Lò sưởi hàn Reflow: 5 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:35

Việc hàn các thành phần SMD nhỏ có thể khá khó khăn, nhưng quá trình này cũng có thể được tự động hóa. Điều này có thể được thực hiện bằng cách bôi keo hàn và nướng nó trong lò nướng (nung lại) hoặc trên bếp điện (như đĩa nấu ăn trong nhà bếp của bạn). Trên mạng, tôi đã thấy nhiều lò nướng tự làm lại; theo ý kiến của tôi, chúng có một nhược điểm lớn: chúng chiếm rất nhiều không gian. Vì vậy, tôi quyết định xây dựng một bếp điện từ thay thế.

Tấm nóng hoàn toàn có thể lập trình được để có thể thêm bất kỳ cấu hình chỉnh nhiệt nào. Quá trình chỉnh sửa sau đó hoàn toàn tự động. Hãy bắt tay vào xây dựng!

Bước 1: Bộ phận & Công cụ

Các bộ phận

• Đĩa nóng, tôi lấy của tôi từ một cái chảo cũ
• Rơ le trạng thái rắn (SSR)
• Dây điện
• Ổ cắm USB (phích cắm của Hoa Kỳ)
• LCD
• Ban tạo mẫu
• Arduino nano
• Tiêu đề nữ
• Cặp nhiệt điện loại K + Bộ khuếch đại MAX 6675
• Nút ấn
• Cáp USB sang USB mini

Công cụ

• Kẹp
• Keo dán gỗ
• Lasercutter
• Máy khoan
• Hàn sắt

Bước 2: Trường hợp

Đối với trường hợp, chúng tôi có hai tùy chọn, tùy thuộc vào bếp điện của bạn. Một lựa chọn đầu tiên là sửa đổi vỏ bọc hiện có, điều này là khả thi nếu nó đủ lớn để chứa SSR, LCD, v.v. Tuy nhiên, trong trường hợp của tôi, không có đủ chỗ, vì vậy tôi phải thiết kế một cái mới.

Vỏ được làm bằng gỗ ép lasercut. Do có bản lề sống, thiết kế này chỉ có thể được thực hiện trên máy uốn ván: các khe nhỏ trong ván MDF giúp nó có thể uốn cong. Các mảnh có thể được dán lại với nhau như một trò chơi xếp hình, chỉ cần sử dụng đủ kẹp. Thêm đĩa nóng và cố định nó vào vị trí (mỏ được giữ chặt bằng vít ở phía dưới).

Cần khoan thêm một số lỗ: một lỗ cho dây nguồn, một lỗ cho nút bấm và hai lỗ cho màn hình LCD. Bằng cách này, bất kỳ nút nào, màn hình LCD,… bạn đặt xung quanh đều có thể được làm cho vừa vặn. Màn hình LCD sau đó có thể được vặn vào vị trí, cùng với nút.

Cặp nhiệt điện phải được ấn chặt vào đĩa nóng. Khoan một lỗ và đưa cặp nhiệt điện vào. Tiếp theo, nó phải được ép vào MDF. Tôi đã sử dụng một dải thiếc nhỏ, nhưng bạn cũng có thể sử dụng băng dính hoặc dây buộc zip (khoan 2 lỗ bên cạnh lỗ của cặp nhiệt độ và luồn dây buộc zip vào chúng).

Một điều cần lưu ý: bạn có thể tự hỏi liệu sử dụng MDF kết hợp với đĩa nấu ăn 250 ° C có phải là một ý kiến hay hay không. Nói chung là không, nhưng tôi đã làm cho trường hợp này không phải là một mối nguy hiểm.

Các bộ phận MDF chỉ chạm vào chân của đĩa nóng, nơi mát hơn đáng kể (tối đa 60 ° C) so với mặt trên của đĩa nóng. Ở những nơi khác, tấm MDF và tấm nóng được ngăn cách bởi một khe hở không khí nhỏ. Vì không khí là một chất cách nhiệt rất tốt, nên MDF hoàn toàn không nóng lên, chứ chưa nói đến việc bắt lửa. Hơn nữa, nhiệt độ chỉ cao trong vài phút, vì vậy chân không bao giờ có thể đạt được nhiệt độ như đỉnh (không bao giờ đạt được trạng thái ổn định).

Tôi đã thêm tệp Fusion 360 để bạn có thể điều chỉnh theo nhu cầu của mình. Chỉ cần ghi nhớ cảnh báo ở trên khi điều chỉnh thiết kế cho bếp điện từ của riêng bạn.

Bước 3: Điện tử

Phần điện tử của dự án này khá đơn giản, chúng ta chỉ cần kết nối một số mô-đun với nhau. Arduino nhận nhiệt độ từ một cặp nhiệt điện, tín hiệu của nó được khuếch đại bởi MAX6675. Sau đó, nó hiển thị nhiệt độ trên màn hình LCD và chuyển đổi Rơ le trạng thái rắn (SSR) nếu cần. Mọi thứ được mô tả trên sơ đồ.

Điện áp thấp

Vì chúng không sử dụng nhiều điện năng, chúng ta có thể chỉ cần kết nối mọi thứ với các chân Arduino và định cấu hình các chân cần thiết cho nguồn và mặt đất.

Do một số hạn chế về không gian, nó không thành ra gọn gàng như tôi mong đợi. Tôi gắn tất cả mọi thứ vào một miếng ván đục lỗ nhỏ, được hàn vào mặt sau của màn hình LCD. MAX6675 đã được dán vào mặt sau bằng một số băng keo hai mặt.

Arduino được cấp nguồn qua cổng USB mini, vì vậy chúng tôi kết nối nó qua cáp USB với cục gạch nguồn. Bạn nên kiểm tra hệ thống tại thời điểm này trước khi đi xa hơn.

Điện cao thế

Bây giờ chúng ta có thể kết nối chính đĩa nóng. Vì đây là hệ thống dây điện chính, nên chúng ta phải hết sức cẩn thận: đảm bảo mọi thứ đều được rút phích cắm khi làm việc trên nó!

Trước hết, chúng ta nên nối đất cho bếp điện để tránh bị điện giật nếu có sự cố xảy ra. Tháo cáp nguồn và vặn chặt dây tiếp đất màu vàng / xanh lá cây vào vỏ.

Tiếp theo, chúng tôi sẽ kết nối hai đầu cuối của bếp điện với nguồn điện thông qua SSR. Kết nối dây trực tiếp (mã màu tùy thuộc vào quốc gia của bạn) với một mặt của SSR. Kết nối mặt thứ hai của SSR với bếp điện qua một dây ngắn (cùng khổ / đường kính với cáp nguồn). Đầu kia của bếp điện đi vào dây trung tính. Tôi đã thêm một hình ảnh về hệ thống dây điện trước khi lắp đĩa nóng vào vỏ máy để làm rõ điều này.

Đấu dây bộ chuyển đổi nguồn dễ dàng hơn: dây trực tiếp đi đến một đầu cuối và dây trung tính vào đầu kia. Mặc dù tôi sống ở Châu Âu, nhưng tôi đã sử dụng bộ chuyển đổi điện của Mỹ cho việc này: các lỗ trên ngạnh rất thuận tiện để gắn các thiết bị đầu cuối thuổng vào.

Điều đó kết thúc các thiết bị điện tử, bây giờ chúng ta hãy thổi một chút sức sống trong đó bằng mã.

Bước 4: Lập trình

Mã là thứ biến một cái chảo ngu ngốc thành một bếp điện phát sáng lại. Nó cho phép chúng tôi kiểm soát chính xác nhiệt độ và thêm các cấu hình chỉnh nhiệt độ tùy chỉnh.

Reflow hồ sơ

Thật không may, quá trình hàn lại không đơn giản như bật lò sưởi, chờ và tắt lại. Nhiệt độ cần tuân theo một cấu hình cụ thể, cái gọi là cấu hình nhiệt độ lại. Bạn có thể tìm thấy một lời giải thích tốt ở đây, hoặc ở những nơi khác trên interwebs.

