Kuhalna plošča za ponovno spajkanje: 5 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:07

Spajkanje drobnih komponent SMD je lahko precej zahtevno, vendar je postopek lahko tudi avtomatiziran. To lahko naredite tako, da nanesete spajkalno pasto in jo spečete, bodisi v (reflow) pečici ali na vroči plošči (kot kuhalna plošča v vaši kuhinji). Po spletu sem videl veliko peči za pretakanje z lastnimi rokami; po mojem mnenju imajo eno veliko slabost: zavzamejo veliko prostora. Zato sem se odločil, da namesto tega sestavim kuhalno ploščo.

Kuhalna plošča je popolnoma programabilna, tako da je mogoče dodati kateri koli profil ponovnega polnjenja. Postopek ponovnega polnjenja je nato popolnoma avtomatiziran. Gremo graditi!

Korak: Deli in orodja

Deli

• Vroča plošča, jaz sem jo dobil iz starega voka
• Polprevodniški rele (SSR)
• Napajalni kabel
• USB napajalni vtič (ameriški vtič)
• LCD
• Plošča za izdelavo prototipov
• Arduino nano
• Ženske glave
• Termoelement tipa K + ojačevalnik MAX 6675
• Pritisni gumb
• Kabel USB na mini USB

Orodja

• Sponke
• Lepilo za les
• Laserski rezalnik
• Vrtalnik
• Spajkalnik

2. korak: Primer

Za ohišje imamo dve možnosti, odvisno od vaše kuhalne plošče. Prva možnost je spremeniti obstoječe ohišje, kar je izvedljivo, če je dovolj veliko za namestitev SSR, LCD itd. V mojem primeru pa ni bilo dovolj prostora, zato sem moral oblikovati novega.

Ohišje je izdelano iz lasersko izrezanega MDF. Zaradi živega tečaja je to obliko mogoče izdelati samo na laserskem rezalniku: majhne reže v MDF omogočajo upogibanje. Kose lahko zlepite skupaj kot sestavljanko, samo uporabite dovolj sponk. Dodajte kuhalno ploščo in jo pritrdite (moja je pritrjena z vijaki na dnu).

Treba je izvrtati nekaj dodatnih lukenj: eno za napajalni kabel, eno za gumb in dve za LCD. Na ta način lahko vsak gumb, LCD, … ki ga imate naokoli, prilagodite. Nato lahko LCD pritrdite skupaj z gumbom.

Termoelement je treba trdno pritisniti na kuhalno ploščo. Izvrtajte luknjo in skozinjo vstavite termoelement. Nato ga je treba pritisniti na MDF. Uporabil sem majhen kositren trak, lahko pa uporabite tudi trak ali kravato na zadrgo (izvrtajte dve luknji poleg luknje za termoelement in jih pritrdite z zadrgo).

Nekaj, na kar se morate zavedati: morda se sprašujete, ali je uporaba MDF v kombinaciji s kuhalno ploščo pri 250 ° C dobra ideja. Na splošno ni, vendar sem trdil, da to ni nevarnost.

Deli MDF se dotikajo le nog kuhalne plošče, ki so bistveno hladnejše (največ 60 ° C) od vrha kuhalne plošče. Povsod drugje je MDF in kuhalna plošča ločena z majhno zračno režo. Ker je zrak zelo dober izolator, se MDF sploh ne segreje, kaj šele, da bi se vnel. Poleg tega je temperatura v nekaj minutah visoka, zato noge nikoli ne morejo doseči iste temperature kot vrh (stanje dinamičnega ravnovesja nikoli ni doseženo).

Dodala sem datoteko Fusion 360, tako da jo lahko prilagodite svojim potrebam. Upoštevajte zgornje opozorilo pri prilagajanju zasnove za svojo kuhalno ploščo.

3. korak: Elektronika

Elektronski del tega projekta je precej preprost, le nekaj modulov moramo povezati skupaj. Arduino doseže temperaturo s termoelementom, katerega signal ojača MAX6675. Nato prikaže temperaturo na LCD -prikazovalniku in po potrebi preklopi polprevodniški rele (SSR). Vse je prikazano na diagramu.

Nizka napetost

Ker ne porabijo veliko energije, lahko preprosto povežemo vse z zatiči Arduino in konfiguriramo potrebne zatiče za napajanje in ozemljitev.

Zaradi nekaterih omejitev prostora se ni izšlo tako lepo, kot sem upal. Vse sem pritrdil na majhen kos plošče, spajkane na zadnjo stran LCD zaslona. MAX6675 je bil na hrbtni strani pritrjen z dvostranskim trakom.

Arduino se napaja prek mini USB vhoda, zato ga preko kabla USB povežemo z napajalnikom. Na tej točki je dobro preizkusiti sistem, preden nadaljujete.

Visokonapetostni

Zdaj lahko sami priključimo kuhalno ploščo. Ker gre za omrežno napeljavo, moramo biti zelo previdni: pri delu na tem se prepričajte, da je vse izklopljeno!

Najprej moramo ozemljiti kuhalno ploščo, da preprečimo električni udar, če gre kaj narobe. Odstranite napajalni kabel in rumeno/zeleno ozemljitveno žico trdno privijte na ohišje.

Nato povežemo dva priključka kuhalne plošče na omrežje prek SSR. Priključite žico pod napetostjo (barvna koda je odvisna od vaše države) na eno stran SSR. Drugo stran SSR priključite na kuhalno ploščo s kratko žico (enak profil/premer kot napajalni kabel). Drugi konec kuhalne plošče gre na nevtralno žico. Pred namestitvijo kuhalne plošče v ohišje sem dodal sliko ožičenja, da bo to jasno.

Ožičenje napajalnika je lažje: žica pod napetostjo gre do enega priključka, nevtralna pa do drugega. Čeprav živim v Evropi, sem za to uporabil ameriški napajalnik: luknje v zobcih so zelo priročne za pritrditev lopatic.

To zaključuje elektroniko, zdaj pa ji s kodo napihne nekaj življenja.

4. korak: Programiranje

Koda je tisto, kar pretvori neumni vok v kuhalno ploščo za ponovno polnjenje. Omogoča nam natančno krmiljenje temperature in dodajanje profilov reflow po meri.

Preoblikovanje profilov

Žal ponovno spajkanje ni tako preprosto kot vklop grelnika, čakanje in ponovni izklop. Temperatura mora slediti določenemu profilu, tako imenovanemu profilu reflow. Dobro razlago najdete tukaj ali na drugih mestih v prepletu.

Koda omogoča shranjevanje več profilov za zadovoljitev različnih potreb (predvsem spajkanje s svincem ali brez svinca). Preprost pritisk na gumb preklopi med njimi. Dodani so v Times_profile in Temps_profile, ki sta oba 4 stolpna vektorja. Prvi stolpec je za fazo predgretja, drugi za fazo namakanja, nato pa povečanje in na koncu fazo ponovnega segrevanja.

Upravljanje kuhalne plošče

Vožnja vroče plošče tako, da sledi tej poti, ni enostavna. Znanost, ki stoji za tem, se imenuje teorija nadzora. Tu lahko gremo zelo poglobljeno in oblikujemo popoln krmilnik, vendar bomo ostali čim bolj preprosti, hkrati pa zagotovili dober rezultat. Vhod v naš sistem je SSR, ki ga vklopi ali izklopi, izhod pa je temperatura, ki jo lahko merimo. Z vklopom ali izklopom SSR na podlagi te temperature uvedemo povratne informacije, kar nam omogoča nadzor temperature. Postopek bom razložil čim bolj intuitivno in razložil, kako lahko svojo specifično kuhališče označite za delo s kodo, ki sem jo naredil.

Vsi vemo, da se ob vklopu grelnika takoj ne segreje. Med vklopom (dejanje) in segrevanjem (reakcija) je zakasnitev. Torej, ko želimo doseči temperaturo 250 ° C, moramo kuhalno ploščo nekaj časa pred tem izklopiti. To zakasnitev lahko izmerite tako, da vklopite kuhalno ploščo in izmerite čas med vklopom in spremembo temperature. Predpostavimo, da je zamuda 20 sekund. To vnesite za spremenljivko "timeDelay".

Drug način gledanja bi bil naslednji: če izklopimo grelnik pri 250 ° C, bi dosegel višjo vrednost - recimo 270 C - in se nato nekoliko ohladil. Razlika v temperaturi je v našem primeru prekoračitev - 20 ° C. Izpolnite to za spremenljivko "overShoot".

Za zaključek: pri doseganju 250 ° C moramo izklopiti kuhalno ploščo pri 230 ° C in počakati še 20 sekund, da kuhalna plošča doseže to temperaturo prekoračitve.

Ko se temperatura zniža, se mora kuhališče ponovno vklopiti. Čakanje na padec za 20 ° C ne bi dalo lepega rezultata, zato se uporablja drugačen prag. To se imenuje krmiljenje s histerezo (različne vrednosti za vklop in izklop). Za vzdrževanje temperature se uporabljajo majhni izbruhi, ki trajajo največ 10 sekund.

Meritve

Za preverjanje krmilnika sem podatke zabeležil v Excelovo datoteko prek programa Putty (serijski terminal za osebni računalnik z nekaj odličnimi funkcijami). Kot lahko vidite, je profil preoblikovanja več kot dovolj dober. Ni slabo za poceni električni vok!

5. korak: Preizkusite in uživajte

Končali smo! Stari vok smo spremenili v vročo kuhalno ploščo!

Priključite kuhalno ploščo, izberite profil za ponovno polnjenje in pustite, da stroj opravi delo. Po nekaj minutah se spajka začne topiti in vse komponente spajka na svoje mesto. Preden se ga dotaknete, pustite, da se vse ohladi. Lahko pa ga uporabimo tudi kot predgrelnik, kar je priročno za plošče z velikimi talnimi ravninami.

Upam, da vam je bil projekt všeč in ste našli navdih za izdelavo česa podobnega! Vabljeni k ogledu mojih drugih navodil: