Stavba expoziční jednotky pro osvit plošných spojů

Před mnoha lety jsem se velmi intenzivně zabýval elektronikou. Za mých mladých let se DPS vyráběly pečlivým překreslováním návrhů trubičkovými pery na cuprexit, a to ještě s ručně kreslenými plošnými spoji, pečlivě navrženými na milimetrovém papíře. Před nějakým časem jsem se ke své zálibě opět vrátil.

Za ta léta technologie poskočila o kousíček dopředu a dnes by se kreslením na milimetrový papír asi nikdo nezabýval. Hned se mi zalíbily nové technologie, zvláště pak výroba plošných spojů fotocestou. Po několika menších projektech jsem došel k závěru, že bez pořádné osvitky to asi nepůjde.

Po trampotách s různými světelnými zdroji jsem se rozhodl pro stavbu vlastní osvitky. Jelikož jsem zkoušel mnoho světelných zdrojů, od horského sluníčka, výbojky z pouličního osvětlení až ke stolní lampě s kompaktní zářivkou 11 W black light. Samozřejmě jsem vyzkoušel i kouzlo s žehličkou (nažehlování toneru z laserové tiskárny na cuprexit).

Většina osvětlovacích těles výše zmíněných buď vyzařuje více tepelného než UV záření, nebo díky nim můžete osvítit půl paneláku a ne DPS. Jako nejoptimálnější, co se bezpečnosti týče, se mi pro malé DPS osvědčila obyčejná stolní lampa s již uvedenou zářivkou. Nicméně tato zářivka má obrovskou nevýhodu v tom, že disponuje velmi malým výkonem a při vzdálenosti 15 cm je doba osvitu zhruba někde okolo 25 minut!

Další nevýhodou této velice amatérské metody je to, že se jen s velikými obtížemi podaří u oboustranného plošného spoje opravdu kvalitní soutisk obou stran.

Pro zhotovení samotné osvitky jsem zvolil několik kritérií. Osvitka musí:

1.      Být co nejmenších rozměrů.

2.      Být co nejkompaktnější, samostatný přístroj.

3.      Být lehce přenosná.

4.      Umožňovat osvit do velikosti A4.

5.      Jednoduše umožnit oboustranný osvit.

6.      Umožnit přesné nastavení doby expozice (digitálně).

7.      Využít co nejjednodušší zapojení.

Z těchto několika málo bodů se mi již teď rosí čelo.

Nejdůležitější bude zcela určitě samotný zdroj osvětlení.

Zprvu musím uvést jako zcela vyloučené použít do osvitky jako zdroj osvětlení různé výbojky pouličních lamp, výbojky z horských sluníček a obličejových solárií, jelikož všechny tyto zdroje vyzařují UV záření až v mezích UVB. Pro naše účely potřebujeme záření v rozsahu UVA. Navíc tyto zdroje většinu energie spotřebují přeměnou v teplo a my potřebujeme UV záření a ne topení nebo opalovací solárium.

První co bastlíře napadne, je použít UV zářivkové trubice, jelikož se používají v profesionálních osvitkách. Toto se zprvu zdá jako dobrý nápad. Ovšem opak je pravdou.

K osvitu bude potřeba minimálně čtyř UV trubic k osvitu DPS (á 625 Kč). Stejný počet předřadníků (á 120 Kč) a k tomu ještě dvojnásobný počet objímek (á 26 Kč). To do hromady dává minimálně 3208 Kč.

Jak jsem již uvedl, do dnešního dne jsem zcela úspěšně používal obyčejnou stolní lampu s obyčejnou UV zářivkou black light, která se prodává v akvaristických potřebách za 120 Kč. Jelikož nejsem akvarista, netuším, k čemu toto záření akvaristé potřebují. Nicméně k našim účelům potřebujeme záření v rozsahu 320 – 420 nm a tato zářivka produkuje záření na vlnové délce 365nm, což je přesně v našem rozsahu. Vytvořit osvitku z těchto zářivek je ale skoro stejně nevýhodné jako ze speciálních zářivek pro osvit DPS. K těmto zářivkám je nutné použít tlumivky atd., navíc mají velmi nevhodný rozměr a muselo by se těchto zářivek pro osvit A4 použít asi 8 – 10, což by jen za použití několika tlumivek bylo dost těžké monstrum.

  Jako osvitový rámeček jsem používal krabičku od CD, vypolstrovanou úplně obyčejnou utěrkou na nádobí, kterou jsem uzmul své manželce. Ženatí pánové asi vědí, s jakými poklady jejich drahé polovičky zcela běžně zachází a ani o tom nemají ponětí. Kuchyně skrývá velké bohatství, stačí se jen správně dívat.

Zde na ukázku osvitový rámeček z CD krabičky:

A tady krabička s vloženým filmem:

Stačí jen vložit cuprexit s fotocitlivou vrstvou, zavřít krabičku a máme celkem slušný rámeček připravený pro osvit DPS, jen jednostranných desek.

Bohužel toto jednoduché „udělátko“ v žádném případě nesplňuje ani jednu z požadovaných podmínek a může sloužit pro osvit desek maximálně 10x10 cm.

Při dalším zkoumání jsem došel k názoru, že k účelu osvitu budou asi nejvhodnější UV led diody, jelikož je dnes jejich cena celkem přijatelná, od 0,80 Kč za kus (samo, že čínské, jako dnes asi všechno).

Jelikož UV LED diody vyzařují v pásmech od 370 do 410 nm, zdají se být vhodným kandidátem jako světelný zdroj pro osvit DPS. Z tohoto důvodu jsem se rozhodl právě pro ně.

Mám jasno z čeho, a teď jen jak.

Návrh jsem rozdělil na 3 části:

1.      Napájecí část, která zajišťuje napájení všech modulů celého zařízení, včetně hodinového spínače.

2.      Samotné osvětlovací těleso, rozdělené na 2 nezávislé části (kvůli velikosti cuprexitové desky, kterou mám v „šuplíku“)

3.      Samotný časovací obvod, s LED displejem

Plán bych měl a teď jen zkontrolovat, co máme doma v „šuplíku“ a co bude nutné koupit.

Tak co to tu máme:

Jak je vidět, není toho málo, z leva do prava:

1.      Positiv rezist, fotocitlivý lak pro výrobu plošných spojů (Bohužel dost starý a je ho málo, budu muset koupit nový).

2.      Čistící prostředek na vyleštění plošných spojů (jelikož mé oblíbené TORO došlo, objevil jsem možná ještě lepší čistící prostředek u své manželky s názvem Frosch).

3.      A další zázrak, který používá moje manželka, Krtek – čistič potrubí (možná se zdá, že to sem nepatří, ale jak jsem si všimnul podle chemického složení, Krtek obsahuje pouze NaOH, hydroxid sodný, což je vlastně pozitivní vývojka, která v tomto označení stojí cca 50 Kč 1 Kg, narozdíl od pozitivní vývojky NaOH, která v 10g balení stojí 21,- Kč, ušetříme zhruba  2000,- Kč  na jeden kilogram).

4.      Klasický leptací roztok chlorid železitý (také letitý, ale asi bude ještě stačit).

5.      Velice důležitý pomocník – mikrovrtačka se spoustou příslušenství (loni na podzim jsem si udělal radost a dnes se mi bude velmi hodit)

6.      Hned vedle vrtačky je krabice mikropáječky s digitální regulací, kterou mi k narozeninám koupila moje manželka, čímž mi udělala také velkou radost.

7.      Vpředu již zmíněná krabička od CD jako osvitový rámeček a před ní krabička od Antiperlí (starší generace zná jako bonbóny), mám v ní umístěn cín.

8.      Stará dobrá trafopájka, kterou jsem dostal k vánocům, když mi bylo 13 let (je to velmi stará trafopájka J).

9.      Krabička se štětečkem pro vyvolávání a leptání DPS (obyčejná plastová krabička od mletého masa – levné, ale účinné).

10.   Houbička na mytí nádobí (opět z vybavení kuchyně).

11.   A úplně vpravo pytel se spoustou letitého dvou i jednovrstvého cuprexitu. Snad ho budu mít dost na celou stavbu a zužitkuji tak letité zásoby.

Jak je z výčtu patrné, obyčejná kuchyně skrývá spoustu potřebného materiálů pro českého bastlíře.

Co budeme ještě potřebovat? Dnes zcela nezbytnou součást života, počítač.

Mám starý dobrý DELL D620:

Zde na mé oblíbené podnožce. Rád sedím s počítačem na klíně usazen v křesle a nohama na podnožce J

K návrhu schématu a DPS používám program Eagle, jelikož je velmi jednoduchý a v základní verzi je zcela zdarma.

Tak, plán mám a jak na to.

Osvětlovat budu led diodami. Ale čím je napájet? Na internetu jsem někde viděl článek, kde podobný panel jeden šikovný pisatel napájel přímo z elektrické sítě. Toto se mi zdá jako velmi dobré a levné řešení, jelikož odpadá objemný těžký a drahý transformátor, mnoho rezistorů a navíc to zjednoduší DPS panel. Podle mnou zadaných kritérií musí osvitka obsahovat velice slušný časovač. Otázka je jaký časovač? Nejlépe by se hodil mikroprocesorem řízený časový spínač. Jelikož jsem povoláním programátor, naprogramovat časový spínač by neměl být velký problém.