Mã cho phép lưu trữ nhiều cấu hình để thỏa mãn các nhu cầu khác nhau (chủ yếu là chất hàn có chì hoặc không có chì). Một nút bấm đơn giản sẽ chuyển đổi giữa chúng. Chúng được thêm vào Times_profile và Temps_profile, cả hai đều là vectơ 4 cột. Cột đầu tiên dành cho giai đoạn làm nóng sơ bộ, cột thứ hai dành cho giai đoạn ngâm, sau đó tăng dần lên và cuối cùng là giai đoạn nấu chảy lại.

Điều khiển bếp điện

Điều khiển đĩa nóng sao cho nó đi theo quỹ đạo này là không đơn giản. Khoa học đằng sau điều này được gọi là lý thuyết điều khiển. Người ta có thể đi rất sâu ở đây và thiết kế bộ điều khiển hoàn hảo, nhưng chúng tôi sẽ giữ nó đơn giản nhất có thể trong khi vẫn đảm bảo kết quả tốt. Đầu vào cho hệ thống của chúng tôi là SSR, nó sẽ bật hoặc tắt và đầu ra là nhiệt độ mà chúng tôi có thể đo được. Bằng cách bật hoặc tắt SSR, dựa trên nhiệt độ này, chúng tôi đưa ra phản hồi và đó là điều cho phép chúng tôi kiểm soát nhiệt độ. Tôi sẽ giải thích quy trình này một cách trực quan nhất có thể và giải thích cách bạn có thể mô tả đặc điểm của đĩa nóng cụ thể của mình để hoạt động với mã mà tôi đã tạo.

Chúng ta đều biết rằng khi bật lò sưởi, nó không nóng ngay lập tức. Có độ trễ giữa việc bật (hành động) và trở nên nóng (phản ứng). Vì vậy, khi chúng ta muốn đạt đến nhiệt độ 250 ° C, chúng ta nên tắt bếp điện trước đó một thời gian. Độ trễ này có thể được đo bằng cách bật bếp điện và đo thời gian giữa khi bật và thay đổi nhiệt độ. Giả sử độ trễ là 20 giây. Điền vào phần này cho biến "timeDelay".

Một cách khác để xem xét nó như sau: nếu chúng ta tắt lò sưởi ở 250 ° C, nó sẽ đạt đến giá trị cao hơn - ví dụ 270 C - và sau đó bắt đầu hạ nhiệt phần nào. Sự khác biệt về nhiệt độ là quá nhiệt - 20 ° C trong trường hợp của chúng tôi. Điền vào phần này cho biến "overShoot".

Kết luận: đạt đến 250 ° C yêu cầu chúng ta phải tắt bếp điện ở 230 ° C và đợi thêm 20 giây để bếp điện đạt đến nhiệt độ vượt mức này.

Khi nhiệt độ giảm xuống, bếp điện sẽ bật lại. Chờ giảm 20 ° C sẽ không cho kết quả tốt, vì vậy một ngưỡng khác được sử dụng. Điều này được gọi là điều khiển với độ trễ (các giá trị khác nhau để bật và tắt). Các đợt nổ nhỏ tối đa 10 giây được sử dụng để duy trì nhiệt độ.

Đo

Để xác minh bộ điều khiển, tôi đã ghi dữ liệu vào tệp excel thông qua Putty (một thiết bị đầu cuối nối tiếp cho PC với một số tính năng tuyệt vời). Như bạn có thể thấy, hồ sơ chỉnh sửa được tạo ra là quá đủ tốt. Không tồi cho chảo điện giá rẻ!

Bước 5: Kiểm tra và tận hưởng

Đã được thực hiện! Chúng tôi đã biến một chiếc chảo cũ thành một bếp điện phát sáng lại!

Cắm bếp điện vào, chọn một cấu hình chỉnh nhiệt và để máy thực hiện công việc. Sau một vài phút, chất hàn bắt đầu tan chảy và hàn tất cả các thành phần vào vị trí. Chỉ cần đảm bảo để mọi thứ nguội bớt trước khi chạm vào nó. Ngoài ra, nó cũng có thể được sử dụng như bộ gia nhiệt sơ bộ, rất tiện lợi cho các bảng có mặt phẳng lớn.

Tôi hy vọng bạn thích dự án và đã tìm thấy nguồn cảm hứng để làm một cái gì đó tương tự! Vui lòng xem các tài liệu hướng dẫn khác của tôi: