Reflow Soldering Hotplate: 5 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:07

การบัดกรีส่วนประกอบ SMD ขนาดเล็กนั้นค่อนข้างท้าทาย แต่กระบวนการนี้ก็สามารถทำได้โดยอัตโนมัติเช่นกัน ซึ่งสามารถทำได้โดยการใช้หัวแร้งบัดกรีและอบในเตาอบ (รีโฟลว์) หรือบนจานร้อน (เช่น จานทำอาหารในครัวของคุณ) ในเว็บฉันเคยเห็นเตาอบรีโฟลว์ DIY มากมาย ในความคิดของฉันพวกเขามีข้อเสียใหญ่อย่างหนึ่ง: พวกเขาใช้พื้นที่มาก ดังนั้นฉันจึงตัดสินใจสร้างเตาไฟฟ้าแทน

แผ่นความร้อนสามารถตั้งโปรแกรมได้อย่างเต็มที่ เพื่อเพิ่มโปรไฟล์การรีโฟลว์ใดๆ กระบวนการรีโฟลว์จะเป็นแบบอัตโนมัติทั้งหมด มาสร้างกัน!

ขั้นตอนที่ 1: ชิ้นส่วนและเครื่องมือ

อะไหล่

• จานร้อน ฉันได้ของฉันจากกระทะเก่า
• โซลิดสเตตรีเลย์ (SSR)
• สายไฟ
• ปลั๊กไฟ USB (ปลั๊กของสหรัฐฯ)
• LCD
• บอร์ดต้นแบบ
• Arduino นาโน
• ส่วนหัวหญิง
• เทอร์โมคัปเปิล Type K + แอมพลิฟายเออร์ MAX 6675
• ปุ่มกด
• สาย USB เป็น USB ขนาดเล็ก

เครื่องมือ

• ที่หนีบ
• กาวไม้
• เครื่องตัดเลเซอร์
• เจาะ
• หัวแร้ง

ขั้นตอนที่ 2: คดี

สำหรับกรณีนี้ เรามีสองทางเลือก ขึ้นอยู่กับแผ่นความร้อนของคุณ ตัวเลือกแรกคือการปรับเปลี่ยนกล่องหุ้มที่มีอยู่ ซึ่งใช้ได้ถ้ามันใหญ่พอที่จะรองรับ SSR, LCD ฯลฯ ในกรณีของฉัน มีพื้นที่ไม่เพียงพอ ดังนั้นฉันจึงต้องออกแบบใหม่

ตัวเคสทำจาก MDF เลเซอร์คัท ด้วยบานพับที่มีชีวิต การออกแบบนี้สามารถทำได้บนเครื่องตัดเลเซอร์เท่านั้น: กรีดขนาดเล็กใน MDF ทำให้สามารถงอได้ ชิ้นส่วนต่างๆ สามารถติดกาวเข้าด้วยกันเป็นจิ๊กซอว์ได้ เพียงแค่ใช้ที่หนีบให้เพียงพอ เพิ่มจานร้อนและยึดเข้าที่ (ของฉันยึดด้วยสกรูที่ด้านล่าง)

ต้องเจาะรูเพิ่มเติมบางส่วน: รูหนึ่งสำหรับสายไฟ รูหนึ่งสำหรับปุ่ม และอีกสองรูสำหรับ LCD ด้วยวิธีนี้ ปุ่มใดๆ จอ LCD … ที่คุณวางอยู่ก็สามารถปรับให้พอดีได้ จากนั้นสามารถขันสกรู LCD ให้เข้าที่พร้อมกับปุ่มได้

ควรกดเทอร์โมคัปเปิลกับแผ่นความร้อนอย่างแน่นหนา เจาะรูและป้อนเทอร์โมคัปเปิลเข้าไป ต่อไปก็ควรกดทับกับแผ่น MDF ฉันใช้แถบดีบุกเล็กๆ แต่คุณยังสามารถใช้เทปหรือสายรัดซิปได้ (เจาะรู 2 รูถัดจากรูเทอร์โมคัปเปิลแล้วป้อนสายรัดซิปเข้าไปด้วย)

