Dienstag, 30. Juni 2015

LED Platinenbelichter (3)

Ein erster Belichtungsversuch mit Zeitsteuerung

Zum Ansteuern benutze ich einen improvisierten Testaufbau, bestehend aus einem Arduino Uno, meinem LCD-Shield und einem Relaismodul zum Schalten der LED-Phalanx.
Das Relaismodul besitzt 2 Relais, so dass eine Erweiterung um eine LED-Platine für doppelseitige Belichtung jederzeit möglich ist.



Als Stromversorgung benutze ich für die LEDs ein 30V Gleichspannungsnetzteil eines alten Druckers. Der Arduino wird über ein USB-Netzteil versorgt.

Die LED-Platine ist in einem Holzkasten untergebracht, der mit einer Bilderrahmen-Glasscheibe abgedeckt wurde. Der Abstand der LEDs zum "Objektträger" beträgt 17 cm.




Mit einer Belichtungsteststreifen-Vorlage von rn-wissen.de habe ich einen Ausdruck auf Transparentfolie angefertigt. Der Ausdruck wurde anschließend mit Tonerverdichter behandelt. Dadurch werden die schwarzen Teile lichtundurchlässiger.




Beim Test wurden nach festen Intervallen mit einem schwarzen Karton je ein Stück mehr von der Platine zur Belichtung freigegeben. Auf der Vorlage sind dazu Zeitangaben enthalten, die mir jedoch viel zu kurze Intervalle enthielten.
Ich habe mich für ein Intervall von einer Minute entschieden, da es mir nicht um die genaue Zeit ging, sondern lediglich um die Feststellung, dass der Aufbau prinzipiell funktioniert. Die genauen Belichtungszeiten werde ich beim fertigen Gerät ermitteln.






Achtung: Der verwendete Entwickler Natriumhydroxid (NaOH) und das Ätzmittel Natriumpersulfat (Na2S2O8) sind ätzend. Natriumpersulfat ist zusätzlich brandfördernd. 
Vor der Verwendung dieser Substanzen ist es unbedingt erforderlich, sich über die Handhabung und die damit einhergehenden Gefahren zu informieren. Die entsprechenden Sicherheitsmaßnahmen sind unbedingt einzuhalten. 


Nach dem Belichten und ca. 30 s Entwickeln in Natriumhydroxid-Lösung (NaOH), erhielt ich eine deutlich erkennbare Ätzmaske.



Nach dem Ätzen mit Natriumpersulfat ist erkennbar, dass die rechte Seite (5 min belichtet) das beste Ergebnis geliefert hat.






Das Gerät und der Prozess funktionieren.
Als nächstes werde ich das Timer-Provisorium im etwas solidere Hardware gießen - der Belichter darf sich quasi selbst herstellen - und das Ganze in einem robusteren Gehäuse unterbringen.
Das Timer-Programm funktioniert störungsfrei und kann mit ein paar veränderten Portzuweisungen an die endgültige Hardware angepasst werden. Aber eins nach dem anderen ...

[Fortsetzung folgt]





Sonntag, 21. Juni 2015

LED Platinenbelichter (2)

Die LED Platine ist nun fertig. Bis auf eine LED, die ich evtl zu heiß gelötet hatte und die schnell getauscht war, gab es keine Probleme.
Die Einzelplatinen habe ich an den Stoßkanten mit etwas Silberdraht geklammert und dann verlötet.




Die mechanische Stabilität sollte damit ausreichend sein.
Der Bestückungsplan hat sich etwas geändert. Die Verdrahtung ist jetzt enthalten.




Der elektrische Test zeigt subjektiv bei allen LEDs die gleiche Lichtstärke. um die Kamera nicht zu übersteuern, habe ich ein Blatt Papier aufgelegt.



Jetzt muss noch die Höhe der Auflage ermittelt werden, bei dem eine gleichmäßige Ausleuchtung der zu belichtenden Fläche gewährleistet ist.



mit a=30° und A = 14,5 mm ergibt sich nach

h = 27 mm. Rechnet man zur Sicherheit A = 20 mm (bessere Überlappung der Strahlenkegel) ergibt sich h = 38 mm. Mit etwas Zuschlag für die LED-Höhe ergibt sich ein H = 45 mm.
Soviel zur Theorie. 
Beim errechnet Abstand ergab sich folgendes Bild:



Grausig!
Und damit war ich wieder in der Praxis angelangt, denn es gibt keine optimalen und gleich gefertigten LEDs ohne Toleranzen. Try and Error ist angesagt. 
Bei einem Abstand von H = 100 mm wird es deutlich homogener:



Noch eine mattierte Aktenhülle als Diffusor auf die LEDs und es ist fast schon perfekt:



Ein Teil der noch sichtbaren "Granularität" ist der Mattscheibe (Papier) zu verdanken.
Auch sind die Ecken noch nicht optimal ausgeleuchtet, was sich durch einen reflektierenden Innenanstrich des Gehäuses bessern dürfte. Das gab mein Testaufbau leider nicht her.




[Fortsetzung folgt ...]

Mittwoch, 17. Juni 2015

LED Platinenbelichter (1)

Das Tonertransfer-Verfahren hat seine Grenzen, was feine Strukturen auf der Platine betrifft. Je feiner, umso mehr Fehler treten beim Transfer auf. Zumindest in meinem Fall - was am falschen Toner liegen kann oder dem Umstand, dass ich den stupiden Umgang mit dem Laminator nicht mag.

Von einer Ätzmaske im Belichtungsverfahren erhoffe ich mir feinere und besser reproduzierbare Resultate. Ein Belichtungsgerät muss her. 

Fertige Geräte mit UV-Röhren gibt es bereits ab ca. 80 €, wenn man nach einfachen Klischee-Belichtern sucht. Geräte, die als "Platinenbelichter" verkauft werden sind oft teurer. 
Deutlich preiswerter wird es, wenn man Gesichtsbräuner o.ä. zweckentfremdet. Das Internet ist voll von Selbstbauanleitungen.


Warnung vor optischer Strahlung,Symbol D-W009 nach DIN 4844-2 [Quelle: Wikipedia]

Beim Selbstbau ist auf die Sicherheit zu achten. UV-Strahlung birgt Risiken für das Auge, auch bei Streulicht. 

Ich werde einen Belichter selbst bauen. Statt Leuchtstoffröhren verwende ich UV-LEDs mit 5mm Durchmesser und klarem Gehäuse.

Die LED Eigenschaften:

Flußspannung 3,2 Vmax 
Strom 20 mA 
Wellenlänge 395 - 400 nm
Lichtstärke ca. 2000 mcd
Abstrahlwinkel ca. 30°   

Als zu belichtende Fläche möchte ich doppeltes Euro-Format, also 160 mm x 200 mm. Dazu werden 168 LEDs in gleichmäßigem Abstand auf mehreren Lochstreifenrasterplatinen mit den Gesamtmaßen 213 mm x 162 mm (bzw. 84 Lochstreifen á 64 Löcher) im Rastermaß 2,54 mm verteilt.

Die LEDs sollen zu je 8 in Reihe geschaltet und mit einem stabilisierten Strom von 20 mA versorgt werden.
Für die Stromstabilisierung sorgen:

R1 = 4k7
R2 = 33
Q1, Q2 = BC546B

Diese Bauteile sind ebenfalls auf der Platine unterzubringen. D.h. es sind eigentlich 3 Platinen im Euroformat, die aneinander gefügt werden müssen.





Daraus ergibt sich folgender Bestückungsplan (jedes Kästchen = ein Loch):



Das Bestücken, Verdrahten und Leiterbahnunterbrechen nimmt bei der ersten Platine ca. 4 h in Anspruch.






Ein erster Test (mit Solarienbrille auf den Augen und minimaler Stromstärke):



Sieht gut aus.

Die volle Stromstärke von 20 mA wird bei einer Spannung von Vcc = 32 V pro LED-Reihe erreicht.

Weiter geht es mit Platine 2 ...

[Fortsetzung folgt hier]