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Ätzschalenschwenker

Beim Ätzen von Platinen mit Eisen-III-Chlorid kann man beobachten, dass die Ätzgeschwindigkeit nicht nur von der Temperatur, sondern im hohen Maß auch von der Durchmischung in der Lösung abhängt. Um das zeitraubende Schwenken der Lösung zu automatisieren, ist diese kleine Box entstanden.

Ansicht von unten in die Box

Im unteren Teil wurden ein umgewickelter Ringkerntransformator, eine kleine Platine mit einem PWM-Regler und ein Scheibenwischermotor verbaut. Der Motor stammt vom Frontscheibenwischer eines Opel Kombi. Die Wahl fiel auf besagten Motor, da er mechanisch fast wie geschaffen dafür ist. Durch das integrierte Schneckengetriebe besitzt er eine hohe Kraft bei gleichzeitigem langsamen Lauf. Auf der herausgeführten Welle ist schon passend eine kleine Kurbel montiert.

Um die restlichen Teile von der Kurbel zu entfernen, wurde diese einfach etwas kürzer gesägt. Nun hat sie etwa noch eine effektive Länge von 2,5cm. Zum Bewegen des Schwingbrettes wurde ein neues Loch in die Kurbel gebohrt und mit einer Schraube eine kleine Plastikrolle montiert.

Skizze von der Verschaltung im Motor

Im Getriebe sind ein Öffner und ein Schließer-Kontakt integriert. An einer kurzen Stelle pro Umdrehung werden erst der Öffner und dann der Schließer aktiviert. Mit Hilfe dieser Kontakte kann der Motor immer in der »Ruheposition« gestoppt werden. Dazu trennt erst der Öffner die Plusleitung, danach wird durch den Schließer der Motor kurzgeschlossen und abgebremst.

Der Motor hat im Gegensatz zu normalen DC-Motoren nicht zwei, sondern drei Kohlen am Kollektor. Dadurch sind zwei Geschwindigkeiten möglich. Um genügend Geschwindigkeit zu haben, wird der »schnellere« Anschluss für den Betrieb verwendet. Zum Abbremsen wird dagegen der »langsamere« Anschluss verwendet, da er dem Motor zuverlässiger anhält.

Bild von oben mit der Schwenkplatte

Der Motor sitzt nun unter dem Oberteil der Box. Durch das große Loch kommt die Welle nach oben. Rechts und links sind Schubladenauszüge, die das Schwenkbrett führen werden. Im Schwenkbrett muss nun über der Welle ein Schlitz eingearbeitet werden. Dieser muss gerade so breit sein, dass die Rolle in ihm laufen kann, ohne zu klemmen. Die Länge muss so sein, dass die Rolle weder rechts noch links an den Rand herankommt. Der Schlitz wird dann mit einem Alublech abgedeckt, da an der Rolle eine große Klemmgefahr besteht. Durch die Drehbewegung des Motors wird so das Brett in eine stete Hin- und Herbewegung von ca. 5cm versetzt.

Schaltplan der PWM Steuerung

Zur Steuerung der Geschwindigkeit wird eine Schaltung mit dem NE555 und einem IRF540 als Treiber verwendet. Auf die Geschwindigkeitsregelung sollte nicht verzichtet werden, da ein Einstellen der richtigen Geschwindigkeit für eine ausreichende Ausbildung einer Welle notwendig ist.

Videolink

In dem kurzen Video (30sec, 8MB) ist zu sehen, in welchem Bereich die Geschwindigkeit eingestellt werden kann und wie sich die Ätzflüssigkeit dann im Glas bewegt. Das Glas ist mit Klebeband auf der Plattform gesichert. Am Ende sieht man, dass durch die Kontakte im Motor die Plattform bündig mit dem Gehäuse stoppt.

Bei geringer Geschwindigkeit wird besonders der IRF heiß, bei höherer Geschwindigkeit eher der Gleichrichter und der Motor. Ein etwas größerer Kühlkörper sorgt hier für Linderung, der Motor scheint aber bei Höchstgeschwindigkeit nicht für Dauerbetrieb gedacht zu sein. Also maximal 30 Minuten Einschaltdauer und dann 20 Minuten Pause, ist aber vollkommen ausreichend.

Nachtrag: Bei den Belastungstests hat sich gezeigt, dass die Schubladenzüge nach drei Stunden bereits das erste Spiel aufweisen. Also schon nach gerade mal knapp 10.000 Zyklen. Um dieses Problem zu lösen, wurden die Kugelkäfige, welche jeweils zwei Reihen mit sechs Kugeln halten, verlängert. Dazu wurden sie in der Mitte aufgetrennt und mit einem Abstandshalter von 5cm wieder verbunden. Damit ist die Kugelreihe jetzt nicht mehr etwa 3cm, sondern 8cm lang. Dadurch können Drehmomente wesentlich besser aufgenommen werden und die Platte wird nun wieder stabil geführt. Diese Maßnahme sollte die Belastung auf die Schienen verringern und somit die Lebensdauer erhöhen.

Erstellt im Dezember 2010.