Пользователь
0,0
рейтинг
10 декабря 2012 в 14:10

ЛУТ на виниле или домашняя Arduino Mini

Здравствуйте, изначально статья задумывалась как обзор плоттерного винила Oracal 651 в качестве замены фотобумаги для переноса тонера. Однако, в качестве примера я выбрал самодельную версию Arduino Mini (ATMega8) и решил довести статью до логического завершения.



Винил выгодно отличается от фотобумаги и разного рода подложек — процесс изготовления платы становится менее трудоемким и более экономичным, о самом ЛУТ можно почитать здесь.


Содержание




Печать платы


Для переноса тонера на плату я буду использовать винил Oracal 651 (подсмотрел здесь). Компания Oracal уже известна среди радиолюбителей за свою основу для самоклеющуюся пленки, она тоже подходит для ЛУТ и обладает похожими свойствами.

Данный материал можно купить в компаниях занимающихся печатью по винилу (рекламные агенства, стикеры и т.д.), либо заказать на ибее.



Самый важный плюс этого материала — он самоклеющийся.



Это свойство позволяет нам использовать ровно столько винила, сколько нам нужно, без необходимости выбрасывать мелкие обрезки, а так же не требует хитрых манипуляций для скармливания принтеру.
В результате мы можем смело изготавливать единичные устройства небольшого размера не заботясь о расходе материала.
Для начала я печатаю плату на обычной бумаге A4, затем ориентируясь на просвет наклеиваю кусочек винила.



И печатаю еще раз (не забываем выключить все опции экономии тонера).



Зачищаем печатную плату и накладываем отпечатанное изображение.





Перевод тонера утюгом делается по стандартной схеме: плата вкладывается в бумажный «конверт» для распределения давления, под конвет имеет смысл подложить металлический предмет для отвода тепла, дальше мы просто прижимаем горячий утют (я выставляю температуру на максимум) к плате на 10-15 секунд, аккуратно приглаживаем края платы и готово.



Заготовку стоит остудить в холодной или теплой воде, это поможет размягчить бумагу использованную в качестве подложки.

Дальнейшее очень обрадует любителей печатать с помощью фотобумаги — нет необходимости корпеть по несколько минут над платой стирая куски бумаги и подчищая дорожки, винил снимается безропотно и не оставляет следов. Первый раз я даже удивился столь черному тонеру. :)







Для ретуширования плохо переведенных дорожек я использую обыкновенную гелевую ручку. Перманентный маркер для этих целей подходит гораздо лучше, но ручкой получается аккуратнее (даже дорожки в 0.3-0.2 мм подкрашиваются без проблем). Особенность этого метода — гель сохнет достаточно долго, так что либо ждите, либо ищите фен для волос. :)





Травление платы


В качестве раствора используется подогретое хлорное железо, плата расположена «лицом вниз». Для ускорения процесса травления заготовку стоит периодически потряхивать. Раньше за меня эту работу делал вибро-моторчик от телефона Nokia, но, по моей неосторожности, он пал смертью храбрых и растворился.









Во время травления стоит прибрать рабочее место и подготовиться к паянию и сверлению.



Сверление, резка, «покраска»


Найти дома 24 вольта для моторчика оказалось проблематично, пришлось разогнать стандартные 5 используя микросхему MC34063 (подробнее на easyelectronics.ru).





Тесктолит достаточно тонкий, легко режется ножницами.



Либо из-за плохого растворителя либо из-за свойств текстолита (что более вероятно) у меня никак не получалось отмыть тонер не оставив разводы на плате, смотрится это очень неряшливо и оставляет неприятное чувство на душе. После долгих размышлений я решил не бороться с проблемой, а использовать её себе во благо. Красим плату маркером не пригодившимся для подкраски дорожек. После смываем излишки ацетоном.





