Reflow lemna ploča za lemljenje: 5 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:08

Lemljenje sitnih SMD komponenti može biti prilično izazovno, ali se proces može i automatizirati. To se može učiniti nanošenjem paste za lemljenje i pečenjem u pećnici (reflow) ili na vrućoj ploči (poput ploče za kuhanje u vašoj kuhinji). Na webu sam vidio mnoge pećnice za automatsko pretakanje; po mom mišljenju imaju jednu veliku manu: zauzimaju puno prostora. Odlučio sam umjesto toga izgraditi ringlu.

Ploča za kuhanje je potpuno programirana, tako da se može dodati bilo koji profil ponovnog punjenja. Postupak reflowa je tada potpuno automatiziran. Idemo graditi!

Korak 1: Dijelovi i alati

Delovi

• Vruća ploča, ja sam je dobio iz starog woka
• Solid State relej (SSR)
• Kabel za napajanje
• USB priključak za napajanje (američki utikač)
• LCD
• Ploča za izradu prototipa
• Arduino nano
• Ženska zaglavlja
• Termopar tipa K + pojačalo MAX 6675
• Pritisnite dugme
• USB na mini USB kabel

Alati

• Stezaljke
• Ljepilo za drvo
• Laserski rezač
• Drill
• Lemilica

Korak 2: Slučaj

Za kućište imamo dvije mogućnosti, ovisno o vašoj ploči za kuhanje. Prva opcija je izmjena postojećeg kućišta, to je izvedivo ako je dovoljno veliko za smještaj SSR -a, LCD -a itd. U mom slučaju, međutim, nije bilo dovoljno prostora, pa sam morao dizajnirati novi.

Kućište je izrađeno od laserski izrezanog MDF -a. Zbog živih šarki ovaj se dizajn može izvesti samo na laserskoj rezači: mali prorezi u MDF -u omogućuju savijanje. Komadići se mogu zalijepiti zajedno kao slagalica, samo upotrijebite dovoljno stezaljki. Dodajte vruću ploču i pričvrstite je na mjesto (moja je pričvršćena vijcima na dnu).

Potrebno je izbušiti neke dodatne rupe: jednu za kabel za napajanje, jednu za dugme i dvije za LCD. Na ovaj način, bilo koje dugme, lcd, … koje imate oko sebe možete prilagoditi. LCD se tada može pričvrstiti zajedno s gumbom.

Termoelement treba čvrsto pritisnuti na ploču za kuhanje. Izbušite rupu i provucite termopar. Zatim ga treba pritisnuti uz MDF. Koristio sam malu limenu traku, ali možete koristiti i traku ili kravatu s patentnim zatvaračem (izbušite 2 rupe pored rupe na termoelementu i provucite ih pomoću patentnog zatvarača).

Nešto čega morate biti svjesni: možda se pitate je li uporaba MDF -a u kombinaciji s pločom za kuhanje na 250 ° C dobra ideja. Općenito nije, ali ja sam to učinio takvim da ne predstavlja opasnost.

MDF dijelovi dodiruju samo noge ploče za kuhanje, koje su znatno hladnije (max 60 ° C) od vrha ploče za kuhanje. Svugdje drugdje MDF i ploča za kuhanje odvojeni su malim zračnim prorezom. Budući da je zrak vrlo dobar izolator, MDF se uopće ne zagrijava, a kamoli zapali. Nadalje, temperatura je visoka samo nekoliko minuta, tako da noge nikada ne mogu doseći istu temperaturu kao vrh (stanje ravnoteže se nikada ne postiže).

Dodao sam datoteku Fusion 360 tako da je možete prilagoditi svojim potrebama. Samo imajte na umu gore navedeno upozorenje prilikom podešavanja dizajna za vlastitu ploču za kuhanje.

Korak 3: Elektronika

Elektronički dio ovog projekta je prilično jednostavan, potrebno je samo povezati neke module zajedno. Arduino dobiva temperaturu od termopara, čiji signal pojačava MAX6675. Zatim prikazuje temperaturu na LCD -u i prema potrebi prebacuje Solid State Relej (SSR). Sve je prikazano na dijagramu.

Niski napon

Budući da ne troše puno energije, jednostavno možemo sve spojiti na Arduino pinove i konfigurirati potrebne pinove za napajanje i uzemljenje.

Zbog nekih ograničenja prostora, nije ispalo uredno kako sam se nadao. Sve sam montirao na mali komad perforature, lemljen na stražnjoj strani LCD ekrana. MAX6675 je sa stražnje strane zalijepljen dvostranom trakom.

Arduino se napaja putem mini USB priključka, pa ga povezujemo putem USB kabela na električnu ciglu. Bilo bi dobro testirati sistem u ovom trenutku prije nego što nastavite dalje.

Visokog napona

Sada možemo spojiti samu ringlu. Budući da se radi o mrežnom ožičenju, trebali bismo biti vrlo oprezni: provjerite je li sve isključeno iz struje dok radite na tome!

Prije svega, trebali bismo uzemljiti ploču za kuhanje kako bismo spriječili strujni udar ako nešto pođe po zlu. Odvojite kabel za napajanje i čvrsto pričvrstite žuto/zelenu žicu za uzemljenje na kućište.

Zatim ćemo spojiti dva terminala ploče za kuhanje na mrežu putem SSR -a. Priključite žicu pod naponom (kôd boje ovisi o vašoj zemlji) na jednu stranu SSR -a. Spojite drugu stranu SSR -a na ploču za kuhanje kratkom žicom (istog mjerača/promjera kao i kabel za napajanje). Drugi kraj ploče za kuhanje ide na neutralnu žicu. Dodao sam sliku ožičenja prije postavljanja ploče za kuhanje u kućište kako bi to bilo jasno.

Ožičenje adaptera za napajanje je lakše: žica pod naponom ide do jednog priključka, a neutralna do drugog. Iako živim u Europi, za to sam koristio američki adapter za napajanje: rupe na zupcima vrlo su prikladne za pričvršćivanje priključaka lopatica.

To završava elektroniku, sada dopušta da joj unesemo malo života u šifru.

Korak 4: Programiranje

Kôd je ono što pretvara glupi wok u ringlu za reflow. Omogućuje nam preciznu kontrolu temperature i dodavanje prilagođenih profila reflowa.

Reflow profili

Nažalost, ponovno lemljenje nije tako jednostavno kao uključiti grijač, čekati i ponovo ga isključiti. Temperatura mora slijediti određeni profil, tzv. Reflow profil. Dobro objašnjenje možete pronaći ovdje ili na drugim mjestima na prepletima.

Kôd omogućava spremanje više profila kako bi se zadovoljile različite potrebe (uglavnom lemljeni olovom ili ledom bez olova). Jednostavnim pritiskom na dugme prebacujete se između njih. Dodaju se u Times_profile i Temps_profile, koji su oba 4 vektora kolone. Prva kolona je za fazu predgrijavanja, druga za fazu upijanja, zatim nadogradnja i na kraju faza ponovnog zagrijavanja.

Upravljanje ringlom

Voziti vruću ploču tako da slijedi ovu putanju nije jednostavno. Nauka koja stoji iza ovoga naziva se teorija kontrole. Ovdje se može ići vrlo detaljno i dizajnirati savršeni kontroler, ali mi ćemo to učiniti što je moguće jednostavnijim, a pritom osigurati dobar rezultat. Ulaz u naš sistem je SSR, koji ga uključuje ili isključuje, a izlaz je temperatura koju možemo mjeriti. Uključivanjem ili isključivanjem SSR -a, na osnovu ove temperature uvodimo povratne informacije, a to nam omogućava kontrolu temperature. Objasnit ću proces što je moguće intuitivnije i objasnit ću kako možete okarakterizirati svoju specifičnu ploču za rad s kodom koji sam napravio.

Svi znamo da se pri uključivanju grijača ne zagrijava odmah. Postoji kašnjenje između uključivanja (radnja) i zagrijavanja (reakcija). Dakle, kada želimo postići temperaturu od 250 ° C, trebali bismo isključiti ploču za kuhanje neko vrijeme prije toga. Ovo kašnjenje se može mjeriti uključivanjem ploče za kuhanje i mjerenjem vremena između uključivanja i promjene temperature. Pretpostavimo da je kašnjenje 20 sekundi. Ispunite ovo za varijablu "timeDelay".

Drugi način gledanja na to bio bi sljedeći: ako isključimo grijač na 250 ° C, on bi dosegao veću vrijednost - recimo 270 C - i tada bi se počeo pomalo hladiti. Razlika u temperaturi je u našem slučaju prekoračenje - 20 ° C. Popunite ovo za varijablu "overShoot".

Zaključak: za postizanje 250 ° C potrebno je isključiti ploču za kuhanje na 230 ° C i pričekati još 20 sekundi da ploča za kuhanje dostigne ovu temperaturu prekoračenja.

Kad temperatura padne, ploča za kuhanje bi se trebala ponovno uključiti. Čekanje na pad od 20 ° C ne bi dalo lijepe rezultate, pa se koristi drugačiji prag. To se naziva kontrola s histerezom (različite vrijednosti za uključivanje i isključivanje). Mali rafali od maksimalno 10 sekundi koriste se za održavanje temperature.

Merenja

Da bih provjerio kontroler, evidentirao sam podatke u excel datoteku putem Putty -a (serijskog terminala za PC sa nekim sjajnim mogućnostima). Kao što vidite, profil reflow -a je više nego dovoljno dobar. Nije loše za jeftini električni vok!

Korak 5: Testirajte i uživajte

Gotovi smo! Pretvorili smo stari vok u ringlu za reflow!

Uključite ploču za kuhanje, odaberite profil ponovnog puštanja i pustite da mašina obavi posao. Nakon nekoliko minuta lem se počinje topiti i lemi sve komponente na svoje mjesto. Samo pazite da se sve ohladi prije nego što ga dodirnete. Alternativno, može se koristiti i kao predgrijač, što je zgodno za ploče s velikim tlocrtima.

Nadam se da vam se svidio projekt i da ste pronašli inspiraciju da napravite nešto slično! Slobodno pogledajte moje ostale upute: