Laminator-Temperatur-Regelung
Um Platinen herzustellen habe ich mir ein Laminier-Gerät (Typ GENIE L-405 HC) zugelegt. Dieser schien zum auflaminieren des Toners auf die Platine besser geeignet zu sein als das bisher verwendete Bügeleisen.
Schnell stellte sich jedoch heraus, dass die Temperatur des Gerätes dafür nicht ausreichend ist. Eine Anpassung der Temperatur war nicht möglich da diese über Bimetall-Schalter fest vorgegeben ist.
Es musste also eine eigene Temperaturregelung entwickelt werden.
Temperaturmessung mit 1N4148
Da NTCs für den angepeilten Temperaturbereich um 200°C nicht geeignet sind, suchte ich nach einem passenden Ersatz - und wurde fündig:
Eine einfache 1N4148-Diode im Glasgehäuse!
Bild 1: Erwärmung einer 4148-Glasdiode mit dem Lötkolben
Die Diode wurde testweise mit einem geregelten Lötkolben erwärmt...
Bild 2: Temperatur/Durchlassspannung
...und dabei die Durchlassspannung gemessen. Wie man sieht, ist die diese recht linear zur Temperatur.
Hardware
Die alte Elektronik des Laminier-Gerätes wurde vollständig entfernt.
Für die neue Regelung wurde ein AVR-ATMega8 von Atmel verwendet. Dieser verfügt über einen internen 10-Bit ADC und eine interne Referenzspannung mit denen die Sperrspannung an der Diode gemessen wird.
Die Heizung wird über einen Opto-Triac geschaltet.
Über einen zweiten Triac (K2) ist eine Reduzierung der Geschwindigkeit des Motors vorgesehen. Dies wird jedoch von der Software nicht benutzt. K2 kann daher entfallen und die Anschlüsse 1 und 2 können über eine Brücke verbunden werden.
Bild 3: Die fertig aufgebaute Platine
Hinweis: Anders als im Schaltplan angegeben, wurde für die Heizung anstatt dem S202S11 ein günstigerer S202S02 verwendet.
Software
Die Software misst ständig die Temperatur und erzeugt einen entsprechendes PWM-Signal für die Heizung.
int convert2degree(int value) {
static const float c1=19.5;
static const float v1=268; //ADC-Wert=268 @ 19.5°C
static const float c2=222;
static const float v2=125; //ADC-Wert=125 @ 222°C
...
Da die interne Referenzspannung des Mega8 als auch die Diode fertigungstechnischen Schwankungen unterliegt, müssen beide zunächst kalibriert werden. Dafür wurde der Wert des Analog/Digital-Wandlers (ADC) bei Raumtemperatur und bei z.B. 222°C (Lötkolben ;-) gemessen und in der Software eingetragen. Durch 
Lineare Interpolation kann daraus zu jedem ADC-Wert die Temperatur berechnet werden:
Die beiden Temperaturen sind beliebig, sollten aber möglichst weit auseinander liegen (sinnvoll ist z.B. Raumtemperatur und Arbeitstemperatur). Falls man auf eine genaue Temperaturmessung keinen Wert legt und nur eine experimentell ermittelte Temperatur halten möchte, kann auf die Kalibrierung auch verzichtet werden.
PWM Wert, PWM Zähler, ADC-Wert, berechnete Temperatur
Die gemessenen Werte werden im Sekundentakt auf der seriellen Schnittstelle (PD1/TXD) mit 9600 Baud 8N1 in folgender Form ausgegeben:
Für die Verbindung zum PC ist ein entsprechender Pegelwandler (z.B. MAX232 oder FTDI232) erforderlich. Damit das Timing stimmt, muss über die Fuse-Settings der interne Oszillator auf 8 MHz eingestellt werden (lfuse=E4 hfuse=D9).
Temperaturkurve des Laminiergerätes mit 180°C als Sollwert.
Bild 5: Der fertige Platinenlaminierer
Das fertige "Platinen-Laminier-Gerät". Die Elektronik und die Laminier-Mechanik wurden - passender weise - auf ein Stück Fußboden-Laminat geschraubt.
Bild 6: Montage der Diode
Die Diode wurde unten an das Metallprofil geschraubt. Damit das Glas nicht springt und die Wärme sich besser verteilt, wurde die Diode in etwas Alufolie gewickelt. Als Isolierung dienen zwei Stücke Silikonschlauch.
Ergebnisse
- Einfacher und schneller als mit dem Bügeleisen
- Zweiseitige Platinen lassen sich damit auch problemlos herstellen.
Download
Sicherheitshinweis:
In der Schaltung wird mit Netzspannung von 230V gearbeitet - Lebensgefahr !!!. Es ist höchste Vorsicht geboten !
Es versteht sich von selbst, dass ein derart modifiziertes Gerät nicht ohne Aufsicht betrieben werden darf. Benutzung wie immer auf eigene Gefahr.
laminator3.zip (245 KB) - Download (GPL)
Links
Thread auf Mikrocontroller.net, hier findet man Hinweise auf eventuell geeignete Laminatoren
Nachtrag 19.11.13
Mit einer aktuellen WinAVR-Installation lässt sich der Quellcode nicht mehr compilieren da sich die Parameter der fdevopen-Funktion geändert haben:
avr-gcc -g -Wall -Os -mmcu=atmega8 -c -o Laminator.o Laminator.c In file included from Laminator.c:39: p:/winavr/lib/gcc/../../avr/include/avr/delay.h:36:2: warning: #warning "This fi le has been moved to." Laminator.c: In function 'UART_Init': Laminator.c:66: warning: passing argument 1 of 'fdevopen' from incompatible poin ter type Laminator.c:66: error: too many arguments to function 'fdevopen' make.exe: *** [Laminator.o] Error 1
Dies wurde korrigiert.