Tips zum Anfertigen von Leiterplatten
und fertige Schrittmotorsteuerungen

Zum Anfertigen von Platinen ist ein PC gestütztes Programm unerläßlich. Ich habe mich mehrere Monate durch alle mögliche Links auf der Suche nach geeigneten Programmen geklickt. Dabei habe habe ich die Programme Eagle, Target 2001, Protel advanced PCB, Ultimate ausprobiert. Letztendlich benutze ich das gute alte Dos-Programm Easytrax von Protel. Das Programm ist Freeware und hier downloadbar.  Nun bin ich aber auch auf ein Windows gestütztes Programm umgestiegen. Dieses heißt Scooter PCB und ist sehr günstig und sehr einfach zubedienen. Nachdem mit dem Programm eine Leiterplatte erstellt wurde, werden mit dem Zusatztool Easyplot der Bottomlayer, Overlaylayer und der Drillguidelayer erstellt.  Die Daten können im Batch Mode alle auf einmal erstellt werden. Der Overlaylayer wird nur als Bestückungsplan gebraucht. Diese HPGL-Daten werden dann in Corel Draw deckungsgleich importiert. Der Bottomlayer wird mit einem schwarzen 0,6 mm dicken Stift importiert. Der Drillguidelayer wird mit einem schwarzen 0,1mm dicken Stift improtiert und weiß gefüllt. Überschneidungen von Leiterbahnen oder Lötaugen werden mit einem weißen 0,3mm großen Stift überdeckt. Eine Erstellung des Bottomlayers als Postscriptdatei ist sogar noch besser, da hierbei die Linien und Lötaugen orginalgetreu wiedergegeben werden. Von einer Erstellung des Overlaylayers als Postscriptdatei muß ich abraten, da beim Import in Corel Draw die Anzahl der Objekte zu groß ist. Das Programm verabschiedet sich dann mit einer stehenden Eieruhr. Nun kann das Resultat mit bis zu 1440 Dpi auf Folie ausgedruckt werden. Dabei wird eine tiefschwarze Vorlage erstellt. Eine weitere Methode stand in der Elektor. Das Layout wird mit einem Laserdrucker auf normales Papier gedruckt. Dieses wird anschliesend auf der Rückseite mit Babyöl bestrichen, bis das Papier durchsichtig wird. Das überschüssige Öl wird mit einem Papierküchentuch angetupft. Dann noch das Papier ein wenig trocknen lassen,  fertig ist die Vorlage. Die Belichtungsergebnisse sind genauso gut wie bei einer Folienvorlage. Ich habe das nun auch mal mit meinem Tintenstrahldrucker Epson Stylus Color ausprobiert. Dazu benutze ich das Spezialpapier von Epson. Gedruckt wird hier mit 720 Dpi. Ich bin nach etlichen geätzten Platinen sehr zufrieden mit dem Ergebnis. Selbst feine Leiterbahnen werden konturenscharf entwickelt.


Das Platinenmaterial bekommt man teilweise in sehr großen Mengen bei der Altmetallverwertung. Ich habe dort soviel Platinenrohmaterial bekommen, daß ich noch jahrelang davon Platinen herstellen kann. Die Platine wird anschliesend mit Ata und Stahlwolle gereinigt und mit klarem Wasser abgespült. Nach dem Trocknen wird sie mit Positiv 20 Lack eingesprüht. Dazu wird eine Plastiktüte ausgebreitet und diese mit Wasser besprüht. Dann wird das Platinenmaterial darauf mit 4 cm Abstandshaltern gelegt . Nun wird die Platine mit Positiv 20 eingesprüht. Von  Nach 60 Minuten Trockenzeit wird die Platine in eine Temperkammer gelegt. Diese habe ich mir aus 50mm starken Styroporplatten gebaut. Sie hat ein Innenmaß von 50cm x 35cm x 25 cm.  In der Kammer befindet sich eine 220 Volt Heizplatte. Dort wird die Platine ca. 30 Minuten bei 70 Grad getempert. Anschliesend wird die Platine ca. 5 Minuten  mit UV-Licht belichtet. Nach dem Entwickeln mit Natriumhydroxydlauge ist die Platine fertig zum Ätzen.

Geätzt wird die belichtete und entwickelte Platine mit einem Gemisch aus Wasser, 30% Salzsäure und 30% H2O2. Diese Mischung geht rasant zur Sache ist aber nicht harmlos zu handhaben. Sollte sich die Ätzlösung sättigen, so kann man das gelöste Kupfer an einem 3mm starken Alublech abscheiden. Die Aluplatte sollte mindesten 15 cm x 20 cm groß sein. Das an der Aluplatte abgeschiedene Kupfer wird einfach mit einem anderen Blech abgeschabt.


Die nachfolgend gezeigten Bilder zeigen die fertige Ansteuerelektronik und drei verschieden Sorten von Endstufen. Dieses System ist von mir völlig offen konzipiert. Es wurde von mir mit verschiedenen CNC-Programmen erprobt. Die Steuerungen funktionieren einwandfrei mit

Mit den genanten Programmen läuft die Steuerung einwandfrei. Vorraussetzung ist aber ein wenig Zeit um die Software auf die Anlage abzugleichen. Die Steuerung ist auch zum Schneiden von Styroporkernen für Modellflugzeuge geeignet (siehe SV-Plus).


Schrittmotorendstufe für 3 bipolare Schrittmotoren 35 Volt / 4Ampere max . Halbschritt - Vollschritt schaltbar, Endstufen softwaremäßig abschaltbar. Abmessungen 275 mm  x 138 mm


Ansteuerplatine für 4 Endstufen. Verwaltet 5 Endschalter. 2 Relais für Kühlung und Spindel ansteuerbar. Boost und I-Down sind herausgeführt. Abmessungen 180 mm x 100 mm.


Ich habe mal die Ansteuerplatine auf optische Entkopplung umgerüstet. Die elektrischen Daten und die Kabelbelegung sind identisch geblieben. Ich selbst sah allerdings nie die Notwendigkeit Relais und Endschalter optisch abzutrennen.  Aber viele sehen das anders. Allerdings soll ein kleiner Nachteil  hier nicht verschwiegen werden. Die Optokoppler sind recht teuer (1,90 Euro das Stück). Diese werden 17 mal benötigt. Man kommt mit den anderen Bauteilen auf ungefähr 50.-Euro Bauteilekosten. Auf diesem Foto ist die Platine für Mikroschalter als Referenzschalter ausgelegt. Die Elektronik gibt 5V auf die Schalter und wertet diese aus. Dadurch braucht man keine zusätzliche Hilfsspannung und kann die Schalter ganz einfach verkabeln.

Ich habe die Platine dann noch um eine zweite Version erweitert. Hier können nun auch 24V induktive Schalter aus der Industrie verwendet werden. Allerdings muß man dazu noch die 24V an die Schalter ankoppeln.

Nun noch was zum Nachbau. Die Platine ist äußerst fummelig im Layout. Wer also keine Erfahrung in Sachen Lötkolben hat, sollte die Finger von dieser Platine lassen. All zu schnell lötet man statt einem plötzlich drei Pins zusammen. Ich kann den betreffenden Leuten aber gerne die Platine fertig aufbauen.

Für mich selbst ist schon die Herstellung dieser Platine ein kleines Abenteuer.


 

Schrittmotorendstufe für 4 bipolare Schrittmotoren 35 Volt / 4Ampere max . Halbschritt - Vollschritt schaltbar, Endstufen softwaremäßig abschaltbar. Der Strangstrom der Schrittmotoren ist über Poti einstellbar. Abmessungen 292mm  x 131 mm. Diese Endstufe ist ideal für große Fräsen mit Tangentialmessersteuerung (z.b. Folienschneiden), oder für CNC-Styroporschneidanlagen (Tragflächenkerne im Flugmodellbau). Bilder von der Steuerung in Zusammenspiel mit der Styroporschneideanlage findet ihr auf der Hompage von Oliver Kurz.


Schrittmotorendstufe für 4 bipolare Schrittmotoren 35 Volt / 2Ampere max . Voll- Halb- Viertel- Achtelschritt schaltbar. Die Endstufen sind softwaremäßig abschaltbar. Eine Stromabsenkung der Endstufen auf 66 % des vollen Strangstroms ist bei dieser Endstufe realisiert. Der Strangstrom der Schrittmotoren wird über Hochlastwiderstände eingestellt.  Abmessungen 240mm  x 140 mm. Diese Endstufe ist ideal für kleinere  Fräsen mit Tangentialmessersteuerung (z.b. Folienschneiden), oder für CNC-Styroporschneidanlagen (Tragflächenkerne im Flugmodellbau). Leider wird dieser Steuerung wenig Beachtung beigemessen. Trotz der Einschränkung auf 2 Ampere Strangstrom hat die Endstufe ihre Vorzüge. Die Schrittmotoren laufen erheblich leiser als bei der L297/L6203 Endstufe. Der Aufbau ist einfacher und schneller durchgeführt ( nur 8 Bauteile pro Endstufe). Mit 2 Ampere kann man auch schon einiges bewegen. Ein weiterer Vorteil dieser Steuerung ist auch, daß die Kühlkörper wesentlich kleiner ausfallen können.  Ich habe nun auch eine Endstufe für zwei Schrittmotoren gebaut. Diese Endstufe ist sehr klein und hamoniert sehr gut mit meinem neuen Stiftplotter. Platinen für diese 2 Kanalendstufe sind auch erhältlich. Diese Endstufe ist vom Aufwand auch wesentlich einfacher zu bauen als eine L297/L298 Kombination. Sie ist zwar teurer in den Bauteilen, hat aber erhebliche Vorteile ( wenig Bauteile, integrierte Stromabsenkung, Achtelschritt Modus). Als Endstufen IC`s kommen IMT901 oder TA 8435 zur Anwendung.

Die Microschrittendstufe im neuen Gewand. Ich habe die Platine nochmals überarbeitet. Dadurch sind 16 Brücken für die Sub-D Stecker weggefallen und das Platinenausmaß reduzierte sich auf 210mm x 90mm. Dadurch läßt sich die Platine wesentlich schneller und einfacher Aufbauen. An den technischen Eckdaten der Endstufe hat sich durch den Umbau nichts geändert.

Hier sieht man, welche Sockel für das IC benutzt werden, um eine eventuellen Chipaustausch zu vereinfachen. Die Sockel sind einfache endlose Präzisionssockel, die auf einer Seite abgeschliffen werden. Dies muß gemacht werden, da der IMT901 nur 2mm Rastermaß auf der X-Achse vorweist.


Die fertig zusammengebaute Schrittmotorsteuerung für 3 Schrittmotoren