Reflow -juotoslevy: 5 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:03

Pienten SMD -komponenttien juottaminen voi olla melko haastavaa, mutta prosessi voidaan myös automatisoida. Tämä voidaan tehdä levittämällä juotospastaa ja paistamalla se joko (reflow) uunissa tai kuumalla levyllä (kuten keittiön keittolevy). Verkossa olen nähnyt monia DIY -reflow -uuneja; mielestäni niillä on yksi suuri haittapuoli: ne vievät paljon tilaa. Joten päätin rakentaa sen sijaan keittolevyn.

Keittolevy on täysin ohjelmoitava, joten voidaan lisätä mikä tahansa reflow -profiili. Uudelleensijoitusprosessi on tällöin täysin automatisoitu. Aloitetaan rakentaminen!

Vaihe 1: Osat ja työkalut

Osat

• Keittolevy, sain omani vanhasta wokista
• Puolijohderele (SSR)
• Virtajohto
• USB -virtapistoke (Yhdysvaltain pistoke)
• LCD -näyttö
• Prototyyppitaulu
• Arduino nano
• Naarasotsikot
• Tyyppi K -termopari + MAX 6675 -vahvistin
• Paina nappia
• USB -mini -USB -kaapeli

Työkalut

• Kiinnikkeet
• Puuliima
• Laserleikkuri
• Porata
• Juotin

Vaihe 2: Asia

Tässä tapauksessa meillä on kaksi vaihtoehtoa keittoalueestasi riippuen. Ensimmäinen vaihtoehto on muuttaa olemassa olevaa koteloa. Tämä on kannattavaa, jos se on tarpeeksi suuri SSR: n, nestekidenäytön jne. Sijoittamiseksi. Minun tapauksessani ei kuitenkaan ollut tarpeeksi tilaa, joten minun piti suunnitella uusi.

Kotelo on valmistettu laserleikatusta MDF -levystä. Elävän saranan ansiosta tämä muotoilu voidaan tehdä vain laserleikkurille: pienet raot MDF: ssä tekevät siitä taipuvan. Palaset voidaan liimata yhteen palapelinä, käytä vain tarpeeksi puristimia. Lisää keittolevy ja kiinnitä se paikalleen (minun on kiinnitetty ruuveilla pohjassa).

Joitakin lisäreikiä on porattava: yksi virtajohdolle, toinen painikkeelle ja kaksi nestekidenäytölle. Tällä tavalla mikä tahansa painike, lcd,… sinulla on ympärilläsi, voidaan sovittaa. Nestekidenäyttö voidaan ruuvata paikalleen yhdessä painikkeen kanssa.

Termoelementti tulee painaa tiukasti keittolevyä vasten. Poraa reikä ja syötä termopari läpi. Seuraavaksi se on painettava MDF -levyä vasten. Käytin pientä peltinauhaa, mutta voit käyttää myös teippiä tai vetoketjua (poraa 2 reikää termoelementin reiän viereen ja syötä vetoketju niiden läpi).

Huomioitavaa: saatat ihmetellä, onko MDF: n käyttö yhdessä 250 ° C: n keittolevyn kanssa hyvä idea. Yleensä ei, mutta olen tehnyt tapauksen siten, että tämä ei ole vaara.

MDF -osat koskettavat vain keittolevyn jalkoja, jotka ovat huomattavasti viileämpiä (enintään 60 ° C) kuin keittolevyn yläosa. Kaikkialla muualla MDF -levy ja keittolevy on erotettu pienellä ilmavälillä. Koska ilma on erittäin hyvä eristin, MDF ei kuumene lainkaan, puhumattakaan syttymisestä. Lisäksi lämpötila on korkea vain muutaman minuutin ajan, joten jalat eivät voi koskaan saavuttaa samaa lämpötilaa kuin yläosa (vakaan tilan saavuttaminen ei koskaan tapahdu).

Lisäsin Fusion 360 -tiedoston, jotta voit muokata sitä tarpeidesi mukaan. Muista vain yllä oleva varoitus, kun virität muotoilua omaa keittoaluetta varten.

Vaihe 3: Elektroniikka

Tämän projektin elektroniikkaosa on melko suoraviivainen, meidän tarvitsee vain liittää joitakin moduuleja yhteen. Arduino saa lämpötilan lämpöparista, jonka signaalia vahvistaa MAX6675. Sen jälkeen se näyttää lämpötilan nestekidenäytössä ja kytkee tarvittaessa SSR -releen. Kaikki on esitetty kaaviossa.

Alhainen jännite

Koska ne eivät vie paljon virtaa, voimme yksinkertaisesti liittää kaiken Arduino -nastoihin ja määrittää tarvittavat nastat virtaa ja maata varten.

Joidenkin tilarajoitusten vuoksi se ei tullut niin siististi kuin olin toivonut. Asensin kaiken pienelle pahville, juotettuna LCD -näytön taakse. MAX6675 teipattiin taakse kaksipuoleisella teipillä.

Arduino saa virtansa mini -USB -portin kautta, joten liitämme sen USB -kaapelilla virtaliittimeen. Järjestelmää on hyvä testata tässä vaiheessa ennen kuin jatkat.

Korkea jännite

Voimme nyt liittää itse keittolevyn. Koska tämä on verkkovirtajohdotus, meidän on oltava hyvin varovaisia: varmista, että kaikki on irrotettu pistorasiasta työskennellessään!

Ensinnäkin meidän on maadoitettava keittolevy sähköiskujen estämiseksi, jos jokin menee pieleen. Kuori virtajohto ja ruuvaa keltainen/vihreä maadoitusjohto tiukasti koteloon.

Seuraavaksi liitämme keittolevyn kaksi liitintä verkkoon SSR: n kautta. Liitä jännitteinen johto (värikoodi riippuu maastasi) SSR: n toiselle puolelle. Liitä SSR: n toinen puoli keittolevyyn lyhyen johdon kautta (sama mitta/halkaisija kuin virtajohto). Keittolevyn toinen pää menee nollajohtoon. Lisäsin kuvan johdotuksista ennen keittolevyn asentamista koteloon, jotta tämä olisi selvää.

Verkkolaitteen kytkeminen on helpompaa: jännitteinen johto menee yhteen liittimeen ja nolla toiseen. Vaikka asun Euroopassa, käytin tähän yhdysvaltalaista virtalähdettä: piikkien reiät on erittäin kätevä kiinnittää patapäätteisiin.

Se kiteyttää elektroniikan ja antaa nyt puhaltaa siihen elämää koodilla.

Vaihe 4: Ohjelmointi

Koodi tekee tyhmästä wokista reflow -keittolevyn. Sen avulla voimme hallita tarkasti lämpötilaa ja lisätä mukautettuja reflow -profiileja.

Reflow -profiilit

Valitettavasti juotos ei ole niin yksinkertaista kuin lämmittimen kytkeminen päälle, odottaminen ja sammuttaminen uudelleen. Lämpötilan on noudatettava tiettyä profiilia, ns. Reflow -profiilia. Hyvä selitys löytyy täältä tai muilta sivuilta.

Koodi sallii useiden profiilien tallentamisen eri tarpeiden tyydyttämiseksi (pääasiassa lyijy- tai lyijytön juote). Yksinkertainen painikkeen painallus vaihtaa niiden välillä. Ne lisätään Times_profile- ja Temps_profile -tiedostoihin, jotka ovat molemmat 4 sarakevektoria. Ensimmäinen sarake on esilämmitysvaihetta varten, toinen liotusvaihetta, sitten nousua ylöspäin ja lopuksi uudelleenvirtausvaihetta.

Keittoalueen ohjaus

Keittolevyn ajaminen siten, että se seuraa tätä liikerataa, ei ole suoraviivaista. Tämän taustalla olevaa tiedettä kutsutaan kontrolliteoriaksi. Täällä voi mennä hyvin syvälle ja suunnitella täydellinen ohjain, mutta pidämme sen mahdollisimman yksinkertaisena samalla kun varmistamme hyvän tuloksen. Järjestelmämme tulo on SSR, joka kytkee sen päälle tai pois päältä, ja lähtö on lämpötila, jonka voimme mitata. Kytkemällä SSR päälle tai pois päältä tämän lämpötilan perusteella annamme palautetta, ja sen avulla voimme hallita lämpötilaa. Selitän prosessin mahdollisimman intuitiivisesti ja selitän, kuinka voit luonnehtia tiettyä keittolevyäsi toimimaan tekemäni koodin kanssa.

Me kaikki tiedämme, että kun lämmitin kytketään päälle, se ei kuumene heti. Sen käynnistämisen (toiminta) ja kuumenemisen (reaktio) välillä on viive. Joten kun haluamme saavuttaa 250 ° C: n lämpötilan, meidän on sammutettava keittolevy jonkin aikaa ennen sitä. Tämä viive voidaan mitata kytkemällä keittolevy päälle ja mittaamalla käynnistyksen ja lämpötilan muutoksen välinen aika. Oletetaan, että viive on 20 sekuntia. Täytä tämä muuttujalle "timeDelay".

Toinen tapa tarkastella asiaa olisi seuraava: jos sammutamme lämmittimen 250 ° C: ssa, se saavuttaisi korkeamman arvon - sanotaan esimerkiksi 270 ° C - ja sitten alkaa jäähtyä jonkin verran. Lämpötilaero on ylitys - 20 ° C meidän tapauksessamme. Täytä tämä muuttujalle "overShoot".

Yhteenvetona: 250 ° C: n saavuttaminen edellyttää, että sammutamme keittolevyn 230 ° C: ssa ja odotamme vielä 20 sekuntia, kunnes keittolevy saavuttaa tämän ylilämpötilan.

Kun lämpötila on laskenut, keittoalueen pitäisi käynnistyä uudelleen. 20 ° C: n pudotuksen odottaminen ei anna hyvää tulosta, joten käytetään eri kynnystä. Tätä kutsutaan ohjaukseksi hystereesillä (eri arvot päälle ja pois päältä). Pieniä, enintään 10 sekunnin jaksoja käytetään lämpötilan ylläpitämiseen.

Mitat

Vahvistaakseni ohjaimen kirjain tiedot Excel -tiedostoon Puttyn kautta (PC -sarjapääte, jolla on mahtavia ominaisuuksia). Kuten näette, tuotettu reflow -profiili on enemmän kuin tarpeeksi hyvä. Ei paha halvalle sähkö -wokille!

Vaihe 5: Testaa ja nauti

Olemme valmiit! Olemme muuttaneet vanhan wokin reflow -keittolevyksi!

Kytke keittolevy, valitse reflow -profiili ja anna koneen tehdä työ. Muutaman minuutin kuluttua juote alkaa sulaa ja juottaa kaikki komponentit paikoilleen. Muista vain antaa kaiken jäähtyä ennen koskettamista. Vaihtoehtoisesti sitä voidaan käyttää myös esilämmittimenä, joka on kätevä levyille, joissa on suuret maatasot.

Toivottavasti piditte projektista ja olette saaneet inspiraatiota tehdä jotain vastaavaa! Tutustu muihin ohjeisiini: