Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
PCBway
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Budżetowa wytrawiarka PCB oparta o serwomechanizm

squeze 12 Sty 2016 18:33 8034 14
  • Budżetowa wytrawiarka PCB oparta o serwomechanizm

    Trawiarkę poczyniłem jakiś rok temu.
    Cele były dwa:
    1) sprawdzić jak tego typu konstrukcja będzie działać, większość jakie widziałem to wykorzystanie grzałki akwarystycznej i napowietrzacza.
    2) do tej pory trawiłem w "słoiku", więc chciałem to nieco "ucywilizować".

    Jak wspomniałem - zamysł był nieco inny niż większość konstrukcji, a budżet minimalny. W sumie to zrobiłem ją z tego, co miałem w "szufladzie", a jedyne 4 zł, jakie wydałem to pojemnik do żywności zakupiony w markecie (żona nie chciała mi dać tych z kuchni).

    Trawiarka to pojemnik z tworzywa przymocowany z jednej strony do ramy. Pod nim znajduje się serwo, którego ramię unosi pojemnik, po czym opuszcza. Wykonywany ruch powoduje "falowanie" płynu w pojemniku.

    Do podnoszenia/utrzymania temp. zrobiłem grzałkę. Nie wykorzystałem gotowej z dwóch powodów:
    1) nie widziałem tak małych, by ich użyć.
    2) te, które widziałem były zasilane z 230V, a tego chciałem uniknąć.

    Zastanawiałem się, jak wykonać grzałkę i wymyśliłem to tak:
    Wykorzystałem szklaną probówkę; z drutu oporowego (wymontowałem z nieużywanego kubka termicznego) wykonałem spiralę, by zmieścić go jak najwięcej w probówce oraz tak, by zwoje nie stykały się ze sobą. Nakręciłem to na kredkę pożyczoną od córki.
    Gdy spirala była gotowa i pasowała do probówki (tak, by końce wystawały na zewnątrz, zalałem (probówkę) gipsem (takim zwykłym budowlanym).
    Na koniec dołączyłem przewody do wyprowadzeń, założyłem osłonkę (jakiś kawałek rurki plastikowej, jaki miałem i pasował średnicą. Po czym zalałem termoglutem, na koniec końcówka z przewodami owinięte taśmą izolacyjną.

    Dzięki czemu całość zasilana jest z 12V. Grzałka nie ma super wydajności pobiera jakieś 1,2A i jeśli miała by podgrzać płyn z 20°C do 40°C to trwało by to około 10-15 minut ale do utrzymania temp. itp. sprawdza się dobrze.

    Do sterowania tym wszystkim wykorzystałem Attiny24, grzałka sterowana jest PWM o niewielkiej częstotliwości poprzez tranzystor MOSFET IRLML2502.

    Ze względu na małą częstotliwość, niewielką pojemność bramki steruję bezpośrednio z pinu procesora.
    Jako czujnik temp. zastosowałem zwykłą diodę impulsową 1N4748, "skalibrowałem" ją w ten sposób: odczytałem (uśrednione) wyniki z ADC dla temp. 20, 25, 30, 35 i 40 °C i na ich podstawie wyznaczyłem "współczynnik" do obliczenia temp. zmiana napięcia względem temp. (z tego zakresu) jest niemal liniowa.
    Poza tym dokładność na poziomie 0,5°C jest mi w pełni wystarczająca.

    Jeżeli chodzi o odczyty, to wykorzystałem do tego dwusegmentowy wyświetlacz LED podłączony przez rejestr przesuwny. W Attiny wykorzystałem interfejs USI jako SPI do komunikacji.

    Jako "interfejs z użytkownikiem" prosta klawiatura czteroprzyciskowa (odczyt za pomocą ADC).

    I to by było tyle, jeżeli chodzi o budowę... Logika i serwo zasilane ze stab. liniowego 5V. Wiem, że nie jest to najszczęśliwszy pomysł, by uC i serwo było z tego samego zasilania ze względu na zakłócenia, dałem diodę zabezpieczającą (nie wiem, czy serwa mają ją wbudowaną w siebie czy nie). Blisko procesora kondensatory (elektrolit i ceramik odsprzęgający), póki co nie zauważyłem nieprawidłowości w działaniu.

    Co do "logiki".
    Ustawienia sprowadzają się do konfiguracji 3 zmiennych:

    F1 - temp. zadana. w °C. Nie ma tu żadnego zaawansowanego algorytmu regulacji (trochę ograniczają zasoby mikrokontrolera), tak więc im większa różnica między temp. zadaną a tą zmierzoną to wypełnienie PWM jest większe.
    Przy zrównaniu temp. PWM wynosi około 20%, by rekompensować straty ciepła, a jak temp. zmierzona przekroczy zadaną, wówczas wypełnienie spada od 0.

    F2 - "szybkość" jeśli można tak powiedzieć. :) Chodzi o czas, w jakim ramię jest unoszone oraz z jaką częstotliwością ten ruch jest powtarzany. Aby tu nie komplikować, te dwie wartości są ze sobą skorelowane, czyli im szybszy ruch, tym większa częstotliwość.

    F3 - czas podawany w minutach, jak długa urządzenie ma pracować (grzałka oraz serwo).


    Klawisze to:
    1) START/STOP, 2) wybór funkcji, 3) -, 4) +

    Po wystartowaniu na wyświetlaczu podawana jest temperatura.

    I to tyle jeżeli chodzi o budowę... A jeszcze dwie diody LED - zielona sygnalizuje zasilanie, czerwona wskazuje na pracę grzałki.

    Wrażenia z użytkowania?
    Myślałem, że będzie ciszej (dlatego to zbudowałem). Czas na hobby (elektronika) mam zazwyczaj późnym wieczorem, jak dzieci zasną i dlatego poziom hałasu był dosyć istotny, ale jednak muszę zamykać drzwi w swoim pokoju, jak to ustrojstwo pracuje. :)

    Przy wstępnym podgrzaniu wytrawiacza (tak, by grzałka nie musiała tego robić) czas trawienia płytek to jakieś 10-15 minut.

    Jak widać - nie ma żadnej obudowy, a konstrukcja "nośna" jest, jakby to powiedzieć, totalnie budżetowa. Zrobiłem z tego, co miałem w garażu pod ręką, czyli płyta OSB, kawałek listewki, pręt 4mm jako ramię, całość poklejona Wikolem, a elektronika termoglutem. :)

    Nie zależy mi na ocenie konstrukcji, bo sam oceniam ją słabo, ale o zaprezentowanie innego podejścia do tematu trawienia.

    Na koniec dodam, że po głowie chodzi mi kolejna trawiarka, ale w roli głównej będzie pompka powodująca "ruch" wytrawiacza.

    Zamieszczam schemat oraz wygląd płytki (wykonanej w Eagle), do tego kilka zdjęć konstrukcji oraz film jak to działa.


    Link


    Pozdrawiam.

    Budżetowa wytrawiarka PCB oparta o serwomechanizm Budżetowa wytrawiarka PCB oparta o serwomechanizm Budżetowa wytrawiarka PCB oparta o serwomechanizm Budżetowa wytrawiarka PCB oparta o serwomechanizm Budżetowa wytrawiarka PCB oparta o serwomechanizm Budżetowa wytrawiarka PCB oparta o serwomechanizm Budżetowa wytrawiarka PCB oparta o serwomechanizm

    Fajne! Ranking DIY
    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz kartę SD 64GB.
    O autorze
    squeze
    Poziom 12  
    Offline 
    squeze napisał 173 postów o ocenie 6, pomógł 0 razy. Jest z nami od 2010 roku.
  • PCBway
  • #2
    M. S.
    Poziom 34  
    Trawię płytki na tej zasadzie od lat. Wykorzystałem silnik elektryczny z przekładnią (z magnetowidu) i korbą napędzającą pojemnik poprzez korbowód. Silnik jest zasilany poprzez regulator napięcia. Uzyskuję przez to zmienną szybkość obrotową silnika, którą reguluję tak aby fala wytrawiacza pozostawała w rezonansie. Nie mam żadnych grzałek bo jako roztwór trawiący używam chlorku żelaza. Ruch sporej fali sprawia, ze płytka trawi się równomiernie. Jedyną wadą tej metody jest to, że płytka leży na dnie pojemnika i jest przez falę przesuwana. Rodzi to problemy z trawieniem dwustronnym, które wykonują na 2 razy. Problem znika jeśli do płytki zamocuje się nóżki.

    Gdyby z tego serwa usunąć mechanizm pozycjonowania aby obracało się dookoła to kolega uzyskałby trawiarkę podobną do mojej i ta cała elektronika byłaby zbędna.
  • PCBway
  • #4
    Zuliczek
    Poziom 17  
    Ciekawa alternatywa dla "drogich" wytrawiarek "pionowych", jak oglądałem filmik to od razu nasunął mi się pomysł:
    M. S. napisał:
    Gdyby z tego serwa usunąć mechanizm pozycjonowania aby obracało się dookoła

    po czym zamiast orczyka zamontować mimośród.

    Co do wykonania grzałki, zamiast zalewać koniec "termoglutem" wykorzystał bym sylikon (bardziej mu ufam ;) ).

    squeze napisał:
    (odczyt za pomocą ACD)
    - Czy nie powinno być ADC ewentualnie A/C ;)

    Czemu kolega nie zastosował jeszcze jednego 74595 do sterowania odpowiednimi anodami/katodami wyświetlacza?

    Ogółem konstrukcja ciekawa i płytki ładne (są zabezpieczone?), ale szkoda że tak dużo termogluta.

    PS. Dodaj zdjęcie na początek postu ;)
  • #5
    squeze
    Poziom 12  
    Dzięki za uwagi, literówka w ADC poprawiona :D
    Jak bym miał tylko kręcić to pewnie można by było "poświęcić" serwo. Ale jak wspomniałem to prototyp budżetowy bo robiłem to nie wiedziałem jak będzie działać i np. serwo nie jest mocowane na stałe tylko "ciasno" wpasowane tak by bez problemu można było je "odzyskać".

    Wiem też że estetyki brak i termogluta sporo ... no na wystawie nie stoi żeby ludzi nie straszyć :)
    Rejestr 74HC595 jest jeden a podwójny wyświetlacz jest przełączany (katody) tranzystorami bipolarnymi (widać na schemacie).
    Użycie dwóch rejestrów uprościło by program ale miałęm wolne piny w procesorze i jeszcze miejsce by to puchnąć więc płytka mniejsza :D
  • #6
    _kaktus_
    Poziom 13  
    :D zajefajne, szczególnie grrrzyyyyyyt.

    Interesujący pomysł na grzałkę 12V DC. W moim mniemaniu może wypełniacz grzałki trochę nie trafiony bo:
    ktoś gdzieś napisał:
    Wyroby gipsowe cechują się niewielkim stopniem przewodności cieplnej /niski współczynnik/ oraz wysoką przepuszczalnością pary wodnej, co korzystnie wpływa na termoizolację pomieszczeń. Duża gęstość pozorna daje dobrą izolacyjność akustyczną.


    Może jakaś pasta termoprzewodząca była by lepsza co z kolei wpłynie na szybkość podgrzewania kąpieli.

    Fajnie że podałeś czas podgrzewania i moc grzałki, ale zapomniałeś o podaniu informacji o ilości użytego płynu. Bardzo wielu konstruktorów budujących podobne ustrojstwo szuka tych bezcennych informacji, na wstępie, by dobrać grzałkę do swoich potrzeb.

    Nowy pomysł mieszania i jego realizacja ciekawy, ale chyba mało skuteczny. Popatrz na mój wynalazek dla przykładu:

    Link


    Wiem hałasuje ale bąble "układają" się charakterystycznie pod wpływem obiegu wody, czyli mieszanie działa, a wierz mi, jest bardzo skuteczne.

    Przyszłe mieszanie jak planujesz z pompką obiegu zamkniętego? będzie wydajnie, z jednej strony wężyk zasysający z drugiej wypluwający, umieścił bym je przy dnie. Mechanizm pompujący i jeszcze cichy? Hymmm może zasada "wentylatorka" z małymi obrotami? Ale mamy agresywne środowisko.

    PCB jest szybciej rozpuszczane w pozycji pionowej - takie moje subiektywne odczucie, po tych wszystkich latach.

    W rozmowach ze znajomymi kiedyś poruszony był temat (intrygujący dla mnie) użycia minimalnej ilości środka do kąpieli. Wszystko dzięki innowacyjnemu podejściu do mieszania. Ciecz zasysana z dna i przemieszczana wężykiem ku górze, gdzie w końcowej fazie na PCB pada chemiczny deszcz. W między czasie kontrola temperatury itp. itd.

    Brawo za użycie ATtiny a nie ATMega np 328P :D, jak wiemy są to bardzo wdzięczne maluchy z dużą mocą.

    squeze napisał:
    F1 - temp. zadana. w °C. Nie ma tu żadnego zaawansowanego algorytmu regulacji (trochę ograniczają zasoby mikrokontrolera), tak więc im większa różnica między temp. zadaną a tą zmierzoną to wypełnienie PWM jest większe.
    Przy zrównnaiu temp. PWM wynosi około 20% by rekompensować straty ciepła a jak temp. zmierzona przekroczy zadaną wówczas wypełnienie spada od 0.

    Dla mnie osobiście bardzo ciekawy i intrygujący program do kontroli i utrzymania temperatury.

    Otwarta elektronika, i ciecz ... mówisz przez rok jeszcze nie zepsułeś?
    Pewno lubisz robić obudowy tak bardzo jak ja :lol: ale choć jaki kawałek z pleksi na wierzchu zapewne przedłuży życie temu ciekawemu osiągnięciu.
    I sprawa druga pokrywka by oszczędzić sobie "zdrowej" inhalacji.
    Jak sam o siebie nie zadbasz to nikt tego nie zrobi. Poniżej kolejny przykład na potwierdzenie moich słów ...

    squeze napisał:
    ... w sumie to zrobiłem ją z tego co miałem w "szufladzie" a jedyne 4 zł jakie wydałem to pojemnik do żywności zakupiony w markecie (żona nie chciał mi dać tych z kuchni).

    Drugim razem powiedz że idziesz do sąsiadki. Ciekawym efektu :P

    Gratuluje ciekawych pomysłów funkcjonalnych i ich realizacji.

    EDIT
    no to wypatrzyłem w końcu pokrywkę :D
  • #7
    waleryfw
    Poziom 13  
    Super bo prosto i wykorzystane to co ma się pod ręką .
    Czy kolega podzieli się programem , może każdy by sobie coś tam pozmieniał i dopasował do swojego zasobnego warsztaciku .
  • #8
    Zuliczek
    Poziom 17  
    Tak teraz się przyjrzałem nagraniu z pracy i czy nie obawiasz się rychłego przetarcia pojemnika?
    Można by na koniec orczyka jakieś małe (albo nawet dwa) kółeczko zamontować co by jeździło po dnie a nie tarło ;)
  • #9
    squeze
    Poziom 12  
    Pokrywa jest i ma dwa zadnia 1) powstrzymać opary, 2) zmniejszyć upływ ciepła.
    Hexa dodałem do pierwszego postu, źródeł bym musiał poszukać bo jak wspomniałem było to już jakiś czas temu wykonane a nie planowałem "rozbudowy" tej idei, nie powaliła mnie i mam plan zrobić pompką (oczywiście taką w której nie ma metalowych elementów.
  • #10
    dondu
    Moderator Mikrokontrolery Projektowanie
    @squeze
    Uzupełnieniem Twojego artykułu byłby film pokazujący jak na przykładzie wody i kilku kropli tuszu zrzuconych w jednym miejscu mieszanie postępuje.

    squeze napisał:
    ... żona nie chciał mi dać tych z kuchni ...

    :)

    _kaktus_ napisał:
    Popatrz na mój wynalazek ...

    Wielu ludzi wpadło na to dziesiątki lat przed Tobą, a trawiarek wykorzystujących powietrze do mieszania opisanych na tym forum są dziesiątki :)
  • #11
    SylwekK
    Poziom 30  
    Dawno, dawno temu w "radioelektroniku" a może w "młodym techniku" był opis wytrawiarki na podobnej zasadzie z tym, że użyty był silnik DC z korbą, który robił to co Twój serwomechanizm tylko... kilkadziesiąt razy na sekundę, a inny projekt z kolei lekkim stałym bujaniem powodował delikatne fale, które były nie mniej skuteczne w usuwaniu wytrawionej miedzi tylko musiała być większa kuweta, żeby nie nachlapało dookoła. Wg mnie większe drgania dadzą dużo lepszy efekt niż podskok raz na jakiś czas.
  • #12
    maxxim
    Poziom 15  
    Budżetowa wytrawiarka PCB oparta o serwomechanizm .

    Już kiedyś tłumaczyłem że budżetowa oznacza że zmieściła się w zakładanym budżecie . Jeżeli ma być niski koszt to jest nisko budżetowa .
  • #13
    tatanka
    Poziom 20  
    Nie rozumiem po co robić grzałkę skoro można ją kupić za 5zł na stacji benzynowej, sklepie motoryzacyjnym.
    Żarówka 21W spełni takie samo zadanie.
  • #14
    Zuliczek
    Poziom 17  
    Ale ma nieprzyjemny efekt uboczny, emituje światło z zakresu widzialnego i nierzadko UV (mogą być problemy z płytkami foto?) ;-)
  • #15
    tatanka
    Poziom 20  
    To załóż 55W i obniż napięcie.