Ovšem má to háček. Nemám programátor mikroprocesorů  a kupovat si ho nebudu, jelikož bych si ho chtěl postavit sám. Po delším bloumání a pátrání je rozhodnuto. Koupím stavebnici z GESu za 432Kč a je to:

Časový spínač je napájen 12V a má relé se spínacím kontaktem 6A, což je pro mé účely více než dostatečné.

Takže, teď mohu začít navrhovat. Začnu od samotného panelu s osvětlovací jednotkou.

Jelikož UV diody pracují s napětím přibližně 3,5 V a já chci použít k napájení 230 V síťového napětí, vychází velmi dobře blok o 60 diodách, což bude nějakých 210 V na celý blok diod, zapojených do séríe. Proud omezen vhodným rezistorem. Jelikož tyto diody pracují s proudem 20mA, při 230V mohu teoreticky dosáhnout výkonu nějakých 4,6 W. Z toho vyplývá, že budu muset použít rezistory alespoň 5 W.

Ze zkušenosti však vím, že když napětí usměrním a vyhladím kondenzátorem, dosáhnu maximálního napětí cca 325 V.  Tady ovšem výkon vzroste na 6,5 W (větší rezistory – větší tepelné ztráty). Nicméně diody na plný výkon hnát asi nebudu. Plánuji diodami prohánět proud okolo 12 mA, což by mělo být dostatečné a výkon budeme mít někde okolo 3,5 W.

Samozřejmě, výpočet proudu budu moci provést až po zjištění skutečného maximálního napětí napájecího modulu v závislosti na použitých součástkách.

K samotnému rozložení diod na panelu – diody osadím v mřížce 1x1 cm, je to sice dost hustá síť, ale jde mi i o rozměry a hlavně o výšku celého zařízení, které by mělo být okolo 10 cm, proto raději zvolím hustší síť. Hustší síť má výhodu v tom, že vytvoří velmi silné světlo s velkou intenzitou při krátké vzdálenosti od zdroje. Nevýhodou je nutnost použití větší množství LED diod.

Jelikož je jasný cíl, umožnit výrobu DPS  velikosti A4 (210 x 297), zaokrouhlím si rozměr na krásných 200 x 300 mm, přičemž těch 5 mm na každé podlouhlé straně eliminuji při stavbě samotného zařízení vzdáleností LED od osvitové plochy.

 Při těchto rozměrech vychází rozložení úplně ideálně 20x30 LED diod (je to darda 600 diod).

Při ceně diody kolem 1 Kč (čínské levné produkce) cena světelného panelu vychází na nějakých 600 Kč, což je méně než čtvrtina ceny panelu se zářivkami.

Jelikož mám v „šuplíku“ několik kousků cuprexitu o rozměrech 250 mm x 180 mm, rozdělím panel na 2 totožné půlky a každou z nich budu napájet jako samostatný panel.

Schéma:

Jak je vidět ze schématu, na desce mimo diod a konektoru napájení nejsou žádné jiné součástky. Všechny součástky včetně rezistorů budou umístěny na modulu napájení.

Samotná deska panelu:

Oba panely chci spojit k sobě tak, aby oba konektory napájení vyšly k sobě na jedné straně výsledné sestavy. Proto budu muset druhý panel vůči tomuto zrcadlově přetočit. Vzhledem k tomu, že panel obsahuje pouze konektor a diody, nebude tento manévr činit žádné potíže a matrici jednoduše vytisknu zrcadlově.

Jak je patrné ze schématu bude celá osvitka obsahovat 10 sekcí po 60 diodách. Jelikož bude každá sekce disponovat výkonem kolem 3,5 W, vychází výkon celé sestavy okolo 35W.

Nejmenší profesionální osvitka obsahuje pouze 4 x 8 W zářivku, což odpovídá mé osvitce (výkon také kolem 32 W), nicméně nejmenší profesionální osvitka používá dost malý formát 250 x 160 mm (což je plocha 4 dm²), oproti mé osvitce, která disponuje osvitovou plochou 6 dm², mohlo by se tedy zdát, že tato osvitka bude mít menší výkon než nejmenší profesionální osvitka.

Vzhledem k tomu, že profesionální osvitka používá zářivky a výkon je rozložen kruhově i vespod, předpokládám, že výkonově budou tyto osvitky srovnatelné, jelikož použité diody vyzařují bodově v úhlu 25° - 30°.

Nepředpokládám, že bude nutné používat delší časy než 20 minut, a to i při osvitu materiálu přes obyčejný papír bez zprůhlednění, nebo sestavu dvou na sobě položených a spasovaných filmů. Toto jsou zatím jen odhady, skutečné hodnoty zjistím až skutečnou zkouškou.

Osvětlovací panel máme probraný a teď k napájecímu modulu. Zde je schéma zapojení:

Jak je ze schématu patrné, přivádím síťové napětí přes pojistku F3 a hodinový spínač na usměrňovací můstek B1. Z usměrňovacího můstku B1 vedu napětí přes vyhlazovací kondenzátor C3 a další pojistku F1. Z pojistky F1 vedu napětí přímo přes sběrnici k rozvodu s omezovacími rezistory R1 - R10 a dále rovnou na konektor X1 a X2 k napájení LED panelu.

Větví pro elektronickou část hodin je přiváděno síťové napětí zcela stejným způsobem přes společnou pojistku F3 na transformátor TR1. Odtud vedu napětí přes pojistku F2 přímo ke stabilizátoru napětí IC1, který je zapojen v katalogovém zapojení tvořeném kondenzátory C1 a C2. K vyhlazení napětí slouží kondenzátor C4. Takto stabilizované napětí vedu rovnou na konektor pro napájení časového spínače.

S těmito minimálními součástkami je tvořen celý napájecí modul. Návrh DPS je zde:

A zde mám nepatrný problém. Jelikož nemám dostatečně silný UV zdroj světla, bude výroba desek poněkud obtížnější (velmi obtížná). Délka osvitu bude velice dlouhá a ani nemám vhodnou skleněnou desku k přitlačení předlohy k desce cuprexitu. Při těchto rozměrech nemohu použít svou osvědčenou krabičku od CD. Problémy jsou ale od toho, aby se řešily. A tak jsem navštívil Bauhaus a výsledek je tento:

1x lamino 250 x 300 x 12 mm – 19 Kč

1x Akrylon 250 x 300 x 3 mm (klasické plexisklo) – 40 Kč

1 m Myrolan 3 mm (je to podložka pod plovoucí podlahy) – 13 Kč (bohužel kratší neprodávají a teď ho mám na rozdávání)

Dohromady – 72 Kč

4 kolíčky na prádlo (opět potají uzmuty manželce)

Výsledkem je nový dostatečně velký osvitový rámeček, který je vyobrazen zde:

A tady je i s těmi kolíčky a stolní lampou:

Pro ukázku jsem na rámeček položil i klišé napájecího modulu. S použitou lampou o tak malém světelném výkonu 11 W budou značné potíže.

Předlohu pro napájecí modul jsem vytiskl na inkoustové tiskárně a jako podklad jsem použil transparentní folii pro zpětný projektor. Předlohu jsem vytiskl 2 x a slepil na sebe obyčejnou průhlednou kancelářskou isolepou. Upozorňuji, že tisk předlohy na inkoustové tiskárně je sice možný, ale výsledky nejsou většinou nejlepší. Nejspíš si předlohu vytisknu v práci na laserovce.

Jelikož mám starý cuprexit, musel jsem ho celý obrousit pod vodou smirkovým papírem o hrubosti 400 a následně ještě práškem na nádobí.

Očištěný a usušený cuprexit pro nástřik fotocitlivé vrstvy:

Jelikož jsem desku neotíral a nechal jsem ji po opláchnutí jen oschnout, jsou na ní patrné mapy vysrážené soli z vody. Proto ji ještě jednou přečistím práškem na nádobí a osuším.

A tady už vyvolaná deska napájecího modulu s fotocitlivou vrstvou (dost špatně vyfocená, nevšiml jsem si při focení kvality a jinou fotku nemám):

Deska napájecího modulu v leptací lázni:

vyleptaná deska napájecího modulu:

A již začínám vrtat desku napájecího modulu:

Deska napájecího modulu má již upravené rozměry a právě se chystám po vyvrtaných dírkách průměru 3,2 mm a 2,5 mm přikročit k vrtání dírek 1 mm a nakonec 0,8 mm.

Deska napájecího modulu je stále ještě pokryta fotocitlivým lakem pro ochranu mědi pod ním. U desky této nízké třídy přesnosti tak moc nezáleží na postupných krocích, ale u desek s vyšší třídou přesnosti je lepší nejprve desku očistit od fotovrstvy, natřít pájitelným lakem a potom vrtat dírky, prohození tohoto postupu tak, jak jsem to udělal zde, vede k tomu, že pájitelný lak zatéká do dírek a potom se hůře deska přes zalepené dírky osazuje.

Mikropájka nažhavená a jdu osazovat:

J teď jsem si všiml, že jsem vyfotil i zlomený řezný kotouček (vlevo vedle páječky), po nařezání cuprexitu jsem neopatrně položil mikrovrtačku i s brouskem na stůl a takhle chudák kotouček dopadl

A tady je osazená deska napájecího modulu:

Větší odstupy rezistorů jsem volil záměrně kvůli lepšímu proudění vzduchu a lepšímu odvedení tepla.

Druhá strana desky na osazovacím plánu:

Ještě musím vyměnit šroubek stabilizátoru s chladičem za delší.

A teď jsou na řadě panely. Nějak jsem v zápalu navrhování zapomněl počítat a teď mě brní celá ruka od vrtání 1200 dírek. Při vrtání (bez stojanu z ruky) padlo pět vrtáků HSS. Ještě k tomu ty dírky budu muset osadit a zapájet do nich UV diody. Abych nemusel neustále otáčet desku se součástkami a jednu po druhé srovnávat výškově i stranově, ulehčil jsem si práci tím, že jsem osadil nejprve čtyři krajní diody, ostatních 296 diod jsem nastrkal do dírek, všechny o cca 0,5 mm níže než zamýšlená výška. Potom jsem na tuto sestavu položil novodurovou destičku, kterou používám jako podložku při pájení. Krajní čtyři již na pevno zapájené diody takto vymezují budoucí výšku všech diod. Podložku jsem přilepil lepicí páskou ke cuprexitu a celou sestavu jsem otočil. Otočením spadnou diody na přilepenou podložku a zarazí se o tuto podložku, tím mám zajištěnou stejnou výšku všech diod.

Diody připájím jen za jednu nožičku, čímž jsou dostatečně fixovány proti výškovému posunu a zároveň než zapájím i druhou nožičku, mohu ještě s diodami stranově manipulovat a tak je srovnat i stranově. Po stranovém vyrovnání diod připájím i druhou nožičku každé diody, čímž konečně zafixuji polohu diod.

A tady je celá sestava po zapájení první nožičky (super ježek):

Konečně jsem zapájel všechny diody a jdu testovat.

Deska je provizorně připojena k napájecímu modulu a čeká jen na zasunutí do elektrické sítě:

Dojde k „výbuchu“ nebo jiné katastrofě? Zkusíme:

Svítí!

Na fotografii to sice není patrné, ale deska vydává velmi intenzivní světlo, což mě samotného dost překvapilo. První testy ukázaly, že každou sekcí protéká proud 12,5 mA. A to ve všech sekcích dost přesně. Jak je i na fotografii patrné, všechny diody na pohled svítí stejně, což mě samozřejmě velmi potěšilo. Celá deska osvětluje dost intenzivně celou pracovnu, a to je jen jeden panel. No, jsem zvědav, jak bude osvitka fungovat jako celek, zatím to vypadá, že to bude pěkná síla. Nicméně asi budu přece jen muset použít nějakou rozptylovou desku, jelikož absolutně přesně soustředit každou diodu naprosto kolmo ke svému podkladu je skoro nemožné, vzhledem k tomu, že diody nejsou zrovna vysoké kvality.

Desky jsou hotové ještě přelakovat nepájitelným lakem:

Použil jsem opět lak ze svých letitých zásob. Lak je v pohodě, ale natírat tak velké desky malým štětečkem… No, vzhled nic moc, ale hlavně, že je měď chráněna.

Ještě jsem si všiml při natírání, že jsem některé nožičky špatně uštípal. Začistíme…

Elektronika je hotová a funkční, tak přišlo na nejhorší. Návrh samotné „krabice“, do které to všechno umístím.

Samotnou krabici bych chtěl postavit z 12 mm DMF desky (surová deska lamino).

Tento materiál je vcelku levný a již s ním mám nějaké zkušenosti, navíc je velice dobře dostupný, mají ho v každém BauBau.

Zvolil jsem surové lamino, bez povrchové úpravy, jelikož bych chtěl celou krabici nastříkat černou matovou barvou a lamino v černém matovém provedení bych obtížně sháněl.

Navíc surové lamino přijde zhruba o polovinu levněji než lamino s povrchovou úpravou.

Připravil jsem si velice jednoduchý náčrt celé bedny v Corelu, kvůli rozměrům krabice:

Corel má tu výhodu, že mi ukazuje všechny potřebné rozměry po kliknutí na objekt.

Hrubou představu mám, teď udělat předběžný rozpočet a vzhůru do BauBau (pravděpodobně to nebude ani Bauhaus ani Baumax ale Obi; no, to je ale také kategorie BauBau).

Předběžný rozpočet a rozměry desek (vycházím z toho, že 1m²  stojí 160 Kč):

	Délka mm	Šířka mm	počet ks	rozměr mm2	m2	Cena
Víko	392	331	1	129752	0,13	20,76
Spodek+Deska	368	307	1	112976	0,113	18,08
Předek+Zadek	392	100	3	117600	0,118	18,82
Bočnice	307	100	2	61400	0,061	9,824
Přepážka	368	50	1	18400	0,018	2,944
Celkem				440128	0,44	70,42

Tak jsem vše nechal v Obi nařezat a cena nepřesáhla můj rozpočet. Celkem jsem za desky zaplatil 64,- Kč (levnější DFM desky).

A hurá do tvorby.

Jelikož nejsem žádný truhlář, dost se obávám celkového nezdaru. Nicméně chybami se člověk učí, a tak jdeme na řezání a vrtání:

Otvory pro přední panel a přívodní kabel jsem vyřízl lupínkovou pilkou…

Jak jsem psal, nejsem žádný truhlář.

Kryt předního panelu jsem opět navrhl v Corelu a nechal v Copy centru vytisknout na samolepící papírový štítek. 2x A4 celkem 54 Kč,- (z mé inkoustovky to moc dobře nevypadalo):

Z inkoustovky jsem si připravil pracovní verze štítku předního panelu a zkusil jsem si vyrobit osazení na budoucí přední panel:

Jak je z obrázku asi jasné, přední plexisklo jsem použil z obalu CD. Toto plexi je ovšem velmi lámavé a velmi špatně se s ním pracuje, je však skoro zadarmo.

Takhle nějak by měl vypadat přední panel:

Samozřejmě toto je jen pracovní verze, doufám, že ostrá verze bude trochu lepší.

Připevnění a výškové nastavení displeje jsem vyřešil osmi matičkami a čtyřmi šroubky.

Celý displej je připevněn do dvou pásků cuprexitu, na který jsem připájel 4 x 2 mm matičku a celou sestavu jsem přišrouboval čtyřmi vruty, jak je z následujícího obrázku patrné:

Tak a teď ještě celou krabici sestavit dohromady.

Ke spojení jednotlivých částí krabice pro osvitku jsem zvolil klasickou nábytkářskou metodu – spojení a zpevnění dřevěnými hmoždinkami. Jelikož jsem si před několika lety dělal skříňku ke kuchyňské lince, mám doma velice šikovná značítka pro značení děr hmoždinek, která se prodávají v Bauhausu. Tato značítka jsou vidět na následujícím obrázku:

Funkce těchto značítek je velice jednoduchá. Do hrany desky vyvrtáme požadované díry vrtákem o průměru 6 mm, a do těchto děr vložíme kovová značítka. Dále spasujeme boční stranu přesně k přední desce (nejlépe když ke spasování použijeme uhlové svorky), do této sestavy silněji klepneme gumovou palicí proti hrotům značítek. Tímto se nám do bočnice krásně vyznačí přesně středy jednotlivých otvorů pro hmoždinky:

Poté jen vyvrtáme jednotlivé dírky i do bočnice, potřeme hranu desky i hmoždinku lepidlem, nasadíme dřevěné hmoždinky a celek spojíme dohromady tím, že kusy proti hmoždinkám sklepneme opět gumovou palicí. Tímto se hmoždinky pevně vklíní do obou částí a zároveň se vytlačí přebytečné lepidlo. Pokud máme k dispozici truhlářské svěrky, můžeme ještě vše zajistit těmito svěrkami.

A tady už je slepená, přetmelená a základovou barvou natřená celá krabice osvitky:

Když jsem celou krabici slepil, moc se mi nezamlouvaly příšerně ostré hrany celé krabice, tak jsem popadl pilník a tyto hrany jsem zabrousil „dokulata“ od ruky a oka, ale nedopadlo to nejhůř. Po přebroušení krabice jsem jako další krok zvolil vyvrtání všech dírek pro uchycení jednotlivých součástí.

Zde je vidět již rozmístění desek s plošnými spoji v krabici a s vyvrtanými dírkami:

A tady ještě detail:

Jak je z obrázků patrné, používám k upevnění obyčejné vruty o dvou rozměrech, 3 x 16 mm a 3 x 12 mm.

V napájecí desce jsou ještě dráty, které jsem používal při testech J.

A tady je pohled  z vrchu (zatím jen položené desky osvětlovacího panelu):

Teď ještě připevnit panty k víku, uzávěr bedny a vymezovací rámečky.

A tady je připevněné víko s panty a uzávěry bedny:

Na dalším obrázku je bedna již s připevněnými pásky pro montáž skleněné desky. Skleněná deska bude fixována pod těmito pásky jen přišroubováním a tlakem těchto pásků:

,

Barvu na osvitku jsem zvolil černou mat ve spreji, a to kvůli jednoduché aplikaci, i když cena je celkem nepřiměřená – 148.- Kč jeden sprej.

Bednu jsem nastříkal a začínám osazovat součástkami:

Na dalším obrázku je vidět skoro úplně osazená spodní část osvitky. Ještě sice nemám hotový kryt předního panelu osvitky, ale funkčnost celku se dá už vyzkoušet:

A tady již osvitka osazená elektronikou a zapojená. Bohužel na fotografii není vidět intenzita světla, jelikož jsem snímek přisvětlil bleskem:

A tady osvitka focená bez přisvětlení, je tu hezky vidět panel časovače, ale nic víc, jelikož intenzita světla je opravdu značná:

A tady je osvitka sestavená i s víkem. Bohužel čelní panel jsem ještě nestihl. Další momentálně skoro neřešitelný problém je, kde sehnat černý molitan pro přítlak DPS ke klišé a sklu osvitky. Hned jak molitan seženu, vrhnu se na praktické zkoušky s osvitem DPS:

Molitan jsem již sehnal, použil jsem průzvučný molitan, který se používá ve zvukové technice – 1 m² za 74,- Kč.

Tak teď jen zkoušku a stanovení osvitového času. Pro tyto účely jsem si narychlo vytvořil testovací obrazec.

Bohužel jsem smazal původní návrh, tak předkládám jen naskenovanou kopii. Další celkem nemilou záležitostí je to, že jsem fotografoval za dost mizerných světelných podmínek s dlouhými časy a většina fotografií z testů byla dobrá tak akorát na vyhození. Bohužel jsem na tuto skutečnost přišel, až když byly vzorky z tesů nenávratně v kontejneru, proto předkládám jen ty nejméně nezdařené snímky:

Obrazec jsem vytiskl 2x na průsvitku do laserových tiskáren a dvakrát zrcadlově převrácené, a to pro test soutisku děr.

Kuprexit jsem použil s fotocitlivou vrstvou, abych měl jistotu objektivní zkoušky a nemusel pro tento účel připravovat desky a stříkat je fotolakem.

Jak jsem zjistil, pro takto jednoduše vytvořený film je vhodná osvitová doba 2,5 – 3,5 minuty, což je obrovský úspěch, jelikož jsem předpokládal čas někde kolem 20 minut.

Tady je vyvolaná deska se zkušebním obrazcem:

Když je člověk líný vzít si k focení stativ, tak to takhle dopadá. Dlouhý čas se mi nepodařilo udržet v ruce a na displeji fotoaparátu jsem si toho nevšiml.

Jak jsem z testů zjistil, s touto metodou není hranice pro čáry síla čáry 0.254 mm s roztečí 0.5 mm. Bohužel jsem nepředpokládal, že by bylo možné použít i jemnějších rastrů, proto jsem ani v testovacím obrazci jemnější strukturu nepoužil (pravděpodobně by se těchto jemnějších rastrů dalo dosáhnout, ale jejich využití v amatérské praxi již je diskutabilní).

Pro připevnění testovacího obrazce jsem použil pouze přítlačnou sílu vodících lišt mezi sklem a touto lištou:

Pouhé položení cuprexitu na film a vymezení vodícími lištami:

Takže, díky takto vytvořené osvitce, která má velice přesný časový spínač, přesně vymezenou a neměnnou vzdálenost od světelného zdroje a stabilní světelný zdroj, je teď pro mne velmi jednoduché vytvořit opakovaně DPS se standardním výsledkem, což při přeměřování vzdálenosti světelného zdroje a filmu pravítkem a odměřování času hodinkami nebylo zcela možné.

Soutisk oboustranných plošných spojů je zcela jednoduchý, na jednu i druhou stranu osvitky připevním film přesně k vymezovacím lištám a po osvitu jedné strany cuprexitu tento otočím a osvítím druhou stranu. Stejně tak se tento postup používá u profesionálních osvitek prodávaných GM.

Příklad: Připevnění filmů pro vytvoření oboustranného tištěného spoje

1 – film pro vrchní stranu tištěného spoje

2 – film pro spodní stranu tištěného spoje

3 – oddělovač

4 – samolepící proužek pro upevnění filmu

1) Vložte filmy pod hliníkové proužky tak, aby byly oddělovače zarovnány s okraji

proužků (možná bude třeba uvolnit šroubky).

2) Upevněte filmy samolepícími proužky.

3) Sejměte jednu ochrannou fólii z dvouvrstvého plošného spoje.

4) Umístěte tištěný spoj proti hliníkovým proužkům A a B a/nebo C a D.

5) Uzavřete víko.

6) Nastavte čas expozice a zapněte osvit.

7) Stejným způsobem postupujte i u druhé strany tištěného spoje.

Pokud byl film přesně umístěn, soutisk otvorů je dokonalý.

Jak je ze zkoušek patrné, osvitové časy, se kterými jsem při návrhu počítal, jsou ještě lepší, než jsem čekal.

Při testech jsem zkoušel různé osvitové časy, osvit ve všech rozích a vprostřed osvitové plochy. Ve všech polohách dopadly testy velmi dobře. Spotřeboval jsem celkem 7 desek jednostranného cuprexitu a 1 ks dvoustranného cuprexitu s fotocitlivým lakem. Bohužel se mi nepodařila ani jedna fotka oboustranného plošného spoje. Jednostranné desky jsem neleptal, postačil jen pohled na vyvolané desky a bylo jasně patrné, že jsou velmi dobré.

Oboustranná deska byla jako jediná vyleptána, a to kvůli kontrole soutisku obou stran. Po vyleptání bylo jasně patrné, že je soutisk skutečně perfektní.

A nakonec jen malé postřehy ze stavby.

Při stavbě bedny osvitky je možné místo DFM desek použít překližku, která je zhruba stejně pevná a je mnohem tenčí a lehčí. Dá se stavět i osvitka s poloviční plochou, než jsem zvolil já pro svou osvitku, a použít jen jeden osvětlovací panel.

Místo elektrických svorek do DPS by mohlo být vhodnější použít zásuvných svorek nebo hřebínků, a z těchto udělat jen propojovací konektory s pevnými kabely. Já jsem volil konektory se šroubky z toho důvodu, že jich mám plný šuplík.

Vzhledem k tomu, že se napájecí modul při napájení obou desek vlastně vůbec nezahřívá, je možné zvolit těsnější uspořádání součástek a tím zmenšit rozměry tohoto modulu.

A co mě to stálo?

Materiál	Počet	cena za kus	celkem
Led diody	620	0,8	496
Časový spínač	1	432	432
Rezistory 5W	10	3,6	36
Stabilizátor	1	6,6	6,6
Usměrňovač	1	4,2	4,2
Trafo 220-15V	1	62	62
Nožičky gumové	4	3	12
Skleněná deska	1	20	20
Materiál DFM OBI	1	64	64
Material Rameček OBI	1	72	72
Uzávěr bedny	2	35	70
Panty bedny	2	18	36
Tisk štítku	1	54	54
Vruty	2	35	70
Molitan	1	75	75
Sprej	1	148	148
Ostatní drobný materiál	1	300	300
Celkem			1957,8

Takže výsledná cena materiálu je asi 2000,- Kč, nějaké šuplíkové zásoby, spoustu času, nepořádku a práce.

Závěrem – osvitka s těmito parametry za 2000,- Kč je celkem slušná investice. Vzhledem k tomu, že jsem koupil víc LED diod, mám rezervu pro případnou výměnu. Díky této konstrukci je životnost světelného zdroje téměř nekonečná a díky minimálnímu počtu součástek je jakákoliv případná oprava velice jednoduchá a levná. Elektronika je v bedně osvitky připevněna pouze vruty a případné přemístění elektroniky do jiné „hezčí“ bedny je otázkou několika málo desítek minut.

Stavba osvitky je velice jednoduchá, nevyžaduje žádné speciální nářadí a může ji zvládnout průměrně zručný kutil nebo modelář.

Teď si teprve uvědomuji, že je to skoro rok, co jsem se rozhodl tuto osvitku postavit a celý proces stavby zdokumentovat. Pravda je samozřejmě to, že jsem nikam nespěchal a většinu času jsem se věnoval úplně jiným věcem než osvitce. Nicméně mě velmi těší, že jsem tuto osvitku dokončil a její parametry jsou skoro srovnatelné s profesionálně vyráběnou osvitkou, prodávanou v GM.

Co dál dodat?

Budu velmi rád, jestli někoho tato konstrukce inspiruje ke stavbě vlastní osvitky nebo nějakého podobného zařízení.

Mnoho úspěchů při bastlení přeje Zdeněk Smíšek

P.S.

Informace pro stavitele.

Vzhledem k tomu, že mám ke stavbě této osvitky mnoho dotazů a žádostí o poskytnutí schémat v Eagle, připojuji tyto informace a soubory v Eagle.

Při stavbě své osvitky jsem použil LED s vyzařovacím úhlem cca 20°, pro tento účel ovšem doporučuji LED s vyzařovacím úhlem 120°. Tímto bude možné snížit výšku mezi LED a DPS a zvýšit tím výkon celé osvitky. Jako další bych navrhl změnu rezistorů R1 – R10 tak, aby LED protékal proud cca 20 mA, čímž se opět zvýší výkon celé osvitky. Původně jsem vůbec nečekal tak obrovský zájem o tuto velice primitivní konstrukci, kterou jsem plánoval uveřejnit jen jako inspiraci pro návrhy vlastních konstrukcí.

Děkuji všem za projevený zájem.