Reflow Lehimleme Ocak Gözü: 5 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:20

Küçük SMD bileşenlerini lehimlemek oldukça zor olabilir, ancak süreç otomatikleştirilebilir. Bu, lehim pastası sürülerek ve (yeniden akışlı) bir fırında veya bir ocakta (mutfağınızdaki bir pişirme plakası gibi) pişirilerek yapılabilir. İnternette birçok kendin yap yeniden akış fırını gördüm; bence büyük bir dezavantajı var: çok yer kaplıyorlar. Bunun yerine bir ocak gözü yapmaya karar verdim.

Ocak gözü tamamen programlanabilir, böylece herhangi bir yeniden akış profili eklenebilir. Yeniden akış süreci daha sonra tamamen otomatik hale gelir. Hadi inşa edelim!

Adım 1: Parçalar ve Araçlar

Parçalar

• Sıcak tabak, benimkini eski bir woktan aldım
• Katı Hal Rölesi (SSR)
• Güç kablosu
• USB güç fişi (ABD fişi)
• LCD
• Prototip tahtası
• Arduino nano
• Kadın başlıklar
• K Tipi Termokupl + MAX 6675 amplifikatör
• Butona basınız
• USB'den mini USB'ye kablo

Aletler

• Kelepçeler
• Ahşap tutkalı
• lazer kesici
• Delmek
• Havya

2. Adım: Vaka

Bu durumda, ocak gözünüze bağlı olarak iki seçeneğimiz var. İlk seçenek mevcut muhafazayı değiştirmektir, eğer bir SSR, LCD vb. barındıracak kadar büyükse bu uygulanabilir. Ancak benim durumumda yeterli yer yoktu, bu yüzden yeni bir tane tasarlamak zorunda kaldım.

Kasa lazer kesim MDF'den yapılmıştır. Hareketli menteşe nedeniyle, bu tasarım yalnızca bir lazer kesicide yapılabilir: MDF'deki küçük yarıklar bükülebilmesini sağlar. Parçalar bir yapboz gibi birbirine yapıştırılabilir, yeteri kadar kıskaç kullanın. Sıcak plakayı ekleyin ve yerine sabitleyin (benimki altta vidalarla sabitlenmiştir).

Bazı ek deliklerin delinmesi gerekir: biri güç kablosu için, biri düğme için ve ikisi de LCD için. Bu şekilde, herhangi bir düğme, lcd, … uygun hale getirilebilir. LCD daha sonra düğme ile birlikte yerine vidalanabilir.

Termokupl, sıcak plakaya sıkıca bastırılmalıdır. Bir delik açın ve termokupl içinden besleyin. Ardından, MDF'ye bastırılmalıdır. Ben küçük bir teneke şerit kullandım, ancak bant veya fermuar da kullanabilirsiniz (termokupl deliğinin yanına 2 delik açın ve fermuarı bunlardan besleyin).

Dikkat edilmesi gereken bir nokta: MDF'yi 250°C'lik bir pişirme plakasıyla birlikte kullanmanın iyi bir fikir olup olmadığını merak ediyor olabilirsiniz. Genelde öyle değil, ama durumu tehlike olmayacak şekilde hazırladım.

MDF parçaları yalnızca, ocak gözünün üst kısmından önemli ölçüde daha soğuk olan (maks. 60°C) ocak gözünün ayaklarına dokunur. Diğer her yerde, MDF ve ocak gözü küçük bir hava boşluğu ile ayrılır. Hava çok iyi bir yalıtkan olduğu için, MDF alev almak şöyle dursun, hiç ısınmaz. Ayrıca, sıcaklık sadece birkaç dakika boyunca yüksektir, bu nedenle bacaklar asla tepe ile aynı sıcaklığa ulaşamaz (kararlı duruma asla ulaşılmaz).

Fusion 360 dosyasını ihtiyaçlarınıza göre ayarlayabilmeniz için ekledim. Kendi ocak gözünüz için tasarımı ayarlarken yukarıdaki uyarıyı aklınızda bulundurun.

Adım 3: Elektronik

Bu projenin elektronik kısmı oldukça basit, sadece bazı modülleri birbirine bağlamamız gerekiyor. Arduino, sıcaklığı, sinyali MAX6675 tarafından güçlendirilen bir termokupldan alır. Ardından sıcaklığı bir LCD'de görüntüler ve gerekirse Katı Hal Rölesini (SSR) değiştirir. Her şey şemada tasvir edilmiştir.

Alçak gerilim

Çok fazla güç çekmedikleri için, her şeyi Arduino pinlerine bağlayabilir ve güç ve toprak için gerekli pinleri yapılandırabiliriz.

Bazı yer kısıtlamaları nedeniyle, umduğum kadar düzgün çıkmadı. Her şeyi LCD ekranın arkasına lehimlenmiş küçük bir perfboard parçasına monte ettim. MAX6675, çift taraflı bantla arkaya bantlanmıştı.

Arduino, mini USB bağlantı noktasından güç alır, bu yüzden onu bir USB kablosuyla güç tuğlasına bağlarız. Daha ileri gitmeden önce sistemi bu noktada test etmek iyi bir fikirdir.

Yüksek voltaj

Artık ocağın kendisini bağlayabiliriz. Bu ana kablo bağlantısı olduğundan çok dikkatli olmalıyız: Üzerinde çalışırken her şeyin fişinin çekili olduğundan emin olun!

Her şeyden önce, bir şeyler ters giderse elektrik çarpmasını önlemek için ocak gözünü topraklamalıyız. Güç kablosunu soyun ve sarı/yeşil topraklama kablosunu kasaya sıkıca vidalayın.

Ardından, ocak gözünün iki terminalini SSR üzerinden şebekeye bağlayacağız. Canlı kabloyu (renk kodu ülkenize göre değişir) SSR'nin bir tarafına bağlayın. SSR'nin ikinci tarafını kısa bir kabloyla (güç kablosuyla aynı ölçü/çap) ocak gözüne bağlayın. Ocağın diğer ucu nötr tele gider. Bunu netleştirmek için ocak gözünü kasaya monte etmeden önce kabloların bir resmini ekledim.

Güç adaptörünü kablolamak daha kolaydır: canlı kablo bir terminale, nötr ise diğerine gider. Avrupa'da yaşamama rağmen bunun için bir ABD güç adaptörü kullandım: çatal uçlarındaki delikler kürek terminallerini takmak için çok uygun.

Bu elektroniği tamamlıyor, şimdi kodla biraz hayat üfleyelim.

Adım 4: Programlama

Kod, aptal bir wok'u yeniden akışlı bir ocak gözüne dönüştüren şeydir. Sıcaklığı tam olarak kontrol etmemize ve özel yeniden akış profilleri eklememize olanak tanır.

Profilleri yeniden akıt

Ne yazık ki, reflow lehimleme, ısıtıcıyı açmak, beklemek ve tekrar kapatmak kadar basit değildir. Sıcaklığın, yeniden akış profili olarak adlandırılan belirli bir profili izlemesi gerekir. İyi bir açıklama burada veya interweb'lerde başka yerlerde bulunabilir.

Kod, farklı ihtiyaçları (esas olarak kurşunlu veya kurşunsuz lehim) karşılamak için birden fazla profilin saklanmasına izin verir. Basit bir düğmeye basarak aralarında geçiş yapar. Her ikisi de 4 sütun vektörü olan Times_profile ve Temps_profile'a eklenirler. İlk sütun ön ısıtma aşaması içindir, ikincisi ıslatma aşaması içindir, ardından hızlanma ve son olarak yeniden akış aşaması içindir.

Ocağın kontrol edilmesi

Sıcak plakayı bu yörüngeyi takip edecek şekilde sürmek kolay değildir. Bunun arkasındaki bilime kontrol teorisi denir. Burada çok derinlemesine gidebilir ve mükemmel denetleyiciyi tasarlayabilirsiniz, ancak yine de iyi bir sonuç elde etmeyi sağlarken bunu mümkün olduğunca basit tutacağız. Sistemimizin girişi, onu açan veya kapatan SSR'dir ve çıkış, ölçebildiğimiz sıcaklıktır. SSR'yi açıp kapatarak, bu sıcaklığa bağlı olarak geri bildirim sağlarız ve bu, sıcaklığı kontrol etmemizi sağlayan şeydir. Süreci olabildiğince sezgisel olarak açıklayacağım ve yaptığım kodla çalışmak için özel sıcak plakanızı nasıl karakterize edebileceğinizi açıklayacağım.

Bir ısıtıcıyı açarken anında ısınmadığını hepimiz biliyoruz. Açılması (etki) ile ısınması (tepki) arasında bir gecikme vardır. Bu yüzden 250°C'lik bir sıcaklığa ulaşmak istediğimizde, ocak gözünü bir süre önce kapatmalıyız. Bu gecikme, ocak gözünü açarak ve açma ile sıcaklıktaki değişiklik arasındaki süreyi ölçerek ölçülebilir. Gecikmenin 20 saniye olduğunu varsayalım. Bunu "timeDelay" değişkeni için doldurun.

Başka bir bakış açısı ise şöyle olabilir: 250°C'de ısıtıcıyı kapatırsak daha yüksek bir değere -diyelim ki 270°C- ulaşır ve sonra biraz soğumaya başlar. Bizim durumumuzda sıcaklık farkı - 20°C'nin aşılmasıdır. Bunu "overShoot" değişkeni için doldurun.

Sonuç olarak: 250°C'ye ulaşmak, ocak gözünü 230°C'de kapatmamızı ve ocak gözünün bu aşırı sıcaklığa ulaşması için 20 saniye daha beklememizi gerektirir.

Sıcaklık düştüğünde, ocak gözü tekrar açılmalıdır. 20°C'lik bir düşüşü beklemek güzel bir sonuç vermez, bu nedenle farklı bir eşik kullanılır. Buna histerezisli kontrol denir (açılıp kapatılacak farklı değerler). Sıcaklığı korumak için maksimum 10 saniyelik küçük patlamalar kullanılır.

Ölçümler

Denetleyiciyi doğrulamak için, verileri Putty (bazı harika özelliklere sahip PC için bir seri terminal) aracılığıyla bir excel dosyasına kaydettim. Gördüğünüz gibi, üretilen yeniden akış profili yeterince iyi. Ucuz elektrikli wok için fena değil!

Adım 5: Test Edin ve Keyfini Çıkarın

Yapılmıştı! Eski bir wok'u yeniden akışlı bir ocak gözüne çevirdik!

Ocağı takın, bir yeniden akış profili seçin ve işi makinenin yapmasına izin verin. Birkaç dakika sonra lehim erimeye başlar ve tüm bileşenleri yerine lehimler. Dokunmadan önce her şeyin soğumasını bekleyin. Alternatif olarak, büyük zemin düzlemlerine sahip panolar için kullanışlı olan ön ısıtıcı olarak da kullanılabilir.

Umarım projeyi beğenmişsinizdir ve benzer bir şey yapmak için ilham bulmuşsunuzdur! Diğer talimatlarımı kontrol etmekten çekinmeyin: