Elektronica-hobby blog van Jos Verstraten (663 artikelen): Hobby-lab: bouw een print etsbak

(gepubliceerd op 25-10-2019)

Als u nog steeds zélf uw printjes wilt maken is een goede etsbak onmisbaar. De commerciële uitvoeringen zijn best wel prijzig, bij Conrad betaalt u er € 159,00 voor. Wij beschrijven in dit artikel een zelfbouw alternatief dat u voor ongeveer € 85,00 kunt bouwen en er professioneel uitziet.

Kennismaking met de 'Verelon PCB Etching Machine'

Ontwerpcriteria
Omdat u, net als de meeste hobbyisten, maar af en toe een printje zult etsen, is er bij het ontwerpen van het apparaat veel aandacht besteed aan het snel en gemakkelijk schoonmaken van de onderdelen. Bij incidenteel gebruik is het immers niet de bedoeling dat de etsvloeistof in de etsbak blijft staan. Vandaar dat de belangrijkste onderdelen, het verwarmingselement en de luchtverdelers, op een juk zijn aangebracht dat u met één beweging uit de etsbak kunt verwijderen en afspoelen onder de kraan. Ook de etsbak zélf is gemakkelijk uit het apparaat te verwijderen, zodat u het etsmiddel via een trechter weer in de opslagcontainer kunt gieten.
Aan de etsbak werd als eis gesteld dat er zonder problemen een euro-kaart van 16,0 cm bij 10,0 cm in kan worden geëtst. Daar kunt u tegenwoordig immers een heleboel elektronica op kwijt. Om etsmiddel te besparen moet de etsbak zo dun mogelijk zijn, de print wordt er immers in opgehangen. Een dikte van 10 cm is goed genoeg voor het doel.
Omdat in de hobby-praktijk meestal enkelzijdige printen worden gemaakt, is het systeem waarmee de printen in de etsbak worden opgehangen hierop aangepast. Als u de bak wilt nabouwen voor dubbelzijdig gebruik, dan moet u een eigen ophangsysteem verzinnen.

Het uiteindelijke resultaat
In de onderstaande foto ziet u hoe onze etsbak er uit is komen te zien. Als basis is een glazen bak van 30,0 cm breedte bij 20,0 cm hoogte bij 10,0 cm dikte gekozen. In die bak past een etsjuk waarop de twee luchtverdelers en het verwarmingselement zijn aangebracht. De twee luchtslangetjes en de voedingskabel kunt u snel loskoppelen van het onderstel van het apparaat. De etsbak past precies in dit onderstel dat gemaakt is van MDF (Medium Density Fibreboard). Dit is immers voor de hobbyist gemakkelijk te zagen, te vijlen en te schuren. In deze houten constructie zitten de twee luchtpompjes, twee tuimelschakelaars voor het inschakelen van de verwarming en de luchtstroom en twee verklikkerlampjes. De printhouder sluit de bovenzijde van de etsbak zo goed mogelijk af, zodat de vloeistof er niet uit kan sproeien. De print wordt aan twee zuignapjes bevestigd die weer via dunne houten staafjes door de printhouder naar boven steken en vastgeklemd worden in 10 mm pluggen.

De glazen etsbak

Kitten of gieten?
In de etsbak komen chemicaliën die zeer agressief zijn en alles dat van metaal is omzetten in metaalzouten die in water oplossen of er in neerslaan. U kunt dus niet de eerste de beste bak gebruiken, maar u moet in ieder geval kiezen voor een glazen bak waar absoluut niets van metaal aan te bekennen valt. Er zijn twee opties.

Het gekitte aquarium
In iedere dierenspeciaalzaak kunt u volledig glazen aquaria kopen die zijn samengesteld uit vijf glazen platen die aan elkaar zijn gekit. Die kit is uiteraard bestand tegen gewoon water, maar wat er op lange termijn gebeurt als u zo'n aquarium regelmatig vult met oplossingen van ijzer-tri-chloride, natriumsulfaat, zoutzuur, waterstofperoxide, natriumpersulfaat of ammoniumpersulfaat (om maar een paar geschikte etsmiddelen te noemen) is ons niet bekend.
Het grote voordeel van zo'n aquarium is dat het vrij goedkoop is. Een gekit aquarium van 30 cm bij 20 cm bij 10 cm kost ongeveer € 15,00.

De glazen accubak
Dergelijke glazen bakken zijn uit één stuk gegoten en worden voornamelijk toegepast in de binnenhuis inrichting. Zo'n bak heeft dus geen kitranden en bestaat uit massief glas. Wij hebben een dergelijke bak voor ons prototype toegepast. De meeste accubakken zijn echter te klein voor ons doel, het kost best wel wat intensief zoekwerk om er eentje van de gewenste afmetingen te vinden. Het nadeel van dergelijke accubakken is de vrij hoge prijs. Wij betaalden ongeveer € 35,00 voor een bak met als afmetingen 30 cm bij 20 cm bij 10 cm.

Het verschil tussen een gegoten (links) en een gekitte (rechts) glazen etsbak.
(© 2019 Jos Verstraten)

De constructie van het etsjuk

De onderdelen
Het etsjuk bevat de onderdelen die de warmte en de luchtstroom produceren. Deze laatste zorgt voor een goede circulatie van de etsvloeistof in de bak. Bovendien werkt de zuurstof ik de lucht bij bepaalde etsmiddelen als katalysator, waardoor het proces nog meer versneld. De warmtebron is noodzakelijk om de etsvloeistof op te warmen tot een graad of veertig. Ook hierdoor gaat het etsen sneller.

Kopen in China
Uiteraard kunt u de noodzakelijke componenten in iedere dierenspeciaalzaak kopen. Bij een bekend Chinees warenhuis als Banggood kunt u echter alle onderdelen veel goedkoper aanschaffen. In de onderstaande foto hebben wij samengevat wat u nodig hebt.
- 1 x XiLong AT-700 100 W Aquarium heater voor € 8,72
- 2 x luchtverdelers van 23 cm voor € 3,01 per stuk
- 2 m luchtslang van 4 mm voor € 1,59

Nog wat extra's
Een paar dingetjes die u ook nodig hebt konden wij niet in China vinden maar zijn te koop in iedere dierenspeciaalzaak, van links naar rechts in de onderstaande foto:
- 2 x SuperFish 'air tube connector' 4 mm voor € 0,15 per stuk.
- 2 x SuperFish 'air non return valve' 4 mm voor € 0,40 per stuk.
- 4 x SuperFish 'air tube elbow' 4 mm voor € 0,37 per stuk.
De twee 'air tube connectors' hebt u nu nog niet nodig, maar eerst als u het onderstel van de bak gaat maken. De twee 'air non return valves' komen aan de orde als u het etsjuk met twee stukjes luchtslang gaat verbinden met het onderstel.

De constructie van het etsjuk
Zoals uit de onderstaande foto blijkt hebben wij het juk gemaakt uit twee stroken enkelzijdige printplaat. Deze maakt u zó op maat dat het juk precies in uw etsbak past. Beide stroken worden aan elkaar gesoldeerd en verstevigd met twee driehoekige plaatjes uit hetzelfde materiaal.
Als u alle gaatjes in het juk hebt geboord moet u de constructie met flink wat lagen verf uit een spuitbus afwerken. Het is immers niet de bedoeling dat de etsvloeistof het koperen laagje op de epoxy platen gaat wegetsen!
Uit de foto blijkt hoe u de twee luchtverdelers en het verwarmingselement op het juk kunt monteren. Deze onderdelen worden geleverd met klemmen die in zuignapjes zitten, maar wij vertrouwen niet erg op zuignapjes. Vandaar dat wij de klemmen hebben vastgekit in gaatjes in de epoxy stroken met smeltlijm uit een lijmpistool.

In de onderstaande foto ziet u hoe het netsnoer van het verwarmingselement en de twee luchtslangetjes naar buiten worden gevoerd. De twee 'air tube elbows' hebben wij weer met het lijmpistool in het juk bevestigd. De twee stukjes flexibele slang worden op twee plaatsen gefixeerd met nylon draadjes die door kleine gaatjes in het juk worden gevoerd en op de achterzijde vastgeknoopt. Ook hier helpt een druppeltje smeltlijm om het geheel te fixeren.

De deksel van de etsbak met de printhouder

Ook hier kom een plaatje epoxy van pas
In de onderstaande foto ziet u hoe de deksel van de etsbak is gemaakt uit alweer een strook epoxy printplaat. Het halfronde gat sluit zo goed mogelijk rond het verwarmingselement van het etsjuk. Om de deksel in de juiste positie op de etsbak te zetten zijn in de vier hoeken vier nylon afstandsbusjes van 10 mm aangebracht. Deze zorgen ervoor dat de deksel netjes op de etsbak blijft liggen en niet kan verschuiven.

De constructie van de printhouders
De printhouders zijn samengesteld uit twee ronde houten stokjes van 12 cm lengte en 8 mm diameter. Deze passen in rubber draaddoorvoer tules in de deksel en worden geklemd in S10 pluggen. Aan de onderzijde van de stokjes zijn gaatjes geboord, waarin de haakjes passen van twee zuignappen waarmee u handdoeken op een tegelwand kunt ophangen. Uiteraard wordt de bocht in het haakje weggeknipt, zodat u de zuignap in het stokje kunt bevestigen met het overblijvende stompje van het haakje. Ook hier helpt een druppeltje smeltlijm om de zuignap op het stokje te fixeren.

De etsbak is klaar!

De eigenlijke etsbak is nu klaar en voorgesteld in de onderstaande foto. De volgende klus is dat u een plaat MDF koopt en hieruit het onderstel van uw etsmachine gaat maken. De bedoeling is dat in dit onderstel de twee luchtpompjes worden weggewerkt en dat uw etsbak stabiel op het onderstel kan worden gezet en aangesloten op de luchtpompjes en het 230 V net.

De constructie van het onderstel

Een voorbeeld van een constructie
In de onderstaande foto ziet u één van de vele mogelijke constructies van het onderstel. Wij hebben gebruik gemaakt van 12 mm dik MDF en houten balkjes van 15 mm bij 15 mm. Wat in ieder geval belangrijk is, is dat u iets verzint waardoor de etsbak stabiel in het onderstel past zodat u niet de kans loopt dat de etsbak van het onderstel valt of wordt gestoten. Wij hebben dat probleem opgelost door het onderstel te voorzien van vier hogere randen waardoor een kuipje ontstaat waarin de etsbak precies past. Onder dit kuipje ziet u het compartiment waarin de twee luchtpompjes worden gemonteerd. In de achterwand van dit compartiment boort u een paar grote gaten zodat de pompjes lucht van buiten kunnen aanzuigen. Deze gaten kunt u later afwerken met een klein ventilatieroostertje. Naast dit rooster komt een gat voor het invoeren van de netkabel. In de rechter zijwand boort u twee gaatjes waarin u de twee 'air tube connectors' passend monteert. Deze sluit u nadien aan op de twee pompjes en de twee luchtconnectoren op het etsjuk. In dezelfde zijkant maakt u nog een rechthoekig gat van 22 mm bij 12 mm, waarin u later het C7/C8 chassisdeel monteert waarmee u het verwarmingselement verbindt met de netspanning. Dit wordt later in het verhaal wel duidelijk.
In de recht opstaande middelste plaat boort u vier gaatjes van 10 mm waardoor u de bedrading van het achterste compartiment naar het bedieningspaneel kunt voeren.

Constructie van het onderstel uit 12 mm dikke MDF plaat en 15 mm bij 15 mm balkjes.
(© 2019 Jos Verstraten)

Nadat alle platen van de constructie op maat zijn gezaagd, voorzien van de nodige gaten en op elkaar zijn gemonteerd komt het er op aan alles mooi glad te schuren. Nadien werkt u de gaatjes van de schroeven en eventueel spleetjes tussen de onderdelen af met vulmiddel, schuurt opnieuw en kunt u de kast schilderen met een grondverf. Waarschijnlijk moet u dan nog een keertje vullen, schuren en schilderen om een glad resultaat te verkrijgen. Als de grondverf goed droog is kunt u de kast met heel fijn schuurpapier volledig glad schuren en met dezelfde kleur verf spuiten als waarmee u het etsjuk en de deksel hebt afgewerkt.

De luchtpompjes
Er zijn ontelbaar veel verschillende soorten luchtpompjes te koop. Wij zochten bij Banggood de goedkoopste uit die wij konden vinden en u hebt er twee nodig:
- 2 x luchtpompje 230 V voor € 5,46 per stuk
De afmetingen van dit pompje zijn dusdanig dat het nét in het 10 cm brede compartiment van het onderstel past.

Wat u nog meer nodig hebt
Als u onze constructie volgt hebt u nog wat extra onderdeeltjes nodig die u bij iedere onderdelenhandel kunt bestellen, zie de onderstaande foto met van links naar rechts:
- 2 x 230 V dubbelpolige tuimelschakelaar voor € 1,50 per stuk.
- 2 x 230 V LED signaallampje € 1,93 per stuk.
- 1 x C7/C8 stekker en chassisdeel voor € 4,98 per set.
Koop in ieder geval dubbelpolige tuimelschakelaars die bestand zijn tegen de netspanning van 230 V. Omdat uw etsbak via een snoer met stekker op het net wordt aangesloten hebt u geen idee welke ader met de fase en welke ader met de nul wordt verbonden. Door een dubbelpolige schakelaar te gebruiken zorgt u ervoor dat altijd de fase wordt onderbroken.

Een ontwerpje voor de frontplaat
In de onderstaande afbeelding ziet u een ontwerpje voor een frontplaatje dat u eventueel kunt gebruiken voor uw etsbak. De procedure is altijd dezelfde:
- Met de linker muisknop op de illustratie klikken om deze op ware grootte weer te geven.
- Met de rechter muisknop op de afbeelding klikken en 'Afbeelding kopiëren' kiezen.
- De afbeelding met 'Paste' invoegen in uw grafisch programma.
- De afbeelding met de gewenste afmetingen afdrukken op zelfklevend papier.
- De afdruk voorzien van een matte transparante zelfklevende film.
- Een plaatje epoxy op de juiste maat zagen.
- De gaten in dit plaatje aanbrengen.
- Plaatje goed schuren en schoonmaken.
- Uw frontplaat ontwerp heel nauwkeurig vastplakken op de frontplaat.
- Onderdelen monteren en draadjes solderen.

De eindconstructie van de print etsbak

De bedrading in het onderstel
In de onderstaande foto ziet u, in bovenaanzicht, hoe wij het onderstel hebben afgewerkt. De deksels van de twee luchtpompjes worden verwijderd en u kunt deze apparaatjes in hun compartiment vastschroeven en wel dwars door de rubberen voetjes. Als u de schroefjes niet te vast aandraait kunnen de pompjes toch nog trillen, waardoor het gezoem enigszins wordt gedempt. Met twee stukjes 4 mm luchtslang worden de uitstroomopeningen van de pompjes gekoppeld aan de 'air tube connectors' in de rechter zijwand van de behuizing. Het C7/C8 chassisdeel wordt voorzien van twee draadjes en in het rechthoekige gat in de rechter zijkant gemonteerd. Nadien kunt u de achterzijde van dit gat dichtkitten met smeltlijm, zodat de twee aansluitlipjes van dit chassisdeel worden geïsoleerd.

De netkabels die aan de twee spoeltjes van de pompjes zijn gesoldeerd worden losgemaakt en vervangen door stevige draadjes die naar het bedieningspaneel gaan. Tot slot hebt u nog een stuk netkabel nodig, dat u via een trekontlasting aanbrengt in het gat in de achterzijde van de behuizing. Deze kabel gaat via een van de gaten in het middenpaneel ook weer naar het frontplaatje.
De bedrading van de schakelaars en de verklikkerlampjes zal voor u, als geoefende hobbyist, wel geen onoverkomelijk klus zijn. Nadien kunt u het frontpaneeltje met zes schroefjes monteren op de schuine voorkant van de behuizing. Breng onder de schroefjes metalen of nylon ringetjes aan. Deze verhinderen dat het papieren ontwerpje dat u op de frontplaat hebt geplakt gaat scheuren als u de schroefjes aandraait.

De rechter zijkant en de achterzijde van het onderstel
In de onderstaande foto hebben wij, voor de duidelijkheid, nog een detailopname weergegeven van de rechter zijkant en de achterzijde van het onderstel. U ziet op deze foto het roostertje over de luchtgaatjes in de achterzijde, de trekontlasting van de netkabel, de twee 'air tube connectors' waarmee u de lucht naar het etsjuk voert en de aansluiting van de netkabel van het verwarmingselement op het C7/C8 chassisdeel.

De luchtverbindingen tussen het etsjuk en het onderstel
U hebt nu nog twee onderdelen op uw werkbank liggen: de twee 'air non return valves' van SuperFish. Deze moet u opnemen in de luchtslangetjes waarmee u het etsjuk aansluit op het onderstel, zie de onderstaande foto. Deze onderdelen laten de lucht in slechts één richting door en zijn absoluut onmisbaar. Stel dat, om de een of andere reden, de pompjes ophouden met pompen. Het zou dan kunnen gebeuren dat er een onderdruk ontstaat in de slangetjes en dat de etsvloeistof via de luchtverdelers opstijgt en via de slangetjes uit de etsbak stroomt. De ellende is niet te overzien! Dank zij deze twee eenvoudige en goedkope onderdelen kan dat niet gebeuren omdat deze de slangetjes onmiddellijk afsluiten als de pompjes ophouden met pompen. Let er bij de montage van deze eenrichtingskleppen wél op dat u deze in de juiste richting in de slangetjes opneemt.

(Bol.com sponsor advertentie)
Accubak 30 x 20 x 10 cm