Двигатели для станка печатных плат. Регуляторы для ручной сверлилки плат
Здоровья всем читателям Муськи!
Благодаря этому замечательному сайту обзавелся множеством полезных вещей и знаний и в ответ решил написать первый отчет о недавно разработанном устройстве. В процессе разработки устройства столкнулся с рядом проблем и успешно их разрешил. Возможно, кому-то из коллег-новичков описание некоторых решений поможет в творчестве.
Для изготовления печатных плат обзавелся микродрелью и стойкой для нее, превращающей дрельку в сверлильный микростанок. Необходимость этого возникла после кучки переломанных сверл 0.5-1мм при использовании в шуруповерте и китайском дремеле. Но, как оказалось, пользоваться таким инструментом без регулятора оборотов невозможно. Регулятор решил сделать самостоятельно, попутно получив новые знания.
Радиолюбительский опыт у меня небольшой. В детстве по книге Борисова собрал несколько приемников, да моргалок на мультивибраторах. Потом пошли другие увлечения и дела.
А тут по случаю заметил Arduino, лихо наваял макетов метеостанций, роботов, и захотелось автоматизировать при помощи микроконтроллеров все, до чего дотянусь. Размеры контроллеров шли по убыванию размеров и облегчению встраивания – Arduino UNO, Arduino Pro Mini, потом кучка ATMega328P, и для самых мелких и простых устройств приобрел ATtiny85.
Тиньки покупал более года назад и они лежали и ждали свой очереди.
Скриншот заказа
(там еще термоусадка в заказе была, потому общая цена выше)
МК приехали как обычно в пакете с пупыркой, сами кучкой в отдельном полиэтиленовом пакетике. Лучше бы конечно в жестком коробке или в пенке, но и так ничего не погнулось и все рабочие.
Поначалу паял схемки на макетных платах, но почитав про ЛУТ, понял, что вполне реально и гораздо удобнее все собирать на нормальных печатных платах.
Также понемногу начал собирать полезный инструмент, среди которого оказалась микродрелька МД-3 с цанговым патроном и станочком для сверления мелких отверстий. Можно было бы конечно купить только цангу, а двигатель откуда-нибудь выковырять, но решил приобрести готовое в местном магазине.
Печатаем на лазернике рисунок на глянцевой фотобумаге Lomond для струйной печати. Но совать в новенький принтер совсем не предназначенную для него бумагу было стремно. Нашел в сети предупреждения, что глянцевое покрытие струйной бумаги может расплавиться, прилипнуть к печке и угробить принтер. Для уверенности провел эксперимент - покатал по поверхности этой бумаги нагретый до 200С паяльник (точную температуру печки так и не нашел, но около того), бумага чуть покоробилась, но ничего не плавилось и не прилипало - значит можно и в принтер.
Наутюжил рисунок на плату, смыл бумагу. На плате остался весьма качественный рисунок проводников и прилипший глянцевый слой бумаги. Автор технологии рекомендовал удалять его не сильно липкой изолентой, но как я ни старался, либо глянец ничуть не удалялся, либо вместе с ним отрывались проводники. Надписи тоже сразу на изоленту перешли. Намучившись, взял шило, и, процарапав между проводниками, содрал почти весь глянец. Дело тонкое и утомительное, надо что-то придумывать. Потом, делая вторую и третью платы, искал способ избавиться от проклятого глянца, но печать ни на журнальной странице, ни на основе самоклейки не давали такого качества рисунка, дорожки расплывались или отваливались. Но зато понял, что и глянец фотобумаги счищать под ноль не обязательно - достаточно хоть чуть процарапать между дорожками для доступа раствора к меди, а местами стравилось и без царапин, сквозь глянец.
Травить медь решил раствором перекиси водорода и лимонной кислоты как наиболее доступным составом. Возможные варианты химии для травления с расчетами можно посмотреть вот здесь
Перекись взял из аптечки, куплена была года 3 назад, срок годности вышел года 2 как, думал уже выдохлась и работать вообще не будет. Однако ошибся, плату протравило весьма бодро - минуты за три. Вот результат:
Одна дорожка пострадала от царапания шилом, ее восстановил откусанным выводом резистора. Плюс незначительные прорехи от попытки применения изоленты. Надо обзавестись подходящим маркером, а пока где смог подмазал лаком.
Плату залудил паяльником с применением оплетки. Напаял детали. 
Высокие латунные стойки вкрученные в друг друга с обоих сторон платы через крепежные отверстия – удобная штука, можно плату без корпуса во время монтажа и отладки ставить на стол любой стороной не опасаясь чего либо помять или замкнуть.
Из наиболее трудоемкого было подлезть и припаять выводные светодиоды со стороны проводников. В качестве лицевой стороны решил использовать сторону пайки, т.к. на ней высота деталей гораздо меньше, а пропуск сквозь плату вала переменного резистора уменьшает его длину до нужной.
Конденсатор C2 на схеме подключенный к Reset запаивать не стал, т.к. он хоть и повышает надежность запуска устройства, но при перепрошивке МК может помешаться.
Микроконтроллер запаивал в последнюю очередь, перед этим подключив плату к БП и убедившись, что ничего сразу не выгорит и стабилизатор выдаст штатные 5В. Ничего не задымилось и потому подключаем на штырьки ICSP программатор и заливаем тестовую прошивку.
Прошивку для устройства будем писать в знакомой многим среде программирования Arduino, предварительно добавив в нее поддержку микроконтроллеров ATtiny, скачав и распаковав их в папку Arduino/hardware.
Тестовый скетч (приводить смысла не вижу) просто считывал состояния входных сигналов и отображал их на имеющихся выходных с подключенными светодиодами. Т.к. входных у нас 4 канала, а выходных только 2, пришлось провести проверку в несколько этапов.
Все заработало как и ожидалось, за исключением одного - не читалась кнопка, подключенная к одному каналу с зеленым светодиодом, а светодиод горел заметно ярче красного. Замеры тестером показали, что в состонии PB0 в качестве выхода через светодиод течет более 20мА и на нем падает всего 2.1В. А в состоянии входа с внутренней подтяжкой на ноге всего 1.74В при отпущеной кнопке и 0.6В при нажатой. Неудивительно, что постоянно читается 0. Низковольтный зеленый светодиод даже не светясь при протекании микроамперного тока просаживал напряжение на ноге. Теперь понятно для чего в исходной статье последовательно подключали 2 светодиода.
Но ставить второй светодиод светить внутрь коробки тупо в качестве балласта (и на лицевой панели 2 одинаковых тоже не нужны) показалось несколько кривым решением. Задумался как еще можно приподнять напряжение в цепи светодиода и вспомнил про ВАХ стабилитрона. Если подключить последовательно со светодиодом встречно ему стабилитрон на 2В (чтобы работал штатно, на обратной ветви ВАХ), то получится как раз то, что нам надо. Когда горит светодиод на токе 10мА - стабилитрон пробивается и не мешает протеканию тока, а лишь стабилизирует падающее на нем напряжение на заданном уровне. Нужно лишь заменить токоограничивающий резистор, из расчета, что нужно уже подавить напряжение Uрез=5В-2.1В-2.0В=0.9В на 10мА, т.е. R=90 Ом. А когда нога переключена на вход с подтяжкой - благодаря крутизне ветви ВАХ до момента пробоя перехода, стабилитрон эквивалентен высокоомному резистору и на нем упадет опять же около 2В, подняв напряжение на ноге МК при отпущеной кнопке до 4В, что уже прочитается как TRUE. При нажатии кнопки нога окажется подтянутой к 5В внутренним резистором сопротивленим около 40КОм (по моим расчетам), а к земле - резистором 5КОм (который зашунтирует цепь светодиода), т.е. на ней будет те же 0.6В и считается FALSE.
Подпаял стабилитрон навесом последовательно с резистором и кнопка заработала как надо.
Теперь настала очередь проверки работы ШИМ и тут тоже возникли проблемы. Стандартная ардуинская команда AnalogWrite(нога, заполнение) работать не желала. Значит что-то не так с библиотекой для тиньки. Полез шерстить даташит на МК и просторы интернета.
Выяснилось интересное:
- на выводы 5, 6 (PB0, PB1) могут быть выведены 2 канала ШИМ (OC0A, OC0B) работающие каждый со своей уставкой заполнения (но одинаковой частотой) от Таймера 0;
- на выводы 2, 3 (PB3, PB4) может быть выведен третий канал ШИМ работающий от Таймера 1, причем на ногу 3 может быть выведен прямой сигнал ШИМ (OC1B), а на ногу 2 - его же инверсная версия (/OC1B). Но вывод идет либо только на 3 ногу, либо на обе сразу. А нам надо ШИМ на 2 ноге, хотя бы инверсный (программно его инвертируем обратно), так что придется конфигурировать вывод на 2 и 3 ноги, и на 3 сигнал не пройдет только потому, что она объявлена входом.
Так вот, насколько я понял, в пакете поддержки ATtiny для Ардуино канал ШИМ от Таймера 1 может выводиться только на ногу 3. Видимо вывод его же инверсной версии посчитали излишеством. Придется сконфигурировать таймер и ШИМ самостоятельно (см. код, функция PWM3_init), вместо использования AnalogWrite.
Еще заметил, что при перенастройке Таймера 1 сбивается работа функции millis() – оказывается, по умолчанию для внутренних часов используется Таймер 1. Но можно перенастроить время на Таймер 0 при помощи макроопределения в файле Arduino\hardware\tiny\cores\tiny\core_build_options.h
/*
For various reasons, Timer 1 is a better choice for the millis timer on the
"85 processor.
*/
#define TIMER_TO_USE_FOR_MILLIS 0
Чем мы и воспользуемся, поскольку Таймер 0 в этом проекте как раз полностью свободен.
Также возник вопрос по диапазону уставки оборотов, читаемой с переменного резистора. Автор исходной схемы добавил последовательно с переменником 10K постоянный резистор 36K, видимо из расчета чтобы код АЦП вписался в диапазон 0-255. Реально получилось 0-230, причем максимум плавал. А хотелось бы именно 0-255 для соответствия полной шкалы уставки с 8-битным ШИМом. Для этого я выпаял постоянник и заменил перемычкой на +5В, АЦП стал читать весь диапазон, а 4 младших бита отбрасываем программно. И зачем нужна была лишняя деталь?
После тестовых испытания каналов ввода вывода загружаем в микроконтроллер боевую прошивку, написанную на С в среде Arduino по мотивам исходников на Бейсике автора исходной схемы.
Текст программы
// Attiny85 at 1MHz
// Не забыть задать таймер 0 для millis и др!
// Arduino\hardware\tiny\cores\tiny\core_build_options.h -> TIMER_TO_USE_FOR_MILLIS 0
#include
Подключаем в качестве шунта 5 ваттный резистор 2.2 Ом. Для защиты схемы от индуктивных выбросов напряжения на заднем фронте ШИМ подключаем параллельно мотору диод Шоттки SS34, а для подавления помех от коммутации обмоток – конденсатор 100нФ. И начинаем испытания по управлению мотором дрели.
Сразу достает зубодробильный вой ШИМа на 4КГц (1МГц/256). Добавляем настройку делителя /4 - сразу полегчало, хотя писк никуда не делся, но 1КГц почему-то переносится гораздо легче даже при продолжительной работе.
В ручном режиме обороты мотора нормально регулируются 0-100%, а в автоматическом АЦП цепи обратной связи все время читает MAX значение и ничего не работает. Попутно замечаю, что плата громко пищит даже при отключенном моторе. WTF?
Берем тестер, откапываем осциллограф и начинаем изучать, что же мы выдаем и чего получаем. И роняем челюсть. На шунте вместо пологих волн тока через индуктивность в начале импульсов ШИМ видим иголки в десятки вольт. Значит, через шунт течет импульсный ток в десяток ампер! Причем даже при отключенном двигателе. Не удивительно, что плата зазвенела. Но что же замыкает цепь без двигателя? Крошечный конденсатор 100нФ! Помехи при коммутации обмоток он может и подавит, а пока устраивает кратковременное КЗ на каждом периоде ШИМ! Вывод - помехоподавлящий конденсатор не совместим с ШИМ управлением и контролем с помощью шунта, надо убирать.
И тут до меня доходит, что эти высоковольтные выбросы идут почти прямо на АЦП тиньки (т.к. тут амплитудный детектор, то конденсатор на ноге заряжается до максимального напряжения в иголке и благополучно хранит его, т.к. разряд только через утечку диода). Тинька вроде пока помирать не собирается, но что с ее ногой? Приборы показывают постоянное напряжение на ноге 5.2В, выше напряжения питания, но куда делось остальное? Вспоминаем - для борьбы с перенапряжениями в нем есть специально обученные диоды на «+» и «-« питания, стравливающие излишек в БП. Но встроенные диоды хилые и сильно рассчитывать на них не стоит.
Убираем чертов конденсатор, меряем ногой напряжения - работает! Надежные МК делает Atmel! Видимо спасло, что емкость конденсаторов невысока была, немного заряда прокачивали.
Без конденсатора иголки пропали, плата перестала музицировать, нога вроде реально меряет амплитуду тока ШИМ импульса. Запускаем процедуру настройки и пробуем сверлить. Вроде все как надо - при нагрузке добавляет обороты, при выходе сверла сбрасывает. Но не только - несколько раз в минуту самопроизвольно без нагрузки разгоняется и тормозится. Почему непонятно, приборы ничего не показывают. То ли нога подгорела, то ли емкость проводов генерит незаметные иголки как тот кондер, то ли помехи от того же коллектора лезут.
Тут решил бороться с проблемой кардинально, ибо обратил внимание, что больше ни в одной схеме пиковый детектор не используется. Наоборот, везде контролируется интегральное значение тока, пропущенное через RC-фильтры. И такие измерения как раз нечувствительны к помехам в виде единичных выбросов. Меняем диод на резистор - и амплитудный детектор превращается в ФНЧ.
Изменяемое АЦП напряжение упало сразу на порядок - действующее напряжение гораздо ниже амплитудного в случае сигнала в виде пологих волн с паузами между ними. Ловить пришлось напряжение около 0.2 В. Можно конечно было увеличить сопротивление шунта, но для того ли мы городили ШИМ, чтобы греть атмосферу. А еще при большом заполнении ШИМ и нагрузке на мотор можно получить перенапряжение. Потому придется работать с низким U холостого хода.
Реакция на нагрузку похоже тоже замедлилась. Разгон начинается примерно через полсекунды, но большой проблемы в этом не вижу - как раз сверло выставится и пройдет медь на малых оборотах. И больше никаких ложных стартов. Можно работать.
Финальная схема устройства:
Устройство было смонтировано в корпусе, в роли которого выступила герметичная электромонтажная «Коробка Тусо распаечная пластиковая без сальников 120х80х50 мм, IP55 серая 67052 Рувинил Россия». Хотелось найти более плоскую, но ничего типа 110*60*30 не нашел. Чтобы не разводить гирлянды на столе, скрутил регулятор с БП в единое целое. Кирпич получился знатный, но нам его и не в кармане носить. И хотя после сверления пары десятков отверстий, сколько-нибудь заметного наощупь нагрева ключевого полевика, шунта и стабилизатора заметно не было, насверлил немного вентиляции на дне и задней стенке.
С тех пор станочек с регулятором участвовал в создании еще 2 плат (сколько ему потребовалось сверлить можете глянуть по словам «AVR Fusebit Doctor». Его работой весьма доволен.
Еще хочу отметить, что твердосплавные сверла с Али имеют хвостовик 3.2 мм, а цанги были только 3.0 и 3.5 - в одну сверло не лезет, а в другой не зажимается. Намотал на сверло медной проволоки и кое-как вставил в 3.5 мм, но некрасиво. Если кто встречал цангу на 3.2 диаметром 6 мм (везде разве что дремелевские, со сточенным до 5мм хвостом), подскажите.
При смене сверл процедуру настройки приходится проходить заново – видимо на токе двигателя сказывается разный момент инерции «тощего» обычного сверла и твердосплавного с утолщенным хвостовиком. Но это делается быстро и не напрягает. Желающие могут добавить в прошивку сохранение профилей сверл:)
Неоднократно встречал совет сверлить платы под слоем воды, чтобы не дышать стеклянными опилками. У меня не получилось. Точно спозиционировать сверло, когда оно высоко, мешает преломление в воде, глазомер косячит. А когда сверло входит в воду, начинает идти рябь и вообще ничего не видно. Надо что ли остановленную дрель выставлять, а потом включать? В итоге, миску с водой просто поставил рядом и периодически макаю в нее плату – чтобы смочить и смыть опилки. В этом случае опилки сырые и тоже не летят, собираются конусом над отверстием.
И еще одно лирическое отступление, про мелкий крепеж.
В устройство решил поставить разъем питания типа «DS-225, Гнездо питания на панель». Для его крепления требовались винтики с гайками с резьбой 2.5мм. В кладовке ничего подходящего не нашлось, а тут еще вспомнил, что в другое поделие 2мм винтики требуются. Значит стоит пополнить коллекцию крепежа, чтобы в следующий раз ради гаечки на другой конец области не лететь. В строительных магазинах ничего меньше M3 не попадалось, значит надо искать специализированные.
Первым относительно удобным магазином оказался сетевой
Внутри глаза разбежались от всяких полезностей, но вот незадача – самые малые винтики были только M2.5 одной длины, а вот гаек и шайб к ним нет и не бывает! Впечатлила продажа гаечек поштучно за 2р/шт и ссыпание всего купленного в один мешок-майку (мелких пакетиков для разных размеров не было). Опять же накладно брать про запас разных размеров.
Выручил другой магазин крепежа –
Вот там есть реально все в наличии, от М1.6, с разным шлицем и головой, с продажей поштучно и на вес, и по цене на порядок ниже предыдущего конкурента. Вот только надо сразу ехать в магазин-склад на ул.Плеханова, а то я поначалу зашел в магазин около метро Перово и сильно удивился озвученной цене. И выяснилось, что у них исключительно нержавейка, а за обычным крепежом надо ехать на перекладных в промзону.
С изобретением станков человечество серьезно продвинулось в сфере производства различного рода деталей и механизмов. Станки стали настоящим подспорьем для любого, кто намеревается обрабатывать металлы, дерево и любые другие материалы.
Ведь эти устройства изначально предназначаются для выполнения довольно специфических работ, которые по-другому вам качественно выполнить не удастся.
Самодельный станок для печатных плат из направляющей рейки
К такому оборудованию относится и сверлильный станок для печатных плат, что используется в электромеханике и смежных производственных сферах.
1 Общая информация
Любой станок – это специальный прибор, который собирают из нескольких составляющих. Задача этого прибора заключается в придании человеку возможности обработать тот или иной инструмент с большой точностью. То есть практически исключить из процесса конкретно ручной труд.
Это совершенно необходимо в работе, где нужна точность. Если при этом используется деталь из металла или любого точного материала, то без использования станка вам будет просто не обойтись.
Читайте также: о назначении и видах цанг.
Станок состоит из станины, переходников, установки под движок и еще нескольких механизмов. Все они собираются в единую конструкцию, что жестко зафиксирована в одном или нескольких положениях.
Стандартные и самые дешевые станки или мини-станки, если мы говорим об оборудовании, что предназначается для обработки миниатюрных деталей, могут перемещаться только по одной оси. То есть перемещение рабочего сверла выполняется сверху вниз. Это базовая функция станка, без которой его и станком назвать-то нельзя.
Пневматическое горное сверло для станка
Более продвинутые модели можно точно настраивать на определенную координату, которая выставлена на столе. Это уже могут быть даже полуавтоматические или автоматические модели.
Как вы сами понимаете, именно четкая фиксация на прочной раме и возможность практически исключить человеческий фактор непосредственно в выполнении работ по сверлению – это основной плюс станков.
1.1 Особенности станков для печатных плат
Станки для печатных плат – это одна из разновидностей подобного оборудования. Вот только такие агрегаты, как правило, являются мини-образцами. И это вполне очевидно, ведь работать на них необходимо с печатными платами.
Для тех, кто не знаком с электротехникой проясним, что печатные платы – это по сути основания для любой микросхемы или электронной мини-цепочки. Практически каждый прибор в своей конструкции имеет хотя бы одну печатную плату. В особенности это касается приборов, что работают на электричестве.
Для образования единых стандартов в электротехнике и создания устойчивого основания были введены печатные платы. Производят их из диэлектрика, на который прикручивают или припаивают различного рода детали и соединения.
Плата может содержать на себе как мелкий транзистор и вывод к нему от элемента питания, так и огромное количество деталей, столь миниатюрных, что неподготовленный человек их даже не рассмотрит (речь идет о компьютерном оборудовании).
Конечно, в данной ситуации стоит отметить огромное количество печатных плат, что различаются по своей конструкции, используемому материалу и т.д. Но отметим, что все они являются разновидностью одного элемента, что выполняет функции основания для микросхем.
Простейшие платы оборудуют дополнительными элементами за счет их прикручивания и последующей пайки. Как вы сами понимаете, для прикручивания деталей необходимо проделать в плате отверстия.
Читайте также: о станках ТВ и их назначении.
Причем проделывать надо их с филигранной точностью. Расхождение даже в полмиллиметра может быть если не фатальным, то очень ощутимым. Особенно если вы собираетесь заполнить плату полностью.
Установка сверла на станок
Чего только стоит тот факт, что сверла для мини-станка по печатным платам в своем диаметре могут начинаться от образцов в 0,2-0,4 мм. И это если говорить о дешевых станках. Более продвинутое оборудование для создания сложных микросхем будет использовать еще более миниатюрные инструменты.
Как вы сами понимаете, обрабатывать подобные детали вручную – дело не из легких. Даже если вам и получится сделать парочку отверстий в нужном месте и нужной толщины, то займет этот процесс слишком много времени, а результат может быть испорчен единственной ошибкой.
Использовав же станок для печатных плат, работа существенно упрощается
и становится практически механической. Равно как и повышается ее производительность. Да и конструкция такого оборудования сложностью не отличается, поэтому создать его можно своими руками.
к меню
2 Конструкция станка
Конструкция мини-станка для обработки печатных плат имеет довольно простую схему. По сути, этот станок мало чем отличается от стандартных сверлильных моделей, только он намного меньше и имеет несколько нюансов. Практически всегда мы рассматриваем настольный сверлильный мини-агрегат, так как он будет иметь размеры, что редко превышают отметку в 30 см.
Если рассматривать самодельный образец, то он может быть чуть больше, но только за счет того, что человек, который собирал его своими руками, просто не смог оптимизировать конструкцию должным образом. Такое бывает, если под руками попросту не находится подходящих деталей.
В любом случае станок, даже если он собран своими руками, будет иметь небольшие габариты и весить до 5 килограмм.
Опишем сейчас непосредственно конструкцию станка, а также детали, из которых его надо изготовить. В качестве основных составляющих при сборке мини-устройства для сверления плат используют:
- станину;
- переходную стабилизирующую рамку;
- планку для перемещения;
- амортизатор;
- ручку для манипуляций с высотой;
- крепление для движка;
- движок;
- блок питания;
- цангу и переходники.
Так выглядит готовый самодельный сверлильный станок для печатных плат
Итак, список используемого оборудования достаточно объемный, но на самом деле ничего сложного здесь нет.
2.1 Разбор конкретных деталей
Обратимся теперь к конкретным деталям, что уже были названы выше, а также дадим рекомендации по их подбору.
Для начала отметим, что мы сейчас описываем самодельный станок, который по сути можно собрать из подручных средств. Конструкция заводских образцов отличается от описанной нами только применением специализированных материалов и деталей, которые в домашних условиях создать практически невозможно. Придется покупать.
Начинается самодельный мини-станок, равно как и любой другой станок, со станины. Станина выполняет функции основания, на ней держится вся конструкция, на нее же монтируют поддерживающую деталь, на которой крепится обрабатываемая плата.
Станину желательно делать из тяжелой металлической рамки. Вес ее должен быть больше, чем вес всей остальной конструкции. Причем расхождение может быть довольно внушительным. Только так вы добьетесь стабильности агрегата во время работы. Особенно это касается моделей, что собираются своими руками.
И не стоит обманываться, когда видите приставку мини. Мини-станок – это такой же станок, и он все так же требует качественной стабилизации. Под станину часто прикручивают ножки или что-то подобное, чтобы дополнительно зафиксировать ее положение.
Самодельный сверлильный станок со стабилизационной рамкой
Стабилизирующая рамка является креплением для всего механизма. Ее делают из рейки, уголка или чего-то подобного. Предпочтительно использовать деталь. Планка для перемещения может быть самой разнообразной конструкции и часто совмещается с амортизатором. Иногда, амортизатор и сам является планкой для перемещения.
Эти две детали выполняют функции вертикального смещения станка во время работы. Благодаря им, станок можно быстро и без лишних усилий эксплуатировать.
Вариантов решений для выполнения таких деталей есть очень много. Начиная от самодельных или снятых с офисной мебели раздвижных реек на пружине, до профессиональных амортизаторов масляного типа.
Ручка для манипуляций крепится непосредственно к корпусу станка, амортизатору или стабилизирующей рейке. С ее помощью можно осуществлять давление на конструкцию, опуская и поднимая ее по своему желанию.
К стабилизирующей рамке уже прикрепляют планку для двигателя. Это может быть даже обычный деревянный брусок. Его задача – вывод движка на нужное расстояние и его надежная фиксация.
Движок монтируют на крепление. В качестве движка тоже можно пользоваться огромным количеством деталей. Начиная от дрели, и заканчивая движками, что сняты с принтеров, дисководов и другой офисной техники.
Сверла для сверления отверстий в печатных платах
К движку цепляют цанги и переходники, которые будут основание для крепления сверла. Тут уже можно дать только общие рекомендации, так как переходники всегда подбираются индивидуально. Влияние на их выбор окажет вал двигателя, его мощность, тип используемого сверла и т.д.
Блок питания для мини-станка подбирается такой, чтобы он мог обеспечивать движок нужным напряжением в достаточных количествах.
2.2 Технология сборки станка
Теперь обратимся к общему алгоритму, по которому ведется сборка агрегата для сверления печатных плат своими руками.
- Монтируем станину, крепим к ней ножки.
- Устанавливаем рамку держателя основной конструкции на станину.
- Крепим к рамке механизм перемещения и амортизатор.
- Монтируем крепление для движка, как правило, оно фиксируется на рамку перемещения.
- Устанавливаем ручку на крепление для двигателя.
- Устанавливаем движок и регулируем его положение.
- Прикручиваем к нему цангу и переходники.
- Монтируем блок питания, подключаем его к движку и сети.
- Подбираем и фиксируем сверло.
- Тестируем работу механизма.
Все соединения и их тип можете подбирать по своему усмотрению.
Однако рекомендуется использовать болты и гайки, чтобы иметь возможность в нужный момент разобрать конструкцию, заменить ее составляющие или улучшить всю схему действия станка.
к меню
2.3 Самодельный станок для сверления печатных плат (видео)
Сверлильный станок для печатных плат своими руками.
Почти год назад собрал, наконец то и я станочек для для сверления печатных плат. До этих пор я, как и многие другие пользовался небольшим движком с насаженным на вал патроном.
В один день меня все это достало, и я решил, сконструировать, что то своё. Думал сначала сконструировать что то своей собственной конструкции, благо уже кое что подобрал для механизма подачи и перелопатил просторы интернета в поисках подходящих конструкций для повторения.
Должен сказать, что есть все таки конструкции заслуживающие внимания, и сделанные красиво и грамотно. Но есть и такие словно топором сделаны.
Но тут как то на блошином рынке мне попался на глаза скелет от микроскопа в весьма плачевном состоянии. Ума не приложу как люди от науки смогли довести его до такого состояния.
Сторговался за десятку евро. Уже на работе я всё это добро перебрал, перемыл, восстановил механику и убрал все люфты. Далее, я удалил наклонную консоль и вместо неё изготовил из Д16Т горизонтальную. Из того же материала сделал и крепление электродвигателя. Теперь конструкция получалась компактнее по высоте, и внешне приобрела очертания станка. Крепление деталей к станине делал при помощи штифтов и болтов.
Немного отойду от темы и расскажу о себе. Работаю я в автосервисе, поэтому в своей конструкции использовалось всё, что валялось под ногами и могло найти применение. Из оборудования в основном пользовался настольно сверлильным станком полу артельного производства. Все операции такие как: сверление и фрезерование, шлифовку и некоторые токарные, я делал на нём. Из инструмента использовал напильники, надфили, сверла, развертки, метчики, ножовку и многое другое, всего не перечислить. В общем, по времени у меня ушло на всё это пару месяцев (все делалось в свободное от работы время). Получилось все замечательно, но разочарование наступило после первого же включения. Причиной была вибрация создаваемая патроном.
Случилось так, что когда то давным-давно мне попался в руки заклинивший Опелёвский бензонасос. И пораскинув немного мозгами, я его переделал в сверлилку. Характеристики у этого движка довольно солидные. Однажды пробовал сверлить им сталь применив сверло ∅6мм.
Должен отметить, что не каждый электро бензонасос может подойти для этих целей. У меня этого добра валяется немало, и я однажды » анатомировал » десяток разных моделей. Тут есть достаточно много разных неприятных моментов связанных с конструкцией самого электродвигателя. Хотя, при большом желании и умении я думаю можно сделать все что угодно.
Когда держишь движок в руке и сверлишь, то небольшие огрехи такие как вибрация и эксцентриситет почти не ощутимы. В станке же все по-другому. И тогда я стал искать другой патрон под свой движок. Этот патрон имел резьбовую посадку на вал, и делать новый переходник под него, было бы пустой тратой времени. Цанговый вариант даже не хотел рассматривать. На мой взгляд патрон инструмент универсальный, а цанга предусматривает сверла определенных размеров. Чуть диаметр не тот и сверло или не вставляется или описывает круги.
И я нашёл то, что искал у одного продавца инструментов. Патрон оказался производства Поднебесной, но выглядит на удивление довольно культурно, качество исполнения просто великолепное. Да и по деньгам не так уж дорого всего 8 европейских рублей, в переводе на наши Молдавские леи.
Вот данные по патрону
Размеры:
- внешний диаметр - 21.5мм
- больший диаметр конуса - 6.350 мм
- меньший диаметр конуса - 5.802 мм
- длина конуса 14,5 мм
- эллипс 0,02 мм
Конус: JT0 (2 градуса 49 минут 24.7 секунд)
Диаметр сверла: 0.3мм - 4мм
Вес: 73.3г
И, даже продавец патрона пообещал помочь с переходником под патрон. Но время шло, а переходника всё не было. Примерно через полгода, так и не дождавшись заветного переходника, решил обратиться к знакомым токарям. Но и там меня ждало разочарование. Я в принципе и не питал больших надежд на этот счет, потому как знал что на станках производства 70 х, 80 х годов большой точности не получить. Тогда решил попробовать сделать конус своими силами. Казалось бы, задача невыполнимая, но как говорят все гениальное просто. Я обратил внимание на одну авто деталь. Ею является форсунка от механического впрыска топлива бензиновых автомобилей 80 - х, 90 -х годов производства фирмы BOSCH.
На первом фото: форсунки (инжекторы) в исполнении 1 – из стали, 2 – из латуни, 3 – обрезанная и просверленная заготовка, 4 – готовая заготовка, 5 – заготовка насаженная на ось.
Чем меня привлекла эта деталь? А прежде всего тем, что в ней есть уже готовое сквозное отверстие. Во вторых сделана она с очень высокой точностью. Это так называемая прецизионная механика. В третьих у меня этого добра пришедшего в негодность собралось уже не мало. Поэтому было на чем экспериментировать. В конце концов после некоторых экспериментов, удалось получить то что хотелось.
Как я уже сказал, у меня в распоряжении есть только настольно - сверлильный станок. Вот на нём я и делал свои заготовки. Сверление отверстий делал несколько необычным способом, то есть саму заготовку зажимал в патроне станка, а сверло в специальном приспособлении сделанном из двух металлических брусков с просверленными по центру отверстиями разного диаметра (см.рис.).
Можно так же использовать держатель для метчиков. При сверлении желательно использовать новые сверла и вылет сверла должен быть как можно короче. Тогда вероятность отклонения от центра будет минимальной. Под выступающую нижнюю часть сверла можно подложить любой предмет с параллельными плоскостями и имеющим сквозные отверстия. Подойдут любые втулки, подшипники, плиты ДСП или МДФ.
Первоначально сверлится отверстие под диаметр вала двигателя. В данном случае диаметр вала двигателя моего станка составляет 6 мм. Диаметр сверла берется на 0,1 мм меньше то есть 5,9 мм. Далее сверлится сквозное отверстие под резьбу М 4. Резьба нужна для того чтобы можно было выпрессовать заготовку с вала в случае необходимости. Заготовок желательно сделать несколько штук, так как не исключено биение заготовки на валу, или отклонение отверстия от центра.
При изготовлении заготовки из калиброванного прутка, в начале после предварительной разметки нужно предварительно сделать заход центровочным сверлом. Если же есть возможность сделать заготовку на токарном станке, то тогда задача намного упрощается. Но это только первый этап. Далее необходимо слегка нагреть заготовку и насадить без усилий на вал двигателя. После остывания заготовка удерживается на валу очень прочно без всяких дополнительных винтов. Это так называемая горячая посадка. После этого проверил заготовку на биение и отклонение центра. Меня устроила вторая по счету из изготовленных. Поверхности сопрягаемых деталей не должны иметь следов смазки, так как при нагреве смазка выгорает, и сопрягаемые детали как бы склеиваются между собой. В дальнейшем их при необходимости разъединить будет очень непросто.
Как то пообщавшись со своим товарищем ещё по студенческой скамье, появилась идея дальнейшего продолжения задумки. Посидев пару часов за компьютером, смоделировал приспособление для шлифовки конуса. Изготовление этой оснастки заняло ещё пару часов. А изготовление то есть шлифовка конуса около сорока минут. И то с перерывами на замеры. Вы будете смеяться но все это я делал у себя на кухне, закрепив всю эту конструкцию двумя струбцинами на табуретке.
В общем результат превзошел все мои ожидания, при работе станка сверло будто бы стоит на месте. Если раньше при каждом сверлении отверстий приходилось останавливать двигатель чтобы попасть в будущий центр отверстия, то теперь сверлить можно без остановок и без риска сломать твердосплавное сверло.
Делал ли кто нечто подобное до меня или нет я не знаю. По крайней мере я ничего подобного нигде не нашёл. Факт в том что все таки можно добиться достаточно высокой точности в кустарных условиях не прибегая к помощи станочника. Правда если руки и голова растут из плеч.
Модель этого устройства выглядит вот так.
Внешний вид устройства спереди и сзади.
Обрабатываемый конус (увеличено).
Для шлифовки желательно воспользоваться новым камнем, а вращение детали и камня должны быть взаимно - противоположные.
Вращением винтов А, А1 и В, В1производим подачу детали. Ослабляя винт В1 и вкручивая винт А1 придаем детали конусность. Направляющие, (поз. 1) изготовил из обрезков квадратной трубы сечением 15×15, упорные пластины (поз 2 и 3) стальные, толщиной 5мм. Болтами (поз 6) крепится упорная пластина к неподвижной плите (поз 5). Пластина (поз 2), крепится к подвижной плите (поз 4). Направляющие пазы в подвижной плите (поз 7). Очень удобно в качестве крепежа использовать болты с головкой под шестигранник, особенно болты подачи поз. А, А1 и В, В1. Вращая их шестигранником очень легко контролируется подача. Между направляющими и подвижной плитой желательно оставить зазор около 1мм на сторону. Сама плита должна двигаться в продольном направлении довольно плотно, с небольшим скрипом. Болтами (поз 7) достигается необходимая регулировка. Материалом для изготовления приспособления для шлифовки могут быть плиты из ДСП, МДФ, толстой фанеры или шлифованной древесины твердых пород. Я использовал МДФ толщиной 22 мм.
У различных материалов есть свои определенные недостатки, которые необходимо учитывать. Так плиты из МДФ имеют склонность к расслаиванию в продольном направлении при вкручивании болтов. Древесина склонна к раскалыванию.
Теперь пару слов о конструкции станка.
Крепление двигателя в станине выполнил по классической схеме. Аналогичной с сайта ydoma.info/samodelki-mini-sverlilnyj-stanok.html?cat=5.
Такой вариант обеспечивает очень надежное и жесткое соединение двигателя с конструкцией.
Подсветку объединил совместно с лупой, получилось очень удобно на мой взгляд. Свет направлен всегда от глаз в направлении инструмента.
Гибкий рукав изготовил опять же из того что было, взял алюминиевые шарики ∅ 9 мм от сработавших ремней безопасности и соединил их парами медной трубкой. Меж собой соединил их короткими отрезками трубки из пластикового бензопровода с внутренним диаметром 8 мм. Предварительно нагрев шарик насаженный на стальной стержень, насаживается трубка на шарик до образования на трубке полусферы. Вот так все просто. Как выглядит это сочленение показано на рисунке.
Колесо подъёма и опускания выточил из эбонита ∅ 50 мм и плотно насадил на штатное. Управление стало намного удобнее чем раньше.