สิ่งที่ควรทราบ: คุณอาจสงสัยว่าการใช้ MDF ร่วมกับจานทำอาหาร 250 องศาเซลเซียสเป็นความคิดที่ดีหรือไม่ โดยทั่วไปแล้วไม่ใช่ แต่ฉันได้ทำกรณีที่นี้ไม่เป็นอันตราย

ชิ้นส่วน MDF สัมผัสเฉพาะส่วนฐานของแผ่นความร้อน ซึ่งเย็นกว่า (สูงสุด 60°C) อย่างเห็นได้ชัด (สูงสุด 60°C) เมื่อเทียบกับส่วนบนของเตาให้ความร้อน ทุกที่อื่นๆ MDF และแผ่นความร้อนจะถูกคั่นด้วยช่องว่างอากาศขนาดเล็ก เนื่องจากอากาศเป็นฉนวนที่ดีมาก MDF จึงไม่ร้อนเลย นับประสาไฟไหม้ นอกจากนี้ อุณหภูมิจะสูงเพียงไม่กี่นาทีเท่านั้น ขาจึงไม่สามารถเข้าถึงอุณหภูมิเท่าด้านบนได้

ฉันเพิ่มไฟล์ Fusion 360 เพื่อให้คุณปรับเปลี่ยนได้ตามความต้องการ เพียงคำนึงถึงคำเตือนข้างต้นเมื่อปรับแต่งการออกแบบสำหรับเตาให้ความร้อนของคุณเอง

ขั้นตอนที่ 3: อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ของโครงการนี้ค่อนข้างตรงไปตรงมา เราเพียงแค่เชื่อมต่อโมดูลบางตัวเข้าด้วยกัน Arduino รับอุณหภูมิจากเทอร์โมคัปเปิลซึ่งสัญญาณถูกขยายโดย MAX6675 จากนั้นจะแสดงอุณหภูมิบน LCD และเปลี่ยน Solid State Relay (SSR) หากจำเป็น ทุกอย่างปรากฎบนไดอะแกรม

แรงดันต่ำ

เนื่องจากพวกมันไม่ได้ใช้พลังงานมากนัก เราจึงสามารถเชื่อมต่อทุกอย่างเข้ากับพิน Arduino และกำหนดค่าพินที่จำเป็นสำหรับกำลังไฟฟ้าและกราวด์

เนื่องจากข้อจำกัดด้านพื้นที่ จึงไม่สวยงามอย่างที่ฉันหวังไว้ ฉันติดตั้งทุกอย่างลงในแผ่นไม้อัดชิ้นเล็กๆ บัดกรีที่ด้านหลังของหน้าจอ LCD MAX6675 ถูกติดเทปที่ด้านหลังด้วยเทปกาวสองหน้า

Arduino ใช้พลังงานจากพอร์ต mini USB ดังนั้นเราจึงเชื่อมต่อผ่านสาย USB เข้ากับ Power Brick เป็นความคิดที่ดีที่จะทดสอบระบบ ณ จุดนี้ก่อนที่จะดำเนินการต่อไป

ไฟฟ้าแรงสูง

ตอนนี้เราสามารถเชื่อมต่อแผ่นความร้อนได้เอง เนื่องจากนี่คือการเดินสายไฟหลัก เราจึงควรระมัดระวังเป็นอย่างยิ่ง: ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้ถอดปลั๊กทุกอย่างออกเมื่อใช้งาน!

ก่อนอื่น เราควรกราวด์แผ่นให้ความร้อนเพื่อป้องกันไฟฟ้าช็อตหากมีสิ่งผิดปกติเกิดขึ้น ถอดสายไฟและขันสกรูสายดินสีเหลือง/เขียวเข้ากับปลอกให้แน่น

ต่อไป เราจะเชื่อมต่อขั้วทั้งสองของแผ่นให้ความร้อนกับแหล่งจ่ายไฟหลักผ่าน SSR เชื่อมต่อสายไฟ (รหัสสีขึ้นอยู่กับประเทศของคุณ) กับด้านใดด้านหนึ่งของ SSR เชื่อมต่อด้านที่สองของ SSR กับเตาให้ความร้อนโดยใช้สายสั้น (เกจ/เส้นผ่านศูนย์กลางเดียวกับสายไฟ) ปลายอีกด้านของเตาให้ไปที่ลวดที่เป็นกลาง ฉันเพิ่มรูปภาพของการเดินสายก่อนที่จะติดตั้งแผ่นให้ความร้อนในเคสเพื่อให้ชัดเจน

การเดินสายอะแดปเตอร์แปลงไฟทำได้ง่ายขึ้น: สายไฟฟ้าจะไปที่ขั้วหนึ่งและขั้วกลางไปยังอีกขั้วหนึ่ง แม้ว่าฉันจะอาศัยอยู่ในยุโรป แต่ฉันใช้อะแดปเตอร์แปลงไฟของสหรัฐฯ สำหรับสิ่งนี้: รูในง่ามสะดวกมากในการต่อขั้วจอบด้วย

ที่ปิดท้ายอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ตอนนี้ช่วยให้ชีวิตบางส่วนในนั้นด้วยรหัส

ขั้นตอนที่ 4: การเขียนโปรแกรม

รหัสคือสิ่งที่เปลี่ยนกระทะใบ้ให้เป็นจานร้อนแบบรีโฟลว์ ช่วยให้เราควบคุมอุณหภูมิได้อย่างแม่นยำและเพิ่มโปรไฟล์การรีโฟลว์แบบกำหนดเอง

รีโฟลว์โปรไฟล์

น่าเสียดายที่การบัดกรีแบบรีโฟลว์นั้นไม่ง่ายเหมือนการเปิดฮีตเตอร์ รอแล้วปิดอีกครั้ง อุณหภูมิต้องเป็นไปตามโปรไฟล์เฉพาะ เรียกว่าโปรไฟล์ reflow คุณสามารถหาคำอธิบายที่ดีได้ที่นี่ หรือที่อื่นๆ ในเว็บอินเตอร์

รหัสนี้ช่วยให้สามารถจัดเก็บโปรไฟล์ได้หลายแบบเพื่อตอบสนองความต้องการที่แตกต่างกัน (ส่วนใหญ่เป็นตะกั่วหรือบัดกรีไร้สารตะกั่ว) การกดปุ่มอย่างง่ายจะสลับไปมาระหว่างกัน พวกเขาถูกเพิ่มใน Times_profile และ Temps_profile ซึ่งเป็นเวกเตอร์ทั้ง 4 คอลัมน์ คอลัมน์แรกมีไว้สำหรับช่วงอุ่นก่อน คอลัมน์ที่สองสำหรับระยะการแช่ จากนั้นเพิ่มระดับขึ้นและสุดท้ายคือช่วงรีโฟลว์

การควบคุมเตาให้ความร้อน

การขับรถจานร้อนเพื่อให้เป็นไปตามวิถีนี้ไม่ใช่เรื่องตรงไปตรงมา วิทยาศาสตร์ที่อยู่เบื้องหลังสิ่งนี้เรียกว่าทฤษฎีการควบคุม สามารถลงลึกได้มากที่นี่และออกแบบคอนโทรลเลอร์ที่สมบูรณ์แบบ แต่เราจะทำให้ง่ายที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ในขณะที่ยังคงให้ผลลัพธ์ที่ดี อินพุตเข้าสู่ระบบของเราคือ SSR ซึ่งเปิดหรือปิด และเอาต์พุตคืออุณหภูมิ ซึ่งเราสามารถวัดได้ โดยการเปิดหรือปิด SSR ตามอุณหภูมินี้ เราจะแนะนำการตอบกลับ และนั่นคือสิ่งที่ช่วยให้เราควบคุมอุณหภูมิได้ ฉันจะอธิบายกระบวนการอย่างสังหรณ์ใจที่สุดเท่าที่จะทำได้ และอธิบายวิธีที่คุณสามารถระบุลักษณะเฉพาะของคุณเพื่อทำงานกับโค้ดที่ฉันสร้าง

เราทุกคนทราบดีว่าเมื่อเปิดฮีตเตอร์ เครื่องจะไม่ร้อนทันที มีความล่าช้าระหว่างการเปิดเครื่อง (การกระทำ) และการเริ่มร้อน (ปฏิกิริยา) ดังนั้นเมื่อเราต้องการอุณหภูมิถึง 250°C เราควรปิดเตาก่อนเวลานั้น สามารถวัดความล่าช้านี้ได้โดยการเปิดแผ่นความร้อนและวัดเวลาระหว่างการเปิดเครื่องและการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ สมมติว่าการหน่วงเวลาคือ 20 วินาที กรอกข้อมูลนี้สำหรับตัวแปร "timeDelay"

อีกวิธีหนึ่งในการดูจะเป็นดังนี้: ถ้าเราปิดฮีตเตอร์ที่ 250°C มันจะถึงค่าที่สูงกว่า -สมมุติว่า 270 C - แล้วเริ่มเย็นลงบ้าง ความแตกต่างของอุณหภูมิคืออุณหภูมิเกิน - 20°C ในกรณีของเรา กรอกข้อมูลนี้สำหรับตัวแปร "overShoot"

โดยสรุป: ที่อุณหภูมิถึง 250°C เราต้องปิดเตาที่ 230°C และรออีก 20 วินาทีเพื่อให้เตาร้อนถึงอุณหภูมิที่เกินพิกัดนี้

เมื่ออุณหภูมิลดลง ควรเปิดเตาให้ร้อนอีกครั้ง การรออุณหภูมิลดลง 20°C จะไม่ให้ผลลัพธ์ที่ดี ดังนั้นจึงใช้เกณฑ์ที่ต่างออกไป สิ่งนี้เรียกว่าการควบคุมด้วยฮิสเทรีซิส (ค่าต่างๆ ในการเปิดและปิด) ใช้การระเบิดขนาดเล็กสูงสุด 10 วินาทีเพื่อรักษาอุณหภูมิ

การวัด

ในการตรวจสอบคอนโทรลเลอร์ ฉันบันทึกข้อมูลลงในไฟล์ excel ผ่าน Putty (เทอร์มินัลอนุกรมสำหรับพีซีที่มีคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยม) อย่างที่คุณเห็น โปรไฟล์การรีโฟลว์ที่สร้างขึ้นนั้นดีเกินพอ ไม่เลวสำหรับกระทะไฟฟ้าราคาถูก!

ขั้นตอนที่ 5: ทดสอบและเพลิดเพลิน

เสร็จแล้ว! เราได้เปลี่ยนกระทะเก่าให้เป็นเตาไฟฟ้ารีโฟลว์แล้ว!

เสียบปลั๊กไฟ เลือกโปรไฟล์การรีโฟลว์ และปล่อยให้เครื่องทำงาน หลังจากนั้นไม่กี่นาที บัดกรีจะเริ่มหลอมเหลวและประสานส่วนประกอบทั้งหมดเข้าที่ อย่าลืมปล่อยให้ทุกอย่างเย็นลงก่อนที่จะสัมผัส หรือสามารถใช้เป็นเครื่องทำความร้อนล่วงหน้าได้ ซึ่งสะดวกสำหรับบอร์ดที่มีระนาบพื้นขนาดใหญ่

ฉันหวังว่าคุณจะชอบโครงการนี้และได้พบแรงบันดาลใจในการทำสิ่งที่คล้ายกัน! อย่าลังเลที่จะตรวจสอบคำแนะนำอื่น ๆ ของฉัน: