Литейная центрифуга своими руками

Пользователь
Регистрация: 01.10.2010
Откуда: Предгорья Алтая

Сообщений: 8628
В друзьях у: 21
Голосов: 803 / 33

Пользователь
Регистрация: 13.03.2010

Сообщений: 219
В друзьях у: 0
Голосов: 1 / 0

Пользователь
Регистрация: 22.09.2009
Откуда: с Волги

Сообщений: 913
В друзьях у: 1
Голосов: 55 / 9

Пользователь
Регистрация: 13.03.2010

Сообщений: 219
В друзьях у: 0
Голосов: 1 / 0

Пользователь
Регистрация: 03.05.2006

Сообщений: 1349
В друзьях у: 4
Голосов: 78 / 11

Пользователь
Регистрация: 01.10.2010
Откуда: Предгорья Алтая

Сообщений: 8628
В друзьях у: 21
Голосов: 803 / 33

Пользователь
Регистрация: 03.05.2006

Сообщений: 1349
В друзьях у: 4
Голосов: 78 / 11

Пользователь
Регистрация: 24.02.2009
Откуда: Москва

Сообщений: 387
В друзьях у: 0
Голосов: 5 / 0

Пользователь
Регистрация: 31.10.2010

Сообщений: 45
В друзьях у: 0
Голосов: 0 / 0

Пользователь
Регистрация: 24.02.2009
Откуда: Москва

Сообщений: 387
В друзьях у: 0
Голосов: 5 / 0

Пользователь
Регистрация: 01.10.2010
Откуда: Предгорья Алтая

Сообщений: 8628
В друзьях у: 21
Голосов: 803 / 33

Пользователь
Регистрация: 22.09.2009
Откуда: с Волги

Сообщений: 913
В друзьях у: 1
Голосов: 55 / 9

Пользователь
Регистрация: 22.09.2009
Откуда: с Волги

Сообщений: 913
В друзьях у: 1
Голосов: 55 / 9

Источник

МИКРОЛИТЬЁ НА ДОМУ

Моделист-конструктор 2002 №12

Литых деталей из цветных металлов и их сплавов в технике применяется немало, в том числе достаточно сложных и миниатюрных, серийный выпуск которых могут себе позволить лишь предприятия с прецизионной технологией. Однако единичное (или даже мелкосерийное) микролитье вполне под силу организовать и на дому. С современной технологией, оказывается, может соперничать старинный способ литья под давлением с помощью незамысловатой ручной центрифуги.

Практически все, что нужно для такого микролитья, может быть изготовлено своими руками. Затраты — минимальные.

Действительно, требующаяся при литье опока в данном случае — это отрезок обычной стальной трубы диаметром 50-60 мм и с толщиной стенок 2-3 мм. Для литья изделий разной величины хорошо иметь несколько опок различного диаметра при условии, что каждая свободно умещается в бадейке центрифуги. При наличии такого набора можно отливать по очереди целую серию деталей.

Под стать опоке по простоте и центрифуга. Деревянная ручка её имеет длину порядка 200 мм и диаметр 20-30 мм. В осевое отверстие ручки вставлен болт М8. К нему с помощью законтренной гайки прикреплена металлическая серьга так, чтобы и ручка, и серьга легко вращались, не мешая друг другу.

К серьге на коромысле из 6-мм стальной проволоки подвешена бадейка для опоки. Борт бадейки изготовлен из 60-мм отрезка стальной трубы 80×3 мм, а приварное днище — из стального листа толщиной 3 мм. Дужка высотой 200 мм — из той же 6-мм стальной проволоки.

Технология получения качественного микролитья пол давлением из цветных металлов и сплавов с помощью ручной центрифуги:

1 — болт-ось; 2 — деревянная ручка; 3 — металлическая, легко вращающаяся серьга; 4- законтренная гайка; 5 — стальное проволочное коромысло; 6 — дужка; 7 — борт бадейки; 8 — днище бадейки; 9 — опока; 10 — формовочная масса; 11 — восковая модель; 12 — восковой шарик с технологическими проволочными штифтами; 13 — литьевая форма с литниковыми каналами, образовавшаяся после выплавления воска и удаления штифтов; 14 — расплавляемый металл (сплав); 15 — пламя бензиновой горелки;
заполнение формы расплавом при вращении центрифуги и последующие операции по извлечению и доводке готового изделия не показаны.

