Например TDA7294

РадиоКот > Лаборатория > Радиолюбительские технологии

Установка экспозиции фоторезиста с автоматическим охлаждением

Автор: Михаил919
Опубликовано 03.06.2014.
Создано при помощи КотоРед.

Дорогой Радиокот! Хочу представить тебе мой прибор. Он представляет собой устройство, которое по таймеру отсчитывает время экспозиции и автоматически охлаждается. Как это работает? Подробней сейчас опишу в данной статье.
 
 Фоторезист — это специальное полимерное вещество, которое под воздействием света разлагается (позитив), либо наоборот, становится более устойчиво к действию растворителей (негатив).
В продаже можно встретить фоторезист двух видов — в виде аэрозоля, либо в виде пленки. Аэрозоль — чаще всего в виде позитива — штука крайне привередливая и без должного опыта вещь довольно расточительная. Пленочный фоторезист наиболее удобен. Равномерный слой, никаких сложностей с сушкой, легкость химической обработки — именно эти факторы подтолкнули меня перейти на эту технологию.
Но для этой технологии, как известно, нужна экспозиция фоточувствительного материала, а для неё – ультрафиолетовое излучение. В принципе, уф излучение содержится в солнечных лучах, но не всегда день солнечный, поэтому было решено создать свое уф излучение с помощью уф ламп. Но просто включить и оставить лампы включенными нельзя – фоторезист испортится, так как для его засветки есть определенное время. Для этого  и было решено создать установку, которая сама отключала бы лампы в нужное время. 
 
Таймер
 
Схема таймера...
  
 
Таймер предназначен для включения освещения на время от 30 секунд до 8 часов 30 минут, время может быть установлено одним из десяти - 0,5 минуты, 1 минута, 7 минуты, 4 минуты, 8 минут, 16 минут, 32 минуты, 128 минут, 256 минут и 512 минут. Установка - переключателем на 10 положений или блоком перемычек, время можно изменить в любую сторону при налаживании схемы, подбором емкости конденсатора С1 или сопротивления резистора R4, но при этом меняются все временные выдержки пропорционально. Запуск таймера производится кнопкой Старт. При этом включается нагрузка. Выключится нагрузка, как закончится заданное время или это можно сделать в любой момент кнопкой Стоп. Схема состоит из триггера, счетчика-генератора и исполнительного реле, а так же, источника питания. временные интервалы устанавливаются с помощью счетчика D2 типа СD4060В, элементы R3, R4, С1 образуют мультивибратор. Счетчик делит его импульсы. А коэффициент деления зависит от положения переключателя S3. Запуск производится кнопкой S1. При её нажатии подается напряжение высокого уровня на вывод 2 D1.1. На выходе D1.1 появляется логический ноль, который приходит на вывод 8 D1.3. RS-триггер D1.3-D1.4 переключается, и при этом на выходе элемента D1.3 устанавливается высокий логический уровень, а на выходе D1.4 низкий логический уровень. Транзистор VT1 открывается и включает осветительный прибор. В то же время низкий логический уровень с выхода D1.4 поступает на вход сброса счетчика D2. Это снимает блокировку счетчика и позволяет ему считать импульсы от собственного мультивибратора. Через некоторое время, высокий логический уровень появится на том выходе счетчика D2, на который переключен переключатель S3. Это приводит к формированию импульса, который формируется цепью С2-VD1-R2. Этот импульс поступает па вывод 6 D1.2. Соответственно, на выходе D1.2 так же появляется импульс, который переключает RS-триггер D1.3-D1.4 в противоположное состояние. Теперь на выходе D1.3 уровень низкий, поэтому транзистор VТ1 закрывается и отключает нагрузку. А высокий уровень с выхода D1.4 поступает на вход для обнуления счетчика D2, и не только сбрасывает его в нулевое положение, но и удерживает его в этом положении. Резистор R6 и диоды VD3-VD4 снижают влияние на логические микросхемы броска тока через емкость затвора транзистора VТ1 в момент его включения / выключения. Осветительные лампы питаются выпрямленным пульсирующим токам. Мощность ламп не более 200W. При необходимости управления более мощными лампами нужно поставить VT1 на радиатор и заменить диодный мост VD5 диодным мостом соответствующей мощности. Микросхему СD4060В заменить каким-то отечественным аналогом было сложно, поэтому мы её оставили. Транзистор BUZ90 можно заменить на КП707В2. Стабилитрон Д814Д можно заменить любым ста6илитроном на напряжение 10-14V. Налаживание заключается в установке правильной частоты мультивибратора подбором сопротивления R4, и конденсатора С2 так, чтобы время было правильное. 
 
...И его плата. 
 
Лампы, балласт
 
Мы не узнали об основном - экспозиции. Она производится с помощью 9, как у котов жизней, ультрафиолетовых ламп и электронных балластов.
Источник ультрафиолета
 
Вот как описывает производитель балласта преимущества:
 
Комфортный и мягкий свет люминесцентных ламп
Отсутствие нагрева люминесцентных ламп и светильников*
Длительный срок службы ламп (до 10 раз)*
Экономия электроэнергии (до 80%)*
Отсутствие негативного влияния свечения на глаза человека
Компактные размеры линейных светильников
Возможность последовательного соединения светильников,
что упрощает прокладку электропроводки
(*) - по сравнению с лампами накаливания (хотя ультрафиолетовые лампы у меня греются)
 
Размеры 270x23х43
Мощность 6W
Модель WL-4002
 
 
 
 В балласте ничего не было изменено. Только к выходу были припаяны провода и спаяны вместе с другими в плату.
 
Корпус
 
 Основной корпус для установки – корпус из-под сканера Epson Perfection 2480 PHOTO.
 
 
Из него была извлечена основная плата, кнопки, провода и прочее. В переднюю панель хорошо вошли все кнопки, выключатель, предохранитель на 1 А, переключатель времени и светодиоды. В корпус поместилось 9 ламп вместе с подставками. Все провода, соединяющие лампы и их балласты были помещены в кабель-канал. Плата и драйвера с лампами размещается в корпусе на клею. Но лампы горят какое-то время, причем близко друг к другу. Поэтому для них понадобилось охлаждение. Решили поставить 3 вентилятора 40х20 позади ламп, для создания канала воздуха поставили алюминиевые пластинки. Теперь лампы охлаждаются и не нагревают стекло, но как выяснилось, постоянный шум от вентиляторов мне не подходит, поэтому было решено собрать схему охлаждения.
 
Каналы для воздуха 
 
Вид сверху
 
 
 
Один из вентиляторов
 
 
 
Охлаждение
Как сказано выше, возникла потребность в охлаждении ламп. Вот схема автоматического управления вентиляторами.
 
