Reflow Solder Hotplate: 5 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:57

Menyolder komponen SMD kecil bisa sangat menantang, tetapi prosesnya juga bisa otomatis. Ini dapat dilakukan dengan mengoleskan pasta solder dan memanggangnya, baik dalam oven (reflow) atau di atas hot plate (seperti piring masak di dapur Anda). Di web, saya telah melihat banyak oven reflow DIY; menurut saya mereka memiliki satu kelemahan besar: mereka memakan banyak ruang. Jadi saya memutuskan untuk membangun hotplate sebagai gantinya.

Hotplate sepenuhnya dapat diprogram, sehingga profil reflow apa pun dapat ditambahkan. Proses reflow kemudian sepenuhnya otomatis. Ayo bangun!

Langkah 1: Suku Cadang & Alat

Bagian

• Piring panas, saya mendapatkan milik saya dari wajan tua
• Relai Keadaan Padat (SSR)
• Kabel listrik
• Colokan listrik USB (colokan AS)
• LCD
• Papan prototipe
• Arduino nano
• Header wanita
• Termokopel Tipe K + penguat MAX 6675
• Tekan tombol
• Kabel USB ke mini USB

Peralatan

• klem
• Lem kayu
• pemotong laser
• Mengebor
• Besi solder

Langkah 2: Kasus

Untuk kasing, kami memiliki dua opsi, tergantung pada hotplate Anda. Opsi pertama adalah memodifikasi enklosur yang ada, ini dapat dilakukan jika cukup besar untuk menampung SSR, LCD, dll. Namun dalam kasus saya, tidak ada cukup ruang, jadi saya harus mendesain yang baru.

Kasingnya terbuat dari MDF yang dipotong laser. Karena engsel yang hidup, desain ini hanya dapat dibuat pada pemotong laser: celah kecil di MDF membuatnya dapat ditekuk. Potongan-potongan itu bisa direkatkan sebagai puzzle, cukup gunakan klem secukupnya. Tambahkan pelat panas dan kencangkan di tempatnya (milik saya diamankan dengan sekrup di bagian bawah).

Beberapa lubang tambahan perlu dibor: satu untuk kabel listrik, satu untuk tombol dan dua untuk LCD. Dengan cara ini, tombol apa pun, lcd, … yang Anda miliki dapat dibuat pas. LCD kemudian dapat disekrup pada tempatnya, bersama dengan tombolnya.

Termokopel harus ditekan dengan kuat ke pelat panas. Bor lubang dan masukkan termokopel. Selanjutnya, itu harus ditekan ke MDF. Saya menggunakan strip timah kecil, tetapi Anda juga bisa menggunakan selotip atau dasi ritsleting (bor 2 lubang di sebelah lubang termokopel dan masukkan dasi ritsleting ke dalamnya).

Sesuatu yang perlu diperhatikan: Anda mungkin bertanya-tanya apakah menggunakan MDF dalam kombinasi dengan piring masak 250 °C adalah ide yang bagus. Secara umum tidak, tetapi saya telah membuat kasus sedemikian rupa sehingga ini tidak berbahaya.

Bagian MDF hanya menyentuh kaki hotplate, yang secara signifikan lebih dingin (maks 60°C) daripada bagian atas hotplate. Di tempat lain, MDF dan hotplate dipisahkan oleh celah udara kecil. Karena udara adalah isolator yang sangat baik, MDF tidak memanas sama sekali, apalagi terbakar. Selain itu, suhu hanya tinggi selama beberapa menit, sehingga kaki tidak akan pernah mencapai suhu yang sama dengan bagian atas (keadaan tunak tidak pernah tercapai).

Saya menambahkan file Fusion 360 sehingga Anda dapat menyesuaikannya dengan kebutuhan Anda. Ingatlah peringatan di atas saat menyetel desain untuk kompor listrik Anda sendiri.

Langkah 3: Elektronik

Bagian elektronik dari proyek ini cukup mudah, kita hanya perlu menghubungkan beberapa modul bersama-sama. Arduino mendapatkan suhu dari termokopel, yang sinyalnya diperkuat oleh MAX6675. Ini kemudian menampilkan suhu pada LCD dan mengganti Solid State Relay (SSR) jika diperlukan. Semuanya digambarkan pada diagram.

Tegangan rendah

Karena mereka tidak menarik banyak daya, kita cukup menghubungkan semuanya ke pin Arduino dan mengonfigurasi pin yang diperlukan untuk daya dan ground.

Karena beberapa keterbatasan ruang, itu tidak menjadi rapi seperti yang saya harapkan. Saya memasang semuanya ke sepotong kecil perfboard, disolder ke bagian belakang layar LCD. MAX6675 direkatkan ke belakang dengan selotip dua sisi.

Arduino ditenagai melalui port mini USB, jadi kami menghubungkannya melalui kabel USB ke power brick. Sebaiknya uji sistem pada titik ini sebelum melangkah lebih jauh.

Tegangan tinggi

Sekarang kita dapat menghubungkan hotplate itu sendiri. Karena ini adalah kabel listrik, kita harus sangat berhati-hati: pastikan semuanya dicabut saat mengerjakannya!

Pertama-tama, kita harus mengardekan hotplate untuk mencegah sengatan listrik jika terjadi kesalahan. Lepaskan kabel daya dan kencangkan dengan kuat kabel ground kuning/hijau ke casing.

