Plotter controlado por ordenador para crear placas PCB reciclando un viejo escáner.

Se trata de un proyecto bastante antiguo para crear placas PCB. Se ha utilizado la mecánica de un viejo escaner y se ha construido la mecánica para movimiento en el otro eje. Tiene un portarotuladores que es activado por un electroimán. El rotulador dibuja las pistas con tinta indeleble para poder ser atacadas luego con cloruro férrico. La clásica mezcla de agua oxigenadada de 110 volúmenes ( H2O2 33% de concentración ) y salfumant ( HCL ácido clorhídrico ) no sirve puesto que disuelve la tinta. Las siguientes fotografías muestran detalles del montaje. No incluyo planos puesto que se ha realizado reciclando diversos materiales.

 

Puede apreciarse en la última fotografía de la derecha que el motor alimentaba en principio una pequeña fresa. Puesto que que carecía de la consistencia mecánica necesaria y el electroimán apenas tenía fuerza, se incluyó a la derecha de la fresa una abrazadera para agarrar un rotulador. Puede verse un vídeo de funcionamiento pulsando.

La electrónica del plotter.

Se ha optado por la electrónica lo más sencilla posible. Se utiliza el puerto paralelo en modo SPP normal. Las ocho salidas de datos atacan a los drivers ULN2803 para los dos motores paso a paso. El motor paso a paso del carro longitudinal ( el que se ve montado sobre el chásis negro del esqueleto del escaner ) es un modelo M42SP-5 de la marca MITSUM. Tiene las bobinas con una resistencia de 65 ohmios y 7,5º de ángulo de giro por cada paso. Este motor ataca una serie de engranajes reductores que hace que el carro avance lentamente. Se determinó experimentalmente el número de pasos que se deben enviar al motor para que avance 10 mm. Este dato se introdujo en el programa para que calculara los pasos necesarios para rutear la PCB.

Fig. 1. Esquema de la sencilla electrónica del Plotter PCB.

Cada conector que va hacia los motores tiene escrito en cada línea los colores reales que tenemos en los cables que van a los motores. El motor del carro transversal fue sacado de una vieja impresora. También se determinó experimentalmente el número de pasos necesarios que deben de enviárselo para avanzar 10 mm. Con este dato y el anterior el programa se encarga de realizar todos los cálculos. El potenciómetro R3 se encarga de regular la presión con la que la punta del rotulador toca la superficie de la placa. Deberemos regularlo de forma que se realice una línea bien definida sin crear demasiada presión sobre la punta del rotulador de tinta indeleble. El motor no está siendo utilizado por el programa para plotear ya que se usa un rotulador indeleble, pero puede ser utilizado en vuestro montaje.

Fig. 2. Toda la electrónica cableada.

Fig. 3. Ranura IR transversal.

Fig. 4. Ranura IR longitudinal.

El que desee montar su propio plotter deberá de medir experimentalmente los datos de avance del escaner que se utilice y montar otro motor. En las fotografías puede hacerse una idea básica de como realizarlo. Este eje se montó de igual manera que trabaja el dial mecánico de una radio antigua. Los que hayan trabajado con estos diales tienen una idea clara de como realizarlo.

El Software.

El programa fue compilado para windows utilizando el Builder C++. Abre ficheros nativos del antiguo y clásico programa de ruteo TANGO ( para MS-DOS ). Para que puedan abrirse estos ficheros deberán de ser guardados en formato de texto mediante una opción del TANGO. Puesto que el plotter no dispone de sistema de medida de posición de la cabeza cada vez que tiene que dibujar una línea debe de posicionarse en la coordenada origen 0,0. Para este fin se utilizan dos barreras de infrarrojos tipo ranura. Una para el eje X y otra para el eje Y. El programa se encarga de llevar a la posición 0,0 cada vez que se dibuje una línea. Esta forma sencilla de trabajar puede verse claramente en el video de funcionamiento.

Fig. 5. Programa de control del plotter con un diseño de ejemplo.

El software es totalmente libre y podéis descargarlo aquí. Puede ser recompilado para poder ser aplicado a cualquier montaje. El código fuente está a disposición de cualquier programador, además incluye una colección de ficheros ejemplo de placas en formato *.pcb del TANGO que pueden ser abiertos con este programa.

Conclusiones.

Como ya se comentó anteriormente se trata de un proyecto muy antiguo. Las fotografías y el esquema eléctrico, junto con el código fuente del programa pueden ser utilizados como punto de partida para nuevos diseños. Puesto que para dibujar cada línea el plotter tiene que resetearse cada vez a la posición 0,0 sería conveniente instalar un sistema de medida x,y de posición del cabezal para que el plotter pudiera realizar otras curvas que no sean líneas rectas horizontales, verticales y diagonales de forma continua. Adaptando un sistema mecánica para un cabezal en el eje Z puede ser utilizada una pequeña fresadora para fresar materiales blandos y ligeros, como pueden ser poliestireno espandido ( corcho blanco ) y crear piezas en 3D para crear moldes de fundición para fundición. El software también tendría que ser reprogramado para estas nuevas opciones.