Ätzmaschine

Jeder, der selbst Layouts macht und Platinen herstellt (ätzt), der kann ein Lied davon singen. Das Ätzbad hat die falsche Temperatur oder man hat keine Vorrichtung, um das Ätzbad kontinuierlich in Bewegung zu halten. Man ist somit gezwungen selbst Hand anzulegen um das Bad zu bewegen. Das kann natürlich dauern und man schwenkt bis zu 1,5 Stunden die Ätzlösung. Bleibt man nicht ständig dabei, gibts Verätzungen, das Ätzbad beginnt zu kristalisieren oder andere Probleme machen die Platine unbrauchbar.
 
 

Handliche Ätzmaschine für Elektroniker Features Mikrokontroller-gesteuert Hub einstellbar Geschwindigkeit einstellbar Temperatur-Regelung (PI) Anzeige für Heizphase RS232-Schnittstelle Bootloader

Motivation

Es wird eine Ätzmaschine benötigt, soviel ist klar. Auf der Suche im Internet habe ich verschiedene Lösungen gesehen, die mir aber alle nicht so recht gefallen haben. Entweder waren die zu groß und unhandlich, unpraktisch oder zu aufwendig. Als Elektroniker sucht man natürlich nach einer Mikrokontroller gesteuerten Lösung. So habe ich mich entschlossen selbst eine Ätzmaschine zu bauen.

Hier ein paar Beispiele aus dem Internet:

Roboternetz.de
AVR-Projekte.de

Beschreibung

Im Innern des Holzgehäuse befindet sich die Elektronik und ein handelsüblicher Servo, wie er bei Conrad.de im Modellbau-Bereich erhältlich ist. Der Servo bewegt nun die oben aufliegende Platte unterschiedlich schnell und stark. Dies kann über die 2 Potentiometer an der Vorderseite (Hub / Speed) eingestellt werden. Die Seitenansicht zeigt einen Blick auf die Anschlüsse. Von Links nach rechts sind das der Strom-Anschluss. Hier wird eine stabilisierte Gleichspannung ab 9V benötigt. Die genaue Spannung richtet sich nach dem verwendetem Heizelement und kann bis zu 30V betragen. Der Strom richtet sich überwiedend nach dem Heizelement.
 
 

Frontansicht der Ätzmaschine

Seitenansicht

Innenansicht

Innenansicht

Daneben befindet sich der Anschluss Heizung. Hier kann eine Folienheizung (Best.-Nr: 532878) angeschlossen werden. Damit die jedoch angesteuert wird (ca. 1Hz - PWM), ist noch ein Temperatur-Sensor vom Typ KTY81-200 notwendig. Rechts befindet sich der RS232-Anschluss. Damit kann per PC die die Begrenzung der Heizleistung und der Temperatur-Sollwert eingestellt werden. Die mechanischen Anschläge des Servos als auch die Neutralstellung (Wippe waagerecht) kann sowokl per PC als auch über die Potentiometer am Gerät (Service-Mode) eingestellt werden. Alle hier verwendeten Bauteile einschließlich des externen Stecker-Netzteils (Best-Nr: 510524) sind bei Conrad erhältlich. Bei Reichelt gibts ein Einsteiger-Set zum Platinen ätzen. Diese Ätzschalen passen genau auf die Ätzmaschine.

Hier habe ich 2 Videos gedreht.
Video 1 und Video 2
 
 

Entwicklung

Der größte Zeitaufwand bei der Entwicklung war das Austüfteln des Gehäuse. Es sollte gerade groß genug sein, um eine Ätzschale (Für Eurokarten-Format) aufzunehmen. Die Wipp-Platte sollte an 2 Punkten aufliegen, um den Servo zu entlasten. Mit einem herkömmlichen Gehäuse ist das schwer umzusetzen. Deshalb habe ich mich für ein Holz-Gehäuse entschieden, dass leicht zu bearbeiten ist. Es wurden umfangreiche Pläne notwendig, um die Funktion (bewegliche Teile) sicher zu stellen. Um Bedienteile und Anschlüsse am Gehäuse montieren zu können, habe ich mich für eine aufgesetzte Platte aus Aluminium entschieden. Diese wurde ordentlich beschriftet, damit das nach etwas aussieht.

Die Software wurde mit BascomAVR entwickelt. Sie war schnell umzusetzen, da ich bereits aus dem Modellbau mit PPM-Decoder und PPM-Encoder Erfahrung sammeln konnte.

Die Erstellung der Gehäusepläne und der Schaltbilder wurden mit SPlan 5.0 erstellt. Das Platinen-Layout wurde mit Sprint-Layout 5,0 entworfen. Die Platine wurde mit dem Foto-Positiv-Verfahren belichtet. Da ich ja noch keine Ätzmaschine besaß, war das auch die letzte Platine, die ich von "Hand" gemacht habe.

Die Beschriftung der Panels (Aluplatten) wurde mit SPlan 5.0 erstellt. Im Copyshop habe ich das auf transparente, selbstklebende Folie drucken lassen. Die Folie wirde einfach auf die entsprechende Aluplatte ausgeklebt.
 
 
 

Erste Ergebnisse

Die erste Platine die mit dieser Ätzmaschine geätzt wurde, war der Prototy für ein RGB-Modul was ich zur Entwicklung eines TV-Ambient-Light benötigte. Die Ergebnisse sprechen für sich. Der Ätzvorgang wurde ohne Heizung durchgeführt und war mit neuer Ätzlösung nach ca. 30 Minuten beendet. Da man während der 30 Minuten Wartezeit entweder Däumchen drehen, oder etwas vernünftiges mit der gewonnenen Zeit anfangen kann, schage ich vor, den euforischen Erwartungszustand mit der Freundin zu teilen. (Kleiner Scherz am Rande!)

Saubere Ätzungen, keine Unterätzungen.
 
 

Da kann man nicht Meckern.

Die Wellenrichtung in dem Bad kann je nach Einstellung des Speed-Poti gelenkt werden. So sind Längs- und Querwellen genauso möglich wie Kreuzwellen. Bei letzterer Wellenform erreicht man eine kreisende Badbewegung. Welche der Methoden die effektivste Umspülung der Leiterplatte erlaubt und somit für kürzere Ätzzeiten sorgt, wurde nicht ermittelt. Gerne dürft ihr mir Eure Erfahrungsberichte oder Bilder von Nachbauten der Ätzmaschine per eMail zusenden. Interessante Beiträgen und Bilder würde ich gerne mit Absprache samt eurer eMail-Adresse veröffentlichen. EMail an bitte an Admin@MitchSoft.de.
 

Baupläne / Firmware / Handbuch

Der Bootloader 1.1 unterstützt jetzt die LED's der Ätzmschine als Statusanzeige.
Die Firmware 2.0 wurde überarbeitet, Bugs entfernt und neue Features hinzugefügt. Das wichtigste: So ist jetzt die Debug-Funktion erweitert worden. Die Interval-Zeit für Datenausgabe ist einstellbar. Das CSV-Format wurde um 3 Einträge erweitert, Die ScanTime wird im Logfile mit notiert.. Temperatur-Regelung jetzt als PI-Regler realisiert. Bei Hub = 0 wird jetzt die Heizung abgeschaltet.

Pläne, Layouts, Firmware zum Nachbau

Dokument	Format	Beschreibung
Schaltbild	PDF	Schaltbild zur Ätzmaschine
Layout	PDF	Layout und Bestüclunsplan
Gehäuse	ZIP	Zeichnungen des Gehäuse (Holz) einschließlich Alu-Panels
Beschriftung	ZIP	Folien für Beschriftung des Seiten- und Prontpanels
Firmware 1.0 Firmware 1.1 Bootloader 1.0 Handbuch	ZIP PDF	HEX und BIN-File zum Brennen des ATmega8 Firmware 1.0 und 1.1. und Bootloader 1.0. Handbuch zur Ätzmaschine
Firmware 2.0 Bootloader 1.1 Handbuch	ZIP PDF	Verbesserter Bootloader und überarbeitete Firmware mit neuen Features einschließlich Handbuch.  Bei Verwendung des Bootloaders bitte das Handbuch lesen. Besonders den Abschnitt über das Einspielen des Bootloaders bezüglich Fuse- und Lockbits. Versions - History ist im Handbuch zu finden.

Hinweis: Der Speicher des ATmega ist proppe voll. Ganze 6 freie Byte liegen noch zwischen dem Firmware-Ende und dem Bootloader. An Erweiterungen ist da nicht mehr zu denken.
 

Für Eagle-Benutzer

Aufgrund der Beliebtheit der Ätzmaschine habe ich micht entschlossen, das mit Sprint-Layout erstellte Layout in ein Eagle-Layout umzusetzen. Es ist nicht geprüft und kann deshalb Fehler enthalten. Die Verteilung der Bauteile wurde dem ursprünglichen Layout nachempfunden, auch die Platinengröße und der Lochabstand der Befestigungsbohrungen sind identisch.

Hier eine kleine Vorschau auf die Platine

Eagle-Datei als Download

Board-Datei und Schaltbild Das Handbuch ist mit obigem identisch. Firmware 2.0 verwenden.

Bei Fehler in der Eagledatei wenden Sie sich bitte an den Admin dieser Seite.
 
 

Schlusswort

Der Nachbau geschieht auf eigene Gefahr. Eine komerzielle Vermarktung der Ätzmaschine ist nicht erlaubt und bedarf meiner Zustimmung. Privatpersonen ist es gestattet, die Pläne/Anleitungen zum Nachbau zu verwenden. Die Baupläne dürfen in unveränderter Form weiter gegeben werden. Abänderungen der Baupläne und anschließende Weitergabe ich nicht gestattet.

Ich wünsche viel Spaß beim Nachbau der Ätzmaschine.
 
 

Nachbauten

Andreas Burnickl (aus Neumarkt nahe Nürnberg / Oberpfalz)

Copyright M.Ruhwald @ 2009

www.MitchSoft.de