Электроника для самых маленьких: или еще один UV излучатель для активации фотополимера

Автор статьи: Valeriy

Оригинал статьи

Однажды в своих запасах я наткнулся на пакет с микроконтроллерами ATtiny2313A, которые были куплены по акции лет шесть назад на всем известном китайском маркетплейсе и успешно заброшены в дальний угол. Эта неожиданная находка побудила меня создать простое и компактное устройство, которое имеет важное значение для производства прототипов печатных плат в домашних условиях. И что из этого получилось — об этом далее.

В первую очередь, мне хотелось вспомнить прошлое и поработать с ATtiny2313 — одним из моих любимых микроконтроллеров в доардуиновскую эпоху. Во вторых, собрать компактное устройство для засветки фоторезиста. В третьих, Just For Fun еще никто не отменял).

Функционал устройства примитивный, нам необходим таймер экспозиции, соответственно нужно реализовать элементы управления в виде кнопок пуск/стоп и установки времени таймера. Для взаимодействия с пользователем будет использоваться дешевый четырехразрядный семисегментный индикатор с общим катодом, а питание устройства будет выполняться от стандартного USB порта с напряжением питания 5 В. В качестве источника UV излучения будет использоваться массив светодиодов.

Для реализации задуманного, нам необходимы следующие компоненты:

Стоимость SMD резисторов и конденсаторов я не учитывал, мосфет можно взять из VRM системы, например, старой материнской платы.

Для разработки принципиальной схемы и печатной платы я использовал кроссплатформенную САПРKiCad EDA, ниже приведены результаты проектирования.

Рендер печатных плат

Печатная плата изготавливалась в домашних условиях, с применением фоторезиста и фотошаблона. Ниже результат изготовления платы.

Чтобы не пугать начинающих инженеров и для упрощения реализации, разработка микро ПО велась в среде Arduino IDE с применением ядраATTinyCore. Прошивка микроконтроллера выполняется по SPI интерфейсу с помощью специализированных программаторов, но, к счастью, в качестве программатора можно использовать платы Arduino. Заострять внимание на процедуре прошивки по SPI в этой статье не будем, в интернете достаточно доступной информации по данному вопросу. Исходный код прошивки будет размещен в конце статьи. Так как у нас задействованы все пины микроконтроллера и нет возможности использовать внешний кварцевый резонатор для тактирования, то нам необходимо задействовать внутренний тактовый генератор для работы ATtiny2313. В Arduino IDE конфигурация выполняется следующим образом:

После выбора конфигурации нам необходимо нажать на пункт «Записать загрузчик», данная операция запишет в память микроконтроллера конфигурационные FUSE биты.

Корпус устройства довольно простой и компактный, который разрабатывался в соответствии с размерами печатных плат. Разработка корпуса выполнялась в САПРFreeCAD, далее элементы корпуса были распечатаны на 3D принтере.

Так выглядит массив светодиодов устройства

Массив светодиодов при работе

Устройство в собранном виде

Как можно видеть на изображении, время на индикаторе разделяется точкой на минуты и секунды. Для установки времени экспозиции используются две правые кнопки "-" и "+". Для запуска таймера и активации светодиодов используется крайняя левая кнопка, если нажать на эту кнопку при нулевом значении таймера, то она будет просто выполнять функцию включения / выключения массива светодиодов.

В результате у нас получилось простое и компактное устройство с равномерным световым потоком для активации фотополимеров в домашнем производстве печатных плат и не только. Надеюсь мой опыт будет вам полезен. Спасибо за уделенное время! Ниже представлено видео демонстрации работы.

Ниже приведен пример изготовления звуковой платы из моего проекта «Моя б̶е̶з̶умная колонка или бюджетный DIY голосового ассистента для умного дома».

На фото процесс облучения, проявления и травления платы. Для проявления фоторезиста я использую десятипроцентный раствор гидроксида натрия, хардкорно но эффективно. :). Для травления платы я использую трехкомпонентный раствор из насыщенной алифатической трёхосновной гидроксикислоты, пероксида водорода и хлористого натрия.

На изображении показана плата после травления, минимальная толщина дорожки 0,25 мм. Для лужения платы я применил химический метод осаждения оловянного покрытия, погрузив плату, предварительно очистив медную поверхность с помощью чистящего средства Comet, в раствор двухлористого олова и выдержал пару минут (рекомендуется 15 мин). После химического лужения, с помощью термофена припаял элементы к плате, но для более «чистого» монтажа рекомендую применять термостол. Как можно видеть, я ошибся с размером контактных площадок под сверление, поэтому часть площадки было утрачено. А если нанести маску, то плата заиграет новыми красками.

Полезные ссылки к статье

ПО для разработки:

Исходные файлы проекта:

Статья написана при поддержке Timeweb Cloud