ผ้านำไฟฟ้า: สร้างวงจรที่ยืดหยุ่นโดยใช้เครื่องพิมพ์อิงค์เจ็ท: 4 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:08

วงจรที่มีความยืดหยุ่นสูงและเกือบจะโปร่งใสสามารถทำได้โดยใช้ผ้าที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า ต่อไปนี้คือการทดลองบางส่วนที่ฉันทำกับผ้าที่นำไฟฟ้า พวกเขาสามารถทาสีหรือวาดด้วยความต้านทานแล้วแกะสลักเหมือนแผงวงจรมาตรฐาน จากนั้นใช้กาวนำไฟฟ้าหรือด้ายนำไฟฟ้าเพื่อติดส่วนประกอบเข้ากับแผงวงจรผ้า เพื่อให้ชัดเจน เครื่องพิมพ์อิงค์เจ็ตไม่ได้ถูกใช้เพื่อต้านทานการพิมพ์ลงบนผ้าโดยตรง แต่จะใช้เพื่อพิมพ์การออกแบบวงจรลงบนผ้าที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าเท่านั้น จากนั้นคุณจะต้องทาสีตัวต้านทานที่ชัดเจนบนภาพอิงค์เจ็ทก่อนจึงจะสามารถแกะสลักวงจรได้ ดูขั้นตอนที่ 1 สำหรับรายละเอียดเกี่ยวกับเครื่องพิมพ์ที่อาจทำงานเพื่อพิมพ์ความต้านทานลงบนผ้าที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าได้โดยตรง อีกวิธีหนึ่งคือ ไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องพิมพ์อิงค์เจ็ท - คุณสามารถทาสีด้วยมือเปล่าหรือวาดบนตัวต้านทานที่คุณต้องการให้ร่องรอยนำไฟฟ้าเป็น รูปที่ 1 แสดงวงจรง่ายๆ ที่ติดไฟ LED 3 ดวง ฉันทำร่องรอยบางส่วนเป็นวงกลมเพื่อดูว่าพวกมันจะทำมุมได้ดีกับด้ายยืนและด้านซ้ายของผ้าหรือไม่MaterialsPerformix (tm) เทปน้ำสีดำ-มีจำหน่ายที่ Wal-Mart หรือ https://www.thetapeworks.com /liquid-tape.htmCarbon Graphite, ผงละเอียด- มีจำหน่ายในปริมาณมากที่ https://www.elementalscientific.net/มีจำหน่ายในปริมาณที่น้อยกว่าที่ร้านฮาร์ดแวร์ในพื้นที่ของคุณ เรียกว่ากราไฟท์หล่อลื่นและมาในหลอดหรือขวดขนาดเล็ก เกลียวนำไฟฟ้า-มีจำหน่ายในหลอดเล็กๆ ที่: https://members.shaw.ca/ubik/thread/order.htmlor at: https://www.sparkfun.com/ commerce/categories.php?cPath=2_135Conductive fabrics หาได้จาก: https://www.lessemf.com/fabric.htmlClear Nail PolishCrayonsFerric Chloride etchant available at: https://www.allelectronics.com/cgi-bin/item/ER -3/445/DRY_CONCENTRATED_ETCHANT_.htmlหรือที่: https://www.circuitspecialists.com/search.itml?icQuery=ferric+chlorideInkjet printertoluol solvent-available at hardware storeswax paperPic 2 แสดงผ้านำไฟฟ้าสามชนิดที่ใช้ในคำแนะนำนี้ 1-VeilShield-A ตาข่ายโพลีเอสเตอร์ชุบทองแดงดำ เบามากและโปร่งใส 70%-ริปสต็อปไนลอนเคลือบทองแดง FlecTron3-Nickel Mesh-ทองแดงกึ่งโปร่งใสและโพลีเอสเตอร์เคลือบนิกเกิล รูปที่ 3 แสดงด้านหลังของวงจรและส่วนประกอบที่ติดกาว

ขั้นตอนที่ 1: พิมพ์รูปแบบวงจรด้วยเครื่องพิมพ์อิงค์เจ็ท

สร้างภาพขาวดำในโปรแกรมวาดภาพหรือภาพที่จะเป็นรูปแบบสำหรับวงจรของคุณ พิมพ์ลงบนกระดาษสำเนาตรงกลางแผ่น แล้วปรับขนาดภาพจนกว่าคุณจะได้ขนาดวงจรพิมพ์ที่คุณต้องการ ร่องรอยสุดท้ายควรกว้าง 1'/8" ถึง 1/4" ทำให้กว้างขึ้นหากคุณวางแผนที่จะบรรทุกกระแสไฟมากกว่า 100 มิลลิแอมป์ ต่อไปคือการติดผ้านำไฟฟ้าสี่เหลี่ยมหนึ่งลงบนกึ่งกลางของกระดาษสำเนามาตรฐาน (รูปที่ 4) ยาทาเล็บแบบใสใช้ได้ดีเพราะแห้งเร็ว (ประมาณ 5 นาที) กาวให้ทั่วด้านบนของผ้า (ด้านที่ป้อนเข้าไปในเครื่องพิมพ์) แล้ววางกาวหยดหนึ่งที่ด้านล่างของผ้าเพื่อยืดให้แน่น จากนั้นพิมพ์ลวดลายของแผงวงจรของคุณ (รูปที่ 5)) ลงบนผ้านำไฟฟ้า บางครั้งอาจต้องใช้เวลาสองสามครั้งในการดูลวดลายบนผ้าอย่างง่ายดาย การทดลองที่ล้มเหลว ฉันพยายามพิมพ์บนตัวต้านทานโดยตรงด้วยเครื่องพิมพ์อิงค์เจ็ต ฉันพิมพ์ลวดลายที่ด้านหน้าเจ็ดครั้งและด้านหลังเจ็ดครั้งเพื่อให้แน่ใจว่าผ้านั้นอิ่มตัวด้วยหมึกอย่างดี น่าเสียดายที่หมึกในเครื่องพิมพ์ของฉัน (Canon Pixma MP500) มีรูพรุนเกินไปหรือไม่กันน้ำพอที่จะต้านทานได้ บางทีอาจมีเครื่องพิมพ์อิงค์เจ็ทบางยี่ห้อที่มีหมึกที่ใช้งานได้ แว็กซ์ไม่ชอบน้ำมาก ดังที่คุณเห็นในขั้นตอนต่อไป แม้แต่ดินสอสีเทียนก็สามารถนำมาใช้ต่อต้านผ้าที่นำไฟฟ้าได้ ดังนั้น ความเป็นไปได้อย่างหนึ่งที่ดีในการพิมพ์จะต้านทานโดยตรงบนผ้าคือเครื่องพิมพ์ Xerox Phaser หรือ Tektronix Phaser ที่ใช้หมึกแว็กซ์ละลาย คำแนะนำที่ดีมาก https://www.instructables.com/id/DIY-Flexible-Printed-Circuits/ โดย ckharnett แสดงให้เห็นว่าเขาใช้เครื่องพิมพ์ดังกล่าวเพื่อพิมพ์หมึกขี้ผึ้งต้านทานบนแผ่นพลาสติก polyimide หุ้มทองแดงพิเศษเพื่อสร้างวงจรที่ยืดหยุ่นได้อย่างไร. เครื่องพิมพ์เหล่านี้มีราคาแพงและหายากสำหรับธุรกิจ แต่ถ้าคุณสามารถเข้าถึงเครื่องพิมพ์ได้ การพิมพ์ต้านทานโดยตรงบนผ้าที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าอาจใช้ได้ผล

ขั้นตอนที่ 2: ระบายสีหรือวาดบนตัวต้านทาน

ตัวต้านทานยาทาเล็บสำหรับการต้านทานบน FlectTron (รูปที่ 6) หรือ VeilSheild ฉันทาสีบนยาทาเล็บแบบใส หากใส่หนาพอ ผ้าจะอิ่มตัวและต้านทานการกัดเซาะทั้งสองด้าน เพื่อป้องกันไม่ให้ติด ฉันทาสีบนพื้นผิวเรียบด้วยกระดาษแว็กซ์ใต้ผ้า หลังจากผ่านไปประมาณ 5 นาที มันควรจะแห้งพอที่จะพลิกกลับและสัมผัสจุดแห้งที่ด้านหลัง วาดวงจรด้วยดินสอสีเป็น ResistSee รูปที่ 7 ปรากฎว่าคุณสามารถวาดรูปแบบวงจรของคุณบน FlectTron หรือ ผ้าตาข่ายนิกเกิลพร้อมดินสอสี แว็กซ์ในดินสอสีสามารถกันน้ำได้เพียงพอ แม้ว่าการปกปิดจะไม่ 100 เปอร์เซ็นต์ แต่ก็ใช้ได้ผลดีมาก ผ้านิกเกิลทำงานได้ดีที่สุดกับดินสอสี เนื่องจากมีความแข็งและโปร่งใสพอสมควร คุณสามารถวางมันเหมือนกระดาษลอกลาย บนภาพวาดดินสอ หรือพิมพ์ลวดลายวงจรของคุณแล้ววาดลงบนมัน ร่องรอยควรกว้าง 3/16 หรือกว้างกว่า หลังจากที่คุณวาดด้านใดด้านหนึ่งอย่างแน่นหนาแล้ว ให้พลิกกลับด้านแล้ววาดที่ด้านหลัง จะต้องเคลือบด้วยดินสอสีทั้งสองด้านเพื่อต้านทานการกัดเซาะได้ดี

ขั้นตอนที่ 3: แกะสลักผ้านำไฟฟ้า

สำหรับผู้ที่ไม่เคยแกะสลักแผงวงจร นี่คือวิธีการทำงาน

หมึก สี เทป หรือวัสดุอื่นๆ (เรียกว่าตัวต้านทาน) ใช้สำหรับปิดส่วนต่างๆ ของแผงวงจรทองแดงและปิดผนึกจากตัวกัด สารกัดเซาะ (โดยปกติคือเฟอริกคลอไรด์) ทำปฏิกิริยากับทองแดงใดๆ ที่ไม่เคลือบผิวและกำจัดออกด้วยสารเคมี ดังนั้นไม่ว่าจะมีความต้านทานอยู่ที่ใด ทองแดงก็จะยังคงอยู่ ตัวต้านทานถูกใส่ในรูปแบบของร่องรอยการนำไฟฟ้าที่คุณต้องการให้แผงวงจรของคุณจบลงด้วย กระบวนการนี้เหมือนกันกับผ้าที่นำไฟฟ้า ยกเว้นในกรณีที่เราใช้วัสดุทอที่มีรูพรุนที่ชุบด้วยทองแดงและ/หรือนิกเกิล ผ้านำไฟฟ้ามีการชุบโลหะที่บางมาก โดยปกติแล้วจะทับด้วยไนลอนหรือโพลีเอสเตอร์ มีความบางมากจนสามารถสลักได้ตั้งแต่ 5 ถึง 60 วินาที โดยใช้สารละลายเฟอร์ริกคลอไรด์เข้มข้นที่อุณหภูมิห้อง แช่ผ้าในสารละลายเฟอริกคลอไรด์เป็นเวลาต่อไปนี้: VeilShield-5-10 วินาที Flectron 30-60 วินาที Nickel Mesh-60 วินาที นำผ้าที่กัดเซาะออกแล้วล้างออกด้วยน้ำปริมาณมาก แล้วซับบนกระดาษชำระแล้วแขวนไว้ แห้ง. รูปที่ 9 แสดงผ้า VeilSheild ที่สลักด้วยเส้นนำไฟฟ้า 3 เส้น เพื่อสร้างสายที่โปร่งใสเกือบและยืดหยุ่นได้ Pic 9b แสดงสายเคเบิลที่มีกาวนำไฟฟ้าและเกลียวนำไฟฟ้า รูปที่ 8 แสดงผ้านิเกิลที่ทนต่อสีเทียนหลังการกัดเซาะ เฟอร์ริกคลอไรด์กัดเซาะนิกเกิลอย่างดี แม้ว่าจะมีช่องว่างเล็ก ๆ ในร่องรอยที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า แต่ก็ทำงานได้ดีมาก ผ้าถูกแช่ในตัวทำละลายโทลูออลเพื่อขจัดสีเทียน แช่ในภาชนะแก้วประมาณหนึ่งชั่วโมงและกวนเป็นครั้งคราว

ขั้นตอนที่ 4: จบวงจร

ปรากฎว่ายาทาเล็บต้านทานทำให้เกิดชั้นฉนวนบาง ๆ เหนือร่องรอยที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า คุณสามารถสร้างสีนำไฟฟ้าอย่างง่ายที่จะละลายผ่านชั้นฉนวนนี้เพื่อสร้างรอยต่อกาวนำไฟฟ้า ซึ่งหมายความว่าคุณสามารถติดส่วนประกอบต่างๆ เช่น LED, วงจรรวม, ตัวต้านทาน, เกลียวนำไฟฟ้า หรือลวดได้ทุกที่บนเส้นนำไฟฟ้า ทำสีนำไฟฟ้าซึ่งทำได้ง่ายๆ เพียงกาวนำไฟฟ้าที่ผ่านการทำให้บางลง มันถูกทำให้บางลงด้วยตัวทำละลายเพื่อให้เกาะติดกับเนื้อผ้าได้ดีและละลายผ่านน้ำยาทาเล็บ สำหรับรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับการผสมกาวและสีนำไฟฟ้า โปรดดูที่ https://www.instructables.com/id/Conductive-Glue-And-Conductive-Thread-Make-an-LED/Mix the paint 1-1/2 powdered Graphite to 1 เทปเหลวต่อ 1 Toluol โดยปริมาตร ผสมอย่างรวดเร็วและผสมให้เข้ากัน เตรียมทุกสิ่งที่จำเป็นในการติดกาวและพร้อมใช้งานเนื่องจากสีนี้แห้งเร็วพอสมควร เนื่องจากมันบางมาก คุณอาจต้องเคลือบสองหรือสามชั้นเพื่อให้เชื่อมต่อกับส่วนประกอบของคุณหนาเพียงพอ ส่วนผสมนี้มีไอระเหยของตัวทำละลายที่แรง ทำเช่นนี้ในห้องที่มีอากาศถ่ายเทได้ดีหรือทำกลางแจ้ง รอยนำไฟฟ้าเองมักจะเพิ่มค่าความต้านทานเพียงโอห์มหรือน้อยกว่า ข้อต่อกาวนำไฟฟ้าแต่ละตัวกับส่วนประกอบจะเพิ่มประมาณ 3 ถึง 5 โอห์ม รูปที่ 10 แสดงวงจรต้านทานดินสอสีพร้อมไฟ LED หนึ่งดวง ผ้า Nickel Mesh มีความโปร่งใสเพียงพอที่ LED สามารถติดตั้งได้ที่ด้านหลังและไฟ LED จะเรืองแสงออกมา รูปที่ 11 แสดงด้านหลังของวงจรต้านทานดินสอสี