DIY Reflow Ugn med Reflowduino: 4 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:45

Reflowduino är ett allt-i-ett-Arduino-kompatibelt styrkort som jag personligen designat och byggt, och det kan enkelt förvandla en brödrost till en PCB-återflödningsugn! Den har en mångsidig ATmega32u4-mikroprocessor med mikro-USB-programmeringsgränssnitt, ett integrerat MAX31855-termoelementgränssnitt med brusfiltrering, Bluetooth Low Energy (BLE 4.0) för enkel kommunikation med en mobil enhet, LiPo-batteriladdning och statusindikering, en valfri solid- tillståndsrelä och en piezo -summer för att spela dina favorit temalåtar. Ännu bättre, jag har släppt allt detta som helt öppen källkod för alla att njuta av, inklusive EAGLE PCB-filer, Arduino IDE-exempelkod, prov Android-app för Bluetooth-kontroll och fullständiga självstudier om hur man ändrar en brödrostugn för att börja laga '!

Om du vill beställa en Reflowduino eller Sidekick Relay -modulen, besök min webbplats!

För fullständig dokumentation, källfiler, scheman och mer omfattande information om Reflowduino, besök den officiella Github -sidan här.

Nu ska vi börja!

Steg 1: Samla dina delar

Reservdelar

• Reflowduino Pro ORReflowduino Basic + solid-state relä (jag använder Sidekick-relämodulen)
• K-typ termoelement (ingår i Reflowduino)
• Reflowduino -strömkälla: LiPo -batteri, 5V mikro -USB (från en bärbar dator eller adapter), eller båda!
• Brödrost ELLER kokplatta (jag använde denna 1100 W brödrostugn när den kostade cirka 20 dollar)
• Skruvmejsel (för att ta isär brödrostugnen)
• Liten platt skruvmejsel (för skruvplintarna)
• Smartphone eller Bluetooth-aktiverad enhet. För närvarande är endast en Android -version av appen tillgänglig
• Valfritt: en bärbar dator för att samla in och rita data i realtid via Excel! Du måste ansluta Reflowduino till den bärbara datorn via mikro -USB för att detta ska fungera.

Följande artiklar behövs bara om du vill göra massor av anpassningar till din reflow -ugnsbyggnad (behövs inte i de flesta fall):

• Avbitartång
• Lödkolv och löd
• 14-18 AWG-tråd (strandad tråd är lättare att hantera)
• Krympslang i lämplig storlek för isoleringstrådar. Beror på din inställning.
• Skyddsglasögon (var säker, vi har att göra med nätspänningar här!)
• Handskar (plåten i brödrostugnar kan vara vassa och ridd med skruvar som sticker ut överallt!)

Säkerhetsfriskrivning: Om du är nybörjare inom elektronik eller inte har rätt erfarenhet av att arbeta med nätspänning, föreslår jag att du antingen inte krånglar till det, konsulterar en professionell eller fortsätter att lära dig tills du är tillräckligt skicklig ! Jag ansvarar inte för eventuella olyckor som kan uppstå på grund av missbruk av Reflowduino -kretskortet eller dess tillhörande komponenter och elsystem (inklusive nätström, brytare, etc). Vidta alla säkerhetsåtgärder vid behov. Dessutom rekommenderas det inte att du använder samma apparat för att fylla på kretskort som att laga mat för konsumtion. Detta kan leda till matförgiftning, särskilt om du använder blyad lödning för dina kretskort. Du är fullt ansvarig för dina handlingar och utför dem på egen risk!

Med det sagt, gör bort mina vänner … ha kul och var säker!

Reflowduino & Sidekick

OBS: Det finns nu också en tilläggsmodul som heter "Reflowduino32" för ett ESP32-utvecklingsbord för att också trådlöst styra en återflödningsugn. Se Reflowduino Github -sidan för fullständig dokumentation, såväl som denna ESP32 refowugn -handledning!

Först och främst finns det två versioner av Reflowduino: Basic och Pro, och beroende på just din applikation kanske du vill välja den ena eller den andra. Därefter gjorde jag en praktisk solid-state-relämodul som heter Solid-State Sidekick som hanterar alla nätkablar för dig och helt eliminerar behovet av att löda något. Anslut bara apparaten direkt till Sidekick såväl som de två reläingångarna från Reflowduino så är du klar!

Nedan följer en sammanfattning av dina tillgängliga alternativ:

1. Reflowduino Pro
2. Reflowduino Basic + Solid-State Sidekick
3. Reflowduino Basic + annat solid-state-relä (välj ditt eget)
4. Annat Arduino-kompatibelt kort + termoelementgränssnitt + termoelement + Bluetooth-modul + Solid-State Sidekick (eller annat relä) + LiPo-batteri "ryggsäck" (tillval)

Det första alternativet kommer med reläet redan monterat ombord på Reflowduino. Detta är ett bra alternativ för att styra alla generiska brödrostugnar eller kokplattor, särskilt om du vill löd trådarna själv och spara lite pengar.

Det andra alternativet är det överlägset enklaste (och säkraste) alternativet och kräver ingen lödning eller tweaking av apparaten om du inte verkligen vill eftersom Sidekick-relämodulen har solid-state-reläet samt alla bestämmelser för dig att helt enkelt ansluta saker till det genom att ansluta dem. Ja, du hörde mig rätt! Detta betyder att du kan styra vilken brödrost som helst utan att ens öppna den!

Det tredje alternativet är om du hellre väljer ditt eget solid-state-relä, kanske med en högre strömkapacitet eller av någon annan anledning som anpassad monteringskonfiguration (vem vet?).

Det sista alternativet är för dem som kanske redan har många delar liggande och vill sätta ihop något snabbt utan att köpa något nytt, vilket också är helt okej! Du kan använda Arduino tillsammans med något liknande det här termoelementet och naturligtvis själva termoelementet. För att kunna använda demo-appen behöver du också en HM-10 Bluetooth-modul om du inte vill utesluta den trådlösa kommunikationen och hålla dig till grafen av data på Excel via en dator. Observera att beroende på vilka delar du väljer kan du behöva ändra demokoden för att passa dina behov.

Resurser:

• Klicka här för snabba Reflowduino -specifikationer.
• Klicka här för en beskrivning av Reflowduino pinouts

Solid-State-relä

Om du använder Reflowduino Pro kan du hoppa över det här avsnittet, men om du använder Reflowduino Basic måste du antingen skaffa Sidekick eller välja din egen relämodul. När du väljer din egen, kontrollera följande:

• Relätyp: måste vara solid state, inte bara ett konventionellt kontaktrelä. Du KAN kanske komma undan med ett konventionellt relä för vår specifika applikation (eftersom vi kommer att använda tidsproportionerande kontroll, inte kontinuerlig PWM) men det är inte garanterat eller rekommenderat. Du kommer också att höra reläet "klicka" varje gång det växlar, vilket kan vara irriterande.
• Opto-isolering: leta efter en som är optiskt isolerad för säkerhets skull. Det betyder att du kan vara säker på att din Arduino inte kommer att bli zappad av 120V/240VAC!
• Kontrollspänning: måste vara 3,3V eller 5V kompatibel
• Output Rating: måste hantera mängden ström som din apparat kommer att använda. för alla amerikanska apparater (används lagligt) är 15A/120VAC allt du någonsin behöver sedan brytarna går vid 15A.

Reflowduino Pro: s opto-isolerade halvledarrelä har en styrspänning på 3-15VDC och kan hantera upp till 25A/240VAC med korrekt konvektionskylning. Under normala omständigheter kan den hantera 10A/240VAC, eller 20A/120VAC, vilket är tillräckligt bra för alla amerikanska apparater och borde vara tillräckligt för de flesta 240VAC -apparater.

Resurser:

Reflowduinos solid state-relä PF240D25R speciablad

Brödrost eller ugn

När du väljer en brödrost är det viktigt att välja en som är rätt storlek för din applikation eftersom mindre är högre effektivitet när det gäller uppvärmning! Men de större fungerar också, kolla bara recensionerna för att se till att det inte är fullständigt skräp. Jag köpte personligen den här från Walmart för cirka 21 dollar inklusive skatt när den var till salu.

Det är också en bra idé att se till att du har en platt metallbricka för kretskortet att sitta på. Många brödrostugnar (inklusive den jag köpte!) Kommer med brickor som har stötar och grillmönster på sig, och detta är definitivt inte idealiskt för PCB -återflöde eftersom det orsakar termiska ojämnheter över kretskortet. Jag lyckades dock med att droppbrickan var perfekt för vad jag behövde, så jag slängde bara ut metallgallret och stekpannan som följde med.

För kokplattor är det lika viktigt att välja en med platt yta. De flesta kokplattor har ett infällt cirkulärt område i mitten av plattan som inte är önskvärt, så försök att minimera detta område så att du har det mest användbara utrymmet för att placera dina kretskort. Välj också en kokplatta som bara har en enda ratt (temperaturkontroll) eftersom du på så sätt inte behöver öppna den för att justera ledningarna!

Mer information om detta ämne finns på Github -wikisidan.

Steg 2: Koppla upp det

Nu när du har delarna är det dags att slå ihop allt! Det finns många sätt att skölja en brödrost, så lyssna och läs säkerhetsfriskrivningen som anges tidigare!

Varma tallrikar

För alla apparater är huvudprincipen att byta strömkabelns strömkabel genom att placera reläet i serie med strömsladden och kringgå apparatens kontrollknappar vid behov. För kokplattor med en enda temperaturreglage behöver du inte ens justera själva plattan. du kan helt enkelt vrida ratten till HIGH (maxinställning) och du är klar att gå! Detta säkerställer att värmeplattan drivs (kontakten inuti kokplattan stängs) när reläet slås på.

För permanenta installationer kan du antingen klippa av nätsladden och skarva upp den, eller så kan du göra det från nätsladdkontakterna. Återigen, var noga med att isolera alla anslutningar ordentligt. Följ den allmänna schemat i den första bilden och du bör vara redo att återflöda!

Observera att jag använde krokodilklämmor och en annan strömkabel (med krokodilklämmor i ändarna) bara för att testa. Detta rekommenderas inte och bör endast användas för tillfälliga tester. För mer permanenta installationer bör du lödda och isolera allt eller använda Sidekick för att ansluta allt.

Brödrostugnar

Brödrostugnarna styrs med exakt samma koncept som kokplattan genom att du vanligtvis kan styra dem utan att ens röra ledningarna genom att helt enkelt maxa ut temperaturratten, vrida inställningen till "Baka" så att båda värmefibrerna är på och maxa ur timern. Beroende på brödrosten kan du också ha en "Stay On" -funktion så att du inte behöver oroa dig för att timern ska ta slut!

Men om du fortfarande vill ta isär det, justera ledningarna för att kringgå rattarna och lägga till anpassade kontroller i vetenskapens namn, kan du fortfarande! Lyckligtvis, även om du vill ta isär den, är den allmänna principen fortfarande väldigt enkel: du måste koppla bort alla rattar som är anslutna till strömkabeln och fästa alla värmefibrer till den spänningsförande kabeln så att de slås på med full styrka rätt när du ansluter nätsladden till väggen.

I den här instruktionsboken tar jag inte tid att gå igenom detta, men du kan se hur jag justerade min brödrost på min Github wiki.

Steg 3: Programinstallation

Nu när du har installerat all hårdvara, låt oss gå igenom hur du konfigurerar programvaran.

App Setup

Se dessa instruktioner om hur du installerar Reflowduino demo -appen och hur du importerar sparad data till Excel från appen.

Kort sammanfattning:

• Appen är för närvarande bara för Android och är helt öppen källkod!
• Appen visar temperaturen i realtid och diagrammer den när återflödesprocessen har påbörjats.
• Appen sparar också data efter omflödesprocessen är klar eller avbruten och data kan importeras till Excel för analys!

Arduino IDE -inställning

Se dessa instruktioner för att konfigurera Arduino IDE och installera nödvändiga bibliotek.

Kort sammanfattning:

• Ladda "Reflowduino_Demo" -koden, välj "Adafruit Feather 32u4" under Verktyg -> Brädor i Arduino IDE.
• Kompilera det bara för att se till att alla bibliotek är installerade korrekt.
• Ladda upp koden till Reflowduino, och kom ihåg att du kanske måste trycka på återställningsknappen på Reflowduino om Arduino IDE börjar söka efter porten.