Добавлять дополнительно рычажок посчитал не обязательным.
Подача инструмента при сверлении и так происходит очень легко и плавно.
С блоком питания сильно заморачиваться не стал (считаю что чем проще тем надёжней), сделал его на базе 100 ваттного тора с простейшим выпрямителем. Хотя была мысль сделать импульсник, благо есть хорошая зарекомендованная схема. Галетный переключатель выбора оборотов на 10 положений. Напряжение питания от 4 до 14 V. Корпус взял от дисковода для флоппи - дисков на 3,5″ (этим добром уже наверняка больше никто не пользуется). Правда слегка его переделал.
Управление включением двигателя посредством педали не занимает руки при сверлении плат.
Ну и по концовке авто маляр окрасил все детали по отдельности.
Кругом бегом на всё это я потратил около 40 евро, и в общем то считаю что не очень дорого за такое удовольствие.
Ну вот как то так.
Когда то давно в начале 80-х была у меня сверлилка для п/плат на базе ГДР — овского электродвигателя и маленького патрона от дрели на 1 — ом конусе Морзе.
Тип мотора не сохранился но схема была срисована в тетрадку.
В те годы домашних компьютеров не было, и все интересные схемы и мозговые изыскания заносили в общие тетради в клеточку, по 96 листов, стоимостью 44 копейки.
Схема работала по алгоритму: маленькая нагрузка – патрон крутится медленно, возрастает нагрузка – патрон крутится быстрее. Очень удобно было использовать для сверления отверстий в п/платах, попал в кернение — обороты возросли.
Лет прошло много, сверлилка давно канула в вечность. Недавно озадачился проблемой сверления отверстий в п/платах. В связи с отсутствием таких транзисторов (особенно П-701) пришлось переводить схему на современные детали:
П/плата универсальная: есть КТ972 — ставим его и перемычку от базы в эмиттер маленького транзистора, нет КТ972 — ставим КТ315 и аналог КТ805, как на фото.
Еще одна схема сложилась в голове другого автора: Edward Nedeliaev (http://www.cqham.ru/smartdrill.htm). На эту ссылку натолкнулся после недельных неудачных попыток заставить схему работать с мотором типа ДПМ. Хотя как нам известно из классики, что один хомосапиенс собрал, то другой хомосапиенс завсегда разобрать сможет. Как выяснилось с ДПМ моторами схема не работает, ей видите ли подавай только двигатели серии ДПР.
Но ДПР мотора нет и покупать его желания не возникает,зато есть вот такая коробочка и ковырялочка из неё.
С этого места начинается лабораторная работа на тему «Подбери управление КОВЫРЯЛОЧКОЙ для П/ПЛАТ». На просторах интернета полно разных схем, простых и не очень простых для управления моторами сверлилок для п/плат. Рассмотрим некоторые наиболее распространённые из них:
1. регулятор на транзисторах без применения микросхем (серия К142ЕН игнорируется)
2. регулятор на транзисторах и микросхемах.
3. регулятор на транзисторах и микроконтроллере.
4. регулятор напряжения (пропустим, он мало интересен для применения в рассматриваемых целях и задачах)
Первой попробуем схему А. Москвина, г. Екатеринбург:
Схема отлично выполняет свои функции и обязанности:
1. сенсорно управляется (пуск/регулировка/стоп)
2. изменяет обороты
3. тормозит двигатель
4. настройки практически не требует
Если в качестве сенсора применить разделённую пополам площадку размером с 1 копеечную монету, то приложением пальца очень удобно включать и регулировать обороты двигателя.
В журнале “Радио” за 2009 год была другая схема, для ДПМ моторов. Придумал её С. Саглаев, г. Москва. Мне пришлось изменить некоторые номиналы под свой мотор.
Схема работает достаточно хорошо, но как-то задумчиво. Возможно это связано с имеющимся у меня двигателем.
Вторыми для опытов возьмём так называемые ШИМ регуляторы.
Вариантов схем превеликое множество и авторов просто легион. По этой причине имена и фамилии героев здесь не приводятся.
Схемы работают, но скорее подходят для управления оборотами вентилятора с коллекторным двигателем. Более приемлемые параметры для сверлилки имеют схемы на таймере NE-555:
Одно из схемотехнических решений — применение обратной связи. На форуме “Арсенала” (http://www.foar.ru) позаимствованы две таких схемы:
Эти варианты схем достойны внимания и повторения. Следует отметить что вариант с диодом КД213 удостоился чести быть установленным в корпус, и занял пустующее место в серой коробочке наряду с ковырялочкой и свёрлами. Вероятно, простые так называемые ШИМ регуляторы, скорее всего подходят для стационарной сверлилки типа этой:
Следующий на очереди — микропроцессорный вид сверлилок. Запад как обычно нам помог в схемотехническом решении: http://mondo-technology.com/dremel.html Делал эту схему года три назад, в качестве подопытного кролика выступил убитый Dremel. Внутри был установлен импортный двигатель на 24 вольта и запитан от этой схемы:
Замечательно работающая получилась конструкция, используется на работе до сих пор и заслуживает только похвальных отзывов. Кстати отверстия в п/платах на фотографиях сделаны именно ей.
Как вариант для сверлилки опробовалась схема на ATtiny13 (автор hardlock, http://www.hardlock.org.ua/mc/tiny/dc_motor_pwm/index.html):
Симпатичная и неплохо работающая конструкция, но хочется снова подчеркнуть что она скорее подходит для стационарной сверлилки.
И в завершение конструкция, которая покорила своей повторяемостью и удобством использования. Придумал и реализовал схему в далёком 1989 году болгарин Александър Савов:
Схема отлично работает по изложенному в начале алгоритму:
1. маленькая нагрузка – патрон крутится не быстро.
2. возрастает нагрузка – патрон крутится быстрее.
Схеме глубоко безразлично с какими моторами работать:
Все двигатели, которые оказались в наличии дома, были опробованы под управлением этой конструкции и отлично отработали тест. Результаты превзошли все ожидания. Незначительная подстройка резистором RP1 нужных вам минимальных оборотов ротора и резистором RP2 — устойчивого, без рывков, вращения, и всё, двигатель работает.
P.S. Не забывайте о блоке питания, который не должен держать вашу ковырялочку на голодном пайке по току.
Все вопросы, как всегда, в Форум.
Ghostgkd777 › Блог › Сверлильный станок для печатных плат
Всем привет!
Давно шел к этому, наконец руки дошли и за 12 часов сварганил ковырялочку для печаток.
Кинематику взял с двигающимся двигателем. Каламбур получился)) В общем, двигатель с патроном опускается.
За основу этого узла взяты салазки и каретка «глаза9 CD-ROM или любого иного привода. На ней смонтировал двигатель, подпружинил к раме, приделал рычаг для опускания, всю эту конструкцию закрепил на алюминиевом уголке, его в свою очередь через проставку к основанию из плиты стеклотекстолита.
Фото всей конструкции ниже.
каретка с уголком под двигатель
пружинка на месте, установлен конечник верхнего положения каретки
двигатель от фена, довольно тяговитый
о цанговом патроне отдельный разговор
Дрянь еще та, я вам скажу… хорошо держит далеко не все сверла. Работа с ним приносит море негативных эмоций. А менять его на нормальный кулачковый патрон - так он слишком большой для этого моторчика. Потому этот вариант сверлилки признан как временное решение до приобретения мотора 24В и нормального патрона. Там будем строить ковырялочку посолиднее))
Но на этом остановиться было-б слишком просто! На мотор прикошачил схемку с автоматическим регулированием оборотов мотора в зависимости от нагрузки, котору я подглядел у котов выложил Sansey. Кстати, очень хороший обзор схемок управления двигателем есть там-же. Рекомендую!
Уважаемые админы и модераторы, не сочтите за рекламу другого ресурса. Материал интересный, людям пригодится, а копировать его в свой БЖ как-то нехорошо.
Я перебрал и настроил под детали, имеющиеся у меня.
Конечник установил шунтировать БЭ VT2 т.к. в верхнем положении каретки он замкнут. Контакт у него один (с того-же фена, что и мотор), лень было искать нормальные конечники))
- Город: Рубцовск
Самодельный сверлильный для печатных плат
ну если дело пошло на выставку сверлилок, то я тоже поучаствую
Итак, вот он:
Чуть-чуть описания: двигатель работает от трансформатора 220в/6в через выпрямитель, хотя по своим ТТХ должен питаться 12вольтами (такой источник питания в поиске); свёрла можно использовать любые до 3мм. Сейчас на валу двигателя посажен самодельный переходник с 4мм (вал) на 3мм (максимальный диаметр сверла), но это временно ибо менять свёрла крайне долго (найти подходящую втулку, отцентровать.). В идеале ему нужен цанговый патрон на вал 4мм. Сейчас пользуюсь сверлом 1мм.
Следующие две фотографии показывают мои косяки. к сожелению не смог добиться параллельности между осью стойки и осью вала. Но на удивление это ни как не мешает сверлению (проверено неоднократно):
А вот эта деталь особая, потому что сам вылил из дюрали
Не стал делать ни каких рычагов для подъёма и опускания сверла. Управляю станков вот так:
Мне нравиться, удобно.
А вот текстолит подвергшийся испытаниям в первый день работы станка:
- Город: Москва
- Имя: максим братерский
Самодельный сверлильный для печатных плат
лет десять назад купил в митино координатный стол 100 на 100 мм двигатели ДШИ200-1.
«чпу9 собрал из компьфтера 386sx. программа выдавала на LPT 8 bit по 4 на двигатель.
каждый bit управлял одним транзистором. файл для сверления готовил PCAD7 ORCAD9.
- Город: Томск
- Имя: Дмитрий
Самодельный сверлильный для печатных плат
Весьма интересные конструкции, я тоже на днях себе сделал станочек из дерева и куска направляющей от принтера с кареткой. Вроде жить можно,но. Подача организована абы как, т.е.двигатель подпружинен и опускается только при нажатии на него. Жесткость опять же никакущая, хотя уголками крепил.Фото вечером. Подумываю сделать станочек поприличнее, все бы хорошо но не могу найти зубчато-реечный механизм подачи, ни микроскопов ни ненужных частей от старой техники нету. Где-то тут вычитал что очень хорошо подойдет дверной доводчик, но он стоит килорубль и больше, так что не вариант. А моему станку нужен хороший вылет, т.к. платы бывают и 30х30 см, это выходит по 150 мм от сверла до основания стойки.Основание и стойку не вопрос, а механизм подачи, да чтобы он еще и не клинил — не знаю.
- Город: Томск
- Имя: Дмитрий
Самодельный сверлильный для печатных плат
Вот и фото.
Весьма скромная поделка, по сравнению с другими.
Утешает лишь одно — как закончу большую серию по платам, так начну сооружать что-то поприличнее.Ручная сверлилка даже моему чудовищу в подметки не годится!
Сверлильный станок для печатных плат относится к категории мини-оборудования специального назначения. При желании такой станок можно сделать своими руками, используя для этого доступные комплектующие. Любой специалист подтвердит, что без использования подобного аппарата трудно обойтись при производстве электротехнических изделий, элементы схем которых монтируются на специальных печатных платах.
Общая информация о сверлильных станках
Любой сверлильный станок необходим для того, чтобы обеспечить возможность эффективной и точной обработки деталей, изготовленных из различных материалов. Там, где необходима высокая точность обработки (а это относится и к процессу сверления отверстий), из технологического процесса необходимо максимально исключить ручной труд. Подобные задачи и решает любой , в том числе и самодельный. Практически не обойтись без станочного оборудования при обработке твердых материалов, для сверления отверстий в которых усилий самого оператора может не хватить.
Конструкция настольного сверлильного станка с ременной передачей (нажмите для увеличения)
Любой станок для сверления – это конструкция, собранная из множества составных частей, которые надежно и точно фиксируются друг относительно друга на несущем элементе. Часть из этих узлов закреплена на несущей конструкции жестко, а некоторые могут перемещаться и фиксироваться в одном или нескольких пространственных положениях.
Базовыми функциями любого сверлильного станка, за счет которых и обеспечивается процесс обработки, является вращение и перемещение в вертикальном направлении режущего инструмента – сверла. На многих современных моделях таких станков рабочая головка с режущим инструментом может перемещаться и в горизонтальной плоскости, что позволяет использовать это оборудование для сверления нескольких отверстий без передвижения детали. Кроме того, в современные станки для сверления активно внедряют системы автоматизации, что значительно увеличивает их производительность и повышает точность обработки.
Ниже для примера представлены несколько вариантов конструкции для плат. Любая из данных схем может послужить образцом для вашего станка.
Чертежи деталей станка (нажмите для увеличения)
Разберемся в том, для чего предназначены все эти узлы и как из них собрать самодельный мини-станок.
Конструктивные элементы сверлильного мини-станка
Сверлильные мини-станки, собранные своими руками, могут серьезно отличаться друг от друга: все зависит от того, какие комплектующие и материалы были использованы для их изготовления. Однако как заводские, так и самодельные модели такого оборудования работают по одному принципу и предназначены для выполнения схожих функций.
Несущим элементом конструкции является станина-основание, которая также обеспечивает устойчивость оборудования в процессе выполнения сверления. Исходя из назначения данного конструктивного элемента, изготавливать станину желательно из металлической рамки, вес которой должен значительно превышать суммарную массу всех остальных узлов оборудования. Если пренебречь этим требованием, вы не сможете обеспечить устойчивость вашего самодельного станка, а значит, не добьетесь требуемой точности сверления.
Роль элемента, на котором крепится сверлильная головка, выполняет переходная стабилизирующая рамка. Ее лучше всего изготовить из металлической рейки или уголков.
Планка и амортизирующее устройство предназначены для обеспечения вертикального перемещения сверлильной головки и ее подпружинивания. В качестве такой планки (ее лучше зафиксировать с амортизатором) можно использовать любую конструкцию (важно только, чтобы она выполняла возложенные на нее функции). В этом случае может пригодиться мощный гидравлический амортизатор. Если же такого амортизатора у вас нет, планку можно изготовить своими руками либо использовать пружинные конструкции, снятые со старой офисной мебели.
Управление вертикальным перемещением сверлильной головки осуществляется при помощи специальной ручки, один конец которой соединяют с корпусом сверлильного мини-станка, его амортизатором или стабилизирующей рамкой.
Крепление для двигателя монтируют на стабилизирующей рамке. Конструкция такого устройства, в качестве которого может выступать деревянный брусок, хомут и др., будет зависеть от конфигурации и конструктивных особенностей остальных узлов сверлильного станка для печатных плат. Использование такого крепления обусловлено не только необходимостью его надежной фиксации, но также тем, что вы должны вывести вал электродвигателя на требуемое расстояние от планки перемещения.
Выбор электрического двигателя, которым можно оснастить сверлильный мини-станок, собираемый своими руками, не должен вызвать никаких проблем. В качестве такого приводного агрегата можно использовать электродвигатели от компактной дрели, кассетного магнитофона, дисковода компьютера, принтера и других устройств, которыми вы уже не пользуетесь.
В зависимости от того, какой электрический двигатель вы нашли, подбираются зажимные механизмы для фиксации сверл. Наиболее удобными и универсальными из таких механизмов являются патроны от компактной дрели. Если подходящий патрон найти не удалось, можно использовать и цанговый механизм. Подбирайте параметры зажимного устройства так, чтобы в нем можно было фиксировать очень мелкие сверла (или даже сверла размера «микро»). Для соединения зажимного устройства с валом электродвигателя необходимо использовать переходники, размеры и конструкция которых будут определяться типом выбранного электродвигателя.
В зависимости от того, какой электродвигатель вы установили на свой сверлильный мини-станок, необходимо подобрать блок питания. Обращать внимание при таком выборе следует на то, чтобы характеристики блока питания полностью соответствовали параметрам напряжения и силы тока, на которые рассчитан электродвигатель.
Схема автоматического регулятора оборотов в зависимости от нагрузки для двигателя на 12 В (нажмите для увеличения)
Порядок сборки самодельного устройства
Как показывает практика, осуществлять сборку самодельного станка для сверления отверстий в печатных платах удобнее всего в определенной последовательности. Действовать надо в соответствии со следующим алгоритмом.
- Выполняется монтаж станины, и к ее нижней стороне крепятся ножки, если они предусмотрены в конструкции.
- К собранной станине крепятся планка перемещения и рамка держателя, на которой будет смонтирована сверлильная головка.
- Рамку держателя соединяют с амортизатором, также фиксируемым на станине оборудования.
- Устанавливается ручка управления перемещением сверлильной головки, соединяемая с амортизатором или рамкой держателя.
- Монтируется электродвигатель, положение которого тщательно регулируется.
- К валу приводного электродвигателя посредством переходников крепится цанга или универсальный патрон от дрели.
- Выполняется монтаж блока питания, соединяемого с электродвигателем посредством электрических проводов.
- В патрон устанавливается сверло и надежно фиксируется в нем.
- Собранный самодельный станок тестируют, пробуя просверлить с его помощью отверстие в листовом диэлектрике.
Для того чтобы ваш самодельный сверлильный мини-станок можно было всегда разобрать и доработать, для соединения его конструктивных элементов лучше всего использовать болты и гайки.
Надоело, в общем то, сверлить платы ручной сверлилкой поэтому решено было изготовить небольшой сверлильный станок исключительно для печатных плат. Конструкций в интернете полным полно, на любой вкус.Посмотрев несколько описаний подобных сверлилок, пришел к решению повторить сверлильный станок на основе элементов от ненужного, старого CD ROM’a. Разумеется, для изготовления этого сверлильного станочка придется использовать материалы те, что находятся под рукой.
От старого CD ROM’a для изготовления сверлильного станочка берем только стальную рамку со смонтированными на ней двумя направляющими и каретку, которая передвигается по направляющим. На фото ниже все это хорошо видно.
На подвижной каретке будет укреплен электродвигатель сверлилки. Для крепления электродвигателя к каретке был изготовлен Г-образный кронштейн из полоски стали толщиной 2 мм.
В кронштейне сверлим отверствия для вала двигателя и винтов его крепления.
В первом варианте для сверлильного станочка был выбран электродвигатель типа ДП25-1,6-3-27 с напряжением питания 27 В и мощностью 1,6 Вт. Вот он на фото:
Как показала практика, этот двигатель слабоват для выполнения сверлильных работ. Мощности его (1,6 Вт) недостаточно- при малейшей нагрузке двигатель просто останавливается.
Вот так выглядел первый вариант сверлилки с двигателем ДП25-1,6-3-27 на стадии изготовления:
Поэтому пришлось искать другой электродвигатель-помощнее. А изготовление сверлилки застопорилось…
Продолжение процесса изготовления сверлильного станочка.
Через некоторое время попал в руки электродвигатель от разобранного неисправного струйного принтера Canon:
На двигателе нет маркировки, поэтому его мощность неизвестна. На вал двигателя насажена стальная шестерня. Вал этого двигателя имеет диаметр 2,3 мм. После снятия шестерни, на вал двигателя был надет цанговый патрончик и сделано несколько пробных сверлений сверлом диаметром 1 мм. Результат был обнадеживающим- «принтерный» двигатель был явно мощнее двигателя ДП25-1,6-3-27 и свободно сверлил текстолит толщиной 3мм при напряжении питания 12 В.
Поэтому изготовление сверлильного станочка было продолжено…
Крепим электродвигатель с помощью Г-образного кронштейна к подвижной каретке:
Основание сверлильного станочка изготовлено из стеклотекстолита толщиной 10мм.
На фото – заготовки для основания станочка:
Для того, чтобы сверлильный станочек не ёрзал по столу во время сверления, на нижней стороне установлены резиновые ножки:
Конструкция сверлильного станочка –консольного типа, то есть несущая рамка с двигателем закреплена на двух консольных кронштейнах, на некотором расстоянии от основания. Это сделано для того, чтобы обеспечить сверление достаточно больших печатных плат. Конструкция ясна из эскиза:
Рабочая зона станочка, виден белый светодиод подсветки:
Вот так реализована подсветка рабочей зоны. На фото наблюдается избыточная яркость освещения. На самом деле-это ложное впечатление (это бликует камера)- в реальности все выглядит очень хорошо:
Консольная конструкция позволяет сверлить платы шириной не менее 130 мм и неограниченной (в разумных пределах) длиной.
Замер размеров рабочей зоны:
На фото видно, что расстояние от упора в основание сверлильного станочка до оси сверла составляет 68мм, что и обеспечивает ширину обрабатываемых печатных плат не менее 130мм.
Для подачи сверла вниз при сверлении имеется нажимной рычаг-виден на фото:
Для удержания сверла над печатной платой перед процессом сверления, и возврата его в исходное положение после сверления, служит возвратная пружина, которая надета на одну из направляющих:
Система автоматической регулировки оборотов двигателя в зависимости от нагрузки.
Для удобства пользования сверлильным станочком было собрано и испытано два варианта регуляторов частоты вращения двигателя. В первоначальном варианте сверлилки с электродвигателем ДП25-1,6-3-27 регулятор был собран по схеме из журнала Радио №7 за 2010 год:
Этот регулятор работать как положено не захотел, поэтому был безжалостно выброшен в мусор.
Для второго варианта сверлильного станка, на основе электродвигателя от струйного принтера Canon, на сайте котов-радиолюбителей
была найдена еще одна схема регулятора частоты вращения вала электродвигателя:
Данный регулятор обеспечивает работу электродвигателя в двух режимах:
- При отсутствии нагрузки или, другими словами, когда сверло не касается печатной платы, вал электродвигателя вращается с пониженными оборотами (100-200 об/мин).
- При увеличении нагрузки на двигатель регулятор увеличивает обороты до максимальных, тем самым обеспечивая нормальный процесс сверления.
Регулятор частоты вращения электродвигателя собранный по этой схеме заработал сразу без настройки. В моем случае частота вращения на холостом ходу составила около 200 об/мин. В момент касания сверла печатной платы-обороты увеличиваются до максимальных. После завершения сверления, этот регулятор снижает обороты двигателя до минимальных.
Регулятор оборотов электродвигателя был собран на небольшой печатной платке:
Транзистор КТ815В снабжен небольшим радиатором.
Плата регулятора установлена в задней части сверлильного станочка:
Здесь резистор R3 номиналом 3,9 Ом был заменен на МЛТ-2 номиналом 5,6 Ом.
Испытания сверлильного станка прошли успешно. Система автоматической регулировки частоты вращения вала электродвигателя работает четко и безотказно.
Небольшой видеоролик о работе сверлильного станка.
Эх, давненько я сюда ничего не писал. Пожалуй, пора возрождать тему "очумелых ручек", как раз накопилось несколько проектов разной степени завершенности по радиоэлектронике. Ну-с, приступим.Полагаю, у каждого радиолюбителя есть инструмент для сверления отверстий в печатных платах. Я лично использую двигатель ДПМ-35-Н1-02 с набором цанг, подключенный к адаптеру на 18 вольт. Однако кое-что в этой системе меня не устраивало, а именно отсутствие возможности плавно регулировать обороты двигателя. Порой, для очень тонкой работы или чтобы избежать «биения» сверла или фрезы, хочется немного убавить скорость вращения вала, да и верхний предел сделать побольше не помешает, все же движок 30-тивольтовый. Хочется — сделаем. После пары-тройки вечеров с компьютером и паяльником получилось примерно следующее.
Готовое изделие питается от бытовой электросети, объединяет в себе блок питания, стабилизаторы напряжения для силовых и сигнальных цепей и ШИМ-контроллер, собранный на базе таймера NE555. Почему именно ШИМ? Конечно же, обороты двигателя можно плавно изменять, применяя регулируемый параметрический стабилизатор, или вовсе мощный реостат, но потери мощности и нагрев элементов схемы при этом будут совершенно неприемлемыми. Если есть желание узнать о предмете больше, рекомендую обратиться к соответствующим материалам по принципам ШИМ в сети. В двух словах, широтно-импульсная модуляция позволяет добиться большей экономичности и мизерного тепловыделения. Поэтому основным узлом схемы является 555-й таймер, работающий в режиме генератора прямоугольных импульсов, с регулируемым отношением их длительности к скважности. К выходу таймера через транзисторный драйвер подключен затвор ключа, коммутирующего силовые цепи.
Как видно, путем небольших модификаций, схема может быть переделана для управления любыми нагрузками постоянного тока с широким диапазоном мощностей, от комнатного вентилятора до электропечи. Необходимо будет только обеспечить нагрузку соответствующим источником питания, и подобрать силовой ключ на нужные значения напряжения и тока.
В общих чертах рассмотрим работу схемы. Блок питания трансформаторный (в данном случае тороид, 220 на 35 вольт), содержит выпрямитель VDS1 и конденсаторный фильтр C1-C2. Затем, при помощи стабилизатора LM338T, формируется питание электродвигателя 30 вольт («обрезание» всего 3-5 вольт не накладывает дополнительные ограничения на выходной ток микросхемы и почти не разогревает ее), и с помощью L7812 — 12 вольт питания для таймера и драйвера ключа. Частотозадающий конденсатор C10 подключен к пороговому выводу 6 таймера таким образом, что отношение времени его заряда ко времени разряда, а следовательно, и длительности импульсов на выводе 3 к их скважности, задается делителем на переменном резисторе R3 и парой диодов VD2-VD3. Резистор R4 служит для исключения короткого замыкания между плюсом питания и выводом разряда 7 таймера при крайнем положении переменного резистора. С третьего вывода таймера, полученные импульсы поступают в драйвер на комплементарной паре транзисторов T1 и T2: BD139-BD140. Драйвер служит для усиления сигнала и обеспечения форсированного открытия/закрытия силового MOSFETа T3. В принципе, можно было обойтись и без драйвера, «подтянув» выход NE555 к плюсу питания через килоомный резистор — все же здесь схема однотактная, и частота сравнительно небольшая. Нам не так важны временнЫе характеристики и стабильность срабатывания ключа «с точностью до миллиметра», да и собственная емкость затвора ключа невелика. Однако схема разрабатывалась как универсальное решение, для применения ее в дальнейшем в качестве регулятора различных нагрузок, поэтому драйвер я все же оставил. Далее, усиленный сигнал подается на затвор полевика, коммутирующего силовую линию. Мной выбран IRF530 исключительно за мизерную цену и за то, что с меньшим рабочим током в наличии были полевики только в «безногих» корпусах, а связываться с SMD в данном изделии не хотелось. А так 14 ампер за глаза хватает — ДПМ потребляет 700мА максимум. Чем меньше длительность управляющих сигналов, а следовательно и импульсов на движке, тем ниже скорость его вращения, и наоборот. Вот в общем-то и все основные элементы схемы. Защитный диод на выходе — на всякий случай, светодиоды для контроля напряжений в силовой и сигнальной частях схемы. Если возникнут проблемы со стабильностью скорости вращения двигателя, можно установить параллельно выходным клеммам конденсатор на четверть микрофарады, правда при этом диапазон регулировки слегка сузится, но это уже на ваше усмотрение, я лично ставить не стал.
Так выглядит печатка. Файл для Spring Layot прилагается в конце статьи. Зеркалить перед распечаткой не надо. Габариты платы 190х75 миллиметров. Разведена специально под имеющийся у меня радиатор.
Что тут можно упростить? Не рекомендую, но можно уменьшить количество фильтрующих электролитов, выкинуть драйвер, защиту и светодиоды. Еще можно ликвидировать блок питания, если у нагрузки есть свой. Дальше упрощать уже некуда.
Так выглядит внешне плата и готовое устройство. Радиаторов у меня куча, поэтому на них экономить не стал, хотя практические испытания показывают, что в дополнительном теплоотводе нет нужды.
Дальше уже «косметика»: поместить плату в корпус, вывести на «морду» ручку переменника и разъем для подключения двигателя. У меня ничего компактнее COM-овских DB09 в кладовке не нашлось, поэтому пришлось использовать их. Какой-нибудь мини-джек смотрелся бы гораздо симпатичнее. На задней стенке сетевой выключатель и провод с вилкой. Дополнительный выключатель размещен непосредственно на корпусе двигателя для быстрой остановки.
Конечно о компактности тут говорить не приходится — увесистый кирпич получился, но не следует забывать, что это готовое изделие «включил и работай», к тому же простейшей конструкции и собранное из дешевых комплектующих. При желании, применяя SMD детали и бестрансформаторный блок питания, можно уложиться в габариты сигаретной пачки, однако стоимость и сложность такого блока будут такими, что проще приобрести уже готовый, фабричный.
Ходовые испытания сверлилка прошла на отлично: обороты плавно регулируются от 100% до приблизительно 10%, момент на валу ровный, без просадки. После длительной работы, почти все элементы схемы остаются холодными, кроме 7812 — та чуть теплая.
В общем кому надо — пользуйтесь на здоровье. Если возникнут какие вопросы, пишите тут, покумекаем.
Ах да, цена вопроса по смете получается около 400 рублей, если приобретать абсолютно все детали по рыночной цене. Надо ли говорить, что больше половины запчастей доставалось из загашников и ничего не стоило.
И, напоследок, архив с печаткой и спецификацией .
Дополнения по вопросам из коментов. На всякий случай, расписывал досконально, мало ли:)
Давай по-порядку:
1) Как организовать плавный запуск двигателя.
Для реализации плавного запуска, воспользуемся функцией control voltage, имеющейся в таймере NE555. Одноименный вывод таймера, за номером 5, позволяет управлять опорным напряжением компаратора, использующегося при заряде-разряде времязадающего конденсатора. Номинально, опорное напряжение составляет 2/3*Uпит, но подавая на 5 ногу микросхемы напряжение от 0 до Uпит, мы можем изменять этот порог по своему усмотрению. Что же при этом происходит? Не вдаваясь в подробности, времязадающий конденсатор заряжается до тех пор, пока напряжение на нем не достигнет порога срабатывания компаратора, после чего включается цепь разряда. Если увеличить значение порога, то «зубья пилы» на конденсаторе станут шире и реже — соответственно ширина импульсов на выходе таймера также увеличится, если же порог уменьшить, ширина «зубьев» также уменьшится — импульсы на выходе станут уже. Причем этот эффект как бы накладывается на те изменения коэффициента заполнения ШИМ, что мы задаем переменным резистором, и имеет перед ними более высокий приоритет.
Чтож, значит нам нужно, чтобы напряжение на 5-м выводе таймера плавно нарастало от нуля до 2/3*Uпит за некоторую величину времени Т, определяющую длительность плавного старта.
Проще всего это реализовать при помощи RC цепочки. Как мы помним из курса физики, напряжение на конденсаторе вырастает не мгновенно, а постепенно, по мере его заряда. Для определения времени заряда, существует величина Т — постоянная времени заряда конденсатора. Т вычисляется по формуле Т=R*C, где R — сопротивление резистора, включенного последовательно с конденсатором, а С — емкость этого самого конденсатора. За время Т, конденсатор успевает зарядиться на 63%, а соответственно и величина напряжения между его обкладками достигнет 63% от приложенного извне. За время 3*Т, конденсатор заряжается на 95%. В нашем случае, в расчетах мы будем «отталкиваться» от величины Т, так как ей соответствует наиболее крутой участок кривой заряда/разряда конденсатора, а следовательно наиболее ярко выраженное влияние на длительность периода мягкого старта.
Таким образом, нам нужно подключить нашу RC цепочку так, чтобы с верхней обкладки конденсатора снимать напряжение на 5 ногу таймера, нижнюю обкладку заземлить, а резистор цепочки подключить к источнику напряжения, величина которого равна таковой у ИОНа компаратора NE555, то есть двум третям от напряжения питания. Поскольку величина опорного напряжения определяется только лишь простым соотношением, а не конкретным паспортным значением, это сильно облегчает нам жизнь — не нужно переживать по поводу колебаний питающего напряжения, городить стабилизатор на стабилитроне, достаточно простого резистивного делителя. Резисторы делителя должны иметь сопротивления в отношении один к двум, например 5 и 10 килоом. Резистор RC цепочки одним выводом подключаем на среднюю точку делителя, а вторым на верхнюю обкладку конденсатора. Лучше сразу поставить подстроечный резистор, чтобы иметь возможность плавно изменять длительность переходного процесса. Например, используя 50 кОм подстроечник и 100 мкФ конденсатор, получим диапазон регулировки от 0,5 с до 5,5 с. «Лишние» полсекунды появляются за счет того, что в цепи заряда конденсатора участвует также резистор верхнего плеча делителя, номиналом 5 кОм. Если такая величина нижнего предела регулирования не устраивает и хочется поменьше, то уменьшаем либо емкость конденсатора, либо сопротивление плеч делителя (пропорционально). Но скажу сразу - для электродвигателя переходный процесс менее полусекунды будет практически незаметен, так как его полностью «сожрет» инерция покоя якоря. Если регулировка не нужна, ставим постоянный резистор на расчетный номинал, а именно, в нашем случае, на каждые 10 кОм ~ 1 секунда времени заряда.
В принципе уже можно оставить все как есть, и плавный старт будет работать, но есть тут один неприятный нюанс. Предположим, мы подали питание на сигнальную часть схемы, конденсатор полностью зарядился, и двигатель плавно вышел на номинальные обороты. Что будет, если выключить питание таймера? Двигатель начнет останавливаться выбегом, а конденсатор RC цепочки начнет плавно разряжаться через переменный резистор и нижнее плечо делителя. Засада здесь в том, что время разряда будет даже больше, чем время заряда, так как резистор нижнего плеча имеет вдвое большее сопротивление, чем резистор верхнего. Соответственно, если теперь мы вновь включим таймер, не выждав некоторое время, то переходный процесс начнется не с нуля, а с некоего значения напряжения на конденсаторе, до которого он успел разрядиться. Поэтому нужно предусмотреть способ быстрого разряда конденсатора. Самое простое, что можно сделать, это поставить диод параллельно переменному резистору, анодом к кондёру. Таким образом, заряд идет через резистор, а при разряде этот резистор шунтируется диодом, и время разряда зависит только от номинала нижнего плеча делителя. А уж за секунду (при номинале 10 кОм), вал двигателя не успеет полностью остановиться, поэтому кратковременное включение/выключение никаких рывков не создаст.
Окончательный вариант части схемы, реализующей плавный запуск получится таким:
(все остальное остается как в основной схеме).
Плату под это дело переразводим сами, это не сложно.
2) Как сделать включение/выключение нагрузки по низковольтной схеме. Тут как раз все проще некуда. Самое правильное место, куда стоит врезать выключатель, обеспечивающее при этом наименьшие утечки при выключенной низковольтной нагрузке, это после диода VD1 (по схеме). Но следует учесть, что в этой точке потенциал высокий, по схеме 30 вольт. Также можно поставить кнопку после LM7812 (там будет уже 12 вольт), но при этом даже в выключенном состоянии схема будет потреблять небольшой ток — ток холостого хода стабилизатора. Есть еще менее экономичные точки установки выключателя: можно установить его «в разрыв» в любом месте между 3-м выводом NE555 и затвором транзистора Т3, либо в том же промежутке, но замыкая «на землю». При этом генератор таймера будет работать, но имульсы с выхода не будут доходить до затвора транзистора. Но это уже из разряда "вредных советов". :)
И особняком, последний вариант: все же поставить выключатель в высоковольтной цепи. Здесь основной недостаток в том, что при включении/отключении индуктивной нагрузки, коей является обмотка электродвигателя и адже просто длинные провода, образуются всплески напряжения, поэтому защитный диод VD4 в схеме обязателен. За то есть одно большое преимущество: когда потребитель находится на удалении от блока управления, можно разместить кнопку включения/выключения прямо рядом с ним, не подтягивая дополнительных проводов. Именно так я и сделал на своей сверлилке — кнопка прямо под пальцем, на корпусе микродрели, чтобы оперативно остановить ее, не нашаривая выключатель на блоке.
Не рекомендую использовать все места установки кнопок кроме первого и второго. Кстати, все прочие не позволяют использовать вышеописанную схему плавного старта.
И еще такой момент, который я не отразил в основной схеме и ее описании в силу того, что в ней силовая и сигнальная части включаются и выключаются строго одновременно.
Затвор полевого транзистора нужно подтянуть к земле резистором на 50 - 100 кОм. Это нужно для того, чтобы в отсутствие управляющих сигналов с генератора, полевик оставался надежно закрытым. Если подтяжку не сделать, то на затвор может навестись помеха из окружающего эфира (например, наводки высоковольтной части схемы), и полевик самопроизвольно откроется или зависнет в полуоткрытом состоянии. При этом, между истоком и стоком получится эквивалент резистора с каким-то сопротивлением, ток нагрузки разогреет транзистор и сожжет его. Подтяжка к земле нужна как при использовании драйвера, так и без него — при такой же подтяжке выхода таймера к плюсу питания резистором. Следует только выполнять условие, чтобы номинал «верхнего» резистора был на порядок-два ниже «нижнего». Также не забываем про токоограничивающий резистор перед затвором полевика, номиналом 50-100 Ом. Это снизит нагрузку на драйвер и генератор. Схемы для обоих вариантов ниже.