Placa de circuito impresso é uma base física para um circuito eletrônico. Através de um desenho de cobre em um dos lados da placa, os componentes do outro lado são conectados eletricamente além de ficarem presos em uma base rigida.
(esquerda) lado cobreado - (direita) Placa montada
Este artigo trata-se da construção de uma máquina que nos auxilia no processo de confecção de uma placa de circuito impresso, com técnica CAD, transferência térmica de imagens e remoção quimica do cobre..
Antes de continuar, preciso citar as páginas dos "mestres" que inspiraram a construção na minha versão da Máquina
1 - O desenho do circuito é elaborado através de um programa de computador. Este programa usa inteligência artificial para "desenhar" as conexões entre os componentes, o que livra o engenheiro de um trabalho enorme. Esse desenho será transferido para a placa de cobre. Abaixo o desenho impresso e uma placa de fenolite virgem (lado cobreado)
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2 - O desenho então é impresso em uma impressora LASER pois este tipo de impressão deposita um pó preto no papel, que depois é "fundido" formando a imagem. Esse mesmo pó pode ser transferido para outro material se o esquentarmos a 170 graus Celcius. Abaixo vemos o papel com o desenho virado para a face cobreada. Agora precisamos esquentar a placa para que o desenho saia do papel e passe para o cobre.
3 - Nossa máquina trabalha neste passo, transferindo o desenho do papel para a placa de cobre. A Máquina fornece pressão e calor através de dois rolos por onde a placa e o desenho passam. Desta forma, a tinta depositada no papel pela impressora LASER, é transferido para a placa de cobre.
4 - Removemos o papel através de um banho em agua morna, e a tinta que estava no papel passou para a placa virgem. Agora podemos realizar o processo de corrosão, o que remove o cobre que não está protegido pelo desenho.
Placa molhada depois da laminação
- depois de molhada, esfregamos para tirar o papel
Placa sendo corroida - Placa pronta com desenho de cobre
O interessante é que podemos usar a mesma técnica para transferir um desenho para o lado que não tem cobre, de forma a indicar a posição dos componentes. Veja na imagem acima a placa com o desenho dos componentes e depois a placa pronta.
Construindo nossa máquina Laminadora
Nossa máquina laminadora é muito simples. Consiste em um rolo de borracha e um cilindro de aluminio que contém uma resistência elétrica para aquecimento. Lembre-se que precisamos aquecer o material além de pressioná-lo.
Para nossa facilidade, iremos utilizar a mesma peça da impressora laser que esquenta o papel com o pó (toner).Essa peça chama-se fusor e contém todos os mecanismos para realizar o trabalho. O mais interessante é que o elemento que gera calor é uma simples lâmpada halogena, encontrada em todo lugar por 5 "reaus".
Então fui ao ferro velho e comprei um fusor de uma impressora HP4L ou seja, muito antiga. No pacote consegui o motor de passo para girar o conjunto.
Conjunto fusor e motor de passo para mover os rolos
O primeiro passo foi montar o conjunto mecânico em uma base de madeira. Havia um pedaço no quintal e foi ele mesmo que eu usei.
Fusor, Motor e fonte de alimentação
Detalhes da fonte de alimentação
O circuito de controle da máquina deveria prever o controle de um motor de passo e o acionamento da lâmpada halógena, sendo que esta última não pode ficar ligada o tempo todo, pois a temperatura sobe muito de forma que derrete todas as buchas e peças de plastico, pondo fogo na nossa brincadeira. Para resolver esse problema, temos o termostato que indica certo valor de resistência ao atingir a temperatura correta.
Precisei construir um circuito de controle para acionar o motor e controlar a temperatura da lampada usando o termostato. Usei um micro-controlador PIC 16F676. Para o motor, implementei um circuito do tipo Phase Driver com transistores MOSFET. Para o termostato, realiza-se uma leitura do sensor através de um divisor de tensão ajustável e um conversor Analógico/Digital.
Ao acionar a lâmpada, a resistência do sensor diminui, o que é percebido no valor de uma variável no programa de controle. Desta forma quando esquenta, o valor da variavel cai, e quando cai abaixo de 128 a lâmpada é desligada, fazendo a temperatura baixar e a resistência aumentar o que faz o valor da variável subir. Se o valor da variavel sobe acima de 128 a lâmpada é ligada e o ciclo recomeça, mantendo a temperatura dentro de uma faixa entre 160ºC, e 170ºC portanto, adequado ao nosso propósito.
Abaixo nossa máquina funcionando com o circuito implementado em uma placa de protótipos (protoBoard).
Após os testes, transcreve-se o circuito elétrico de controle da máquina com um software. Vamos finalizar a máquina usando ela para laminar a própria placa.
Clique aqui para baixar o desenho da face cobreada Clique aqui para baixar o desenho do lado dos componentes (já invertido)
Usando a máquina para laminar a própria placa, temos o circuito de controle pronto para ser instalado junto aos outros componentes
Clique aqui para baixar o arquivo com o programa do micro-controlador (formato .hex). Você pode usar o seu software para gravar o microcontrolador. Eu uso MPLAB para desenvolver o projeto pois ele tem integração com o meu gravador que é do tipo PICSTART.
Para energizar a máquina, usei uma fonte de alimentação recuperada de um computador slim. Pequena e versátil.
Finalmente temos a máquina pronta!! Agora vamos ver a máquina trabalhando no seu primeiro projeto profissional. O trabalho de confecção da placa a seguir levou apenas 20 minutos entre a impressão do desenho e a furação final. Acompanhe os resultados finais neste vídeo abaixo:
Até a próxima pessoal!!!!
Mais uma foto com a temperatura de operação do fusor regulada no trim-pot
Devido ás duvidas que recebo por email, segue mais uma atualização do artigo.
No artigo acima, há a possibilidade de baixar o programa do controlador no formato Hexa, e depois para gravar é só usar qualquer gravador para pic e qualquer programa existente para gravar o hexa no PIC. Note que na placa não há soquetes para o gravador. Eu gravei usando um gravador comum (MCPlus da LABTOOLS) e como não há soquete para o PIC smd que usei a solução foi soldar os 4 fios de programação temporariamente na placa. Os pinos do pic 16F676 usados para tal são:
4 - vpp
13 - Data
12 - clock
14 - gnd
Todos gravadores que vi na net, mesmo os mais simples via porta paralela usam esses pinos para gravar. Na verdade esses pinos (vpp, data e clock) existem em todos os pics, só muda o pino dependendo do modelo. Veja: no 16F628A são respectivamente os pinos 4, 13 e 12, no 16F877A são os pinos 1, 40 e 39 e ai vai. Procure no datasheet do modelo pic que pretende gravar que esses 3 pinos estarão por lá certamente.
O gnd pode ser ligado em qualquer gnd da sua placa. Esse sinal serve para aterrar o gravador junto com o pic em questão, no caso de você realizar esse tipo de gravação que se chama in-circuit.
Código Fonte!!
Pessoal, devido a alguns emails que venho recebido, segue abaixo o código fonte em C (ccs) do programa da laminadora. Muitas pessoas querem alterar a velocidade da laminadora. Para isso, ir até a linha 135 e aumentar o tempo de delay para diminuir a velocidade da máquina.