Чтобы уверенно пользоваться такой центрифугой, надо сначала немного потренироваться, вспомнив, как в школьные годы в физкабинете доводилось крутить на бечевке ведерко с водой при изучении центробежной силы.

Правда, теперь вместо бечевки и ведерка с водой в руках самодельная центрифуга с бадейкой, на днище которой — пластмассовый (чтобы не разбился) стаканчик. Но вода в нём обыч-

ная, какая была в школьных экспериментах по физике. И действие центробежной силы аналогичное. Крепко удерживая рукоятку, надо вращать всю цепь (серьга — коромысло — бадейка и сосуд с водой) вокруг болта-оси, стараясь не пролить ни капли.

Приноровившись, впоследствии можно иметь дело уже не с водой, а с расплавленным цветным металлом (или сплавом), который станет вдавливаться центробежной силой через литниковые каналы в литьевую полость в опоке, установленной в бадейке вместо пластмассового стаканчика.

Самое, пожалуй, сложное и трудоёмкое в микролитейном деле — это изготовление объемной, в натуральную величину восковой модели. Лепится такая из воска вручную, с использованием нагретого глазного скальпеля или горячей штопальной иглы. С предельной тщательностью прорабатываются даже мелкие детали, ведь расплавленный металл (а равно и любой сплав) ошибок и неряшливости не прощает. Более того, отливка, выполняемая на центрифуге под давлением, проявляет все огрехи модели!

В своей практике я использую восковые модели, высота у которых не более 40, а диаметр — 50 мм. При этом стараюсь соблюдать соразмерность, чтобы масса металла в отливке не превышала 40 г. Ограничения обусловлены в основном небольшой мощностью горелки, используемой мною для плавки.

Исходя из сложившихся соразмерностей, не забываю и об использовании справочных данных. В частности, отливаю серебряные фигурки, ориентируясь на плотность воска и серебра.

Восковую модель кладу на весы ВЛР-200. Показания весов умножаю на 12 и узнаю массу будущей отливки из серебра. Коэффициент 12 беру как слегка завышенный, поэтому 2-3 грамма металла в черновом полуфабрикате будут лишними. Но такой запас вполне оправдан, ибо лучше иметь небольшой излишек (обычно весь он уходит на неизбежные «иглы», кристаллизирующиеся в литниковых каналах), который впоследствии легко отрезать от уже вылитой фигурки, чем не добрать серебра и испортить изделие вместе с моделью.

В разных местах в восковую модель втыкаю нагретые металлические штифты толщиной 1 мм и длиной 60-80 мм. Обычно таких (чисто вспомогательных) элементов требуется от 5 до 8 штук. Рекомендуемый для них материал — полированная проволока из нержавеющей стали или нихрома. Верхние концы штифтов соединяю кусочком воска.

Учитывая габариты модели, подбираю опоку. Её высота такая, чтобы расстояние между воображаемым дном и моделью составляло 10-15 мм, а в верхней части формовочной массы располагалась литниковая чаша для плавки металла.

Формовочную массу готовлю из двух частей гипса и одной — талька или тщательно размолотой пемзы. Состав хорошо перемешиваю, после чего засыпаю в воду. Формовочная масса должна иметь консистенцию сметаны.

Ставлю опоку на ровный лист пластика и вливаю в неё формовочную

массу. Затем беру восковую модель за штифты и с легкой вибрацией погружаю (чтобы удалить пузырьки воздуха) в еще не затвердевшую «сметану». Не раньше чем через полчаса скальпелем вырезаю (не вынимая штифтов) литниковую чашу, она дол-

жна впоследствии вместить в себя ровно столько металла, сколько нужно для отливаемого изделия.

После изготовления литниковой чаши аккуратно удаляю плоскогубцами теперь уже ненужные штифты. На их месте остаются литниковые каналы, веером расходящиеся от центра литниковой чаши, причем у каждого — самостоятельный выход к своему участку модели.

Для удаления воска из гипсовой опоки помещаю её на электроплитку (литниковыми каналами вниз) и, неплотно накрыв керамической тарелкой, в течение 1-1,5 ч довожу температуру спекающейся формовочной массы до 350°С.

После выплавления воска нагрев не прекращаю. Наоборот, продолжаю жечь бензиновой горелкой опоку, положенную боком на асбестовое полотно, до полного удаления воска.

Лишь с основательным прогревом, характеризующимся хорошо заметным покраснением стенок, переношу опоку в ручную центрифугу. В литниковую чашу аккуратно закладываю нужное количество металла и начинаю его плавку. Для этого использую бензиновую горелку с температурой факела не менее 1200-1500°С.

В узкие литниковые каналы плавящийся металл сам по себе, конечно же, не идёт. Для этого нужна придавливающая его ко дну чаши сила. Например, центробежная, которая возникнет при вращении в центрифуге.

И действительно. Когда расплав становится похожим на подвижный ртутный шарик, собравшийся в литниковой чаше, начинаю быстро вращать центрифугу — и металл устремляется в форму. Как правило, двадцати оборотов центрифуги достаточно, чтобы расплав заполнил всю форму.

Для охлаждения и извлечения готовой отливки подставляю горячую опоку под струю воды, направленную в литниковую чашу. От резкого перепада температуры форма тут же разрушается. Аккуратно достаю отливку из обломков, окончательно остужаю, обрабатываю мелкой наждачной шкуркой, полирую пастой ГОИ и довожу до блеска шинельным сукном.

Источник

Лабораторную центрифугу заменили «вертушкой» из бумаги

Saad Bhamla et al., / Stanford University

Ученые их Стэнфордского университета предложили использовать вместо лабораторной электроцентрифуги самодельное устройство, доступное для изготовления из подручных материалов и работающее по принципу детской «вертушки», также известной как «крутилка» и «жужжалка». Статья опубликована в Nature Biomedical Engineering.

Лабораторные центрифуги используются для отделения материалов, имеющих разную плотность. Центрифуги могут использоваться, например, для отделения крови и плазмы, выявления паразитов в крови или для осаждения ДНК. Несмотря на широкое использование центрифуг в диагностике, такое оборудование может быть использовано далеко не всегда, особенно в экономически слабо развитых странах — во-первых, центрифуга может быть слишком дорогим оборудованием, во-вторых, для ее работы необходимо подключение к электросети, что тоже не всегда возможно. Для того, чтобы решить обе эти проблемы, авторы новой статьи предложили использовать самодельную центрифугу с ручным приводом.

Ученые назвали свое изобретение paperfuge («бумагофуга»). Устройство работает по принципу «крутилки», известной человечеству еще с бронзового века — в отверстия в центре диска продевается веревка, которая закручивается в одну из сторон, после чего достаточно растягивать в стороны и отпускать веревку, чтобы диск вращался на высоких оборотах в разные стороны.

Первый прототип авторы изготовили из двух бумажных дисков, на внутреннюю поверхность одного из которых для удерживания пробирок вклеили кармашки, сделанные из питьевых трубочек и запаянные эпоксидной смолой. На внутреннюю поверхность дисков также нанесли текстильную застежку-«липучку», а снаружи дисков на леску надели акриловые пуговицы, чтобы она при перекручивании не порвала бумагу. Второй прототип по такому же принципу ученые изготовили с помощью 3D-принтера, однако в нем отдельно предусмотрели смотровое окошко, чтобы была возможность поместить материал под микроскоп, не извлекая пробирку из ручной центрифуги.

Определение гематокрита с помощью Paperfuge занимает всего 90 секунд.

Saad Bhamla et al., / Stanford University

Тег video не поддерживается вашим браузером.

Во втором эксперименте ученые использовали кровь с паразитом Plasmodium falciparum, который вызывает малярию. После 15 минут вращения пробирок присутствие паразита удалось определить в верхней (ближней к центру диска) части пробирки методом флуоресцентной микроскопии. Для сравнения ученые также использовали коммерческую центрифугу стоимостью около двух с половиной тысяч долларов, которая разделила кровь за пять минут, и после сравнения результатов авторы пришли к выводу о хорошем количественном согласии.

Согласно расчетам исследователей, при массовом производстве от 10 тысяч экземпляров стоимость одной бумажной центрифуги составит менее 20 центов. При этом в проведенных экспериментах «бумагофуга» развивала до 125000 оборотов в минуту с теоретическим пределом в миллион оборотов, в то время как электрические лабораторные центрифуги начального уровня обычно могут достичь частоты вращения до пяти тысяч оборотов в минуту. Также авторы отмечают, что им на примере двух диагностических процедур удалось доказать, что «бумагофуга» может использоваться как заменитель электрическим центрифугам.

В некоторых случаях ученым удается использовать и другие методы, позволяющие отказаться от лабораторного оборудования. Например, в 2015 году исследователи из Университета Квинсленда разработали экспресс-тест для обнаружения патогенов по ДНК с помощью флокуляции, что позволяет отказаться от амплификатора. Предполагается, что такой тест сможет заменить в полевых условиях сложные лабораторные исследования и обнаружит ДНК почти в любом образце крови, слюны или почвы.

Источник

Как сделать лабораторную центрифугу своими руками

Лабораторную центрифугу заменили «вертушкой» из бумаги

Saad Bhamla et al., / Stanford University

Ученые их Стэнфордского университета предложили использовать вместо лабораторной электроцентрифуги самодельное устройство, доступное для изготовления из подручных материалов и работающее по принципу детской «вертушки», также известной как «крутилка» и «жужжалка». Статья опубликована в Nature Biomedical Engineering.

Лабораторные центрифуги используются для отделения материалов, имеющих разную плотность. Центрифуги могут использоваться, например, для отделения крови и плазмы, выявления паразитов в крови или для осаждения ДНК. Несмотря на широкое использование центрифуг в диагностике, такое оборудование может быть использовано далеко не всегда, особенно в экономически слабо развитых странах — во-первых, центрифуга может быть слишком дорогим оборудованием, во-вторых, для ее работы необходимо подключение к электросети, что тоже не всегда возможно. Для того, чтобы решить обе эти проблемы, авторы новой статьи предложили использовать самодельную центрифугу с ручным приводом.

Ученые назвали свое изобретение paperfuge («бумагофуга»). Устройство работает по принципу «крутилки», известной человечеству еще с бронзового века — в отверстия в центре диска продевается веревка, которая закручивается в одну из сторон, после чего достаточно растягивать в стороны и отпускать веревку, чтобы диск вращался на высоких оборотах в разные стороны.

Первый прототип авторы изготовили из двух бумажных дисков, на внутреннюю поверхность одного из которых для удерживания пробирок вклеили кармашки, сделанные из питьевых трубочек и запаянные эпоксидной смолой. На внутреннюю поверхность дисков также нанесли текстильную застежку-«липучку», а снаружи дисков на леску надели акриловые пуговицы, чтобы она при перекручивании не порвала бумагу. Второй прототип по такому же принципу ученые изготовили с помощью 3D-принтера, однако в нем отдельно предусмотрели смотровое окошко, чтобы была возможность поместить материал под микроскоп, не извлекая пробирку из ручной центрифуги.

Определение гематокрита с помощью Paperfuge занимает всего 90 секунд.

Saad Bhamla et al., / Stanford University

Тег video не поддерживается вашим браузером.

Во втором эксперименте ученые использовали кровь с паразитом Plasmodium falciparum, который вызывает малярию. После 15 минут вращения пробирок присутствие паразита удалось определить в верхней (ближней к центру диска) части пробирки методом флуоресцентной микроскопии. Для сравнения ученые также использовали коммерческую центрифугу стоимостью около двух с половиной тысяч долларов, которая разделила кровь за пять минут, и после сравнения результатов авторы пришли к выводу о хорошем количественном согласии.

Согласно расчетам исследователей, при массовом производстве от 10 тысяч экземпляров стоимость одной бумажной центрифуги составит менее 20 центов. При этом в проведенных экспериментах «бумагофуга» развивала до 125000 оборотов в минуту с теоретическим пределом в миллион оборотов, в то время как электрические лабораторные центрифуги начального уровня обычно могут достичь частоты вращения до пяти тысяч оборотов в минуту. Также авторы отмечают, что им на примере двух диагностических процедур удалось доказать, что «бумагофуга» может использоваться как заменитель электрическим центрифугам.

В некоторых случаях ученым удается использовать и другие методы, позволяющие отказаться от лабораторного оборудования. Например, в 2015 году исследователи из Университета Квинсленда разработали экспресс-тест для обнаружения патогенов по ДНК с помощью флокуляции, что позволяет отказаться от амплификатора. Предполагается, что такой тест сможет заменить в полевых условиях сложные лабораторные исследования и обнаружит ДНК почти в любом образце крови, слюны или почвы.

Центрифуга для нанесения фоторезиста от «КустарГаражКолхоз»

В этом обзоре я поведаю о том, как собрать аналог центрифуги для нанесения фоторезиста в 50 раз дешевле ее минимальной стоимости.

Если интересно, милости прошу.

P.S. Много букв и фото.

В одном из предыдущих обзоров я восстанавливал установку фотолитографии и в конце собирал центрифугу из HDD.
Старая центрифуга отошла в электронный рай, а это значит, что пришло время для очередного колхоза…

Небольшое отступление: Мы используем центрифугу, для нанесения фоторезиста на ситалловые подложки с пленками PbSe (селенид свинца) и PbS (сульфид свинца), чтобы потом можно было провести процесс фотолитографии, другими словами — сделать ИК датчик для измерения температуры колесных пар, проходящего ЖД состава (это только один из способов применения датчика).
Все процессоры делают так же: на кремниевую пластину автоматизированной центрифугой наносится фоторезист, потом идет процесс фотолитографии, далее смывка остатков и процесс повторяется, пока не будет сформирован чип.

Чтобы было меньше вопросов, рекомендую сначала ознакомиться с обзором по фотолитографии, там есть ответы на большинство вопросов. Ну или если интересен сам процесс фотолитографии.

Как говорит Википедия, есть 3 способа нанесения фоторезиста: центрифугирование, окунание и аэрозольное распыление (можно почитать тут).

Несомненным лидером по качеству нанесенного слоя является центрифугирование, т.е. нанесение жидкого фоторезиста на центрифуге. Несомненно еще есть пленочные фоторезисты, но они не могут обеспечить требуемого качества рисунки на очень мелких деталях.

Для нанесения покрытия используются центрифуги типа SPIN, Polos и т.д.
Минимальный ценник, на самую дешевую модель около 5000$.

Типа такой:

О цене на автоматические системы нанесения и смывки мы тут уже не говорим.
Если есть лишняя квартира, то можно и прикупить одну себе ))))

Дак что же они умеют за 5000 зелени и больше?
— выдают большие обороты (примерно до 15000 об.мин.) с точностью поддержания ± 1-2 оборота;
— вакуумный прижим подложки (отдельным компрессором);
— разные настраиваемые программы для управления вращением.
Ну собственно и все…

Для наших же целей нужна центрифуга с постоянной скоростью вращения 3000 об.мин, скоростью разгона не более 350 мс и простым таймером на отключение. Вакуумный прижим мы так же пропустим, т.к. это сложно.

Включаем передачу «Очумелые ручки» и идем за покупками.

Для сборки нам понадобиться:
1) Двигатель
2) Корпус
3) Таймер времени с реле
4) Держатель для подложек
5) Прочая мелочевка (кнопки, переключатели, провода, бп от мобильного и т.д.)

Гистерезисный двигатель покупался на Avito за 600р + 250р. доставка.
Модель Г-31А
Обороты 3000 об./минуту
Конденсатор 2uF
Made in USSR

Ссылка на товар
Цена: 12.48$ за 5 штук (покупал за 11,88, когда еще один Вашингтон стоил около 30 рублей)
Модель Nano v3.0

Не знаю, что еще можно сказать.
Информации в интернете воз и маленькая тележка.

Ссылка на товар
Цена: 0,77$ за 1 шт + доставка 0,91$ (брал 5 штук по 0.75 с бесплатной доставкой)

Модель TM1637
Цвет дисплея — красный
Питание 5В

Нормальная библиотека для работы с дисплеем: качать тут

Ссылка на товар
Цена: 4,28$ за 5 штук (покупал за 3,47 с бесплатной доставкой)

Размеры 43мм х 21мм х 15мм (Длина х Ширина х Высота)
Входное напряжение от 4,5V до 40V
Выходное напряжение от 1,25V до 35V
Ток до 3А (с радиатором, но лучше выше 2 не подниматься)

Сборка часть 1 (Корпус и проводка)

В строительном магазине (Леруа Мерлен) были куплены и там же распилены ЛДСП панели.
После покупки был такой кураж, что я его сразу же и собрал.
Изначально панель имела размеры 800х400 и мне ее распилили пополам.
Только дома я понял, что 400х400 это как-то многовато, но переделывать уже было лень. Тем более в магазине пилят на распиловочном станке, а я со своими кривыми руками церкуляркой, так красиво и ровно сделать не смогу.

Чтобы не запутаться в проводах, накидал схему центрифуги.

NPN транзистор я взял из старой базы от радиотелефона, уж какой был. Ехать в радиомагазин было очень и очень лениво.
С блоком питания, та же история, что нашел, то и поставил.
Понижайку поставил потому, что Arduino слегка глючил из-за завышенного напряжения.

Вернемся к сборке…
БП и конденсатор засунул в распределительную коробку, под двигатель поставил кусок вентиляции (чего только не найдешь в кладовке).

Для тяжести конструкции и гашения вибраций зальем все цементом, но т.к. цемент надо покупать, зальем все наливным полом (ах дивная кладовка, сколько ты таишь секретов. ).

Сохла эта бяка около недели

На этом сборка корпуса закончилась, переходим к блоку управления.

Сборка часть 2 (Блок управления)

Для начала врежем дисплей и кнопки в пластиковый корпус.
Кнопки: старт, стоп, плюс, минус, сброс, выключатель.

Общий вид центрифуги

Далее начинается кино 18+
Мешанина проводов и литр горячих соплей.

Для прошивки Arduino, проковырял отверстие.

Воткнул в розетку, ардуинка заморгала стоковой программкой.
Вроде ничего не спалил )))
Пора переходить к прошивке.

Сборка часть 3 (прошивка)

Это третий или четвертый раз, когда я программирую на Arduino в своей жизни.
Пара роликов с YouTube и ты уже почти «профи».
Один вечер потратил на прошивку, второй на поиск нормальной библиотеки для дисплея (качать тут). Со стандартной, дисплей включался только после нажатия на кнопку сброса ардуино.

Комментарии постарался расставить по максимуму, чтобы даже я сам потом понял )))

//————дисплей TM1637————
#include //подключаем библиотеку для работы с диплеем
#include
#define CLK 2 //пин дисплея
#define DIO 3 //пин дисплея
SevenSegmentExtended disp(CLK,DIO); //обозвать дисплей disp
//————дисплей TM1637————

//————кнопки————
byte butt_plus = 4; //состояние кнопки (+)
byte butt_minus = 5; //состояние кнопки (-)
byte butt_stop = 6; //состояние кнопки (Stop)
byte butt_start = 7; //состояние кнопки (Start)
byte butt_all = 11; //питание всех кнопок
//————кнопки————

//————переменные————
boolean startMotor = false;
unsigned long timeStart = 0;
int timeEdit = 0;
int oldTimeEdit = 0;
int timer = 0;
boolean displayStartS = false;
//————переменные————

//Если нажали на кнопку (-)
if (digitalRead(butt_minus) == LOW)

//Если нажали на кнопку (Start)
if (digitalRead(butt_start) == LOW)
>
>

//Функция для выключения реле
void stopMotor ()

//Функция для изменения таймера
void editTimer (boolean edit)
else

//Ограничим верхнее значение 10 минутами
if (timer > maxLimit)
>
else

else

Нанесенный фоторезист выглядит примерно так (тонкая блестящая пленка):

Что мы в итоге хотим получить (подложка со стравленной пленкой и контактами для пайки).
Это фото старых образцов:

Ну и фото конечного продукта — светочувствительный ИК датчик:

Небольшая демонстрация работы центрифуги.

Некоторые минусы и недочеты:
1) Габариты корпуса можно было сделать и меньше — это косяк проектирования, который было просто лень переделывать;
2) Выбранный двигатель позволяет выдавать, только одну скорость. При его замене, можно получить более гибкую систему и настройку оборотов;
3) Держатель так же имеет ряд минусов, в сравнении с вакуумным прижимом (возможные наплывы фоторезиста на углах, царапает края подложки и т.д.). Но такой прижим очень сложно спроектировать и реализовать в кустарных условиях.

Сейчас центрифуга находится в университете, там на ней студенты отрабатывают лабы.
Попутно, на замену металлу, изготавливаются лапки держателя из текстолита и фторопласта, чтобы не царапать пленку металлом.
После тестирования и выявления каких-либо недочетов, заберем ее обратно, уже для отработки полного производственного цикла изготовления фоточувствительных элементов.

Центрифуга для нанесения фоторезиста от «КустарГаражКолхоз»

В этом обзоре я поведаю о том, как собрать аналог центрифуги для нанесения фоторезиста в 50 раз дешевле ее минимальной стоимости.

Если интересно, милости прошу.

P.S. Много букв и фото.

В одном из предыдущих обзоров я восстанавливал установку фотолитографии и в конце собирал центрифугу из HDD.
Старая центрифуга отошла в электронный рай, а это значит, что пришло время для очередного колхоза…

Небольшое отступление: Мы используем центрифугу, для нанесения фоторезиста на ситалловые подложки с пленками PbSe (селенид свинца) и PbS (сульфид свинца), чтобы потом можно было провести процесс фотолитографии, другими словами — сделать ИК датчик для измерения температуры колесных пар, проходящего ЖД состава (это только один из способов применения датчика).
Все процессоры делают так же: на кремниевую пластину автоматизированной центрифугой наносится фоторезист, потом идет процесс фотолитографии, далее смывка остатков и процесс повторяется, пока не будет сформирован чип.

Чтобы было меньше вопросов, рекомендую сначала ознакомиться с обзором по фотолитографии, там есть ответы на большинство вопросов. Ну или если интересен сам процесс фотолитографии.

Как говорит Википедия, есть 3 способа нанесения фоторезиста: центрифугирование, окунание и аэрозольное распыление (можно почитать тут).

Несомненным лидером по качеству нанесенного слоя является центрифугирование, т.е. нанесение жидкого фоторезиста на центрифуге. Несомненно еще есть пленочные фоторезисты, но они не могут обеспечить требуемого качества рисунки на очень мелких деталях.

Для нанесения покрытия используются центрифуги типа SPIN, Polos и т.д.
Минимальный ценник, на самую дешевую модель около 5000$.

Типа такой:

О цене на автоматические системы нанесения и смывки мы тут уже не говорим.
Если есть лишняя квартира, то можно и прикупить одну себе ))))

Дак что же они умеют за 5000 зелени и больше?
— выдают большие обороты (примерно до 15000 об.мин.) с точностью поддержания ± 1-2 оборота;
— вакуумный прижим подложки (отдельным компрессором);
— разные настраиваемые программы для управления вращением.
Ну собственно и все…

Для наших же целей нужна центрифуга с постоянной скоростью вращения 3000 об.мин, скоростью разгона не более 350 мс и простым таймером на отключение. Вакуумный прижим мы так же пропустим, т.к. это сложно.

Включаем передачу «Очумелые ручки» и идем за покупками.

Для сборки нам понадобиться:
1) Двигатель
2) Корпус
3) Таймер времени с реле
4) Держатель для подложек
5) Прочая мелочевка (кнопки, переключатели, провода, бп от мобильного и т.д.)

Гистерезисный двигатель покупался на Avito за 600р + 250р. доставка.
Модель Г-31А
Обороты 3000 об./минуту
Конденсатор 2uF
Made in USSR

Ссылка на товар
Цена: 12.48$ за 5 штук (покупал за 11,88, когда еще один Вашингтон стоил около 30 рублей)
Модель Nano v3.0

Не знаю, что еще можно сказать.
Информации в интернете воз и маленькая тележка.

Ссылка на товар
Цена: 0,77$ за 1 шт + доставка 0,91$ (брал 5 штук по 0.75 с бесплатной доставкой)

Модель TM1637
Цвет дисплея — красный
Питание 5В

Нормальная библиотека для работы с дисплеем: качать тут

Ссылка на товар
Цена: 4,28$ за 5 штук (покупал за 3,47 с бесплатной доставкой)

Размеры 43мм х 21мм х 15мм (Длина х Ширина х Высота)
Входное напряжение от 4,5V до 40V
Выходное напряжение от 1,25V до 35V
Ток до 3А (с радиатором, но лучше выше 2 не подниматься)

Сборка часть 1 (Корпус и проводка)

В строительном магазине (Леруа Мерлен) были куплены и там же распилены ЛДСП панели.
После покупки был такой кураж, что я его сразу же и собрал.
Изначально панель имела размеры 800х400 и мне ее распилили пополам.
Только дома я понял, что 400х400 это как-то многовато, но переделывать уже было лень. Тем более в магазине пилят на распиловочном станке, а я со своими кривыми руками церкуляркой, так красиво и ровно сделать не смогу.

Чтобы не запутаться в проводах, накидал схему центрифуги.

NPN транзистор я взял из старой базы от радиотелефона, уж какой был. Ехать в радиомагазин было очень и очень лениво.
С блоком питания, та же история, что нашел, то и поставил.
Понижайку поставил потому, что Arduino слегка глючил из-за завышенного напряжения.

Вернемся к сборке…
БП и конденсатор засунул в распределительную коробку, под двигатель поставил кусок вентиляции (чего только не найдешь в кладовке).

Для тяжести конструкции и гашения вибраций зальем все цементом, но т.к. цемент надо покупать, зальем все наливным полом (ах дивная кладовка, сколько ты таишь секретов. ).

Сохла эта бяка около недели

На этом сборка корпуса закончилась, переходим к блоку управления.

Сборка часть 2 (Блок управления)

Для начала врежем дисплей и кнопки в пластиковый корпус.
Кнопки: старт, стоп, плюс, минус, сброс, выключатель.

Общий вид центрифуги

Далее начинается кино 18+
Мешанина проводов и литр горячих соплей.

Для прошивки Arduino, проковырял отверстие.

Воткнул в розетку, ардуинка заморгала стоковой программкой.
Вроде ничего не спалил )))
Пора переходить к прошивке.

Сборка часть 3 (прошивка)

Это третий или четвертый раз, когда я программирую на Arduino в своей жизни.
Пара роликов с YouTube и ты уже почти «профи».
Один вечер потратил на прошивку, второй на поиск нормальной библиотеки для дисплея (качать тут). Со стандартной, дисплей включался только после нажатия на кнопку сброса ардуино.

Комментарии постарался расставить по максимуму, чтобы даже я сам потом понял )))

//————дисплей TM1637————
#include //подключаем библиотеку для работы с диплеем
#include
#define CLK 2 //пин дисплея
#define DIO 3 //пин дисплея
SevenSegmentExtended disp(CLK,DIO); //обозвать дисплей disp
//————дисплей TM1637————

//————кнопки————
byte butt_plus = 4; //состояние кнопки (+)
byte butt_minus = 5; //состояние кнопки (-)
byte butt_stop = 6; //состояние кнопки (Stop)
byte butt_start = 7; //состояние кнопки (Start)
byte butt_all = 11; //питание всех кнопок
//————кнопки————

//————переменные————
boolean startMotor = false;
unsigned long timeStart = 0;
int timeEdit = 0;
int oldTimeEdit = 0;
int timer = 0;
boolean displayStartS = false;
//————переменные————

//Если нажали на кнопку (-)
if (digitalRead(butt_minus) == LOW)

//Если нажали на кнопку (Start)
if (digitalRead(butt_start) == LOW)
>
>

//Функция для выключения реле
void stopMotor ()

//Функция для изменения таймера
void editTimer (boolean edit)
else

//Ограничим верхнее значение 10 минутами
if (timer > maxLimit)
>
else

else

Нанесенный фоторезист выглядит примерно так (тонкая блестящая пленка):

Что мы в итоге хотим получить (подложка со стравленной пленкой и контактами для пайки).
Это фото старых образцов:

Ну и фото конечного продукта — светочувствительный ИК датчик:

Небольшая демонстрация работы центрифуги.

Некоторые минусы и недочеты:
1) Габариты корпуса можно было сделать и меньше — это косяк проектирования, который было просто лень переделывать;
2) Выбранный двигатель позволяет выдавать, только одну скорость. При его замене, можно получить более гибкую систему и настройку оборотов;
3) Держатель так же имеет ряд минусов, в сравнении с вакуумным прижимом (возможные наплывы фоторезиста на углах, царапает края подложки и т.д.). Но такой прижим очень сложно спроектировать и реализовать в кустарных условиях.

Сейчас центрифуга находится в университете, там на ней студенты отрабатывают лабы.
Попутно, на замену металлу, изготавливаются лапки держателя из текстолита и фторопласта, чтобы не царапать пленку металлом.
После тестирования и выявления каких-либо недочетов, заберем ее обратно, уже для отработки полного производственного цикла изготовления фоточувствительных элементов.

Источник