Selanjutnya, kita akan menghubungkan dua terminal hotplate ke listrik melalui SSR. Hubungkan kabel langsung (kode warna tergantung pada negara Anda) ke satu sisi SSR. Hubungkan sisi kedua SSR ke hotplate melalui kabel pendek (pengukur/diameter yang sama dengan kabel daya). Ujung hotplate yang lain menuju ke kabel netral. Saya menambahkan gambar kabel sebelum memasang hotplate ke dalam casing untuk memperjelasnya.

Menghubungkan adaptor daya lebih mudah: kabel langsung menuju satu terminal, dan netral ke terminal lainnya. Meskipun saya tinggal di Eropa, saya menggunakan adaptor daya AS untuk ini: lubang di garpu sangat nyaman untuk memasang terminal sekop.

Itu membungkus elektronik, sekarang mari kita meledakkan beberapa kehidupan di dalamnya dengan kode.

Langkah 4: Pemrograman

Kode inilah yang mengubah wajan bodoh menjadi kompor listrik reflow. Ini memungkinkan kami untuk mengontrol suhu secara tepat dan menambahkan profil reflow khusus.

Atur ulang profil

Sayangnya, penyolderan reflow tidak sesederhana menyalakan pemanas, menunggu dan mematikannya lagi. Suhu perlu mengikuti profil tertentu, yang disebut profil reflow. Penjelasan yang baik dapat ditemukan di sini, atau di tempat lain di jalinan.

Kode ini memungkinkan untuk menyimpan beberapa profil untuk memenuhi kebutuhan yang berbeda (terutama solder bertimbal atau bebas timah). Sebuah tombol tekan sederhana beralih di antara mereka. Mereka ditambahkan di Times_profile dan Temps_profile, yang keduanya merupakan vektor 4 kolom. Kolom pertama untuk fase preheat, kolom kedua untuk fase rendam, lalu ramp up dan terakhir fase reflow.

Mengontrol kompor listrik

Mengemudikan hot plate sedemikian rupa sehingga mengikuti lintasan ini tidaklah mudah. Ilmu di balik ini disebut teori kontrol. Di sini kita bisa mendalami dan merancang pengontrol yang sempurna, tetapi kami akan membuatnya sesederhana mungkin sambil tetap memastikan hasil yang baik. Input ke sistem kami adalah SSR, yang mengaktifkan atau menonaktifkannya, dan outputnya adalah suhu, yang dapat kami ukur. Dengan menyalakan atau mematikan SSR, berdasarkan suhu ini kami memperkenalkan umpan balik, dan itulah yang memungkinkan kami untuk mengontrol suhu. Saya akan menjelaskan prosesnya seintuitif mungkin, dan menjelaskan bagaimana Anda dapat mengkarakterisasi hot plate spesifik Anda untuk bekerja dengan kode yang saya buat.

Kita semua tahu bahwa ketika menyalakan pemanas, itu tidak langsung menjadi panas. Ada penundaan antara menyalakannya (aksi) dan menjadi panas (reaksi). Jadi ketika kita ingin mencapai suhu 250 °C, kita harus mematikan hotplate beberapa waktu sebelumnya. Penundaan ini dapat diukur dengan menyalakan hotplate dan mengukur waktu antara menyalakan, dan perubahan suhu. Mari kita asumsikan penundaannya adalah 20 detik. Isi ini untuk variabel "timeDelay".

Cara lain untuk melihatnya adalah sebagai berikut: jika kita mematikan pemanas pada 250 ° C, itu akan mencapai nilai yang lebih tinggi - katakanlah 270 C - dan kemudian mulai agak dingin. Perbedaan suhu adalah overshoot - 20 ° C dalam kasus kami. Isi ini untuk variabel "overShoot".

Kesimpulannya: mencapai 250 °C mengharuskan kami mematikan hotplate pada 230 °C dan menunggu 20 detik lagi hingga hotplate mencapai suhu overshoot ini.

Ketika suhu telah turun, hotplate harus menyala lagi. Menunggu penurunan 20°C tidak akan memberikan hasil yang baik, jadi digunakan ambang batas yang berbeda. Ini disebut kontrol dengan histeresis (nilai yang berbeda untuk menghidupkan dan mematikan). Semburan kecil maksimal 10 detik digunakan untuk mempertahankan suhu.

Pengukuran

Untuk memverifikasi pengontrol, saya mencatat data ke file excel melalui Putty (terminal serial untuk PC dengan beberapa fitur luar biasa). Seperti yang Anda lihat, profil reflow yang dihasilkan lebih dari cukup. Lumayan untuk wajan listrik murah!

Langkah 5: Uji & Nikmati

Dilakukan! Kami telah mengubah wajan tua menjadi kompor listrik reflow!

Pasang hotplate, pilih profil reflow dan biarkan mesin melakukan pekerjaan. Setelah beberapa menit, solder mulai meleleh dan menyolder semua komponen ke tempatnya. Pastikan untuk membiarkan semuanya menjadi dingin sebelum menyentuhnya. Sebagai alternatif, ini juga dapat digunakan sebagai pra-pemanas, yang berguna untuk papan dengan bidang tanah yang besar.

Saya harap Anda menyukai proyek ini dan telah menemukan inspirasi untuk membuat sesuatu yang serupa! Jangan ragu untuk melihat instruksi saya yang lain: