Laserplotter fürs Platinen-Belichten

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Quecksilber
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Laserplotter fürs Platinen-Belichten

Beitrag von Quecksilber » Mi 14 Jul, 2010 12:42 am

Hallo Ihr alle!

hier werde ich in den nächsten Tagen den Fortschritt beim Bau meines neuen Laserplotters berichten.
Der Plotter wird auf Basis eines alten Roland-XY Plotters gebaut; der Laser ist ein 100mW Bluray-Laser, weil dessen Wellenlänge sehr genau in das effektivste Spektrum von Bungard-Platinenmaterial trifft. Er wird mit einem LM317 auf 130mA angesteuert, weil dies am einfachsten ist und nicht auf den Stromverbrauch geachtet werden muss.
Ich werde von jedem Bauschritt auch Bilder einfügen.

Mein Lasermodul:
Laser1.jpg
Plotter.jpg
Als erstes habe ich heute den Stifthalter umgebaut, damit der nicht mehr der Stift aufs Papier drückt, sondern ein elektrisches Signal für den Laser liefert.
Der Laser funktioniert schon, ich muss ihn nur noch fokussieren, damit der Brennpunkt exakt auf der Höhe der Platine liegt. Leider weiß ich nicht genau, wie ich das machen will, da der Laser einen sehr grellen Punkt erzeugt und ich keine diffusen Reflexionen abbekommen will :lol:
Laserhalter.jpg
Hier kann man auch den Schalter gut sehen, mit dem ich zwischen Laser und Magnet umschalten kann, da die ursprüngliche Plotter-Funktion erhalten bleiben soll.
Der Schalter ist in ein Stück 2mm starkes Alu eingelassen, das ich mit Heisskleber :mrgreen: an die Ummantelung geklebt habe.
Den Schaltplan des Lasertreibers online zu stellen, macht wenig Sinn, es ist nur ein LM317 auf einem Kühler mit einer Schutzdiode in Flussrichtung und einem etwa 9R Widerstand am ADJ-Pin. Wer es nicht hinbekommt, das anzuschließen, sollte keinen 100mW Laser betreiben, finde ich.... :P

Später bekommt die ganze Einrichtung noch eine Alu-Hülle, damit keine Strahlen nach außen dringen können. (dann isses wieder ein Laserklasse-1 Gerät)

Was denkt ihr so, wie viel cm/s ich fahren kann, damit das gescheit belichtet? ich hab 100mW auf der Diode und hoffe den Strahl auf 0,2mm oder kleiner fokussieren zu können, damit ich auch SSOP und TQ-FP Sachen plotten kann. Das ganze soll quasi wie Isolationsfräsen funktionieren, nur eben ohne Verschleiß am Meißel und ohne Krach.

Wenn alles so funktioniert, wie ich hoffe, kommt evtl. ein 1W Laser in den Plotter, warscheinlich auch in der Leistung regelbar. Dann kann ich schön diesen Moosgummi schneiden und Modelle oder Buchstaben daraus bauen.
Wäre mit 1W Laser schon eine Pelztier-Kühlung nötig?
Kann ich einen günstigen 445nm Laser verwenden um Moosgummi zu schneiden? So ein Laser wäre auch in der Lage, Platinen zu belichten. Wenn ich zum cutten IR brauche, muss ich das Lasermodul wechselbar machen, was etwas komplexer wäre. (dann kann der Plotter den Laser wechseln, wie früher die Stifte.... hihi :twisted:

Also: Schalten Sie auch morgen wieder ein, es werden Neuigkeiten kommen, wenn auch erst abends, da ich den Tag über arbeiten muss.
Ich hoffe schon mal im Voraus, keinen Fehler beim Posten gemacht zu haben!


Viele Grüße, Quecksilber, 8)
oder: Philipp H. - wie ich wirklich heiße.....
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Re: Laserplotter fürs Platinen-Belichten

Beitrag von VDX » Mi 14 Jul, 2010 9:15 am

Hi Philipp,

... ich schätze mal, daß du beim Filmbelichten schon bis zu 20mm/s hinbekommst - soviel ich weiß, hatten die Flachbettplotter in dem Aufbau max. 40mm/s Vorschub?

Falls du mit IR und höherer Leistung drangehst, kannst du auch 'nackte' kupferbeschichtete Platinen nehmen, dünn mit einem schwarzen, ätzfesten Lack beschichten und die zu ätzenden Linien dann einfach wegdampfen ... dann brauchst du auch noch eine Absauganlage ...

Für 5Watt-IR-Dioden kannst du dir meinen diesbezüglichen Thread antun ...

Hier findest du auch eine Laser-Wiki in deutsch, die ich im RepRap-Forum angelegt habe ...

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Re: Laserplotter fürs Platinen-Belichten

Beitrag von oli1212 » Mi 14 Jul, 2010 3:29 pm

Fast den selben Plotter hab ich auch letztens ausm Sperrmüll gefischt ( DXY-980a )^^ Will auch mal so einen Platinenbelichter damit aufbauen.

Leider fehlt mir da das Netzteil :( Hinten am Stromstecker steht 9V/28V , hab jetzt überlegt selbst son NT zusammenzubasteln, wieviel A braucht man denn da jeweils ? Steht da was auf dem Netzteil ?

Mit welcher Software willst du denn den Plotter ansteuern ? Hab schon bisschen gegoogelt und es gibt zumindest einen Treiber für WinXp.

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Re: Laserplotter fürs Platinen-Belichten

Beitrag von Quecksilber » Mi 14 Jul, 2010 8:24 pm

Hallo!

Software: warscheinlich Postscript oder pdf, der Treiber ist leider nur Windows, unter Linux hab ich ihn noch ned zum Laufen bekommen, frisst anscheinend kein HPGL das Teil.... leider hat er nur Seriell (hab ich nicht zum laufen bekommen) und Parallel (hab ich bald keine mehr^^)
Der Windows-Treiber geht gut, hab schon mehrere Blätter A4 gedruckt, also noch mit Stift...
OMFG; was für Sperrmüll gibts bei dir? Hier meist nur Stereoanlagen und so Glump!

Ich verwende zum Layouten entweder KiCAD, eine, finde ich, relativ gute, Open-Source Software (mit Eagle vergleichbar, wenn man die Eagle-Lib verwendet...) oder Altium Designer Sommer 09 von Protel. evtl. kann ich den Plotter auch mit G-Code oder Gerber füttern, das wäre dann Laser-Isolationsfräsen.... 8)

@Viktor: Die Idee mit dem stärkeren Laser und dem Lack ist gut... Absaugung ist kein Problem, da kommt eh eine Kiste rum... :)
5W Licht... also DAS braucht nen Pelztier-Kühler, soviel ist sicher... (was solls, hab ich was zu designen)
momentan traue ich mich nur nicht, einen so starken Laser zu verwenden.

also das NT kann ich dir nachmessen... hat mich selber etwa 1 Jahr gekostet, das teil wiederzufinden:
ich mess dir auch gleich sicherheitshalber durch, wo welche Spannung rauskommt und wo Masse ist..... ist ja ein dreieckiger Stecker:

Ergebnis: stell dir den Stecker von vorne vor, die kürzere Seite des Trapezes nach unten zeigend
Pin 1 gegen 2: 40V
Pin 2 (mitte): scheint Masse zu sein
Pin 3 gegen 2: 43V
die gemessenen Spannungen sind leerlaufspannungen, warscheinlich brechen sie im Betrieb zusammen und ergeben so die gewünschten Spannungen.
nein, mein Multimeter ist nicht kaputt^^

9V-Wicklung: 500mA
28V-Wicklung: 700mA


Der nächste Post kommt, wenn ich den Plotter ausgemessen habe und evtl. schon die Kabelführung dran ist, die den Laser mit Strom versorgen wird.

Ich hoffe, weiterhelfen zu können, und werde mich dann mal wieder mit dem Laser beschäftigen:
oli: ich mess gleich mal nach, wie viel Spannung zum senken des Stiftes verwendet wurde... warscheinlich muss ich das mit einem MOSFET oder so anschließen, um den Laser schalten zu können....


Grüße, Philipp :mrgreen:

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Re: Laserplotter fürs Platinen-Belichten

Beitrag von Quecksilber » Mi 14 Jul, 2010 9:27 pm

Update:

leider kann ich heute nicht mehr Plotten, da ich den Rechner, auf dem der Treiber ist, erst morgen bekommen kann.. :(
dann gibt es also morgen früh oder spät in der Nacht den nächsten Post, in dem ich auch gleich die Spannung für den Magnetkontakt bekanntgeben kann.


Philipp :mrgreen:

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Re: Laserplotter fürs Platinen-Belichten

Beitrag von VDX » Mi 14 Jul, 2010 10:00 pm

Hi Philipp,

... ich verwende die 5Watt-Dioden ohne Peltier - die älteren haben ein sehr großes Gehäuse, das bis 2Watt überhaupt nicht warm wird und ab 3 Watt habe ichs auf einem Alu-Profil drauf und bisher auch bei 4Watt CW noch keine Erwärmung feststellen können ... die Kühlkörper der LM317 und des MOSFETs im Prototypen (der auf dem Lochraster) werden je nach Betriebsmodus schon ziemlich heiß :freak:

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Re: Laserplotter fürs Platinen-Belichten

Beitrag von Quecksilber » Do 15 Jul, 2010 10:14 am

Hallo und guten Morgen! :lol:

es geht weiter:

1. Die Spannung am Stifthalter beträgt 9V, ginge also prinzipiell gleich für einen Laser mit kleiner Regelung.
ABER: ich werde das im Hinblick auf größere Dioden gleich gescheit machen und einen Optokoppler am Kopf des Plotters befestigen, der dann per MOSFET den Strom für den Laser schaltet.
Dies hat einige Vorteile: :twisted:
- galvanische Trennung zwischen Laser-System und Plotter
- Laserleistung kann mit einem externen Treiber leichter geregelt werden
- Plotterkopf wird nicht unnötig schwer ( :arrow: kann zu Schlupf an den Motoren führen!) :(
- Aufwärtskompatibilität mit stärkeren (Fasergänigen??) Lasern, deren Strahlerzeuger; ich nenne es jetzt mal so; auf einer extra Platte neben dem Plotter steht und die nur noch ein elektisches Signal haben wollen, ob der Laser jetzt an oder aus sein muss.
- Laser kann einfach abgeklemmt werden, wenn der Plotter mal wieder Papier beschriften soll (dafür auch der Schalter)
- für einen stärkeren Laser muss ich das eh machen, also warum nicht gleich? Spart Arbeit!

Hier auch zwei Bilder, diesmal ist es bessere Qualität, weil ich nicht zu faul war die DSLR zu verwenden...
Der ganze Plotter mit dem Positionierdruck (sinnigerweise geplottet):
Plotter ganz.jpg
Und das ist nochmal der Stifthalter, diesmal etwas größer und scharf!
Laser%2fStifthalter.jpg
Der nächste Post folgt vorraussichtlich, wenn der Laser lasert.... 8) <--- Schutzbrille nicht vergessen^^
Hier das pdf, was auf dem Plotter liegt, wen es interessiert:
print.pdf

Morgendliche Grüße,
Philipp :mrgreen:
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Re: Laserplotter fürs Platinen-Belichten

Beitrag von Quecksilber » Do 15 Jul, 2010 2:39 pm

Hallo!

es gibt ein Update: :D
die Schaltung, um das Schaltsignal für den Laser abzugreifen geht zu 90%.
90% weil der Laser manchmal ganz schwach angeht, wenn der Plotterkopf herumfährt. Leider fängt sich durch die PWM-Ansteuerung der Schrittmotoren einiges in den momentan notwendigerweise langen Drähten vom Plotterkopf zum Optokoppler; da ist ein Messgerät dran. Ich habe das Teil erst mal noch nicht fest eingebaut, daher kann sich das beim Einbau noch bessern.
Das Schalten des Lasers selbst geht einwandfrei, es ist ja auch nur ein MosFet mit Transistorteiber davor, der den Laser nach dem LM317 auf Masse schaltet (nMOS ist billiger als pMOS :P )
Regler und Schalter.jpg
Weiter mit der Geschwindigkeit: der Plotter ist mit angeblich >>10cm/sec unterwegs, lässt sich allerdings einwandfrei im Treiber einstellen, die von Viktor vorgeschlagenen 2cm/sec werde ich erst mal einstellen und weiter sehen.
Plotter.jpg
:!: Wichtig ist noch eins (va. für oli1212, der das Ganze ja evtl. nachbauen will): :wink: :!:
der Plotterkopf muss fixiert werden, wenn ein Laser darin arbeitet, damit er nicht durch Beschleunigung den Laser verwackelt.
Dafür habe ich ein 7x18mm großes Stück Teflon geschnitzt, das mit einem Draht unter den Magneten gedrückt werden kann.
Dann aber den Magneten auch abschalten, ich weiß nicht, ob der bei Blockieren durchbrennt.
Noch was zum Magneten: da ist relativ viel Strom drauf, ein 10R Widerstand den ich versehentlich (wollte einen 10k nehmen :shock: hab mich nur leider bei den Ringlein verlesen..) angeklemmt hatte, ist in binnen Sekunden verbrutzelt! :twisted:

Wenn du was an den Magneten anschließen willst, mach es so wie ich, nimm einen Optokoppler, wie den CNY17-3, da sind durch die Induktivitäten der Motorspulen derartige Peaks drauf, das willste keinem MOSFET oder Transistor antun...
Auch kann ich dir nur empfehlen, den Koppler mit einer antiparallelen 1N4148 Diode gegen negative Pulse zu schützen und den Vorwiderstand nicht zu knapp zu dimensionieren.
Ich musste so weit gehen, dass ich einen 10k, warscheinlich gehe ich auf 3,3k runter, Parallel zu dem ganzen Optokoppler-Teil gehängt habe, um eine Induzierte (Motoren im Stillstand bekommen auch Strom, dass sie fest stehen) Spannung von ~30V zu vernichten. mit 3,3k und kürzeren Kabeln sollte das ganze den Laser nur noch dann anschalten, wenn der Plotter das auch will.


viele Grüße,
Philipp :mrgreen:

EDIT: wenn ich die Peaks mal mit dem Digital-Oszi durchmessen soll, schreibt mir ne PN, dann mach ich das.... 8)
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Re: Laserplotter fürs Platinen-Belichten

Beitrag von Quecksilber » Sa 24 Jul, 2010 6:27 pm

Hallo!

heute ging es endlich weiter: Der Laser wurde fokussiert und hat das erste mal eine Platine belichtet.
das Ergebnis ist leider etwas "zweischneidig". Positiv ist, dass der Laserpunkt sehr klein ist, ich schätze ~0,2mm. Negativ dafür, und das hat nichts mit dem Laser zu tun: ich bekomme den Plotter nicht dazu Flächen auszufüllen.
Der Plotter verarbeitet den Befehl "Polygon fill" nicht, sondern bricht mit einem Error ab. ich müsste also die mir vorliegenden Dateien, die Polygone enthalten, so umändern, dass die Polygone aus vielen Linien bestehen, die genauso dick sind wie der Laserstrahl.
Ich habe es blöderweise noch nicht hinbekommen das Layout so zu erzeugen, dass es invertiert als HPGL rauskommt, was ich leicht dem Plotter schicken könnte. Mein Layout-Programm ist KiCAD, vielleicht weiß hier irgendwer, wie man HPGL sozusagen "invertieren" kann.
Eine andere Möglichkeit, die ich auch nicht hinbekomme: aus einem Bitmap eine HPGL-Datei erstellen, das würde auch gehen.

also wenn jemand weiß, wie eins davon geht, bitte mir mitteilen!


irgendwer hier hat schon mal so ein Projekt "laserplotter" gebaut, evtl. kann mir derselbe eine Info geben, wie er das gemacht hat.

Das nächste Update gibts entweder wenn ich die erste Platine fertig habe (sieht echt noch etwas sch**** :x aus...) und ein Foto mache, oder wenn der Plotter gescheit lasert.



Viele Grüße
Philipp :mrgreen:

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Re: Laserplotter fürs Platinen-Belichten

Beitrag von VDX » Sa 24 Jul, 2010 10:02 pm

Hi Philipp,

... ich geh' (auch wegen der kürzeren Zeit der Herstellung) Richtung Isolationsfräsen - einerseits habe ich eine Fräse, was also eh' schon läuft - andererseits habe ich als Isolations-Nut um eine Leiterbahn herum, deutlich weniger 'auszumalen', als wenn ich alle Leiterbahnen flächig ausfüllen müßte.

Mit dem Laser heißts dann (wie unten schon kurz beschrieben): - 'nackte' Kupferplatine dünn mit einem schwarzen, ätzfesten Lack einsprühen, die Isolationsbahnen und Bohrungsmittelpunkte (wegen leichterem Zentrieren der Bohrer) wegbrennen, das freigelegte Kupfer wegätzen, und zum Schluß den Lack mit Aceton wegwaschen und die Löcher bohren.

Für schwarzen Lack reichen schon ein paar Hundert Milliwatt, dann allerdings mit mäßigem Vorschub ... mit den 5Watt-Dioden und einem Spot von etwa 0.1mm gehts entsprechend schneller ... und mit dem 50Watt-Faserlaser und 0.02mm-Spot muß ich etwas aufpassen, damit die Kupferschicht nicht auch noch wegbrennt :mrgreen:

Viktor
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Re: Laserplotter fürs Platinen-Belichten

Beitrag von lexa » Sa 24 Jul, 2010 10:20 pm

Hi

Ich war das..
Benutze in Eagle die ULP Mill outlines und da machste einen haken bei RUB OUT.
Mit Okay bekomste eine plt. Datei die du nach belieben weiter verwenden kannst. zum Beispiel wie ich mit dem AB Viewer.
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Re: Laserplotter fürs Platinen-Belichten

Beitrag von lexa » Sa 24 Jul, 2010 10:22 pm

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Re: Laserplotter fürs Platinen-Belichten

Beitrag von Quecksilber » Di 17 Aug, 2010 4:22 pm

Hallo!

es - geht - weiter: :twisted:

ich hab angefangen, auf Platinen zu lasern.. das größte Problem bis jetzt war, die Peaks von dem Plotter zu vernichten.... der erzeugt massenweise davon..
jetzt ist das behoben, ich hab erst mal einen 200R und einen 10nF Folienkondensator parallel zum Spulenanschluss gelötet und dann eine 20V Zenerdiode in Sperrrichtung in den Signalpfad zum Optokoppler gelegt.
Die Spannung ist nämlich keineswegs 9V wie angenommen, ich hab das noch mal mit dem Oszi geprüft, es sind 40!! Volt drauf^^
Der Dreck im Betrieb beträgt etwa 10V im oberen Teil, beim fahren ohne Laser isses bis zu 15V.
jetzt lasert es wenigstens nicht mehr ohne Grund in die Gegend.
laser on.jpg
momentane Probleme: der Laser ist zu stark, jedenfalls bei momentaner Fahrgeschwindigkeit, der Photolack verbrennt und bleibt auf der Platine zurück, OK; das kann man einstellen.
ansonsten passst das so^^^
Die Testplatine war ein SOIC :arrow: DIP Adapter, den ich für einen kleinen Dual-MOSFET oder andern nur-SOIC-Kram brauche :D
wenn der fertig ist (bald) mach ich ein Foto und stells ON

Hier habbet den Adapter:
ich habs mit der DSLR fotografiert, damit man auch was erkennen kann.
die Leiterbahnen sehen schön aus und lassen sich gut löten. :lol:
DIP.jpg
oder soll ich mal das Laserfreak-Logo lasern und ätzen?
wenn ja, brauch ich das in .svg (Vektor), daraus kann ein Programm von einem Freund die HPGL-Daten machen, die dann der Plotter Betriebssystemunabhängig über Parallel bekommen kann. 8)


Viele Grüße, Philipp :mrgreen:
ich tu dann mal ne größere Platine lasern, wenn ich sie fertig layoutet habe.
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Re: Laserplotter fürs Platinen-Belichten

Beitrag von lexa » Di 17 Aug, 2010 6:23 pm

Also auf dem Bild sehe ich nicht viel. Mach ein Foto der Platine ohne Bestückung und das dann mit Makromodus.

Die "beamy datei" gibt es nicht. Hatte das einfach so in Eagle nachgezeichnet.
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Re: Laserplotter fürs Platinen-Belichten

Beitrag von Ironman » Di 17 Aug, 2010 7:49 pm

Quecksilber hat geschrieben: Hier habbet den Adapter:
ich habs mit der DSLR fotografiert, damit man auch was erkennen kann.
die Leiterbahnen sehen schön aus und lassen sich gut löten.
Du hättest wohl besser ne billige Webcam nehmen sollen anstatt einer Spiegelreflex Kamera ...
So'n Stück Koks hab ich schonmal gesehen, und gelötet haste wohl mit nem 150W Hammerlötkolben ...

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Re: Laserplotter fürs Platinen-Belichten

Beitrag von Quecksilber » Mi 18 Aug, 2010 12:47 am

nee das muss am Licht oder am Lötzinn liegen (das war Stannol mit 2,5% Flussmittel, das lötet gut)
1. kann ich sehr gut löten (TQFP/QFN) und
2. war das ein Weller WECP-20 auf 380° mit 0,5er Spitze.
ich verbitte mir sowas! :(
außerdem weiß ich nicht, was da "koks" sein soll, verbrannt is da nix....

wenn das Bauteil so vor mir liegt, sieht es gut aus.
das Foto hätte ich besser mit dem Stativ machen sollen, dann wäre es nicht so verschwommen. :evil:
evtl. gibts morgen eine größere Platine, die wird dann vor dem löten gescannt.


Trotzdem schöne Grüße,
Philipp :mrgreen:

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Re: Laserplotter fürs Platinen-Belichten

Beitrag von Quecksilber » Sa 28 Aug, 2010 11:11 pm

Hallo!

nach der ersten Platine, die noch etwas komisch aussah (mit dem Flussmittel drauf)
gibt es jetzt eine 2. Platine zum anschauen.
Solarregler001.jpg
Das SMD-Package (ein SOIC im 1,27mm PACK) ist genau getroffen, ich habe inzwischen gelötet und die Pads passen 1:1 aufeinander.

Diesmal ist es ein SCAN statt einem Foto.
warum das Kupfer so gestreift aussieht, weiß ich nicht, die Leiterbahnen haben allerdings keine Risse oder sowas.


Grüße,
Philipp :mrgreen:
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