Demo för Reflowduino

Se dessa instruktioner om hur du använder Reflowduino -demokoden.

Kort sammanfattning:

• Reflowduino Demo -skissen tillåter din Reflowduino att arbeta tillsammans med demo -appen via Bluetooth.
• Reflowduino läser temperaturen från termoelementet och skickar data till appen via Bluetooth varannan sekund.
• Reflowduino använder PID-tidsproportionskontroll för att styra halvledarreläet under återflödesprocessen.
• För fristående drift, kommentera raden som har "while (! Serial) delay (1);" som väntar på att en seriell anslutning ska upprättas innan den faktiska koden körs.
• Du kan få Reflowduino att fungera som ett tangentbord genom att ställa in variabeln "enableKeyboard" till true nära toppen av skissen för användning med denna Excel -demofil. Detta gör att Reflowduino "skriver" data till Excel i realtid när den är ansluten via USB. Se bara till att när du startar omflödesprocessen är markören i den första tillgängliga cellen (A2) i Excel!

Demofilmer

• Denna video visar data som matas in i Excel av Reflowduino.
• Denna video visar den allmänna driften av appen och hårdvaruinställningarna med en brödrostugn.
• Denna video visar vad som händer i slutet av återflödesprocessen.

Resurser

• Du kan alltid hitta den senaste Arduino-koden och Excel-demofilen för datainmatning i realtid på Github
• Du kan också hitta de senaste Android -appfilerna på Github

Steg 4: Resultat och slutsatser

Resultat

Bifogade är ett par närbilder av en bräda som jag återflödade med Reflowduino och lite lödpasta med låg temperatur med återflödestemperaturen inställd på 155 ° C (denna speciella lodpasta verkar återflöda vid en lägre temperatur än den typiska 165 ° C som rekommenderas, och Jag observerade att återflödesrörelser började inträffa vid omkring 125 ° C snarare än vid den annonserade 138 ° C "smälttemperaturen"). Lödfogarna var perfekta, och jag kunde inte ha bett om något bättre!

Gör dina egna styrelser

PCB -design: För att utforma PCB använder jag personligen Autodesk EAGLE som är ett gratis men kraftfullt verktyg som låter dig snabbt skapa kvalitets -PCB! Det har också några riktigt coola funktioner som att synkronisera 3D -modeller av ditt PCB till och från Fusion 360.

PCB -prototyper: För snabba och prisvärda prototyper har jag funnit att OSH Park erbjuder den bästa kvaliteten. De använder en blyfri process som kallas ENIG som faktiskt guldpläterar kontakterna så att de kommer att se bra ut under mycket lång tid!

PCB -montering: Använd din Reflowduino för att montera brädorna!

Slutsatser

Sammantaget är Reflowduino den perfekta hårdvaran för att styra alla brödrostugnar eller kokplattor! Med Reflowduino Pro kan du göra en fullt fungerande reflowugn med alla klockor och visselpipor för lite över $ 100 (med en brödrost på 20 $). Du kan se några fler tekniska anmärkningar här.

Om du gillade det här projektet, kommentera nedan och tveka inte att ställa frågor, ge förslag eller ge konstruktiv feedback! Om du vill se något gjort, hänvisar du först till att-göra-listan för förbättringar som redan övervägs. Jag håller just nu på att få ihop saker för att starta en Indiegogo -kampanj så sprid gärna ordet!

Återigen, tack för allt stöd, och jag hade inte kunnat göra detta utan alla som har lagt sina egna ansträngningar med alla!

• Om du gillade det här projektet, dela, lägg till ett hjärta och rösta på Reflowduino!
• Om du replikerar detta projekt, dela dina resultat och tips som andra kan tycka är användbara!
• Du kanske också är intresserad av denna uppföljningsguide som jag gjorde om att använda en ESP32 och en ny Reflowduino32-tilläggsmodul istället!
• Om du har några frågor, kommentarer eller funderingar, tveka inte att fråga eller dela dem!

~ Tim