Reflow Soldering Hotplate: 5 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:37

Η συγκόλληση μικροσκοπικών εξαρτημάτων SMD μπορεί να είναι αρκετά δύσκολη, αλλά η διαδικασία μπορεί επίσης να αυτοματοποιηθεί. Αυτό μπορεί να γίνει με την εφαρμογή πάστας συγκόλλησης και το ψήσιμο, είτε σε φούρνο (ανανέωση) είτε σε εστία (όπως ένα πιάτο μαγειρέματος στην κουζίνα σας). Σε όλο τον ιστό, έχω δει πολλούς φούρνους ανανέωσης DIY. κατά τη γνώμη μου έχουν ένα μεγάλο μειονέκτημα: καταλαμβάνουν πολύ χώρο. Έτσι αποφάσισα να φτιάξω μια εστία αντί αυτού.

Η εστία είναι πλήρως προγραμματιζόμενη, έτσι ώστε να μπορεί να προστεθεί οποιοδήποτε προφίλ επαναφοράς. Στη συνέχεια, η διαδικασία επαναφοράς είναι πλήρως αυτοματοποιημένη. Πάμε να χτίσουμε!

Βήμα 1: Μέρη & εργαλεία

Ανταλλακτικά

• Πιάτο, πήρα το δικό μου από ένα παλιό γουόκ
• Ρελέ στερεάς κατάστασης (SSR)
• Καλώδιο τροφοδοσίας
• Τροφοδοτικό USB (βύσμα ΗΠΑ)
• οθόνη υγρού κρυστάλλου
• Πίνακας πρωτοτύπων
• Arduino nano
• Γυναικείες κεφαλίδες
• Τύπος Κ Θερμοστοιχείο + ενισχυτής MAX 6675
• Πιέστε το κουμπί
• Καλώδιο USB σε mini USB

Εργαλεία

• Σφιγκτήρες
• Ξυλόκολλα
• Λέιζερ
• Τρυπάνι
• Συγκολλητικό σίδερο

Βήμα 2: Η υπόθεση

Για την περίπτωση έχουμε δύο επιλογές, ανάλογα με την εστία σας. Μια πρώτη επιλογή είναι να τροποποιήσετε το υπάρχον περίβλημα, αυτό είναι βιώσιμο εάν είναι αρκετά μεγάλο για να χωρέσει ένα SSR, LCD κλπ. Στην περίπτωσή μου, ωστόσο, δεν υπήρχε αρκετός χώρος, οπότε έπρεπε να σχεδιάσω ένα νέο.

Η θήκη είναι κατασκευασμένη από λέιζερ MDF. Λόγω της ζωντανής άρθρωσης, αυτός ο σχεδιασμός μπορεί να γίνει μόνο σε λέιζερ: μικρές σχισμές στο MDF το καθιστούν ικανό να λυγίσει. Τα κομμάτια μπορούν να κολληθούν μεταξύ τους ως παζλ, απλά χρησιμοποιήστε αρκετούς σφιγκτήρες. Προσθέστε την εστία και στερεώστε τη στη θέση της (η δική μου ασφαλίζεται με βίδες στο κάτω μέρος).

Κάποιες επιπλέον τρύπες πρέπει να ανοίξουν: μία για το καλώδιο τροφοδοσίας, μία για το κουμπί και δύο για την οθόνη LCD. Με αυτόν τον τρόπο, οποιοδήποτε κουμπί, lcd,… που έχετε τοποθετήσει γύρω μπορεί να προσαρμοστεί. Η οθόνη LCD μπορεί στη συνέχεια να βιδωθεί στη θέση της, μαζί με το κουμπί.

Το θερμοστοιχείο πρέπει να πιέζεται σταθερά πάνω στην εστία. Τρυπήστε μια τρύπα και περάστε το θερμοζεύγος. Στη συνέχεια, πρέπει να πιεστεί προς το MDF. Χρησιμοποίησα μια μικρή ταινία κασσίτερου, αλλά μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε ταινία ή φερμουάρ (ανοίξτε 2 τρύπες δίπλα στην οπή του θερμοστοιχείου και τροφοδοτήστε τη φερμουάρ μέσω αυτών).

Κάτι που πρέπει να γνωρίζετε: ίσως αναρωτιέστε εάν η χρήση MDF σε συνδυασμό με ένα πιάτο μαγειρέματος 250 ° C είναι μια καλή ιδέα. Σε γενικές γραμμές δεν είναι, αλλά έχω κάνει την υπόθεση έτσι ώστε αυτό να μην αποτελεί κίνδυνο.

Τα μέρη του MDF αγγίζουν μόνο τα πόδια της εστίας, τα οποία είναι σημαντικά ψυχρότερα (μέγιστο 60 ° C) από το πάνω μέρος της εστίας. Οπουδήποτε αλλού, το MDF και η εστία διαχωρίζονται από ένα μικρό κενό αέρα. Δεδομένου ότι ο αέρας είναι πολύ καλός μονωτής, το MDF δεν ζεσταίνεται καθόλου, πόσο μάλλον να πάρει φωτιά. Επιπλέον, η θερμοκρασία είναι υψηλή μόνο για λίγα λεπτά, οπότε τα πόδια δεν μπορούν ποτέ να φτάσουν στην ίδια θερμοκρασία με την κορυφή (η σταθερή κατάσταση δεν επιτυγχάνεται ποτέ).

Πρόσθεσα το αρχείο Fusion 360, ώστε να μπορείτε να το προσαρμόσετε στις ανάγκες σας. Απλώς λάβετε υπόψη την παραπάνω προειδοποίηση όταν συντονίζετε το σχέδιο για τη δική σας εστία.

Βήμα 3: Ηλεκτρονικά

Το ηλεκτρονικό μέρος αυτού του έργου είναι αρκετά απλό, χρειάζεται μόνο να συνδέσουμε μερικές ενότητες μεταξύ τους. Το Arduino παίρνει τη θερμοκρασία από ένα θερμοζεύγος, του οποίου το σήμα ενισχύεται από το MAX6675. Στη συνέχεια, εμφανίζει τη θερμοκρασία σε μια οθόνη LCD και αλλάζει ένα ρελέ στερεάς κατάστασης (SSR), εάν χρειάζεται. Όλα απεικονίζονται στο διάγραμμα.

Χαμηλή τάση

Δεδομένου ότι δεν αντλούν μεγάλη ισχύ, μπορούμε απλά να συνδέσουμε τα πάντα με τις ακίδες Arduino και να διαμορφώσουμε τις απαιτούμενες ακίδες για ισχύ και γείωση.

Λόγω ορισμένων περιορισμών χώρου, δεν έγινε τόσο τακτοποιημένα όσο ήλπιζα. Τοποθέτησα τα πάντα σε ένα μικρό κομμάτι από σανίδα, συγκολλημένο στο πίσω μέρος της οθόνης LCD. Το MAX6675 ήταν κολλημένο στο πίσω μέρος με ταινία διπλής όψης.

Το Arduino τροφοδοτείται μέσω της θύρας mini USB, οπότε το συνδέουμε μέσω καλωδίου USB στο τούβλο τροφοδοσίας. Είναι καλή ιδέα να δοκιμάσετε το σύστημα σε αυτό το σημείο πριν προχωρήσετε περαιτέρω.

Υψηλής τάσης

Μπορούμε τώρα να συνδέσουμε την ίδια την εστία. Δεδομένου ότι πρόκειται για καλωδίωση δικτύου, θα πρέπει να είμαστε πολύ προσεκτικοί: βεβαιωθείτε ότι όλα είναι αποσυνδεδεμένα όταν εργάζεστε σε αυτό!

Πρώτα απ 'όλα, πρέπει να γειώσουμε την εστία για να αποφύγουμε ηλεκτροπληξία εάν κάτι πάει στραβά. Απογυμνώστε το καλώδιο τροφοδοσίας και βιδώστε σταθερά το κίτρινο/πράσινο καλώδιο γείωσης στο περίβλημα.

Στη συνέχεια, θα συνδέσουμε τους δύο ακροδέκτες της εστίας στο δίκτυο μέσω του SSR. Συνδέστε το ζωντανό καλώδιο (ο κωδικός χρώματος εξαρτάται από τη χώρα σας) στη μία πλευρά του SSR. Συνδέστε τη δεύτερη πλευρά του SSR στη θερμαινόμενη πλάκα μέσω ενός μικρού καλωδίου (ίδιο εύρος/διάμετρος με το καλώδιο τροφοδοσίας). Το άλλο άκρο της εστίας πηγαίνει στο ουδέτερο σύρμα. Πρόσθεσα μια εικόνα της καλωδίωσης πριν τοποθετήσω την εστία στη θήκη για να γίνει σαφές.

Η καλωδίωση του προσαρμογέα ρεύματος είναι ευκολότερη: το καλώδιο πηγαίνει στον έναν ακροδέκτη και το ουδέτερο στον άλλο. Παρόλο που ζω στην Ευρώπη, χρησιμοποίησα έναν προσαρμογέα ισχύος των ΗΠΑ για αυτό: οι τρύπες στις προεξοχές είναι πολύ βολικές για να στερεώσετε τερματικά με φτυάρι.

Αυτό ολοκληρώνει τα ηλεκτρονικά, τώρα αφήνει μια ζωή σε αυτό με κώδικα.

Βήμα 4: Προγραμματισμός

Ο κώδικας είναι αυτό που μετατρέπει ένα χαζό γουόκ σε εστία ανανέωσης. Μας επιτρέπει να ελέγχουμε με ακρίβεια τη θερμοκρασία και να προσθέτουμε προσαρμοσμένα προφίλ επαναφοράς.

Επαναφορά προφίλ

Δυστυχώς, η συγκόλληση με επαναφορά δεν είναι τόσο απλή όσο η ενεργοποίηση του θερμαντήρα, η αναμονή και η απενεργοποίησή του ξανά. Η θερμοκρασία πρέπει να ακολουθεί ένα συγκεκριμένο προφίλ, το λεγόμενο προφίλ επαναφοράς. Μια καλή εξήγηση μπορεί να βρεθεί εδώ, ή σε άλλα σημεία στα interwebs.

Ο κώδικας επιτρέπει την αποθήκευση πολλαπλών προφίλ για την ικανοποίηση διαφορετικών αναγκών (κυρίως συγκόλληση με μόλυβδο ή χωρίς μόλυβδο). Ένα απλό πάτημα κουμπιού αλλάζει μεταξύ τους. Προστίθενται στο Times_profile και στο Temps_profile, τα οποία είναι αμφότερα 4 διανύσματα στηλών. Η πρώτη στήλη είναι για τη φάση προθέρμανσης, η δεύτερη για τη φάση εμβάπτισης, κατόπιν ράμπα προς τα πάνω και τέλος η φάση επαναρροής.

Έλεγχος της εστίας

Η οδήγηση της εστίας έτσι ώστε να ακολουθεί αυτήν την τροχιά δεν είναι απλή. Η επιστήμη πίσω από αυτό ονομάζεται θεωρία ελέγχου. Κάποιος μπορεί να πάει πολύ σε βάθος εδώ και να σχεδιάσει το τέλειο χειριστήριο, αλλά θα το κρατήσουμε όσο το δυνατόν πιο απλό, εξασφαλίζοντας παράλληλα ένα καλό αποτέλεσμα. Η είσοδος στο σύστημά μας είναι η SSR, η οποία την ενεργοποιεί ή απενεργοποιεί και η έξοδος είναι η θερμοκρασία, την οποία μπορούμε να μετρήσουμε. Ενεργοποιώντας ή απενεργοποιώντας το SSR, με βάση αυτή τη θερμοκρασία εισάγουμε ανατροφοδότηση και αυτό είναι που μας επιτρέπει να ελέγχουμε τη θερμοκρασία. Θα εξηγήσω τη διαδικασία όσο το δυνατόν πιο διαισθητικά και θα εξηγήσω πώς μπορείτε να χαρακτηρίσετε τη συγκεκριμένη εστία που λειτουργεί με τον κώδικα που έφτιαξα.

Όλοι γνωρίζουμε ότι όταν ενεργοποιείτε μια θερμάστρα, δεν ζεσταίνεται αμέσως. Υπάρχει μια καθυστέρηση μεταξύ της ενεργοποίησης (δράσης) και της καύσης (αντίδραση). Έτσι, όταν θέλουμε να φτάσουμε σε θερμοκρασία 250 ° C, θα πρέπει να απενεργοποιήσουμε την εστία λίγο πριν από αυτό. Αυτή η καθυστέρηση μπορεί να μετρηθεί με την ενεργοποίηση της εστίας και τη μέτρηση του χρόνου μεταξύ της ενεργοποίησης και της αλλαγής της θερμοκρασίας. Ας υποθέσουμε ότι η καθυστέρηση είναι 20 δευτερόλεπτα. Συμπληρώστε αυτό για τη μεταβλητή "timeDelay".

Ένας άλλος τρόπος για να το δούμε θα είναι ο εξής: αν σβήσουμε τη θερμάστρα στους 250 ° C, θα φτάσει σε υψηλότερη τιμή - ας πούμε στους 270 C - και στη συνέχεια θα αρχίσει να κρυώνει κάπως. Η διαφορά θερμοκρασίας είναι η υπέρβαση - 20 ° C στην περίπτωσή μας. Συμπληρώστε αυτό για τη μεταβλητή "overShoot".

Συμπερασματικά: η επίτευξη των 250 ° C απαιτεί να απενεργοποιήσουμε την εστία στους 230 ° C και να περιμένουμε άλλα 20 δευτερόλεπτα για να φτάσει η εστία σε αυτή τη θερμοκρασία υπέρβασης.

Όταν η θερμοκρασία έχει πέσει, η εστία πρέπει να ενεργοποιηθεί ξανά. Η αναμονή για μια πτώση 20 ° C δεν θα έδινε ένα ωραίο αποτέλεσμα, οπότε χρησιμοποιείται ένα διαφορετικό κατώφλι. Αυτό ονομάζεται έλεγχος με υστέρηση (διαφορετικές τιμές για ενεργοποίηση και απενεργοποίηση). Μικρές εκρήξεις έως 10 δευτερόλεπτα χρησιμοποιούνται για τη διατήρηση της θερμοκρασίας.

Μετρήσεις

Για να επαληθεύσω τον ελεγκτή, κατέγραψα τα δεδομένα σε ένα αρχείο excel μέσω Putty (σειριακό τερματικό για τον υπολογιστή με μερικές εκπληκτικές δυνατότητες). Όπως μπορείτε να δείτε, το προφίλ επαναφοράς που παράγεται είναι κάτι παραπάνω από καλό. Δεν είναι κακό για φθηνό ηλεκτρικό wok!

Βήμα 5: Δοκιμάστε και απολαύστε

Τελειώσαμε! Έχουμε μετατρέψει ένα παλιό γουόκ σε εστία ανανέωσης!

Συνδέστε την εστία, επιλέξτε ένα προφίλ επαναφοράς και αφήστε το μηχάνημα να κάνει τη δουλειά. Μετά από λίγα λεπτά, η συγκόλληση αρχίζει να λιώνει και κολλάει όλα τα εξαρτήματα στη θέση τους. Απλά φροντίστε να αφήσετε τα πάντα να κρυώσουν πριν το αγγίξετε. Εναλλακτικά, μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως προθέρμανση, το οποίο είναι βολικό για σανίδες με μεγάλα επίπεδα γείωσης.

Ελπίζω να σας άρεσε το έργο και να βρήκατε έμπνευση για να φτιάξετε κάτι παρόμοιο! Ρίξτε μια ματιά στις άλλες οδηγίες μου: