leoniv (leoniv) wrote,
leoniv
leoniv

Categories:

Thorlabs LCC25 своими руками



Есть такая фирма - "Thorlabs", она выпускает разное научное оборудование. В том числе, контроллер для ЖК оптических элементов LCC25. Реальность такова, что заказать разработку такого контроллера с нуля с изготовлением вручную получается в 4 раза дешевле, чем купить готовое изделие.



Первым делом прикидываю примерную компоновку и выбираю корпус. Выбор пал на корпус Z-4A. У меня давно валялась готовая плата передней панели, которую я когда-то делал для генератора PG-862. Можно ее наконец-то пустить в дело и сэкономить немного времени. Эта плата как раз предназначалась для корпуса Z-4A. Все остальное по предварительным прикидкам тоже влезет.





Плата собрана на процессоре ATmega64, который в данном случае избыточен. Но много - не мало.



На этой плате ЖК-индикатор установлен на самых низких разъемах, которые удалось найти.



Для таких разъемов нужны короткие штырьки. С этим проблемы нет, пластмасса на штырьках просто сдвигается, а лишнее - откусывается.



Под индикатором есть немного места, чтобы разместить невысокий монтаж. В собранном виде это выглядит так:



Как всегда, на плате передней панели образовалась проблема согласования высоты компонентов. Кнопки и энкодер из-за индикатора оказались утопленными слишком глубоко. В ручку энкодера пришлось сделать пластиковую вставку высотой 4 мм, чтобы ручка не вставлялась слишком глубоко, а колпачки кнопок пришлось удлинить, склеив из двух. Эти колпачки диаметром 6 мм сразу имеют прямоугольное посадочное отверстие и хорошо подходят к таким переключателям. Хотя эти переключатели мне не нравятся своим большим ходом, от них я практически полностью отказался. Энкодер я когда-то из этой платы выпаял для других нужд, при этом пострадали площадки. Теперь пришлось энкодер впаивать вновь. Купил на рынке (примерно за 2.5$), внешне как две капли воды похож на Bourns PEC-16. Но аццки тугой. По ощущениям - как галетный переключатель. Встречался с чем-то похожим для энкодеров с алюминиевым валом. Но тут вал пластмассовый.



Саму переднюю панель делаю на основе штатной, что шла в комплекте с корпусом. На фото ниже готовая панель и инструменты, которые использовались для ее изготовления.



Сверлом 3 мм предварительно засверлился, затем фрезой 3 мм проделал отверстие для стекла дисплея. Также им засверливался для всех остальных отверстий, которые дальше делал ступенчатым сверлом. Это сверло - подарок на ДР от одного из читателей блога. Спасибо, сверло действительно мне очень помогает. Диаметр для разъемов - 12 мм, для кнопок - 6 мм, для ручки энкодера - 16 мм. Окончательную обработку отверстий делал развертками. Для этих ходовых диаметров все развертки есть. Последний этап - зенковка отверстий.

Следующий этап - изготовление стекла дисплея. Заготовку вырезал ножовкой из большого куска оргстекала, который не могу потратить уже много лет. Затем фрезерую контур. Лень снимать тиски, поэтому боковые грани обрабатываю длинной фрезой. Неправильно, зато быстро. И снимок получился очень романтическим.



С помощью цифрового штангеля размер стекла с первой попытки удалось подогнать к окну так, что стекло с трением вставлялось. Углы закруглил просто напильником, без него никуда.





Наклейку сделал по-быстрому на принтере и ламинировал шагреневой пленкой для холодного ламинирования. На снимке она немного бликует, на самом деле черный там получился вполне равномерный.



Чтобы ускорить дело, не стал возиться с рамкой дисплея с обратной стороны стекла, как делал раньше. Просто напечатал рамку на наклейке, а вырезал лишь среднюю часть, которая меньше стекла. Поэтому стекло оказалось возможным вклеить изнутри, оно держится самой наклейкой в области рамки.



Остальные отверстия в наклейке, как обычно, сделал скальпелем и полукруглым надфилем.



Задняя панель без изысков. Печатать специальную наклейку не стал, а сделал аппликацию из кусочков других наклеек, сделанных у рекламщиков, которые у меня накопились в большом количестве. Поскольку стоимость наклеек небольшая, всегда заказываю с запасом. На случай, если при наклейке что-то пойдет не так. Кстати, неплохой вариант - заказать наборчик универсальных наклеек со стандартными значками и надписями, которые можно применять во многих изделиях.



Клемму заземления решил сделать более культурно, чем в прошлый раз. Тогда там просто торчал винт, на который накручивалась гайка. Здесь в панели развальцевал латунную резьбовую втулку. Отжалел, такие втулки составляют невосполнимый запас.

С корпусом всё закончено, теперь дело за платой. Плата получилась довольно большая, почти на весь корпус, что еще больше омрачает процесс ее изготовления.



При разводке решил не использовать полигоны. Вообще. С ними потом проблемы: плохо лудить и неудобно к ним подпаиваться, а порой бывает, что слезет тонер и они подтравятся, потом вообще не лудятся. Полезность полигонов в плане уровня помех сильно преувеличена, по крайней мере, если не касаться ВЧ-техники.

Разводить платы, которые потом придется самому же и делать, крайне неприятно. Каждое переходное отверстие отдается болью в сердце. Его же потом сверлить, проклепывать, пропаивать. Короче, доставляет хлопот. Да и размер нельзя делать маленьким из-за неизбежной ошибки совмещения сторон. Поэтому разводка получается некрасивой, переходные расталкивают детали в стороны, что тоже осознавать неприятно. Подводить дорожки к компонентам сверху тоже можно далеко не ко всем. Например, маленькие электролиты можно приподнять над платой и подпаяться к ним сверху, а большие - нет. Такие места в разводке опять вызывают боль - потом будет эта возня с тоненькими проводочками в дырках и прочее. Ширина дорожек тоже вызывает беспокойство, слишком узкие не всегда хорошо получаются.

По возможности стараюсь все компоненты на плате размещать на одной стороне. Тогда проще паять плату, да и при настройке проще - все на виду. Но тут есть масса высоких компонентов (трансформатор, радиатор, электролиты), размещать SMD между ними не очень удобно. Поэтому пошел по другому пути, который обычно используют для односторонних плат - все SMD-компоненты разместил снизу. А все обычные - сверху. Дорожек сверху получилось очень немного. Была заманчивая мысль превратить плату в одностороннюю с перемычками, но это требует увеличения числа отверстий для перемычек, в плотных местах они не уместились. Да и "спрямление" перемычек тоже требует дополнительного труда при разводке. Так и быть, пусть будет двухсторонней.

Не раз здесь писал про поиски бумаги для LUT. Хорошие результаты показала тонкая глянцевая фотобумага Epson, но купить ее негде. Один знакомый дал попробовать какую-то очень крутую фотобумагу для струйников (не помню название). Попробовал - вообще не годится. Ее просто невозможно оторвать от платы, приутюжилась даже там, где нет тонера. Решил пойти другим путем. Вместо дорогущей Epson купить найдешевейшей бумаги. Она в избытке есть в киосках на рынке, причем любой плотности.



Сделал пробную печать - о чудо, рисунок прекрасно переносится, а бумага одним движением отстает от платы. Но тут другая беда - картридж в принтере стал как-то плохо печатать, края у дорожек стали размытые, черный цвет неплотный, возможно, заканчивается тонер. В итоге напечатал другим картриджем с левым порошком, для надежности на Lomond, которая дает самый надежный перенос. Потом, правда, почти час выскребал глянец между дорожками.

С совмещением сторон тоже интересные вещи. Пытался печатать обе стороны за один проход, размещая рядом два изображения. Получилось еще хуже. Измерения распечатки показали, что наибольшую погрешность принтер дает по длине листа - слева и справа масштаб не одинаковый. В результате самый хороший результат получил в два прохода, где лист второй раз заряжал с другой стороны. Учитывая, что один лист печатается зеркально и при совмещении его надо переворачивать, кривизна саму себя компенсирует.

Вытравилась плата вполне нормально, затем - сверление и фрезеровка контура с неприятной стеклотекстолитовой пылью. Затем - проклепывание переходных, сверлил их 0.7 мм, идеально подошла жила из провода сечением 0.35, который недавно купил на рынке. Теперь есть неограниченный запас перемычек для переходных. Последний этап - лужение. Теперь плату надо спаять, но это уже вполне по душе.

С изготовлением плат явно что-то надо делать. Ручное изготовление портит не только здоровье и нервы, но и делает приборы хуже, так как разводка зажата нормами переходных 0.7 мм. Настроен освоить заказ плат в Китае. Тут есть три проблемы. Первая - способ оплаты. Нужно сходить в банк и сделать пригодную для этого карточку. Вторая - временной лаг, эта проблема неустранимая, все равно придется иногда делать платы вручную. Третья - лимит на посылки в 22 евро, его легко перебрать с платами. А потом что, за каждую посылку доплачивать? Если бы это был только какой-то процент, еще бы ничего. Но там есть еще фиксированный сбор что-то около 5 евро. За каждую копеечную посылку придется доплачивать, это ставит крест на таких покупках.

Плата получилась вот такая:





Сверху она кажется пустынной, редко натыканные детали. Снизу плата более насыщенная:



Более крупным планом "аналоговое" место платы:



Здесь понадобилось высоковольтное питание, на этот раз ±30 В. Сделал на TL494, но уже купил в SOIC. Чашка RM-8. Ключи - IRLD120 в прикольных корпусах DIP-4. У преобразователя два выхода (+30 В и -30 В), здесь вполне уместно применить мифический дроссель групповой стабилизации. Резисторы в обратной связи поставил 1%, приятно наблюдать на выходе ровно +30.0 В и -30.0 В. В отличие от прошлого раза, здесь преобразователь заработал сразу ну просто идеально, осциллограммы во всех точках как из учебника.

Питание +5 В для цифровой части сделал впервые на MP1584EN по мотивам обсуждения в этом блоге. Преобразователь тоже сразу заработал как надо, впечатления сугубо положительные. Только он слишком мощный, от этого у SOIC-8 надо паять "пузо". Но я это делаю с помощью сплава Розе - подогрел дорожку рядом, и все припаяно. Или можно чуть погреть феном.

Аналоговый тракт простой: с помощью ШИМ формирую 2 опорных уровня. У прототипа LCC25 шаг установки составляет 1 мВ, но по результатам общения с заказчиком понял, что это скорее зло. Сделал 10 мВ для упрощения процесса установки. Хотя нет никаких проблем сделать и более мелкий шаг. Чтобы отвязаться от неточного и шумного напряжения питания процессора, ШИМ привязывается к опорному напряжению, которое формирует TL431. Привязка делается с помощью вентилей 74LVC1G125, которые терпят входные уровни выше питания. Дальше ШИМ фильтруется Баттервортом 2-го порядка. Выходы фильтров, а также их инвертированные с помощью отдельных ОУ копии подаются на аналоговый ключ, который и формирует выходной прямоугольный сигнал. Выходной усилитель - ничего особенного, со снятием сигнала с цепей питания ОУ. Постоянная составляющая, которой боятся ЖК-устройства, убирается с помощью интегратора на прецизионном ОУ OP177. Ну и на выходе реле, которое отключается на время переходных процессов. Если кому-то интересны подробности, все файлы есть тут, но их лучше не смотреть, особенно исходники - была включена оптимизация по времени написания.


Для связи с компьютером используется интерфейс USB, использовал готовую плату переходника на FT232RL и ADuM1201. Внутренности прибора в сборе выглядят так:







Ножевых клемм в плату шириной 4.8 мм купить так и не удалось, поэтому сетевые провода тупо впаял в плату. Клеммы есть на стороне выключателя. Ну и в корпусе все выглядит так:







Теперь - программирование. За основу взял прошивку PG-862, там много лишнего, долго выбрасывал. За красотой или компактностью программы не гнался, процессор тут с большим избытком. Главное - потраченное время, именно его старался минимизировать. В отличие от прототипа LCC25, который имеет гораздо большие габариты и множество кнопок, здесь нет отдельной кнопки для каждого параметра. Поэтому листаю их по кругу. Выбранный параметр индицируется стрелкой. Когда включается малый шаг перестройки (Fine), стрелка уменьшает свои размеры, специально создал свой символ в пользовательской части памяти дисплея.



Никаких интересных моментов в части программирования микроконтроллера не запомнилось - рутина рутиной. Дальше надо организовать связь с компьютером. Поскольку прибор будет использоваться в составе какого-то автоматизированного комплекса, от меня требуется DLL с набором функций управления. Набор простейший - Open Device, Close Device, Set Parameter, Get Parameter. Под покровом ночи писал эту DLL, в первый раз где-то допустил ошибку, все нормально компилируется, а экспортируемых функций нет. Почти в 6 утра слипающиеся глаза так и не смогли найти ошибку, пришлось тупо написать код еще раз, все заработало. Для проверки написал простейший GUI:



За окном рассвело и громко запели птицы, а я, уставший и довольный, наблюдал, как прибор исправно исполняет все команды, словно ни на что больше не способен.

Tags: electronics
Subscribe

  • Technics SL-P1200 - знаменитая "касса"

    Проигрыватель CD Technics SL-P1200 впервые появился в фирменном каталоге за 1986/1987 год. Он относится скорее к профессиональным аппаратам, чем к…

  • Technics SL-P10

    Про этот проигрыватель я уже писал. Тогда приводил его в качестве примера аппарата, не утратившего визуальную составляющую аналоговых аппаратов.…

  • Опультизм

    Приобретенным недавно CD-проигрывателем Technics SL-P720 я очень доволен. Как приятно, когда техника делает все так, как надо. Общение с аппаратом…

  • Post a new comment

    Error

    default userpic
    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 105 comments
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →

  • Technics SL-P1200 - знаменитая "касса"

    Проигрыватель CD Technics SL-P1200 впервые появился в фирменном каталоге за 1986/1987 год. Он относится скорее к профессиональным аппаратам, чем к…

  • Technics SL-P10

    Про этот проигрыватель я уже писал. Тогда приводил его в качестве примера аппарата, не утратившего визуальную составляющую аналоговых аппаратов.…

  • Опультизм

    Приобретенным недавно CD-проигрывателем Technics SL-P720 я очень доволен. Как приятно, когда техника делает все так, как надо. Общение с аппаратом…