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:


    Метки:
    Поделиться публикацией
    Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

    Подробнее
    Реклама
    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 полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.