття Восіння дерева деревини. Прості рецепти та поради

▪ стаття Доробка стабілізатора напруги LPS-2500RV. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024