Лужение


Для лужения нам понадобится толстое жало и много флюса. :)









Пайка SMD компонентов


Паять SMD компоненты можно множеством способов (простым паяльником, в печке, на прожекторе и т.д.), я предпочитаю использовать фен (благо купить неплохую паяльную станцию можно без проблем и за небольшие деньги).

Используя тонкое скошенное жало мы нанесем немного припоя на места где будут располагаться наши компоненты. По сути, это простая замена паяльной пасты.





Пинцетом располагаем компоненты в положенных им местам.



Прогреваем плату феном, пинцетом помогаем компонентам смотреть в нужное направление.





В качестве перемычек я использую провод из витой пары, он не очень толстый и хорошо держит форму.







Почти готовый продукт, осталось припаять ножки. Дабы исключить перекосы в будущем, плату можно установить на макетку и подпаять боковые выводы.



Готово, «грязная» работа позади, теперь платы нужно отмыть и прошить.



Я использую токопроводящий флюс, его можно смыть зубной щеткой под потоком теплой воды, а можно закинуть платы в ультразвуковую ванну и пойти пить чай (две нижние платы были изготовлены ранее, я решил что лишняя ванна им не повредит).



Программирование


Чтобы превратить микроконтроллер на куске текстолита в полноценную Ардуину нам потребуется прошить bootloader, для этого можно использовать любой программатор, но ради единичной операции я беру саму Ардуину и скетч ArduinoISP.





Для загрузки скетчей подойдет любой переходник USB-UART, лично я спаял свой, с линией reset (плата будет перезагружаться сама во время загрузки скетча).







Переходник сделан на основе FT232, плата двухсторонняя. Сделана с первого раза с помощью того же винила (нужно совместить шаблоны на просвет и склеить края).



Шаг назад


Во время мойки и других операций часть черного покрытия смылась, поэтому я повторил покраску уже на готовой плате.



Конец


Готовый продукт: слева располагаются две платы на ATMega8, справа две на ATMega16 (различие в дополнительном светодиоде на 5 (PWM) ножке, можно плавно регулировать яркость). Белая ворона сверху — самая первая версия платы.



Толщина дорожек 0.33 мм, внешняя граница 0.1 мм. Себестоимость одной платы в районе 2-х долларов, можно смело оставлять в готовом устройстве.

DipTrace версии плат

P.S. Для версий с ATMega168, ATMega328 и выше стоит добавить дроссель к ножке AVCC, для ATMega8 это бесполезно, т.к. внутреннее сопротивление между AVCC и VCC порядка 6Ом.

UPD 21.04.2013

Используя фоторезистивную технологию и однокомпонентную маску с eBay можно добиться лучших результатов:


Антон Титов @Lachezis
карма
62,2
рейтинг 0,0
Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

Подробнее
Реклама

Самое читаемое

Комментарии (82)

  • +4
    Как же я завидую рукастым. Я еще в школе увлекался радиоштуками всякими, но при переезда очередном родители выкинули все мои радиодетли, ну и как то забросил это дело. А теперь банально лениво. Хотя есть возможность. Дурында я.
    • +5
      Я вот 20 лет пропустил, снова начал — цепляет. Советую :)
    • +14
      как уже задолбали подобные комментарии…
      • +8
        Согласен! Завидуешь, хочешь — бери да делай, что писать-то?
        • +26
          Дайте поныть-то.
        • +5
          Я на днях взял паяльник и сделал удлинитель jack-jack для машины. Подключаю телефон к штатной магнитоле.
          После проделанной операции грудь колесом была дня два :)
  • +1
    Круто. Теперь хочется самому сделать
  • –1
    А мне кажется, лучше мелированной бумаги ничего нет)

    Вот пример:
    habrastorage.org/storage2/060/f80/d79/060f80d79d692522524c766b9acc20f5.jpg
    habrastorage.org/storage2/1f9/d1c/86e/1f9d1c86ef9aabfbf35705e40fa90359.jpg
    • +4
      А по мне так фоторезист — лучший)
      • +1
        Для мелкой поделки не хочется долго возится с реактивами, для крупных плат (особенно если поверхность больше размеров утюга) с тонкими дорожками — фоторезист однозначно.
        • +1
          Ну тут вопрос привычки, наверное, но мне показалось что с резистом меньше проблем — там из дополнительных реактивов только сода, которая не особо много геморроя добавляет.
          • 0
            Возможно. У меня изготовление платы (от моменты печати, до момента травления) занимает около 5-6 минут, может занять чуть дольше если будет брак, но последнее время обхожусь без него.
            • 0
              Ну с резистом где-то также, на все про все у меня около часа уходило, когда приноровился, включая лужение в Розе.
              Правда, я как-то не шибко это дело люблю, самостоятельно платы клепать. Оно, конечно, полезный навык, но все таки я в последнее время предпочитаю отладить схематику на макетках, а потом заказать плату — если сразу несколько заказывать (объединенные от разных проектов), получается довольно дешево.

              Безусловно, по цене самостоятельное изготовление вне конкуренции, но тут получаешь сразу пачку плат, с маской, с хорошим лужением, с великолепной точностью, за пару дней — в общем, лень стала одолевать, теперь предпочитаю откупиться)
              • 0
                Для меня это хобби, я иногда получаю больше удовольствия от процесса изготовления чем от готового устройства. :)
                • +2
                  Ну, скажем так, из всего цикла производства устройства, изготовление платы и ее сборка (пайка) для меня на последнем месте по удовольствию от процесса)
                  И примерно там же разводка платы)

                  В идеале для меня было бы останавливаться на спроектированной схематике, нажимать волшебную кнопку, чтобы потом толпа гномов мне выдавала плату соответствующую этой схеме.

                  То бишь проектировать железо — люблю. Проектировать фермварь для него и прикладной софт — люблю. Производить плату — уже нет)
                  • 0
                    Такие гномы живут в Китае, и вполне это даже подъёмно по деньгам :). Вопросы к Ди Хальту
                    • 0
                      Ага, я в курсе, но это уже для относительно больших партий имеет смысл.
                      Иначе все таки дешевле у нас заказать — резонит вон делает за три дня, дешево весьма. Если нет цели сразу несколько десятков делать, то проще тут заказать.
                      • 0
                        Я про проектирование и разводку тоже. Ибо Резонит за такое просит конских денег
                        • 0
                          А, вот как… То бишь китайцы еще и разводят подешевке?
                          Проектирую-то я сам, а вот разводку не люблю) И сборку…
                    • 0
                      Еще такие гномы есть в штатах. Но они слоупоки.
                  • 0
                    Аналогично :) Приятно уметь это сделать. Но делать это постоянно как-то не радует :)
      • +1
        Спустя 2 месяца после событий описанных в статье я потихоньку переползаю на фоторезист. Тренировался пару недель (извел кучу фоторезиста), пока не решил попробовать засвечивать фоторезист UV светодиодами. Сейчас конструирую UV Box, результаты впечатляющие + появилась возможность использовать паяльную маску.
        • 0
          Было бы интересно почитать, как получить такой результат, как на фото в UPD. Выглядит гораздо приятнее, чем то, что получается ЛУТом (сравниваю в том числе со своими результатами).
          Про ЛУТу во всевозможных вариациях на Хабре написано много, а вот эта тема кажется ещё не пробегала.
          • 0
            Постараюсь написать при случае.
    • 0
      Обе платы без проблем изготовятся и на виниле, хотя сильно зависит от состояния принтера.
    • 0
      скорее тут уже дело привычки.
      Для мелочевки использую лут на обычной принтерной бумаги, получается вполне себе. Для чего-то более серьезного использую фоторезист. Никаких проблем с ним не имею после покупки качественного. :)
  • 0
    А что такая широкая плата? Есть же нано, микро и про дурынды?
    Кварц с низу не мешает?
    • 0
      Плата изначально изготавливалась как «процессорный модуль» для готовых устройств. Сделать меньше можно, особенно если печатать с двух сторон, но мне размеры не очень критичны.
      • +1
        Для готовых устройств, я когда-то умудрялся с eBay заказывать arduino pro mini по цене дешевле чем у нас восьмая мега в рознице :-) Ну и залитый загрузчик сэкономил время…

        Чего у вас вышло по деньгам?

        PS. И к стати, раз уж вы упомянули ISP из ардуины, и не лишены прямых рук, то существует патченный avrdude работающий с FTDI в режиме bit bang. Получается вполне приличный ISP который работает быстро, правда только через ту дудку…
        • 0
          Знаю про FTDI, я раньше его и распаивал, но с бутлоадером гораздо удобнее.

          Винил и расходники я не считаю, мне их хватит на пару лет. Из SMD самое дорогое пожалуй танталовый конденсатор -пару центов. :)

          ATMega8 я покупал на ибее (цены у нас тоже бешеные), купил 5 штучек за 4.60, т.е. меньше доллара за единицу.

          Думаю в 2 доллара я уложился.
  • 0
    Лудить плату с помощью сплава Розе не пробовали? получается гораздо быстрее и качественее.
    • 0
      Конечно пробовал, много плат им залудил. В этот раз решил по старинке, при прогреве феном все неровности все равно выравниваются.
      • +1
        В воде или с паяльником?
        • +1
          Сплавом розе лужу в жестянке на плите. В воде с лимонной кислотой.
          • 0
            Еще отлично получается в сковороде на плите с глицерином :) Главное потом дверь найти в густом тумане :)
    • 0
      На порядок качественнее, особенно если на плате присутствуют залитые полигоны. Паяльником как ни трудись все равно будет с «подтеками».
  • 0
    А в чём преимущество винила в сравнении с подложками от самоклеек? У меня от самоклейки тонер отстаёт полностью, почти не нужно править. При этом самоклейку можно купить в любом хозяйственном. Я покупал за 250 рублей. О работе с самоклейкой писал тут habrahabr.ru/post/157465/.
    • 0
      Здесь тоже полный перевод, но, согласитесь, иногда нельзя получить идеальных результатов. Мне винил нравится за возможно наклейки на любую бумагу — расход получается мизерный и принтер никогда не зажует.
      • 0
        Т.е. плюс только в том, что можно наклеить? Или я не так понял? Почему расход меняется в случае наклейки, поясните пожалуйста.
        • +2
          Для изготовления маленькой платы я беру маленький (на 1-2 сантиметра больше заготовки) кусок винила и наклеиваю его на бумагу, мне не нужно возится с большими листами часть которых потом придется выкинуть, и, за счет толщины, принтер прекрасно печатает на виниле без единого намека на жевание бумаги.
          • +1
            Уловил суть. Тогда прикольно, да. У меня обычно, когда приходится делать ЛУТ (раз в пол года), то уже некогда ждать винила, и я юзаю самоклейку. По этому же я не использую хлорное железо (ну ещё потому, что оно жутко грязное), ибо все составляющие для плат, кроме текстолита (запасов которого хватит моим внукам) можно купить в лабазах шаговой доступности.
            • 0
              Я купил винила с запасом — у продавца была акция: от определенного числа метров он удваивал заказ. Теперь мне хватит лет на 10.
  • 0
    Просвятите неграмотного. Чем этот процесс лучше чем например PCB-Milling?
    И вообще, когда уже наконец Printed electronics станет реальностью?
    • +1
      Стартовый капитал нужен меньше, на два порядка.
      • 0
        И точность со скоростью у PCB Milling-а хромают сильно.
        • 0
          Точность со скоростью хромают сильно???!!!
          Точность ограничена только станком и ничем другим, вроде неправильно смешанных реактивов. И скорость тоже.

          Лично мое мнение — для таких простеньких плат как в этой статье, PCB-milling — идеальный вариант. А сколько часов/дней и главное трудов пришлось приложить для ЛУТ?
          Впрочем, мое мнение не должно никого интересовать поскольку я полнейший дилетант.

          Единственно, что смею утверждать так это то что для CNC станка не нужно «на два порядка больший» стартовый капитал. Старый сканер + старый принтер + умелые руки — вот все что нужно :-)
    • 0
      Грязновато и шумновато…
      Хотя конечно если есть под рукой чпу станочек и все настроено — то наверно быстрее на небольших платках…
    • 0
      Фрезеровкой не сделаешь плату на тонком (1 мм и меньше) текстолите. И дорожки с мелким шагом станок не возьмет. Ну и скорость: для фрезеровки время пропорционально суммарной длине дорожек, а для травления — константа.
      • +1
        Про тонкий текстолит, пожалуй соглашусь, однако

        > для фрезеровки время пропорционально суммарной длине дорожек
        Not any more,

        Например можно использовать Диаграммы Вороного для уменьшения времени работы:
        image
        image

        > И дорожки с мелким шагом станок не возьмет
        В данном конкретном случае плата создавалась с нуля под ЛУТ. Если создавать с нуля под Milling то можно зараннее предусмотреть все проблемные моменты.

        Тот же CNC сам дырочки просверлит где нужно (хотя возможно придется сменить инструмент) и отрежет плату от пластины текстолита.
        • 0
          > Если создавать с нуля под Milling то можно зараннее предусмотреть все проблемные моменты.
          Ну вот попалась микросхема с шагом ножек 0,4мм — всё, сливайте воду.

          С остальным согласен.
  • 0
    Если честно, не очень понравилось качество перевода на текстолит. Края шероховатые. В некоторых местах размазан тонер. От этого тяжело уйти, если использовать тонкую и слишком лощеную бумагу. Поэтому я пользуюсь обычной фотобумагой ломонд150. Да и описание хорошего способа лутить платы не может сопровождаться описанием средства для ретуширования не получившихся мест.
    • 0
      Картридж в принтере медленно умирает, если обратите внимание то видно что артефакты появились еще на стадии печати.
  • 0
    Скажите модель клавиатуры)
  • +1
    Кстати о лужении — видел отличный мануал лужения платы сплавом Розе.
    В любую металлическую ёмкость бросается несколько гранул сплава Розе, наливается вода. Через n времени сплав плавится, плата опускается дорожками вниз на дно сосуда. После этого берётся пинцет, плата переворачивается и лишний металл снимается с дорожек губкой или ещё чем-нибудь.
    UPD1. Можно попробовать ещё припаять сплавом Розе SMD-компоненты типа как «на водяной бане»)
    Сам пока не пробовал.
    • 0
      У пайки сплавом Розе будет интересное свойство — автоматическая защита от КЗ. Чуть что — компоненты нагреются и сами отвалятся :)
      • 0
        А микруха при чрезмерном нагреве самовыпаяется и упадёт на дно корпуса устройства для охлаждения.
  • +1
    Плюс фотобумаги в том, что она имеет глянцевый слой который впекается в тонер, покрывая его непробиваемой пленкой. Так что покрытие получается более монолитное, как краска. В поры не просачивается травящий раствор.

