Reflow -lödningsplatta: 5 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:46

Lödning av små SMD -komponenter kan vara ganska utmanande, men processen kan också automatiseras. Detta kan göras genom att applicera lödpasta och baka den, antingen i en (återflödande) ugn eller på en kokplatta (som en kokplatta i ditt kök). Runt om på nätet har jag sett många DIY återflödningsugnar; enligt min mening har de en stor nackdel: de tar mycket plats. Så jag bestämde mig för att bygga en kokplatta istället.

Kokplattan är fullt programmerbar, så att alla återflödesprofiler kan läggas till. Reflow -processen är sedan helautomatisk. Låt oss bygga!

Steg 1: Delar och verktyg

Delar

• Kokplatta, jag fick min från en gammal wok
• Solid State Relay (SSR)
• Strömsladd
• USB -kontakt (USA -kontakt)
• LCD
• Prototypplatta
• Arduino nano
• Kvinnliga rubriker
• Typ K termoelement + MAX 6675 förstärkare
• Tryckknapp
• USB till mini USB -kabel

Verktyg

• Klämmor
• Trälim
• Laserskärare
• Borra
• Lödkolv

Steg 2: Fallet

För fallet har vi två alternativ, beroende på din kokplatta. Ett första alternativ är att modifiera det befintliga höljet, detta är livskraftigt om det är tillräckligt stort för att rymma en SSR, LCD etc. I mitt fall var det dock inte tillräckligt med utrymme, så jag var tvungen att designa en ny.

Fodralet är tillverkat av laserskuren MDF. På grund av det levande gångjärnet kan denna design endast göras på en laserskärare: små slitsar i MDF gör att den kan böjas. Bitarna kan limmas ihop som ett pussel, använd bara tillräckligt med klämmor. Lägg till kokplattan och säkra den på plats (min sitter fast med skruvar i botten).

Några ytterligare hål måste borras: ett för nätsladden, ett för knappen och två för LCD -skärmen. På så sätt kan alla knappar, lcd, … som du har lagt dig runt fås att passa. LCD -skärmen kan sedan skruvas på plats, tillsammans med knappen.

Termoelementet ska pressas ordentligt mot kokplattan. Borra ett hål och mata igenom termoelementet. Därefter ska den pressas mot MDF. Jag använde en liten tennlist, men du kan också använda tejp eller dragkedja (borra 2 hål bredvid termoelementets hål och mata med dragkedjan).

Något att vara medveten om: du kanske undrar om det är en bra idé att använda MDF i kombination med en 250 ° C -tallrik. I allmänhet är det inte det, men jag har gjort fallet så att detta inte är en fara.

MDF -delarna rör bara vid kokplattans fötter, som är betydligt svalare (max 60 ° C) än kokplattans ovansida. Överallt annars separeras MDF och kokplatta med ett litet luftgap. Eftersom luft är en mycket bra isolator värms inte MDF alls, än mindre fattar eld. Dessutom är temperaturen bara hög under några minuter, så benen kan aldrig nå samma temperatur som toppen (steady-state uppnås aldrig).

Jag lade till Fusion 360 -filen så att du kan anpassa den efter dina behov. Tänk bara på varningen ovan när du ställer in designen för din egen kokplatta.

Steg 3: Elektronik

Elektronikdelen av detta projekt är ganska enkel, vi behöver bara ansluta några moduler. Arduino får temperaturen från ett termoelement, vars signal förstärks av MAX6675. Den visar sedan temperaturen på en LCD -skärm och växlar ett Solid State Relay (SSR) vid behov. Allt visas på diagrammet.

Låg spänning

Eftersom de inte drar mycket ström kan vi helt enkelt ansluta allt till Arduino -stiften och konfigurera de nödvändiga stiften för ström och mark.

På grund av vissa platsbegränsningar blev det inte så snyggt som jag hade hoppats. Jag monterade allt på en liten bit av perfboard, lödda på baksidan av LCD -skärmen. MAX6675 tejpades på baksidan med lite dubbelsidig tejp.

Arduino drivs via mini -USB -porten, så vi ansluter den via en USB -kabel till power brick. Det är en bra idé att testa systemet vid denna tidpunkt innan du går vidare.

Högspänning

Vi kan nu ansluta själva kokplattan. Eftersom detta är nätkablar bör vi vara mycket försiktiga: se till att allt är urkopplat när du arbetar med det!

Först och främst bör vi jorda kokplattan för att förhindra elektrisk stöt om något går fel. Dra av strömkabeln och skruva fast den gul/gröna jordkabeln till höljet.

Därefter ansluter vi de två terminalerna på kokplattan till elnätet via SSR. Anslut strömledningen (färgkoden beror på ditt land) till ena sidan av SSR. Anslut den andra sidan av SSR till kokplattan via en kort tråd (samma mätare/diameter som strömkabeln). Värmeplattans andra ände går till neutralledningen. Jag lade till en bild av ledningarna innan du monterade kokplattan i fodralet för att göra detta tydligt.

Det är lättare att ansluta nätadaptern: strömkabeln går till ena terminalen och den neutrala till den andra. Även om jag bor i Europa använde jag en amerikansk strömadapter för detta: hålen i tapparna är mycket praktiska att fästa spadeterminaler på.

Det sveper in elektroniken, nu kan vi blåsa lite liv i den med kod.

Steg 4: Programmering

Koden är det som gör en dum wok till en återflödande kokplatta. Det låter oss exakt styra temperaturen och lägga till anpassade reflow -profiler.

Reflow -profiler

Tyvärr är återflödslödning inte så enkelt som att slå på värmaren, vänta och stänga av den igen. Temperaturen måste följa en specifik profil, den så kallade återflödesprofilen. En bra förklaring finns här, eller på andra ställen på interwebben.

Koden gör det möjligt att lagra flera profiler för att tillgodose olika behov (främst blyat eller blyfritt löd). En enkel knapptryckning växlar mellan dem. De läggs till i Times_profile och Temps_profile, som båda är fyra kolumnvektorer. Den första kolumnen är för förvärmningsfasen, den andra för blötläggningsfasen, rampa sedan upp och slutligen återflödesfasen.

Styrning av kokplattan

Att köra kokplattan så att den följer denna bana är inte enkelt. Vetenskapen bakom detta kallas kontrollteori. Man kan gå mycket djupgående här och designa den perfekta styrenheten, men vi kommer att hålla det så enkelt som möjligt samtidigt som vi säkerställer ett bra resultat. Ingången till vårt system är SSR, som slår på eller av den, och utgången är temperaturen, som vi kan mäta. Genom att slå på eller av SSR, baserat på denna temperatur, introducerar vi feedback, och det är det som gör att vi kan kontrollera temperaturen. Jag kommer att förklara processen så intuitivt som möjligt och förklara hur du kan karakterisera din specifika kokplatta för att arbeta med koden jag gjorde.

Vi vet alla att när man sätter på en värmare blir det inte direkt varmt. Det finns en fördröjning mellan att slå på den (åtgärd) och bli varm (reaktion). Så när vi vill nå en temperatur på 250 ° C, bör vi stänga av kokplattan en tid innan det. Denna fördröjning kan mätas genom att slå på kokplattan och mäta tiden mellan start och temperaturändring. Låt oss anta att fördröjningen är 20 sekunder. Fyll i detta för variabeln "timeDelay".

Ett annat sätt att se det skulle vara följande: om vi stänger av värmaren vid 250 ° C, skulle det nå ett högre värde - låt oss säga 270 C - och sedan börja svalna något. Temperaturskillnaden är överskottet - 20 ° C i vårt fall. Fyll i detta för variabeln "overShoot".

Sammanfattningsvis: att nå 250 ° C kräver att vi stänger av kokplattan vid 230 ° C och väntar ytterligare 20 sekunder tills kokplattan når denna överskridningstemperatur.

När temperaturen har sjunkit ska kokplattan sättas på igen. Att vänta på en droppe på 20 ° C skulle inte ge ett bra resultat, så en annan tröskel används. Detta kallas kontroll med hysteres (olika värden att slå på och av). Små skurar på max 10 sekunder används för att bibehålla temperaturen.

Mätningar

För att verifiera styrenheten loggade jag data till en excel -fil via Putty (en seriell terminal för datorn med några fantastiska funktioner). Som du kan se är den producerade reflowprofilen mer än tillräckligt bra. Inte dåligt för billig elektrisk wok!

Steg 5: Testa och njut

Var gjort! Vi har gjort en gammal wok till en återflödande kokplatta!

Anslut kokplattan, välj en återflödesprofil och låt maskinen göra jobbet. Efter några minuter börjar lödningen att smälta och alla komponenter löds på plats. Var noga med att låta allt svalna innan du rör det. Alternativt kan den också användas som förvärmare, vilket är praktiskt för brädor med stora markplan.

Jag hoppas att du gillade projektet och har hittat inspiration för att göra något liknande! Kolla gärna in mina andra instruktioner: