Reflow lodning kogeplade: 5 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:29

Lodning af små SMD -komponenter kan være ret udfordrende, men processen kan også automatiseres. Dette kan gøres ved at anvende loddepasta og bage den, enten i en (tilbagespoling) ovn eller på en varm plade (som en kogeplade i dit køkken). Rundt omkring på nettet har jeg set mange DIY reflow ovne; efter min mening har de en stor ulempe: de fylder meget. Så jeg besluttede mig for at bygge en kogeplade i stedet.

Kogepladen er fuldt programmerbar, så enhver reflow -profil kan tilføjes. Reflow -processen er derefter fuldt automatiseret. Lad os bygge!

Trin 1: Dele og værktøjer

Dele

• Kogeplade, jeg fik min fra en gammel wok
• Solid State Relay (SSR)
• Strømkabel
• USB -strømstik (amerikansk stik)
• LCD
• Prototypebord
• Arduino nano
• Kvindelige overskrifter
• Type K termoelement + MAX 6675 forstærker
• Trykknap
• USB til mini USB kabel

Værktøjer

• Klemmer
• Trælim
• Laserskærer
• Bore
• Loddekolbe

Trin 2: Sagen

Til sagen har vi to muligheder, afhængigt af din kogeplade. En første mulighed er at ændre det eksisterende kabinet, dette er levedygtigt, hvis det er stort nok til at rumme en SSR, LCD osv. I mit tilfælde var der imidlertid ikke plads nok, så jeg måtte designe en ny.

Sagen er lavet af lasercut MDF. På grund af det levende hængsel kan dette design kun laves på en laserskærer: små slidser i MDF gør det i stand til at bøje. Brikkerne kan limes sammen som et puslespil, bare brug nok klemmer. Tilsæt kogepladen, og fastgør den på plads (min er fastgjort med skruer i bunden).

Der skal bores nogle ekstra huller: et til netledningen, et til knappen og to til LCD -skærmen. På denne måde kan enhver knap, lcd, … du har rundt omkring, fås til at passe. LCD'et kan derefter skrues på plads sammen med knappen.

Termoelementet skal presses fast mod kogepladen. Bor et hul og før termoelementet igennem. Dernæst skal den presses mod MDF. Jeg brugte en lille blikstrimmel, men du kan også bruge tape eller en lynlås (bor 2 huller ved siden af termoelementhullet og fød lynlåsen med dem).

Noget at være opmærksom på: du undrer dig måske over, om det er en god idé at bruge MDF i kombination med en 250 ° C -tallerken. Generelt er det ikke, men jeg har gjort sagen sådan, at dette ikke er en fare.

MDF -delene berører kun kogepladens fødder, som er betydeligt køligere (maks. 60 ° C) end toppen af kogepladen. Alle andre steder adskilles MDF og kogeplade med et lille luftspalte. Da luft er en meget god isolator, varmes MDF slet ikke op, endsige tager ild. Desuden er temperaturen kun høj i løbet af få minutter, så benene kan aldrig nå den samme temperatur som toppen (steady-state nås aldrig).

Jeg tilføjede Fusion 360 -filen, så du kan tilpasse den til dine behov. Bare husk advarslen ovenfor, når du indstiller designet til din egen kogeplade.

Trin 3: Elektronik

Elektronikdelen af dette projekt er ganske ligetil, vi behøver kun at forbinde nogle moduler sammen. Arduinoen får temperaturen fra et termoelement, hvis signal forstærkes af MAX6675. Det viser derefter temperaturen på en LCD og skifter om nødvendigt et Solid State Relay (SSR). Alt er afbildet på diagrammet.

Lav spænding

Da de ikke trækker meget strøm, kan vi simpelthen forbinde alt til Arduino -benene og konfigurere de nødvendige stifter til strøm og jord.

På grund af nogle pladsbegrænsninger blev det ikke så pænt, som jeg havde håbet. Jeg monterede alt på et lille stykke perfboard, loddet på bagsiden af LCD -skærmen. MAX6675 blev tapet på bagsiden med noget dobbeltsidet tape.

Arduinoen drives af mini -USB -porten, så vi tilslutter den via et USB -kabel til strømstenen. Det er en god idé at teste systemet på dette tidspunkt, før du går videre.

Højspænding

Vi kan nu tilslutte selve kogepladen. Da dette er netledninger, skal vi være meget forsigtige: sørg for at alt er taget ud af stikkontakten, når du arbejder på det!

Først og fremmest bør vi jorde kogepladen for at forhindre elektrisk stød, hvis noget går galt. Fjern strømkablet, og skru den gule/grønne jordledning til huset.

Dernæst forbinder vi de to terminaler på kogepladen til lysnettet via SSR. Tilslut strømførende ledning (farvekode afhænger af dit land) til den ene side af SSR. Tilslut den anden side af SSR til kogepladen via en kort ledning (samme måler/diameter som strømkablet). Den anden ende af kogepladen går til den neutrale ledning. Jeg tilføjede et billede af ledningerne før montering af kogepladen i kabinettet for at gøre dette klart.

Det er lettere at tilslutte strømadapteren: den strømførende ledning går til den ene terminal og den neutrale til den anden. Selvom jeg bor i Europa, brugte jeg en amerikansk strømadapter til dette: hullerne i benene er meget bekvemme at fastgøre spadeterminaler til.

Det omslutter elektronikken og lader nu noget liv i det med kode.

Trin 4: Programmering

Koden er det, der gør en dum wok til en reflow -kogeplade. Det giver os mulighed for præcist at kontrollere temperaturen og tilføje brugerdefinerede reflow -profiler.

Reflow -profiler

Desværre er reflow lodning ikke så simpelt som at tænde varmelegemet, vente og slukke det igen. Temperaturen skal følge en bestemt profil, den såkaldte reflow -profil. En god forklaring kan findes her eller andre steder på interwebs.

Koden gør det muligt at gemme flere profiler for at tilfredsstille forskellige behov (hovedsageligt blyfri eller blyfri lodning). Et enkelt tastetryk skifter mellem dem. De tilføjes i Times_profile og Temps_profile, som begge er 4 kolonnevektorer. Den første kolonne er til forvarmningsfasen, den anden til gennemblødningsfasen, derefter rampe op og til sidst tilbagespolingsfasen.

Styring af kogepladen

At køre kogepladen sådan, at den følger denne bane, er ikke ligetil. Videnskaben bag dette kaldes kontrolteori. Man kan gå meget i dybden her og designe den perfekte controller, men vi vil holde det så enkelt som muligt og samtidig sikre et godt resultat. Input til vores system er SSR, som tænder eller slukker det, og output er temperaturen, som vi kan måle. Ved at slå SSR til eller fra, baseret på denne temperatur, introducerer vi feedback, og det er det, der giver os mulighed for at kontrollere temperaturen. Jeg vil forklare processen så intuitivt som muligt og forklare, hvordan du kan karakterisere din specifikke kogeplade til at arbejde med den kode, jeg lavede.

Vi ved alle, at når der tændes for en varmelegeme, bliver det ikke øjeblikkeligt varmt. Der er en forsinkelse mellem at tænde den (handling) og blive varm (reaktion). Så når vi vil nå en temperatur på 250 ° C, bør vi slukke for kogezonen et stykke tid før det. Denne forsinkelse kan måles ved at tænde for kogezonen og måle tiden mellem tænding og ændring i temperatur. Lad os antage, at forsinkelsen er 20 sekunder. Udfyld denne for variablen "timeDelay".

En anden måde at se det på ville være som følger: Hvis vi slukker for varmelegemet ved 250 ° C, ville det nå en højere værdi - lad os sige 270 C - og derefter begynde at køle lidt ned. Temperaturforskellen er overskridelsen - 20 ° C i vores tilfælde. Udfyld denne for variablen "overShoot".

Afslutningsvis: Når vi når 250 ° C, skal vi slukke for kogezonen ved 230 ° C og vente yderligere 20 sekunder på, at kogezonen når denne overskydende temperatur.

Når temperaturen er faldet, skal kogezonen tændes igen. At vente på et fald på 20 ° C ville ikke give et godt resultat, så der bruges en anden tærskel. Dette kaldes kontrol med hysterese (forskellige værdier, der skal tændes og slukkes). Små udbrud på max 10 sekunder bruges til at opretholde temperaturen.

Målinger

For at verificere controlleren loggede jeg dataene til en excel -fil via Putty (en seriel terminal til pc'en med nogle fantastiske funktioner). Som du kan se, er den producerede reflow -profil mere end god nok. Ikke dårligt for billig elektrisk wok!

Trin 5: Test og nyd

Vi er færdige! Vi har forvandlet en gammel wok til en reflow -kogeplade!

Tilslut kogepladen, vælg en reflow -profil, og lad maskinen udføre arbejdet. Efter et par minutter begynder loddetøjet at smelte, og alle komponenter sættes på plads. Bare sørg for at lade alt køle af, før du rører det. Alternativt kan den også bruges som forvarmer, hvilket er praktisk til brædder med store jordplaner.

Jeg håber, at du kunne lide projektet og har fundet inspiration til at lave noget lignende! Tjek gerne mine andre instruktioner ud: