Fotoincisione pcb direttamente con laser

[ross]

No, per la sincronizzazione uso un diodo laser rosso da 10mW pilotato da un generatore di corrente costante a 25mA. E' sempre acceso e rilevo il fascio riflesso con un BC109B a cui ho tagliato via la parte superiore e puntando il fascio collimato direttamente sul chip (non avevo al momento disponibile un fotodiodo adatto...).
La sincronizzazione in questo modo è perfetta ma ho riscontrato degli errori di geometria delle facce dello specchio poligonale, non sono angolarmente equidistanti (è comunque risolvibile ...) ed ho dovuto utilizzare una sola faccia dello specchio, ecco uno dei motivi dei tempi lunghi della fotoincisione.
Pilotando lo specchio con un SM di un vecchio lettore floppy ho riscontrato anche uno jitter fastidioso e sto cercando una soluzione, come si può migliorare la stabilità in frequenza del motore?

Ross

[trash]

Dovrebbe essere gia' molto stabile a 300 rpm, sei sicuro che dipenda dallo SM ?

[turbina]

Un giro dura 200 msec quindi una faccia meno di 30 msec, se vai a 50 dot/mm allora un dot ti dura 3 microsecondi circa , di quanto è, il jitter? Sei sicuro che dipenda dal motore e non dal firmware?

[ross]

Il jitter oscilla casualmente, a volte sta sotto i 10us e a volte sta sotto i 48us.
Ad agosto, quando ho fatto i cs stava sotto 8us (prima di fotoincidere faccio il test ma durante tutto il lavoro non so se sale o scende o rimane costante) ma in questi giorni non scende sotto i 30-40us.
Sto indagando di chi è la colpa, il firmware non credo altrimenti avrei avuto un jitter elevato fin da subito.
Il uc che uso è un pic16f687 con un quarzo da 20MHz.

Ross

[turbina]

Per la temporizzazione dello streaming come fai? C'è qualche interruzione attiva? Non ce ne devono essere, la somma dei 10.000 dot/ linea deve essere sempre la stessa al microsecondo a prescindere dal loro valore High o low,
Come test Puoi sostituire tutta la linea con un singolo timer sui10-15 msec e fare un dot, dovresti essere a meta' larghezza foglio A4 circa, il dot non deve mai ballare, se balla hai un irq o come dici tu un problema allo SM,
Naturalmente il timer deve partire sempre dal fronte discendente dell' impulso di inizio riga con una tolleranza al microsecondo,
Durante la 'scrittura' della linea disabilito il flusso della RS232, ho un handshake hardware, se hai un HD software , tipo XON XOFF o una bulk USB potresti avere qualche ulteriore interruzione prima che la disabilitazione del flusso sia operativa

[ross]

Tutte le informazioni viaggiano attraverso la porta usb, a 333K con il convertitore usb/uart (FT232R). Il pc invia il pacchetto dati, il micro elabora e memorizzo i pixel su una sram, poi il uc risponde al pc con le istruzioni di conferma e quando tutta colonna di pixel è stata memorizzata passa a fotoincidere a seconda dei parametri, quindi il uc commuta un clock a 625KHz esterno per leggere la memoria, dopo aver letto l'impulso di sincronismo e dopo un breve ritardo temporale per l'offset. Il ritardo temporale viene fatto con il timer a 16bit del uc e la routine di sincronismo lavora alla massima velocità, molto meno di 1us. Se ho errori dovuti al microcontrollore dovrei avere un jitter non superiore a 1us.
Il problema è che analizzando il sincronismo con l'oscilloscopio, già da li vedo che la frequenza non è perfettamente stabile e la frequenza balla tra 5.008Hz e 5.01Hz. Lavorando a frequenze così basse la lettura delle informazioni da parte dell'oscilloscopio è lenta e per di più gli impulsi di sincronismo durano poco più di 200us, non è facile vedere il jitter che posso invece quantificare con il uc.
Per misurare il jitter uso sempre il timer a 16bit e data l'elevata velocità di elaborazione in pratica misuro solo il valore dopo la virgola (per esempio: 5.0078 ... 5.00964).
Sto indagando anche sulla qualità del segnale e del fascio laser collimato per il rilevatore, sto migliorando la messa la fuoco.

Ross

[papergion]

Buongiorno a tutti - ho letto ora alcuni post di questo interessante argomento.
Io da anni faccio pcb con incisione laser su pcb con rivestimento fotosensibile, anche su doppia faccia. I miei lavori sono pubblicati qui: http://guidopic.altervista.org/alter/la ... sa-i3.html e su youtube ho messo anche un paio di video.
Meccanica e elettronica e software autocostruiti.
Ora sto cercando di capire se val la pena di sostituire l'asse X con uno specchietto rotante e relativa ottica, inserendoci un diodo laser UV.
Ho un paio di schede con specchio rotante ma non ho ancora capito se e come si possa far ruotare a bassa velocità (intorno ai 1000 rpm) anche perché basate su integrati obsoleti e pochissimo documentati, con 2 pin di input denominati /ACC e /DEC.
Ora ho adocchiato su ebay dei dispositivi basati su LB11870 dove, mi par di capire, la velocità di rotazione viene determinata con un clock di input.
Qualcuno ha esperienza / suggerimenti / indicazioni su questi dispositivi?
Grazie a tutti

[ross]

Durante gli esperimenti ho provato anche il trascinamento del laser con la cinghia dentata di una stampante, purtroppo ho riscontrato delle deformazioni dell'immagine prodotta e occorre una cinghia dentata con anima a fili di acciaio, come le normali T5 per cnc.
Con il sistema a cinghia occorrono potenze più basse, 80-90mW sono più che sufficienti ma con un sistema a specchio rotante occorre più potenza in quanto la lente f-theta in materiale plastico assorbe parte del fascio a 405nm (la lente è stata sviluppata per l'infrarosso, forse 808nm) e nel mio caso lavoro a 300mA costanti, faccio 10-12 ripassate con lo specchio che gira a 300rpm (5Hz, uso un solo lato riflettente).
Per quanto rigurada i tempi di incisione, ho visto che con la stessa risoluzione in entrambi i casi sono molto simili ma con lo specchio rotante, se riesco a usare tutti i 6 lati riflettenti dovrei ridurre il tempo di 6 volte.

Nel mio lab ho alcuni gruppi ottici, in uno monta il driver della Sanyo, l'LB11870 e sono riuscito a farlo ruotare con un clock di 313Hz ma a causa di un guasto al pin SS non l'ho più potuto usare, ho recuperato lo specchio collegandolo ad un motore di un vecchio drive floppy da 5.25" che ruota a 300rpm e sto lavorando bene con questo sistema.
Ultimamente sto testando un altro SM recuperato da una vecchia stampante laser Samsung, monta un AN44015A di cui non sono riuscito a trovare il datasheet ma conosco il pinout del connettore di alimentazione, ha 4 pin di cui /ACC e /DEC.
Quei pin servono per accelerare e decelerare la rotazione dello specchio e i segnali provengono dall'uscita dello stadio PLL a pompa di carica, viene letto il segnale di sincronismo del laser e diviso per il numero dei lati dello specchio quindi si fa il confronto con il clock di riferimento...

Per evitare di usare la lente f-theta e recuperare potenza utile con la conseguenza di migliorare i tempi di incisione si potrebbe usare una lente collimatrice a focale variabile a comando elettrico e scrivere un programma che deforma l'immagine da fotoplottare come fa fisicamente la lente f-theta.

Ross

[papergion]

Ti ringrazio per le preziose indicazioni.
Il mio obiettivo è migliorare la velocità senza perdere di precisione - attualmente con la semplice cinghia dentata e qualche semplice accorgimento (non stampare nelle fasi di accelerazione/decelerazione, usare un fattore correttivo nel ritorno) non ho problemi a disegnare piste da 7-8 millesimi di pollice.
Il mio limite è una attuale velocità di 30 cm/sec che significa circa 7 minuti per un pcb da 5x6cm, aumentando la velocità ho vibrazioni nella struttura che limitano la precisione.
Sto pensando di provare con uno specchietto rotante e aumentando la potenza del laser da 60-70 a 200-300mW - in prima battuta vorrei provare senza lenti correttive, pensavo di mantenere una distanza specchio-obiettivo sui 30cm per limitare lo sfocamento. Però più aumenta la distanza e più si rischia di risentire di vibrazioni nella struttura. Tu che distanza usi?
Interessante l'utilizzo di un secondo mini-laser per il sincronismo.
Penserei di usare tutte le facce di riflessioni per le righe ripetute o uguali, saltando le facce quando mi serve tempo per caricare da SD una nuova riga.
Teoricamente triplicando la velocità e la potenza del laser dovrei lavorare in 1/3 del tempo, ti risulta che allontanando il laser si perda molta efficacia?
Mi par di capire che ci sia però una velocità minima su questo driver, tu che esperienze hai?
Che driver usi per pilotare il laser? quelli cinesi dichiarano una frequenza massima credo sui 10khz.
grazie ancora
Guido

[ross]

Senza le lenti l'immagine plottata sarà deformata, si potrebbe correggere a monte da software ma non ho ancora provato.
Attualmente il mio specchio gira a 300rpm, non ho misurato la distanza tra il diodo laser e il piano, dal gruppo ottico al cs ci sono forse 160mm.
Il driver che pilota il diodo laser l'ho progettato per lavorare sopra i 700KHz e può fornire 1.5A massimo.
Nel mio fotoplotter, passando dalla trazione a cingha allo specchio rotante ho dovuto utilizzare un laser più potente per compensare l'assorbimento delle lenti correttive.

Prima di procedere nella costruzione dell'apparecchiatura ti consiglio di fare due calcoli in base alla risoluzione che vuoi ottenere (nel mio l'ho fissata a 50 pixel/mm - 1270dpi) per calcolare le velocità in gioco e di provare a focalizzare il laser su uno scontrino in carta termica mettendolo nel gruppo ottico e con tutte le lenti f-theta.

Ross

[papergion]

La correzione da software si può fare...
Quel che mi preoccupa è la sfocatura.
Mi par di capire che con le lenti originali, adatte all'infrarosso, si perda troppa potenza.
Attualmente la risoluzione della mia macchinetta è di 40 pixel per millimetro - in realtà stampo sempre a 20 perché
- mi è più che sufficiente (al massimo saldo integrati tqfp 64 massimo tqfp 100)
- dimezzo le righe raddoppiando perciò la velocità
- uso una vernice fotosensibile (prezzo irrisorio) che quando polimerizza, con 70mW genera comunque aree di circa 2millesimi di pollice
Anche io avevo costruito un mio driver che arrivava però a un centinaio di khz e aveva qualche problemino (corrente di buio un po' alta) e quindi l'ho lasciato perdere.
Passando (sperimentando) da cinghia a specchi rotanti dovrò forse anche cambiare la tecnica per i doppia faccia (ora uso delle squadrette di riferimento poste a distanza nota).
Il progetto del tuo driver laser è pubblico?
Un'altra domanda - sul driver del motore LB11870 - che relazione c'è tra la frequenza che si applica sul pin di clock e la velocità di rotazione?
grazie per la pazienza
Guido

[ross]

Il driver che ho sviluppato non lo trovi in rete già pronto, l'ho progettato pensando al classico generatore di corrente costante fatto con un operazionale con alto SR e un mosfet di potenza con bassissima capacità GS e modulo la vref con un segnale on-off.

Il giri che fa lo specchio in base al clock che si da al driver dipende dal numero dei poli del motore e per questo ti consiglio di mettere un diodo laser rosso puntato sullo specchio e con il fototransistor rilevi la frequenza.

Ross

[turbina]

LB11870 1:10
313Hz=3130Hz

[papergion]

Mi sembrava che il driver LB11870 fosse il più adatto.
Purtroppo non riesco a trovare in rete delle schede driver già fatte.
Prima di lanciarmi nella costruzione da zero di una tale scheda, ho provato a riguardare nei "cassettini".

Ho a disposizione diverse schedine già fatte recuperate da diverse laser, la più interessante è basata sul driver M56750.
E' un driver conosciuto e con il datasheet disponibile - purtroppo non funziona con la logica del clock, che mi sembrava ottima per pilotaggio tramite un micro.
Usa i famosi segnali di input /ACC e /DEC (accelera, decelera) collegati alla pompa di carica.
Qualcuno mi sa spiegare con un linguaggio semplice come tali segnali vanno mandati dal micro, con che logica?
Non capisco neanche se con un tal driver il motore sia pilotabile a bassissimo numero di giri (300-1000rpm).
grazie per l'aiuto

[papergion]

Provo a rispondermi da solo (!)
Chiedo conferma della interpretazione.
Il segnale /ACC basso carica il condensatore, il segnale /DEC basso lo scarica.
Quindi un esempio di pilotaggio potrebbe essere un segnale a onda quadra collegato direttamente ad /ACC e collegato invertito a /DEC - la carica risultante e quindi la velocità sarà in proporzione al duty-cycle dell'onda quadra...
Più la frequenza è alta e meno si rischiano ondeggiamenti.
In alternativa si può usare una precisa tensione di riferimento sul pin Vctl.
E' giusto?