    У вас неплохо поставлена технология, одного не могу понять, а зачем вам ардуино? Делайте сразу нужное устройство, к чему эти костыли?
  • +1
    Я использую эти модули как мозг устройства, если нужно больше памяти просто ставлю другую плату, плюс — легко экспериментировать на макетке. От ардуины у меня только бутлоадер, все остальное на си. Хотя иногда, когда нужно очень быстро проверить девайс, я пишу прямо из Arduino IDE.
    • 0
      Делаю в точности так же. Кстати, бутлоадер использую другой — он проверяет при старте замыкание линии, это исключить таймаут при включении как у Arduino.
  • +5
    Никогда не понимал людей, которые лезут со своими советами насчет обхода костылей, которые ничего не значат. На хабре полно тупых постов, которые были одобрены, а дельные — заминусины.
    Какая разница вам, что использовал автор — ардуино или мсп430. Это ну никак не влияет на смысл поста! Давайте, еще посчитаем, сколько будет стоить хобби автора, на сколько это целесообразно. Ведь на гору можно подняться по тропам/на вертолете, а можно получить гору эмоций (еще денег на экипировку, сил), поднявшись по отвесной скале!
  • 0
    Lachezis, ты меня вдохновил вернуться к рукоблудию DIY. Раньше дело застопорилось из-за проблем с макетными платами — тяжело было развести схему, пару раз было КЗ и я забросил дело. У меня вопрос, где ты покупаешь фольгированный текстолит? Везде где я вижу, цены на платку больше чем на все остальные компоненты вместе взятые. Макетки и то дешевле.
  • +1
    спасибо за статью. А есть ли способы делать более ровные дорожки?
    и для чего травленую плату надо лудить? там вроде медь же под тонером. или ее проедает все равно?
    • 0
      Для защиты меди, можно не лудить, а покрыть лаком например. Не понял вопроса про более ровные дорожки.
      • 0
        Плюс дорожка не получится идеальной и могут быть места почти без контакта, лужение полностью делает дорожки монолитными.
  • 0
    Для двусторонней печати советую выводить обе стороны на один лист и одновременно же печатать линию сгиба.
  • 0
    Для какого номера диптрейса эта разводка? 1.4 и 2.05 не поддерживают… Очевидно для последней?
    • 0
      Для последней (2.3.0.1 подходит) таки. А можно схему попросить? И спросить, чем отличается одна версия трассировки платы от другой то? Хоть и написано в названии дип, но обе же под планарный же процессор?
      • 0
        А можно пересохранить в каком-нибудь другом формате?
        Под линуксом у меня diptrace нету. Под вайном — дурит.
        • 0
          Добавил P-CAD версию платы, попробуйте скачать архив заново. Не уверен что сработает.
  • +1
    Молодец!) Поделюсь и парой своих секретов ;)

    1. Использовать вместо утюга ламинатор ) Тогда прогрев ровный и косяков меньше. Не нужно мучить утюг настраивая температуру или выдерживая определённое время боясь размазать и тд. Просто вжик и всё) Я пользуюсь таким, вроде модель хорошо подходит по всем параметрам:
    Ламинатор

    2 Использовать страницы от журнала «хакер»=) «Компьютерра» тоже норм

    3. Когда придёт время смывать бумагу, то не тереть ни пальцем, ни щёткой, и вообще ничем кроме губки! Много проверил способов, но губка просто идеальна.
    Губка

    В итоге дороги норм можно получать до 0.3мм и вообще поставить всё на поток можно, т.е. без переделак и тд
    Пример
  • 0
    Круто. Тут похоже главная проблема точно отверстия просверлить!
  • 0
    Что за устройство Вы используете для сверления?
    • 0
      Моторчик ДПМ с цанговым патроном. Можно сказать, классика среди радиолюбителей.
  • 0
    Чего не сделаешь, чтобы не отдать китайцам свои кровные $9.90 за 10 фирменных зеленых плат с маской и 100% электротестом…
    А за галочку «подарить исходники» ещё две сверху :)

    Шучу, конечно. Если руки растут из нужного места, а прототип нужен сегодня-вчера, то альтернативы ЛУТу нет.
    Хотя… у меня лично мельче 0,5/0,5 не получалось. А с фоторезистом, говорят, при сноровке до 0,1мм можно получить.
    0,2 так точно.
    • +1
      Кровные к платам никакого отношения не имеют, это хобби — ждать месяц и более пару плат которые можно изготовить за пару часов я не считаю верным. Более того, я уже пару лет использую фоторезист, получается проще и красивее (.25 без вопросов).

      image

      image

      image

      image
  • 0
    С таким качеством бузинесс в гараже можно открывать :)

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.