Vytvořte správnou expoziční jednotku PCB z levné lampy na vytvrzování UV nehtů: 12 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:23

Co mají společného výroba PCB a falešné nehty? Oba používají zdroje ultrafialového světla s vysokou intenzitou a, jak by štěstí chtělo, tyto světelné zdroje mají přesně stejnou vlnovou délku. Pouze ty pro výrobu PCB jsou obvykle poměrně nákladné a ty pro falešné nehty jsou o něco konkurenceschopnější.

Tento návod je o tom, jak použít takové zařízení k vybudování levného světelného zdroje, vhodného pro vystavení různým materiálům citlivým na ultrafialové záření, s nimiž se setkáváme při výrobě desek s plošnými spoji, jako je fotorezistor se suchým filmem a ultrafialovou polymerovatelnou maskou.

Kromě velmi nízkých nákladů (kolem 20 $ za všechny požadované materiály) tato sestava řeší několik problémů, které jsem viděl na jiných zařízeních na intertubes:

• Kolimace: Chcete -li jednoduše vystavit desku s poměrně hrubými funkcemi, nic z toho nebudete muset dělat. Můžete použít sušičku na nehty tak, jak je, a nazvat ji den. Abyste však mohli odhalit malé funkce (podle tohoto webu až 5 mil.), Musíte zajistit, aby všechny vaše UV paprsky vycházely ze stejného směru, který je přesně kolmý na desku, kterou vystavujete.
• Rovnoměrnost osvětlení v celé expoziční rovině. Představte si, že chcete vystavit opravdu velkou desku, např. Velikost A4 nebo Letter. Chtěli byste stejné množství energie na celé desce, bez horkých nebo tmavých míst. Za tímto účelem musí mít zdroj energie určitou vzdálenost od roviny expozice a potřebujete buď velmi těsně zabalenou řadu zdrojů UV (jako jsou UV-LED diody, které mohou být poměrně drahé), nebo efektivní konstrukci reflektoru pro zdroje UV máte po ruce, na což jsem přišel.
• Expoziční čas: Nemám tušení, jak rychlý je tento zdroj s předem senzibilizovaným pozitivním měděným plátovaným materiálem, protože jsem to nikdy nepoužil, ale s fotorezistem se suchým filmem to vypadá opravdu rychle. Rychle pod dvě minuty. Jde o to, že nejsem opravdu způsobilý správně interpretovat výsledky, takže na to musím shromáždit několik dalších názorů.

Přestože je tato sestava velmi nízká, umožní vám dosáhnout výsledků, které odpovídají, nebo (v některých případech) dokonce překonají zařízení, která jsou až 10krát dražší.

Krok 1: Potřebné nástroje

• Silné nůžky
• Nějaký druh pily nebo (nejlépe) CNC routeru na vyříznutí šablon reflektorů
• Fréza na horkou drátěnou pěnu (velmi snadná výroba!)
• Horká lepicí pistole
• Starý šroubovák (postačí jakýkoli druh)
• Páječka, řezačka drátu
• Zdroj horkého vzduchu. Postačí zapalovač, ale teplovzdušná přepracovávací stanice je hezčí:)

Krok 2: Materiály

• UV lampa na vytvrzování nehtů, jako je tato
• 300x220x100mm kus XPS nebo podobné pěnové desky (pokud nemůžete získat 100mm věci, můžete použít tenčí pažbu, jen se ujistěte, že je alespoň ~ 60 mm)
• instalatéři hliníková páska
• drát
• smršťovací trubice
• stahovací pásky
• pájka
• lepící páska
• horké lepicí tyčinky
• dva kusy šrotu, překližky, tlusté lepenky, materiálu DPS nebo podobných materiálů o velikosti nejméně 110 x 60 mm

Krok 3: Stahování

Zde jsou soubory k vytvoření šablon reflektorů a vylepšené kresby kalibrační desky.

Pro šablonu reflektoru existují dva soubory s kódem g, jeden pro frézování a jeden pro řezání laserem. Existuje také SVG. Kresba desky je poskytována jako soubor orla a jako obrácený soubor PS.

Krok 4: Roztrhněte lampu na vytvrzování UV nehtů

Nejprve musíte získat svítidla a PCB z lampy na vytvrzování nehtů. Odšroubujte všechny šrouby, odpojte všechny zástrčky a odpájejte vodiče svítidel, protože všechny je třeba stejně prodloužit.

Poté odřízněte svítidla od skříně. Ujistěte se, že to neděláte s nainstalovanými žárovkami, protože by mohly brzdit! Nemusíte pracovat super čistě, stačí odříznout veškerý přebytečný materiál na straně, kam lampa vejde, protože bude přilepená k reflektoru, a proto musí být zarovnaná.

Krok 5: Vypočítejte reflektor a vytvořte šablonu

Pokud to není vaše věc, můžete tento krok přeskočit, protože jsem to udělal za vás.:)

Pro ty, kteří chtějí vědět, tady je:

Parabolický reflektor je pěkný způsob zaostřování rovnoběžných paprsků na jeden bod, ale funguje i opačně.

Jak jste si již mohli všimnout, UV trubice v sušičce laků na nehty nejsou vaše běžné kulaté zářivky s jedním kontaktem na každém konci, protože se používají ve většině komerčních fandů.

Náš reflektor tedy není ani pravidelný tvar paraboly, ale místo toho dva překrývající se.

Zde jsou měření z trubek:

Průměr trubky = 11 mm

Odsazení trubice od středu = 7,5 mm

Celková šířka reflektoru = 110 mm (polovina expoziční roviny)

Požadovaný ohniskový bod = 12 mm (ponechává asi 6 mm mezi vnější stěnou trubice a stěnou reflektoru. Mělo by to stačit, protože trubice se příliš nezahřívají)

Pro pravidelnou, jedinou parabolu, která se převádí na tyto hodnoty:

Šířka paraboly = 95 mm

Ohnisko paraboly = 12 mm

Rovnice pro parabolu (včetně fokusu) vypadá takto:

y = x^2 / 4f kde x je polovina šířky nebo průměru, f je ohnisková vzdálenost a y je výška, kterou chceme znát.

Když jsou naše hodnoty zapojeny, rovnice vypadá takto:

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

Takže naše y při x = 47,5 je 47. Nyní stačí vykreslit dvě z těchto paraboly a překrýt je 15 mm od sebe. To lze provést různými způsoby. Použil jsem freeCAD, což asi není nejlepší způsob, jak to udělat, takže se do toho nebudu pouštět.

Jakmile získáte grafické znázornění svého tvaru reflektoru, nezbývá než najít způsob, jak jej přenést na fyzický objekt, což lze provést pomocí laserové řezačky, CNC mlýnu nebo staromódního způsobu fretsaw a spousta nadávek. Pamatujte, že materiál šablony musí odolávat žáru horkého řezače drátu.

Krok 6: Odřízněte reflektor

Před krájením do svého jediného kusu pěnové hmoty je dobré si trochu zacvičit. Také před řezáním skutečného tvaru reflektoru byste měli vyříznout všechna ostatní vybrání, která chcete v pěnovém bloku (pro montáž a umístění desky napájecího zdroje pro UV lampy). Montážní otvory vytvoříte zahřátím starého šroubováku zapalovačem nebo horkovzdušnou pistolí a strčením do pěny.

Připevněte šablony k pěnové desce tak, aby byly přesně proti sobě. K tomu můžete použít horké lepidlo, ale dávejte pozor, abyste toho nepoužili příliš mnoho, abyste je mohli sundat, aniž byste později zničili pěnu. Poté horkou řezačkou drátu vystřihněte pěnu pod šablony. Řezná délka vašeho horkého drátu musí být alespoň po celé šířce reflektoru, tj. 300 mm.

Pokud je jedna polovina reflektoru hotová, opatrně odstraňte šablony a přichyťte je ke zbývající polovině. Vystřihněte pěnu, odstraňte šablony a tímto krokem jste hotovi.

Pár slov k výrobě a používání řezačky drátu:

Vyrobil jsem velmi jednoduchý z několika kusů šrotového dřeva, drátu a struny E z elektrické kytary (měřidlo 0,009, pokud si dobře pamatuji). Nejsložitější věcí je najít vhodný napájecí zdroj. Pokud nemáte přístup k laboratornímu napájecímu zdroji, budete muset experimentovat, jaký zdroj energie vám poskytne správnou teplotu. Zdá se, že lidé na webu byli úspěšní s různými druhy bradavic nebo baterií. Nejlepší způsob, který jsem viděl, je použít baterii LiPo s kartáčovaným regulátorem otáček a servomotorem. Nepoužívejte baterie LiPo bez regulátoru rychlosti, pokud absolutně nevíte, co děláte, mohly by vám vybuchnout!

Zde je velmi dobré video, které celou věc podrobně vysvětluje.

Krok 7: Make Reflector Reflective

Přestože je UV záření součástí viditelného světla, které je všude kolem nás, jeho vlastnosti jsou zcela odlišné od vlastností viditelného světla. Zrcadlo, které funguje pro viditelné světlo, nemusí fungovat vůbec pro UV. O hliníku je však známo, že je v UV spektru vysoce reflexní. Proto toto použijeme k zakrytí reflektoru.

Použil jsem hliníkovou instalatérskou pásku, která se snadno používá a funguje podle reklamy (tj. Odráží UV záření), ale trochu stojí (až 10 $ za roli). Pokud máte omezený rozpočet, můžete se dostat pryč s kuchyňskou hliníkovou fólií, ale nedoporučoval bych to, jednoduše proto, že si představuji, že je to obrovská bolest v zadku, když se snažím rozložit zkroucené věci. Rovněž instalatérská páska je samolepicí, což vám ušetří bolest hlavy při hledání nějakého druhu lepidla, které neroztaje pěnu, ze které je reflektor vyroben.

Krok 8: Namontujte svítidla

Nyní můžete lampy konečně nainstalovat do svítidel. To je pravda, lampy nainstalujete dříve, než přilepíte svítidla k reflektoru. Je to proto, že je mnohem snazší upravit žárovky tak, aby byly v ohnisku reflektoru, než bez nainstalovaných lamp.

Nyní je tato část důležitá:

Zaostření reflektoru je přesně 12 mm nad nejhlubším bodem reflektoru, takže střed vašich UV trubic musí být co nejblíže tomuto ohnisku. Všimněte si také, že reflektor ve skutečnosti není jedna parabola, ale dvě překrývající se, protože vaše UV lampy mají dvě paralelní trubice.

Krok 9: Zapojení

Když jsou všechny žárovky na svém místě, můžete vše zapojit a připojit napájecí zdroj do vybrání, které jste předtím prořízli. Prodlužte vodiče pro svítidla a ujistěte se, že jste řádně izolovali všechny body, které vedou síť nebo vysoké napětí.

Spusťte test a pokud vše funguje, přejděte k poslednímu kroku.

Krok 10: Montáž a kalibrace

Aby kolimační a homogenizační efekty reflektorů fungovaly správně, potřebujete vzdálenost asi 40 cm mezi okrajem vašeho reflektoru a vaší expoziční rovinou. Zjistil jsem, že je nejjednodušší namontovat expozici pod poličku a mít svou expoziční rovinu na jiné poličce pod ní.

Chcete -li udržet desku plošných spojů a umělecká díla na místě, můžete použít skleněnou tabuli (lépe dvě sevřené k sobě) nebo vakuový stůl/tašku (zdaleka nejlepší řešení). Ze středně velkého mrazicího sáčku, kusu plastové hadice a trošky horkého lepidla jsem vyrobil velmi hrubý (ale fungující) vakuový sáček. Přilepte kresbu na desku, vložte ji do sáčku, připojte k jakémukoli vakuu (existují levné akvarijní pumpy, které lze upravit, bude fungovat i velká (> = 50 ml) stříkačka, nebo pokud vše ostatní selže, strč si hadici do pusy a nasaj:)

EDIT: Zjistil jsem, že 60ml stříkačka a svorka z obchodu pro domácí kutily jsou ideální vakuová pumpa. Podívejte se na obrázek!

Než však budete moci použít svůj exponát, musíte jej kalibrovat, abyste věděli, jak dlouho exponovat. Znám dva způsoby, jak toho dosáhnout, a pouze jeden z nich lze provést, aniž bych musel kupovat další věci, takže toto bude ten, o kterém zde budu diskutovat.

Udělal jsem malé (opravdu, je to malé!) Rozložení desek, což je tabulka s „počítadlem“v jednom sloupci a stopami zmenšující se šířky v druhém. Po zahřátí expozice přibližně 10 minut (musíte to udělat pokaždé, když chcete vystavit desku, abyste dosáhli konzistentních výsledků) začnete desku vystavovat celou řadou kromě „10 minut“zakrytou něčím neprůhledným (např. dárková karta, jen se ujistěte, že je opravdu neprůhledná!). Po jedné minutě kartu trochu vytáhnete, abyste odkryli řadu „9 minut“atd. Po odkrytí nechte desku několik minut (5-30) sedět na tmavém chladném místě a rozvíjejte ji jako obvykle. I bez leptání desky byste měli mít přibližný údaj o tom, jak dlouho potřebujete desky vystavit, abyste dosáhli co nejlepšího výsledku. Zde je obrázek, jak by měla vypadat správně exponovaná a vyvinutá stopa.

Dalším způsobem, jak to udělat, je použít Stoufferovu stupnici, jak je popsáno zde.

Krok 11: Závěr a poděkování

Zatímco továrně vyráběné PCB jsou snadněji dostupné než kdy dříve, stále existuje několik mezer, kde je DIY proveditelnou alternativou. Představte si, že potřebujete desku vyrobenou právě teď, nebo pouze jednu, ale velkou, nebo mnoho iterací, kterými může deska během vývoje projít. V takových případech může mít 10 desek vyrobených pokaždé, když je potřebujete, trochu drahé, nemluvě o tom, že musíte čekat +4 týdny, než dorazí k vašim dveřím.

Existuje také nespočet možností výroby desek plošných spojů doma, včetně směrování izolace a přenosu toneru, ale tradiční metoda (fotochemické obrábění) přináší zdaleka nejlepší výsledky.

Exponátor v tomto pokynu je založen především na zde popsaném zdroji ultrafialového záření, ale jeho konstrukce je stále desetkrát dražší než jeho konstrukce. Jedna věc, kterou jejich design má, ale ještě jsem nepřidal, je kolimační mřížka, hlavně proto, že laserová řezačka v našem místním makerspace byla několik týdnů rozbitá, takže jsem ji nemohl vyrobit. Možná přidám jeden později a podám zprávu o výsledcích, ale prozatím jsem s výsledky této super levné stavby opravdu spokojený.

Dalším velkým zdrojem inspirace byla různá videa a pokyny od skvělého Davida Windeståla na adrese rcexplorer.se. Ten chlap má opravdu šílené schopnosti!

Pokud máte připomínky, opravy nebo cokoli jiného, napište komentář. Pokud vás zajímají mé další projekty, můžete se podívat na můj blog.

Krok 12: Více kalibrace a skutečné výsledky

První návrh kalibrační desky, který jsem vytvořil, bylo rychlé a špinavé rozvržení, které jsem vytvořil, aniž bych o tom příliš přemýšlel. Chtěl jsem však zjistit, čeho je můj nový exponát skutečně schopen, a tak jsem vytvořil vylepšený, tentokrát se čtyřmi skupinami svislých stop, 7, 6, 5 a 4 mil s mezerami. Inzerované rozlišení 5/5 mil bylo z původního designu think and tinker, který má kolimační mřížku. Jak ukazují obrázky, tato mřížka se nezdá být nezbytná k dosažení 5/5 mil.

UPRAVIT:

Vytvořil jsem ještě jeden návrh kalibrační desky, který jsem vystavil na film, abych jednou provždy věděl, co je co. No, teď už vím. I se skutečnou fotografickou tvorbou je 5/5 mil. To nejlepší, co je prakticky dosažitelné. 4/4 mil funguje, ale na této úrovni záleží na každém zrnku špíny a moje domácí laboratoř prostě není dost čistá. Není to tak, že bych obvykle použil něco menšího než 10 mil (samozřejmě kromě určitých stop), i když mám desky vyrobené v továrně.

Jsem tedy spokojený s tím, jak to dopadlo? Vsadím se, že jsem! Expoziční jednotka za méně než 30 EUR, která je schopná 5/5mil funkcí (a teoreticky ještě více), jedinou nevýhodou je, že není tak efektivní jako ty fantastické nové LED boxy, každý nyní staví. Ale bezpochyby mnohem levnější!