Схема 
 
 
В качестве датчика температуры RK1 используется полупроводниковый терморезистор с отрицательной зависимостью сопротивления от температуры. Терморезистор RK1 вместе с резисторами R1, R2 и R3 образует температурно-зависимый делитель напряжения, напряжения с которого через подстроечные резисторы R2 и R3 поступают на два триггера Шмитта, выполненных на транзисторах VТ1-VТ2 и VТ4-VТ5. Триггер Шмитта на VT1-VT2 отвечает за включение вентилятора на полную мощность, а триггер Шмитта VТ4-VТ5 - за включение вентилятора для работы на пониженной мощности. Соответственно, резистором R3 устанавливается порог температуры, при превышении которого нужно включить вентилятор на полную мощность, а резистором R2 - порог температуры, при превышении которого нужно включить вентилятор на пониженную мощность.
Терморезистор RK1 должен быть прикреплен к лампам, которых нужно охлаждать. Пока температура ламп ниже порога, при котором требуется принудительное охлаждение, напряжение на базах VТ1 и VТ4 низко и триггеры Шмитта находятся в нулевом положении. Напряжения на коллекторах VТ2 и VТ5 равны нулю, ключевые полевые транзисторы VТЗ и VT6 закрыты. При нагревании радиатора температура RK1 повышается, а его сопротивление понижается. В определенный момент наступает температура, при которой нужно включить вентилятор на пониженной мощности обдува. При этой температуре (так настроен резистор R2) напряжение на базе VТ4 достигает порога переключения триггера Шмитта на транзисторах VТ4 и VТ5. Транзистор VТ4 открывается, падает напряжение на базе VТ5, который закрывается и напряжение на его коллекторе увеличивается до значения, открывающего полевой ключевой транзистор VТ6. Транзистор открывается и подключает электромотор вентилятора через резистор R13. Сопротивление R13 выбирается индивидуально для каждого электровентилятора. Предварительно о нужно собрать цепь из источника питания напряжением 12V, вентилятора и взять набор постоянных резисторов. Подбирая разные резисторы, включая их последовательно вентилятору нужно найти такое сопротивление, при котором вентилятор уверенно запускается и достаточно хорошо дует, но при этом почти не шумит. Такое сопротивление и следует установить на месте R13. Если после включения обдува на пониженной мощности температура радиатора понизится ниже заданного порога, то триггер Шмитта на VT4 и VT5 вернется в исходное положение и вентилятор будет выключен. Если повышение температуры, несмотря на работу вентилятора на пониженной мощности продолжит повышаться, то в какой-то момент напряжение на базе VT1 достигнет пороговой величины и триггер Шмитта VT1-VT2 переключится в единичное состояние. Транзистор VТЗ откроется и подаст полный ток на электромотор вентилятора, минуя резистор R13. Вентилятор будет работать на полную мощность. Как только температура охлаждаемого радиатора снизится ниже порога включения обдува на полную мощность триггер Шмитта на VT1 и VТ2 вернется в исходное положение и вентилятор перейдет на работу на пониженной мощности.
Светодиод HL1 служит для индикации включенного состояния вентилятора. Схема рассчитана на работу с вентиляторами на номинальное напряжение 12V. Биполярные транзисторы можно заменить любыми маломощными n-p-n структуры с коэффициентом передачи h21э не менее 150. Это могут быть транзисторы серии КТ3102. Полевые транзисторы можно заменить отечественными типа КП740. Налаживание сводится к регулировке подстроечных резисторов R2 и R3 и подборе сопротивления R1, если это требуется. Резистором R2 устанавливают температуру включения вентилятора на пониженной мощности, а резистором R3 —на максимальной. К тому же нужно подобрать R13, как это сделать описано выше.
 
Плата
 
 
 
 
Инструкция
Установка излучает вредное для глаз излучение, не смотрите на включенные лампы.
Порядок действий:
1. Передвинуть выключатель в положение Вкл.
2. Выбрать переключателем на 10 положений нужное время.
3. Нажать кнопку старт.
4. После экспозиции отключить устройство от сети.
 
Готово! Если же вам нужно выключить лампы, то нужно нажать кнопку Стоп. 
 
Результат
С помощью этой установки возможно создания высококачественных плат для схем различных устройств. Если их после покрыть паяльной маской, то качество плат будет сравнимо с заводским. Она мне помогла в создании платы управления вентиляторами. Сейчас я создаю плату для часов, её я сделаю с помощью моей установки.
После всей выполненной работы был вычислен расчет стоимости устройства. Он составляет примерно 2700 рублей.
 
 
 
 
Плата часов, изготавливаемая с помощью этой установки.
 
 
 
 
 
МЯУ!
 
К статье прилагаются: схемы в формате sPlan, JPEG; платы в формате Sprint Layout, список деталей.
 
 

Файлы:
Архив ZIP


Все вопросы в Форум.


ID: 1928