DIY Reflow trouba s Reflowduino: 4 kroky (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

Reflowduino je řídicí deska kompatibilní s Arduino, kterou jsem osobně navrhl a postavil, a může snadno přeměnit toustovač na přetavovací troubu na PCB! Je vybaven všestranným mikroprocesorem ATmega32u4 s programovacím rozhraním micro USB, integrovaným termočlánkovým rozhraním typu MAX31855 K s filtrováním šumu, technologií Bluetooth Low Energy (BLE 4.0) pro snadnou komunikaci s mobilním zařízením, nabíjením baterie LiPo a indikací stavu, volitelným pevným stavové relé a piezoelektrický bzučák pro přehrávání vašich oblíbených tematických skladeb. Ještě lepší je, že jsem to všechno vydal jako zcela otevřený zdroj, který si užije každý, včetně souborů EAGLE PCB, ukázkového kódu Arduino IDE, ukázkové aplikace pro Android pro ovládání Bluetooth a úplných návodů, jak upravit toustovač, aby se začalo vařit. '!

Pokud si chcete objednat Reflowduino nebo Sidekick Relay Module, navštivte mé webové stránky!

Úplnou dokumentaci, zdrojové soubory, schémata a komplexnější informace o Reflowduino najdete na oficiální stránce Github zde.

Nyní můžeme začít!

Krok 1: Shromážděte své součásti

Seznam dílů

• Reflowduino Pro ORReflowduino Basic + polovodičové relé (budu používat reléový modul Sidekick)
• Termočlánek typu K (součástí Reflowduino)
• Reflowduino napájecí zdroj: LiPo baterie, 5V micro USB (z notebooku nebo adaptéru), nebo obojí!
• Topinkovač NEBO horký plech (použil jsem tuto 1100W toustovač, když to bylo asi 20 $)
• Šroubovák (pro rozebrání topinkovače)
• Malý plochý šroubovák (pro šroubové svorky)
• Chytrý telefon nebo zařízení podporující technologii Bluetooth. V současné době je k dispozici pouze verze aplikace pro Android
• Volitelné: přenosný počítač pro sběr a vytváření grafů dat v reálném čase prostřednictvím aplikace Excel! Aby to fungovalo, budete muset Reflowduino připojit k notebooku přes micro USB.

Následující položky jsou potřeba pouze v případě, že chcete hodně upravit sestavu vaší přetavovací pece (ve většině případů není potřeba):

• Nůžky na drát
• Páječka a pájka
• 14-18 AWG drát (lanko se snáze řeší)
• Smršťovací bužírky vhodné velikosti pro izolaci vodičů. Záleží na vašem nastavení.
• Ochranné brýle (zůstaňte v bezpečí, zde se zabýváme síťovým napětím!)
• Rukavice (plech toustovačů může být ostrý a jezdit všude s trčícími šrouby!)

Prohlášení o bezpečnosti: Pokud jste začátečník v oblasti elektroniky nebo nemáte dostatečné zkušenosti s prací se síťovým napětím, doporučil bych vám, abyste si s tím buď nezahráli, poradili se s odborníkem nebo se učili dál, dokud nebudete dostatečně zdatní. ! Nezodpovídám za žádné nehody, ke kterým může dojít v důsledku nesprávného použití desek plošných spojů Reflowduino nebo souvisejících komponent a elektrického systému (včetně síťového napájení, panelů jističů atd.). Podle potřeby proveďte všechna bezpečnostní opatření. Kromě toho se nedoporučuje používat stejný přístroj k přetavení desek plošných spojů jako k vaření potravin ke spotřebě. To může mít za následek otravu jídlem, zvláště pokud používáte olovnatou pájku pro PCB. Jste plně zodpovědní za své činy a provádíte je na vlastní riziko!

Jak se říká, udělejte si sami, přátelé … bavte se a zůstaňte v bezpečí!

Reflowduino a pomocník

POZNÁMKA: Nyní je k dispozici také přídavný modul s názvem „Reflowduino32“pro vývojovou desku ESP32 pro bezdrátové ovládání reflow pece. Úplnou dokumentaci najdete na stránce Reflowduino Github a také tento návod k přetavovací troubě ESP32!

Za prvé, existují dvě verze Reflowduino: Basic a Pro a v závislosti na konkrétní aplikaci si můžete vybrat jednu nebo druhou. Dále jsem vytvořil šikovný polovodičový reléový modul s názvem Solid-State Sidekick, který za vás zvládne veškeré síťové zapojení a zcela eliminuje potřebu cokoli pájet. Jednoduše zapojte spotřebič přímo do Sidekicku a dvou vstupních reléových vodičů z Reflowduino a máte hotovo!

Níže je souhrn vašich dostupných možností:

1. Reflowduino Pro
2. Reflowduino Basic + Solid-State Sidekick
3. Reflowduino Basic + další polovodičové relé (vyberte si vlastní)
4. Další deska kompatibilní s Arduino + rozhraní termočlánku + termočlánek + modul Bluetooth + Solid-State Sidekick (nebo jiné relé) + „batoh“baterie LiPo (volitelně)

První možnost přichází s relé již namontovaným na palubě Reflowduino. Toto je všestranná dobrá volba pro ovládání jakékoli generické toustovače nebo horké desky, zvláště pokud chcete pájet dráty sami a ušetřit nějaké peníze.

Druhá možnost je zdaleka nejjednodušší (a nejbezpečnější) a nevyžaduje žádné pájení nebo vylepšení spotřebiče, pokud to opravdu nechcete, protože reléový modul Sidekick má polovodičové relé a všechna potřebná opatření jednoduše k němu připojte věci zapojením. Ano, slyšeli jste mě dobře! To znamená, že můžete ovládat jakoukoli toustovačovou troubu, aniž byste ji museli otevírat!

Třetí možností je, pokud byste raději zvolili vlastní polovodičové relé, možná s vyšší proudovou kapacitou nebo z jiného důvodu, jako je vlastní konfigurace montáže (kdo ví?).

Poslední možnost je pro ty, kteří už možná mají spoustu dílů povalovaných a chtějí něco rychle poskládat, aniž by si koupili něco nového, což je také naprosto v pořádku! Arduino můžete použít společně s něčím podobným jako tato termočlánková odpočinková deska a samozřejmě samotný termočlánek. Abyste mohli používat demo aplikaci, budete také potřebovat modul Bluetooth HM-10, pokud nechcete vynechat bezdrátovou komunikaci a držet se grafů dat v Excelu prostřednictvím počítače. Všimněte si toho, že v závislosti na tom, jaké části si vyberete, budete možná muset změnit demo kód, aby vyhovoval vašim potřebám.

Zdroje:

• Kliknutím sem získáte rychlé specifikace Reflowduino.
• Kliknutím sem zobrazíte vývody Reflowduino

Polovodičové relé

Pokud používáte Reflowduino Pro, můžete tuto část přeskočit, ale pokud používáte Reflowduino Basic, budete buď muset získat Sidekick, nebo si vybrat vlastní reléový modul. Při výběru vlastního zkontrolujte následující:

• Typ relé: musí být polovodičový, nikoli pouze konvenční kontaktní relé. MŮŽETE se dostat pryč s konvenčním relé pro naši konkrétní aplikaci (protože budeme používat časově proporcionální řízení, ne kontinuální PWM), ale není to zaručeno ani doporučeno. Také uslyšíte „cvaknutí“relé při každém přepnutí, což může být nepříjemné.
• Opto-izolace: podívejte se na opticky izolovanou z důvodu bezpečnosti. To znamená, že si můžete být jisti, že vaše Arduino nebude zapnuto 120V/240VAC!
• Řídicí napětí: musí být kompatibilní s 3,3 V nebo 5 V.
• Hodnocení výkonu: potřebuje zvládnout množství proudu, které bude vaše zařízení používat. pro jakýkoli americký spotřebič (používaný legálně) je 15A/120VAC vše, co kdy budete potřebovat, protože jističe vypínají při 15A.

Opto-izolované polovodičové relé Reflowduino Pro má řídicí napětí 3-15VDC a při správném konvekčním chlazení zvládne až 25A/240VAC. Za normálních okolností zvládne 10A/240VAC nebo 20A/120VAC, což bude dost dobré pro všechny spotřebiče v USA a mělo by to stačit pro většinu spotřebičů 240VAC.

Zdroje:

Specifikační list polovodičového relé Reflowduino PF240D25R

Topinkovač nebo horká deska

Při výběru topinkovače je důležité zvolit takovou, která má správnou velikost pro vaši aplikaci, protože menší znamená vyšší účinnost, pokud jde o ohřev! Fungovat ale budou i větší, stačí si zkontrolovat recenze, abyste se ujistili, že to není úplné svinstvo. Osobně jsem koupil tento od Walmartu za zhruba 21 $ včetně daně, když byl v prodeji.

Je také dobré se ujistit, že budete mít plochý kovový podnos, na který bude PCB sedět. Mnoho toustovačů (včetně té, kterou jsem koupil!) Je dodáváno se zásobníky, které mají na sobě hrboly a grilovací vzory, a to rozhodně není ideální pro přetavení PCB, protože způsobuje teplotní nerovnoměrnosti napříč PCB. Měl jsem však štěstí, protože odkapávací tácek byl ideální pro to, co jsem potřeboval, a tak jsem vyhodil kovový gril a pánev, ke které přišel.

Pro plotýnky je stejně důležité vybrat ten s rovným povrchem. Většina horkých desek má zapuštěnou kruhovou oblast uprostřed desky, což není žádoucí, proto se snažte tuto oblast minimalizovat, abyste měli co nejvíce využitelný prostor pro umístění desek plošných spojů. Vyberte si také varnou desku, která má pouze jeden knoflík (ovládání teploty), protože tímto způsobem ji nebudete muset ani otevírat, abyste doladili zapojení!

Další informace o tomto tématu najdete na wiki stránce Github.

Krok 2: Zapojte to

Nyní, když máte díly, je čas to celé zapojit! Existuje mnoho způsobů, jak opéct topinkovou troubu, takže si poslechněte a přečtěte si dříve uvedené prohlášení o vyloučení odpovědnosti!

Horké talíře

U jakéhokoli spotřebiče je hlavní zásadou přepnout živý vodič napájecího kabelu umístěním relé do série s živým vodičem a v případě potřeby obejít ovládací knoflíky spotřebiče. U varných desek jediným knoflíkem pro regulaci teploty nemusíte ani upravovat samotnou varnou desku; můžete jednoduše otočit knoflíkem na HIGH (maximální nastavení) a můžete vyrazit! Tím je zajištěno, že horká deska bude napájena (kontakt uvnitř varné desky bude sepnut), když je relé zapnuto.

U trvalých instalací můžete napájecí kabel zkrátit a spojit, nebo to můžete udělat z kontaktů napájecího kabelu. Opět vždy nezapomeňte řádně izolovat všechna připojení. Postupujte podle obecného schématu na prvním obrázku a měli byste být připraveni přetavit!

Vezměte prosím na vědomí, že jsem použil aligátorové svorky a další napájecí kabel (s aligátorovými sponami na koncích) jen pro testování. Toto se nedoporučuje a mělo by se používat pouze k dočasnému testování. Pro trvalejší instalace byste měli pájet a izolovat vše nebo použít Sidekick k připojení všeho.

Topinkovače

Topinkovače jsou ovládány přesně stejným konceptem jako plotýnka v tom smyslu, že je obvykle můžete ovládat, aniž byste se museli dotknout kabeláže, pouhým vyšroubováním knoflíku teploty, otočením nastavení na „Pečení“, aby byla zapnuta obě topná vlákna a max. časovač. V závislosti na toustovači můžete mít také funkci „Zůstaňte zapnuto“, takže si nemusíte dělat starosti s vypršením časovače!

Pokud to však přesto chcete rozebrat, vyladit kabeláž tak, aby obcházela knoflíky a přidávat vlastní ovládací prvky ve jménu vědy, stále můžete! Naštěstí i když to chcete rozebrat, obecný princip je stále velmi jednoduchý: musíte odpojit všechny knoflíky, které jsou připojeny k živému vodiči, a připojit všechny topné vlákna k živému vodiči, aby se zapnuly plnou silou vpravo když zapojíte napájecí kabel do zdi.

V tomto Instructable nebudu mít čas to projít, ale můžete vidět, jak jsem vylepšil svou toustovač na své with Github.

Krok 3: Nastavení softwaru

Nyní, když máte veškerý hardware nastavený, pojďme se podívat na to, jak nastavit software.

Nastavení aplikace

Přečtěte si tyto pokyny, jak nainstalovat demo aplikaci Reflowduino a jak importovat uložená data z aplikace do Excelu.

Stručné shrnutí:

• Aplikace je v současné době pouze pro Android a je zcela open-source!
• Aplikace zobrazuje teplotu v reálném čase a grafy ji zobrazuje, jakmile je zahájen proces přetavení.
• Aplikace také ukládá data po dokončení nebo přerušení procesu přetavení a data lze importovat do aplikace Excel pro analýzu!

Nastavení Arduino IDE

Viz tyto pokyny pro nastavení Arduino IDE a instalaci potřebných knihoven.

Stručné shrnutí:

• Vložte kód „Reflowduino_Demo“, v části Nástroje -> Desky v Arduino IDE vyberte „Adafruit Feather 32u4“.
• Zkompilujte jej, abyste se ujistili, že máte správně nainstalovány všechny knihovny.
• Nahrajte kód do Reflowduino a mějte na paměti, že pokud Arduino IDE začne hledat port, možná budete muset stisknout tlačítko reset na Reflowduino.

Reflowduino Demo

Přečtěte si tyto pokyny, jak používat ukázkový kód Reflowduino.

Stručné shrnutí:

• Demo skica Reflowduino umožňuje vašemu Reflowduino spolupracovat s demo aplikací přes Bluetooth.
• Reflowduino čte teplotu z termočlánku a každé 2 s odesílá data do aplikace přes Bluetooth.
• Reflowduino používá časově proporcionální řízení PID k ovládání polovodičového relé během procesu přetavení.
• Pokud jde o samostatný provoz, okomentujte řádek, který má „while (! Serial) delay (1);“který čeká na navázání sériového připojení před spuštěním skutečného kódu.
• Reflowduino můžete nastavit jako klávesnici nastavením proměnné „enableKeyboard“na hodnotu true v horní části skici pro použití s tímto ukázkovým souborem aplikace Excel. Díky tomu bude Reflowduino „psát“data do Excelu v reálném čase, když je připojeno přes USB. Jen se ujistěte, že když spustíte proces přetavení, bude váš kurzor v první dostupné buňce (A2) v Excelu!

Ukázková videa

• Toto video ukazuje, jak data vkládají do Excelu Reflowduino.
• Toto video ukazuje obecný provoz aplikace a nastavení hardwaru s toustovačem.
• Toto video ukazuje, co se stane na konci procesu přetavení.

Zdroje

• Na Githubu můžete vždy najít nejnovější kód Arduino a ukázkový soubor aplikace Excel pro zadávání dat v reálném čase
• Na Githubu najdete také nejnovější soubory aplikací pro Android

Krok 4: Výsledky a závěry

Výsledek

Přikládáme pár detailních záběrů na desku, kterou jsem přetavil pomocí Reflowduino a některé nízkoteplotní pájecí pasty s teplotou přetavení nastavenou na 155 ° C (zdá se, že tato pájecí pasta přetavuje při nižší teplotě, než je doporučeno typických 165 ° C, a Pozoroval jsem, že pohyb přetavení se začal objevovat spíše kolem 125 ° C než při inzerované „teplotě tání“138 ° C). Pájecí spoje byly perfektní a nemohl jsem si přát nic lepšího!

Výroba vlastních desek

Design PCB: Pro navrhování PCB osobně používám Autodesk EAGLE, což je bezplatný, ale účinný nástroj, který vám umožní rychle vytvářet kvalitní PCB! Má také některé opravdu skvělé funkce, jako je synchronizace 3D modelů vaší desky plošných spojů do az Fusion 360.

Prototypy PCB: Pro rychlé a dostupné prototypy jsem našel OSH Park, který nabízí nejlepší kvalitu. Používají bezolovnatý proces zvaný ENIG, který kontakty ve skutečnosti pozlacuje, takže budou vypadat skvěle po velmi dlouhou dobu!

Sestavení DPS: K sestavení desek použijte Reflowduino!

Závěry

Celkově je Reflowduino dokonalým hardwarem pro ovládání jakékoli toustovače nebo plotny! S Reflowduino Pro můžete vyrobit plně funkční reflow troubu se všemi zvonky a píšťalkami za něco málo přes 100 $ (s toustovačem 20 $). Zde můžete vidět další technické poznámky.

Pokud se vám tento projekt líbil, napište do komentáře níže a neváhejte klást otázky, poskytovat návrhy nebo dávat konstruktivní zpětnou vazbu! Pokud byste chtěli vidět něco vyrobeného, podívejte se nejprve do seznamu úkolů, kde jsou vylepšení, o kterých se již uvažuje. V současné době se chystám dát dohromady věci ke spuštění kampaně na Indiegogo, tak prosím šířte zprávu!

Ještě jednou děkuji za veškerou podporu a nemohl bych to udělat bez všech těch, kteří se s každým podělili o své vlastní úsilí!

• Pokud se vám tento projekt líbil, sdílejte, přidejte srdce a hlasujte pro Reflowduino!
• Pokud tento projekt replikujete, podělte se prosím o své výsledky a tipy, které mohou být pro ostatní užitečné!
• Také by vás mohl zajímat tento navazující tutoriál, který jsem vytvořil o používání ESP32 a nového doplňkového modulu Reflowduino32!
• Máte -li jakékoli dotazy, komentáře nebo obavy, neváhejte se jich zeptat nebo je sdílet!

~ Tim