Reflow Soldering Hotplate: 5 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:11

Memateri komponen SMD kecil boleh menjadi sangat mencabar, tetapi prosesnya juga dapat automatik. Ini dapat dilakukan dengan menggunakan pasta pematerian dan membakarnya, baik di dalam oven (reflow) atau di atas pinggan panas (seperti piring memasak di dapur anda). Di seluruh web, saya telah melihat banyak oven reflow DIY; pada pendapat saya mereka mempunyai satu kelemahan besar: mereka mengambil banyak ruang. Oleh itu, saya memutuskan untuk membina plat panas.

Hotplate dapat diprogram sepenuhnya, sehingga profil reflow dapat ditambahkan. Proses reflow kemudiannya automatik sepenuhnya. Mari membina!

Langkah 1: Bahagian & Alat

Bahagian

• Pinggan panas, saya mendapat milik saya dari kuali lama
• Relay Keadaan Pepejal (SSR)
• Kabel kuasa
• Palam kuasa USB (palam AS)
• LCD
• Papan prototaip
• Arduino nano
• Pengepala wanita
• Penguat Termokopel Jenis K + MAX 6675
• Tekan butang
• Kabel USB ke mini USB

Alat

• Pengapit
• Gam kayu
• Lasercutter
• Gerudi
• Besi pematerian

Langkah 2: Kesnya

Untuk kes ini, kami mempunyai dua pilihan, bergantung pada hotplate anda. Pilihan pertama adalah mengubah suai lampiran yang ada, ini dapat dilaksanakan sekiranya cukup besar untuk menampung SSR, LCD dll. Dalam kes saya, tidak ada cukup ruang, jadi saya harus merancang yang baru.

Kes itu dibuat daripada lasercut MDF. Oleh kerana engsel hidup, reka bentuk ini hanya dapat dibuat pada laser: celah kecil di MDF membuatnya dapat membengkok. Potongan itu dapat dilekatkan sebagai teka-teki, cukup gunakan penjepit yang cukup. Tambahkan pinggan panas dan selamatkan di tempatnya (lombong dilekatkan dengan skru di bahagian bawah).

Beberapa lubang tambahan perlu digerudi: satu untuk kabel kuasa, satu untuk butang dan dua lagi untuk LCD. Dengan cara ini, mana-mana butang, lcd, … yang anda miliki dapat dibuat agar sesuai. LCD kemudian boleh disekat di tempatnya, bersama dengan butang.

Termokopel mesti ditekan dengan kuat ke atas plat panas. Bor lubang dan masukkan termokopel melalui. Seterusnya, ia harus ditekan terhadap MDF. Saya menggunakan jalur timah kecil, tetapi anda juga boleh menggunakan pita atau tali leher (gerudi 2 lubang di sebelah lubang termokopel dan beri makan tali leher walaupun).

Sesuatu yang perlu diperhatikan: anda mungkin tertanya-tanya jika menggunakan MDF dalam kombinasi dengan piring memasak 250 ° C adalah idea yang baik. Secara amnya tidak, tetapi saya telah membuat kes ini sehingga tidak membahayakan.

Bahagian MDF hanya menyentuh kaki plat panas, yang jauh lebih sejuk (maksimum 60 ° C) daripada bahagian atas plat panas. Di tempat lain, MDF dan plat panas dipisahkan oleh jurang udara yang kecil. Oleh kerana udara adalah penebat yang sangat baik, MDF tidak panas sama sekali, apalagi terbakar. Selanjutnya, suhu hanya tinggi selama beberapa minit, sehingga kaki tidak pernah dapat mencapai suhu yang sama dengan bahagian atas (keadaan stabil tidak pernah dapat dicapai).

Saya menambahkan fail Fusion 360 supaya anda dapat menyesuaikannya dengan keperluan anda. Ingatlah amaran di atas semasa menyesuaikan reka bentuk untuk pelat panas anda sendiri.

Langkah 3: Elektronik

Bahagian elektronik projek ini cukup mudah, kita hanya perlu menyambungkan beberapa modul bersama-sama. Arduino mendapat suhu dari termokopel, yang isyaratnya diperkuat oleh MAX6675. Ia kemudian memaparkan suhu pada LCD dan menukar Solid State Relay (SSR) jika diperlukan. Semuanya digambarkan pada rajah.

Voltan rendah

Oleh kerana mereka tidak menggunakan banyak kuasa, kita hanya dapat menghubungkan semuanya ke pin Arduino dan mengkonfigurasi pin yang diperlukan untuk kuasa dan tanah.

Kerana beberapa keterbatasan ruang, ia tidak berubah semudah yang saya harapkan. Saya memasangkan semuanya ke bahagian kecil papan pucuk, terpateri di bahagian belakang skrin LCD. MAX6675 dirakam ke belakang dengan beberapa pita dua sisi.

Arduino dikuasakan melalui port USB mini, jadi kami menyambungkannya melalui kabel USB ke bata kuasa. Adalah idea yang baik untuk menguji sistem pada ketika ini sebelum melangkah lebih jauh.

Voltan tinggi

Kita sekarang boleh menyambungkan plat panas itu sendiri. Oleh kerana ini adalah kabel elektrik, kita harus berhati-hati: pastikan semuanya dicabut dari kabel semasa mengusahakannya!

Pertama sekali, kita harus meletakkan pelat panas untuk mengelakkan berlakunya letusan elektrik sekiranya ada yang tidak kena. Tanggalkan kabel kuasa dan skru wayar pembumian kuning / hijau dengan kuat ke selongsong.

Seterusnya, kami akan menyambungkan dua terminal hotplate ke sumber melalui SSR. Sambungkan wayar langsung (kod warna bergantung pada negara anda) ke satu sisi SSR. Sambungkan bahagian kedua SSR ke plat panas melalui wayar pendek (tolok / diameter yang sama dengan kabel kuasa). Hujung plat panas yang lain menuju ke wayar neutral. Saya menambahkan gambar pendawaian sebelum memasang plat panas ke dalam casing untuk menjelaskannya.

Pendawaian penyesuai kuasa lebih mudah: wayar langsung menuju ke satu terminal, dan yang neutral ke terminal yang lain. Walaupun saya tinggal di Eropah, saya menggunakan penyesuai kuasa AS untuk ini: lubang pada serambi sangat mudah dipasang pada terminal spade.

Itu membungkus elektronik, sekarang mari kita meluangkan sedikit kehidupan di dalamnya dengan kod.

Langkah 4: Pengaturcaraan

Kodnya adalah apa yang mengubah kuali bodoh menjadi hotplate reflow. Ini membolehkan kita mengawal suhu dengan tepat dan menambahkan profil reflow tersuai.

Reflow profil

Malangnya, pematerian reflow tidak semudah menghidupkan pemanas, menunggu dan mematikannya lagi. Suhu perlu mengikuti profil tertentu, yang disebut profil reflow. Penjelasan yang baik boleh didapati di sini, atau di tempat lain di interweb.

Kod ini membolehkan menyimpan beberapa profil untuk memenuhi keperluan yang berbeza (terutamanya solder plumbum atau tanpa plumbum). Tekan butang mudah bertukar di antara mereka. Mereka ditambahkan dalam Times_profile dan Temps_profile, yang keduanya adalah 4 vektor lajur. Lajur pertama adalah untuk fasa pemanasan, yang kedua untuk fasa rendam, kemudian naik dan akhirnya fasa reflow.

Mengawal hotplate

Memandu plat panas sehingga mengikut lintasan ini tidak mudah. Ilmu di sebalik ini disebut teori kawalan. Seseorang boleh pergi dengan mendalam di sini dan merancang alat kawalan yang sempurna, tetapi kami akan membuatnya sesederhana mungkin sambil tetap memastikan hasil yang baik. Input ke sistem kami adalah SSR, yang menghidupkan atau mematikannya, dan outputnya adalah suhu, yang dapat kita ukur. Dengan menghidupkan atau mematikan SSR, berdasarkan suhu ini, kami memperkenalkan maklum balas, dan itulah yang memungkinkan kami mengawal suhu. Saya akan menerangkan prosesnya secara intuitif mungkin, dan menerangkan bagaimana anda dapat mencirikan plat panas khusus anda agar sesuai dengan kod yang saya buat.

Kita semua tahu bahawa ketika menghidupkan pemanas, tidak akan menjadi panas seketika. Terdapat kelewatan antara menghidupkannya (tindakan) dan menjadi panas (reaksi). Oleh itu, apabila kita mahu mencapai suhu 250 ° C, kita mesti mematikan kompor beberapa lama sebelum itu. Kelewatan ini dapat diukur dengan menghidupkan pelat panas dan mengukur masa antara menghidupkan, dan perubahan suhu. Mari kita anggap kelewatannya adalah 20 saat. Isi ini untuk pemboleh ubah "timeDelay".

Cara lain untuk melihatnya adalah seperti berikut: jika kita mematikan pemanas pada suhu 250 ° C, ia akan mencapai nilai yang lebih tinggi - katakanlah 270 C - dan kemudian mula sejuk sedikit. Perbezaan suhu adalah lebihan - 20 ° C dalam kes kami. Isi ini untuk pemboleh ubah "overShoot".

Kesimpulannya: mencapai 250 ° C menghendaki kita mematikan hotplate pada 230 ° C dan menunggu 20 saat lagi untuk hotplate mencapai suhu overhoot ini.

Apabila suhu telah menurun, pelat panas hendaklah dihidupkan semula. Menunggu penurunan 20 ° C tidak akan memberikan hasil yang baik, jadi ambang yang berbeza digunakan. Ini dipanggil kawalan dengan histeresis (nilai yang berbeza untuk menghidupkan dan mematikan). Letupan kecil maksimum 10 saat digunakan untuk mengekalkan suhu.

Pengukuran

Untuk mengesahkan pengawal, saya memasukkan data ke fail excel melalui Putty (terminal bersiri untuk PC dengan beberapa ciri hebat). Seperti yang anda lihat, profil reflow yang dihasilkan lebih dari cukup baik. Tidak buruk untuk kuali elektrik murah!

Langkah 5: Uji & Nikmati

Telah siap! Kami telah mengubah wajan lama menjadi plat panas reflow!

Pasangkan hotplate, pilih profil reflow dan biarkan mesin melakukan kerja. Selepas beberapa minit, pateri mula mencair dan menjual semua komponen ke tempatnya. Pastikan anda membiarkan semuanya sejuk sebelum menyentuhnya. Sebagai alternatif, ia juga boleh digunakan sebagai pra-pemanas, yang berguna untuk papan dengan bidang tanah besar.

Saya harap anda menyukai projek ini dan mendapat inspirasi untuk membuat sesuatu yang serupa! Jangan ragu untuk memeriksa arahan saya yang lain: