Platinenbelichter
PCB exposure unit
Seit Ewigkeiten belichte ich Platinen mit einer 160W HMLI Lampe - mit Belichtungszeiten von ca. 15 Minuten kein echter Spaß - erst recht nicht, wenn mehrere Platinen in Serie zu belichten sind, da die HMLI Lampe zwischendurch immer wieder abkühlen muss. Das ist nicht mehr wirklich zeitgemäß.
Also ist der hier beschriebene Platinenbelichter auf Basis von UV-LEDs entstanden. Da ich eigentlich nie größere Formate als Europakarten (100x160mm) verwende, ist der Belichter konsequent auf dieses Format begrenzt.
Der Belichter besteht im Kern aus einer Matrix, die aus 48 UV-LEDs zusammengesetzt ist. Die LEDs sind mit 390nm spezifiziert und versprechen mit 120° Abstrahlwinkel eine recht gleichmäßige Ausleuchtung (5mm Kurzkopf-LEDs).
Mein Prototyp benötigt zur vollständigen Belichtung von Bungard Basismaterial ca. 1,5 - 2 Minuten - als Sicherheitsaufschlag verwende ich 2:30 min.
Die Ansteuerung übernimmt eine kleine microcontrollergesteuerte Schaltung rund um den Microchip 16F690.
Dieser Controller übernimmt die Ansteuerung eines LCD Displays und natürlich die eigentliche Timer-Funktion.
Die Bedienung erfolgt über einen Drehencoder mit pushbutton. Hierüber lassen sich die Belichtungszeit (in 5sec-Schritten) einstellen und mit dem pushbutton der Belichtungsvorgang starten und auch abbrechen. Die maximale Belichtungszeit beträgt 15 Minuten.
Der Microcontroller wertet darüber hinaus einen Microschalter aus, der über den Deckel des Belichtungsgerätes betätigt wird. Damit wird vermieden, dass die UV-LEDs eingeschaltet werden, wenn der Deckel offen ist und somit eine Exposition der Augen möglich wäre.
Die eingeschalteten UV-LEDs werden zusätzlich mit einer konventionellen roten LED an der Frontplatte signalisiert.
Ansonsten dürfte die Schaltung keine großen Geheimnisse bieten. Die LED Matrix ist in 8 Spalten zu jeweils 6 LEDs angeordnet. Jede Spalte besitzt einen eigenen Vorwiderstand, der den Strom je Spalte auf ca. 18mA begrenzt. Eingeschaltet wird die Matrix über den Transistor T1, der bei dem zu erwartenden Summenstrom ohne Kühlung auskommt.
Als Drehimpulsgeber kam im Prototypen ein preiswerter Typ von Alps (STEC12E08) zum Einsatz, der die Funktion ausreichend gewährleistet. Wichtig ist ein Typ mit integriertem Taster, um die Bedienung zu ermöglichen. Weitere Bedienelemente sind damit nicht notwendig. Auf einen Ein/Ausschalter wurde verzichtet.
Die Diode D2 im Netzteil begrenzt die Eingangsspannung des Linearreglers U2 auf einen Wert von ca. 20V im Leerlauf und verheizt darüber hinaus ein paar Milliwatt im Betrieb, so dass die Verlustleistung an U2 sicher innerhalb der Spezifikation verbleibt und keine Kühlung erforderlich ist.
Noch ein Wort zum angeschlossenen Display:
Im Prototyp kam ein einzeiliges Display zum Einsatz, das ich noch herumliegen hatte. Dieser spezielle Typ ist als 1 x 16 organisiert, während aktuelle Varianten heute üblicherweise als 2x8 organisiert sind. Das führt dazu, dass aktuelle einzeilige Displays nicht ohne Software-Anpassung laufen werden. Also entweder ein zweizeiliges Display anschließen (wobei dann nur die erste Zeile verwendet wird) oder ein entsprechendes Dislay besorgen. (oder natürlich die Software anpassen...)
Weiterhin entsprechen die im ROM vorhandenen Zeichen des Prototypen-Displays nicht dem ASCII-Standard. Daher wurden Anpassungen in der Software notwendig. Die Standard-Belegung für die Verwendung eines Displays mit ASCII-Zeichenbelegung ist im Quelltext jedoch bereits vorgesehen - siehe Kommentierung gegen Ende des Quelltextes. Der Quelltext muss nach den Anpassungen dann natürlich nochmal neu übersetzt werden - die unten beigefügte HEX Datei hat für den Nachbau daher nur eingeschränkten Wert.
Weiterhin ist zu beachten, dass der Kontrast des Displays über einen fest verlöteten Widerstand direkt auf der Displayplatine eingestellt ist. Der Pin 3 des Displays (VEE) wird also nicht beschaltet.
R/W (Pin 5) ist ebenfalls direkt am Display auf Masse gelegt, da die Software des Platinenbelichters keine Leseoperationen des Displays verwendet.
Hier ein paar Bilder der Elektronik - Klick auf die Miniatur öffnet größere Ansicht.
Bau des Gehäuses - Birke Multiplex 12mm,
stumpf verleimt. Frontplatte aus 1mm Aluminium
Montage der Elektronik
Links der Deckel-Schalter - darüber wird
geprüft, ob der
Deckel auch geschlossen ist und notfalls die LEDs ausgeschaltet.
Details
der Deckel-Arretierung -
selbstgebaute Scharniere aus Alu. Bei diesen rastet ein im Deckel
eingelassener Stahldraht-Abschnitt in einer Nut im Scharnierarm ein.Die Deckel-Unterseite ist mit 15mm Weichschaum beklebt, was einen zuverlässigen Kontakt der Platine zur Belichtungsvorlage ermöglicht.
48 UV-LEDs auf einer Europa-Karte. Der
Abstand zwischen Oberkante LEDs zur Platine berägt ca. 6cm. Durch den
breiten Abstrahlwinkel ist eine gesamt-Belichtungsfläche von 180x120mm
nutzbar.Die Menüstruktur
Anzeige zum Start. Es wird die eingestellte Belichtungszeit
dargestellt. Druck auf den Encoder-Button startet den Countdown.
Anzeige während des Countdowns.
Sofern beim laufenden Countdown der Pushbutton
gedrückt wird, bricht der Belichtungsvorgang ab. Die Meldung muss mit
einem weiteren Druck auf den Taster bestätigt werden.
Diese Meldung erscheint, wenn der Deckel beim
Start des Belichtungsvorganges nicht geschlossen ist oder während der
Belichtung der Deckel geöffnet wird. Die LEDs werden dann nicht
eingeschaltet resp. abgeschaltet. Das schützt die Augen vor der
UV-Strahlung.
Meldung nach Abschluss der Belichtung.
Downloads
SchaltplanPlatinenlayout Logic-Board
Platinenlayout LED-Board
Platinenlayout Encoder-Board
Bestückung Logic-Board
Bestückung LED-Board
Bestückung Encoder-Board
Quelltext in Asm und übersetzter Code in Hex
Für die Funktion der Schaltung kann ich trotz sorgfältiger Prüfung keine Gewährleistung übernehmen. Nachbau und Nutzung also auf eigenes Risiko! Vorsicht beim Umgang mit UV-LEDs! Der ungeschützte Blick in das Licht kann irreparable Schäden an den Augen / der Netzhaut verursachen!