Медное гальваническое покрытие: умная система на Arduino UNO

Компоненты и материалы

Arduino UNO	×	1
Реле (универсальное)	×	1
Тактическая кнопка 12 мм (SparkFun)	×	1
Светодиод (универсальный)	×	2
Резистор 100 Ом	×	2
Крокодиловые зажимы	×	1 комплект
Ведро (пластиковое)	×	1
Акуариумный компрессор (воздушный насос)	×	1
Buck-конвертер (понижающий)	×	1
Медная трубка	×	1
Сульфат меди (CuSO₄)	×	1
Дистиллированная вода	×	1
Набор Elegoo Starter Kit	×	1
Проводящая краска	×	1

Инструменты

• 3D-принтер (для печати крепёжей трубки и подвеса катода)

О проекте

Гальваническое покрытие — процесс восстановления ионов металла электрическим током для образования тонкого прочного металлического слоя на электроде.

Причины применения:

• Коррозионная стойкость
• Улучшение механических свойств
• Эстетика — выглядит круто :)

Система использует ведро с электролитом из сульфата меди и медной трубки в качестве анода для покрытия металлических предметов.

Электролит приготовил смешением сульфата меди и дистиллированной воды. Соотношение определяет проводимость и скорость отложения. Начал с 1 унции сульфата на 2 чашки воды.

Установил медную трубку вдоль стенки ведра на 3D-напечатанных клипсах (напечатано на Anet A8). Трубку из компрессора проложил через медную трубку к дну раствора — это агитирует электролит во время процесса. Также напечатал держатель для подвеса катода в центре ванны.

Arduino

Arduino Uno управляет реле для включения питания на электролит. Включает на 10 секунд, выключает на 1 секунду — значения меняются в скетче.

Простая кнопка запускает/останавливает процесс.

/* Electroplating
 * Toggle relay with set on and off durations
 * Power switch interrupt to toggle cycling of relay
 */
const int powerSwitch = 2;
const int bathLed = 6;
const int relay = 7;
const int powerLed = 13;
long onTime = 10000;
long offTime = 1000;
volatile bool isActive = false;

void turnOn() {
  digitalWrite(relay, HIGH);
  digitalWrite(bathLed, HIGH);
}
void turnOff() {
  digitalWrite(relay, LOW);
  digitalWrite(bathLed, LOW);
}
void toggleState() {
  isActive = !isActive;
  digitalWrite(powerLed, isActive);
}
// Delay with escape logic
void await(long timeToWait) {
  for(int j=0; j<timeToWait; j++) {
    delay(1);
    if(isActive == LOW) return;
  }
}
void setup() {
  pinMode(relay, OUTPUT);
  pinMode(powerLed, OUTPUT);
  pinMode(powerSwitch, INPUT);
  digitalWrite(powerSwitch, HIGH); // pull-up
  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(powerSwitch), toggleState, FALLING);
}
void loop() {
  while(isActive) {
    turnOn();
    await(onTime);
    turnOff();
    await(offTime);
  }
}

Питание от 4S LiPo через buck-конвертер (нет лабораторного БП). Планирую тестировать разные напряжения для оптимального покрытия.

Работает ли это?

Начал с покрытия монет. При ~3 В ток составлял ~600 мА. Каждую монету держал 5–10 минут — удивился скорости.

Работает! Но монеты покрывали многие. Заказал проводящую краску и начал покрывать 3D-печати.

3D-печати

Первая попытка — кольцо в виде волка. Печать не идеальна, но хорош первый тест. Покрывал 4 часа — медленно из-за недостатка слоёв проводящей краски.

Потом нанёс много краски на другие печати — надеялся на лучшую проводимость.

Печати сложнее покрывать, нужны ещё эксперименты с настройками. Но результаты уже радуют.

Нужно ещё тестировать параметры, но в целом очень доволен. Надеюсь, вдохновил вас попробовать гальванику.

Особая благодарность

Спасибо Elegoo за спонсорство — прислали Super Starter Kit со всем необходимым для Arduino: Uno, протошилд, макетку, реле, резисторы, светодиоды, кнопку, перемычки.

Набор можно купить здесь: Amazon

Код

ElectroToggle (C/C++ для Arduino Uno)

/* Electroplating
 * Toggle relay with set on and off durations
 * Power switch interrupt to toggle cycling of relay
 */
const int powerSwitch = 2;
const int bathLed = 6;
const int relay = 7;
const int powerLed = 13;
long onTime = 10000;
long offTime = 1000;
volatile bool isActive = false;

void turnOn() {
  digitalWrite(relay, HIGH);
  digitalWrite(bathLed, HIGH);
}
void turnOff() {
  digitalWrite(relay, LOW);
  digitalWrite(bathLed, LOW);
}
void toggleState() {
  isActive = !isActive;
  digitalWrite(powerLed, isActive);
}
void await(long timeToWait) {
  for(int j=0; j<timeToWait; j++) {
    delay(1);
    if(isActive == LOW) return;
  }
}
void setup() {
  pinMode(relay, OUTPUT);
  pinMode(powerLed, OUTPUT);
  pinMode(powerSwitch, INPUT);
  digitalWrite(powerSwitch, HIGH);
  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(powerSwitch), toggleState, FALLING);
}
void loop() {
  while(isActive) {
    turnOn();
    await(onTime);
    turnOff();
    await(offTime);
  }
}

3D-модели

Клипсы для крепления медной трубки к ведру и держатель катода.

Схемы