Piekarnik DIY Reflow z Reflowduino: 4 kroki (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:30

Reflowduino to uniwersalna płytka sterująca kompatybilna z Arduino, którą osobiście zaprojektowałem i zbudowałem, i może z łatwością przekształcić piekarnik tosterowy w piec rozpływowy PCB! Posiada wszechstronny mikroprocesor ATmega32u4 z interfejsem programowania micro USB, zintegrowany interfejs termopary MAX31855 typu K z filtrowaniem szumów, Bluetooth Low Energy (BLE 4.0) do łatwej komunikacji z urządzeniem mobilnym, ładowanie baterii LiPo i wskazanie stanu, opcjonalnie przekaźnik stanu i brzęczyk piezoelektryczny do odtwarzania ulubionych utworów tematycznych. Co więcej, udostępniłem to wszystko jako całkowicie open-source, aby wszyscy mogli się cieszyć, w tym pliki PCB EAGLE, przykładowy kod Arduino IDE, przykładową aplikację na Androida do sterowania Bluetooth i pełne samouczki na temat modyfikowania tostera, aby rozpocząć gotowanie '!

Jeśli chcesz zamówić Reflowduino lub moduł przekaźnika Sidekick, odwiedź moją stronę!

Aby uzyskać pełną dokumentację, pliki źródłowe, schematy i bardziej wyczerpujące informacje na temat Reflowduino, odwiedź oficjalną stronę Github tutaj.

Teraz zacznijmy!

Krok 1: Zbierz swoje części

Lista części

• Reflowduino Pro ORReflowduino Basic + przekaźnik półprzewodnikowy (będę używał modułu przekaźnika Sidekick)
• Termopara typu K (w zestawie z Reflowduino)
• Źródło zasilania Reflowduino: akumulator LiPo, 5V micro USB (z laptopa lub adaptera) lub jedno i drugie!
• Piekarnik toster LUB płyta grzewcza (użyłem tego tostera o mocy 1100 W, gdy miał około 20 USD)
• Śrubokręt (do demontażu tostera)
• Mały śrubokręt płaski (do zacisków śrubowych)
• Smartfon lub urządzenie obsługujące technologię Bluetooth. Obecnie dostępna jest tylko wersja aplikacji na Androida
• Opcjonalnie: laptop do zbierania i tworzenia wykresów danych w czasie rzeczywistym za pomocą programu Excel! Aby to zadziałało, musisz podłączyć Reflowduino do laptopa przez micro USB.

Poniższe elementy są potrzebne tylko wtedy, gdy chcesz dokonać wielu dostosowań do swojego pieca rozpływowego (w większości przypadków nie są potrzebne):

• Nożyce do drutu
• Lutownica i lut
• Drut 14-18 AWG (drut linkowy jest łatwiejszy w obsłudze)
• Odpowiedniej wielkości rurki termokurczliwe do izolowania przewodów. Zależy od konfiguracji.
• Okulary ochronne (bądź bezpieczny, tutaj mamy do czynienia z napięciami sieciowymi!)
• Rękawiczki (blacha piekarników tosterowych może być ostra i przebijana wystającymi wszędzie śrubami!)

Zastrzeżenie dotyczące bezpieczeństwa: Jeśli jesteś początkujący w elektronice lub nie masz odpowiedniego doświadczenia w pracy z napięciem sieciowym, sugeruję, abyś albo nie zadzierał z nim, skonsultował się z profesjonalistą lub kontynuował naukę, aż będziesz wystarczająco biegły ! Nie ponoszę odpowiedzialności za żadne wpadki, które mogą wystąpić z powodu niewłaściwego użytkowania płytki PCB Reflowduino lub powiązanych z nią komponentów i układu elektrycznego (w tym zasilania sieciowego, paneli wyłączników itp.). W razie potrzeby podejmij wszelkie środki ostrożności. Ponadto nie zaleca się używania tego samego urządzenia do ponownego rozpływu PCB, co do gotowania żywności przeznaczonej do spożycia. Może to spowodować zatrucie pokarmowe, zwłaszcza jeśli używasz ołowiu do lutowania PCB. Ponosisz pełną odpowiedzialność za swoje działania i wykonujesz je na własne ryzyko!

Biorąc to pod uwagę, zrób to sam z moimi przyjaciółmi… baw się dobrze i bądź bezpieczny!

Reflowduino i pomocnik

UWAGA: Dostępny jest teraz również dodatkowy moduł o nazwie „Reflowduino32” dla płytki rozwojowej ESP32, który również bezprzewodowo steruje piecem rozpływowym. Zapoznaj się ze stroną Reflowduino Github, aby uzyskać pełną dokumentację, a także samouczek dotyczący pieca z przepływem ESP32!

Przede wszystkim istnieją dwie wersje Reflowduino: Basic i Pro, a w zależności od konkretnej aplikacji możesz wybrać jedną lub drugą. Następnie stworzyłem poręczny moduł przekaźnika półprzewodnikowego o nazwie Solid-State Sidekick, który obsługuje całe okablowanie sieciowe i całkowicie eliminuje potrzebę lutowania czegokolwiek. Po prostu podłącz urządzenie bezpośrednio do Sidekick, a także do dwóch przewodów wejściowych przekaźnika z Reflowduino i gotowe!

Poniżej znajduje się podsumowanie dostępnych opcji:

1. Reflowduino Pro
2. Reflowduino Basic + Solid-State Sidekick
3. Reflowduino Basic + inny przekaźnik półprzewodnikowy (wybierz własny)
4. Inna płytka kompatybilna z Arduino + interfejs termopary + termopara + moduł Bluetooth + Solid-State Sidekick (lub inny przekaźnik) + "plecak" z akumulatorem LiPo (opcjonalnie)

Pierwsza opcja jest dostarczana z przekaźnikiem już zamontowanym na pokładzie Reflowduino. Jest to ogólnie dobra opcja do sterowania dowolnym piekarnikiem lub płytą grzejną, zwłaszcza jeśli chcesz samodzielnie przylutować przewody i zaoszczędzić trochę gotówki.

Druga opcja jest zdecydowanie najłatwiejszą (i najbezpieczniejszą) opcją i nie wymaga lutowania ani modyfikowania urządzenia, chyba że naprawdę tego chcesz, ponieważ moduł przekaźnika Sidekick ma przekaźnik półprzewodnikowy, a także wszystkie niezbędne elementy. po prostu podłącz do niego rzeczy, podłączając je. Tak, dobrze mnie słyszałeś! Oznacza to, że możesz sterować dowolnym tosterem bez otwierania go!

Trzecią opcją jest, jeśli wolisz wybrać własny przekaźnik półprzewodnikowy, może o wyższej wydajności prądowej lub z jakiegoś innego powodu, np. w niestandardowej konfiguracji montażowej (kto wie?).

Ostatnia opcja jest dla tych, którzy mogą mieć już wiele części i chcą szybko złożyć coś bez kupowania czegoś nowego, co też jest w porządku! Możesz użyć Arduino wraz z czymś takim jak ta płytka zaciskowa termopary i oczywiście sama termopara. Aby korzystać z aplikacji demonstracyjnej, potrzebujesz również modułu Bluetooth HM-10, chyba że chcesz zrezygnować z komunikacji bezprzewodowej i trzymać się wykresów danych w programie Excel za pomocą komputera. Pamiętaj, że w zależności od wybranych części może być konieczne dostosowanie kodu demonstracyjnego do własnych potrzeb.

Zasoby:

• Kliknij tutaj, aby uzyskać szybką specyfikację Reflowduino.
• Kliknij tutaj, aby uzyskać opis wyprowadzeń Reflowduino

Przekaźnik półprzewodnikowy

Jeśli używasz Reflowduino Pro, możesz pominąć tę sekcję, ale jeśli używasz Reflowduino Basic, będziesz musiał zdobyć Sidekick lub wybrać własny moduł przekaźnika. Wybierając własny, sprawdź następujące elementy:

• Typ przekaźnika: musi być przekaźnikiem półprzewodnikowym, a nie tylko konwencjonalnym przekaźnikiem stykowym. MOŻE BYĆ w stanie ujść na sucho z konwencjonalnym przekaźnikiem do naszego konkretnego zastosowania (ponieważ będziemy używać sterowania proporcjonalnego w czasie, a nie ciągłego PWM), ale nie jest to gwarantowane ani zalecane. Ponadto za każdym razem, gdy się przełączy, usłyszysz „kliknięcie” przekaźnika, co może być denerwujące.
• Izolacja optyczna: poszukaj takiej, która jest optycznie izolowana dla bezpieczeństwa. Oznacza to, że możesz mieć pewność, że Twoje Arduino nie zostanie zarażone napięciem 120V/240VAC!
• Napięcie sterujące: musi być kompatybilne z 3.3 V lub 5 V
• Ocena wyjściowa: musi obsłużyć ilość prądu, z której będzie korzystać Twoje urządzenie. dla dowolnego urządzenia w USA (używanego legalnie), 15A/120VAC to wszystko, czego będziesz potrzebować, ponieważ wyłączniki wyzwalają się przy 15A.

Optoizolowany przekaźnik półprzewodnikowy Reflowduino Pro ma napięcie sterujące 3-15VDC i może obsługiwać do 25A/240VAC przy odpowiednim chłodzeniu konwekcyjnym. W normalnych warunkach może obsługiwać 10A/240VAC lub 20A/120VAC, co będzie wystarczające dla wszystkich urządzeń w USA i powinno być odpowiednie dla większości urządzeń 240VAC.

Zasoby:

Arkusz specyfikacji przekaźnika półprzewodnikowego PF240D25R firmy Reflowduino

Toster piekarnik lub płyta grzejna

Przy wyborze tostera ważne jest, aby wybrać taki, który jest odpowiedni do danego zastosowania, ponieważ mniejszy oznacza wyższą wydajność pod względem nagrzewania! Jednak większe również będą działać, wystarczy sprawdzić recenzje, aby upewnić się, że nie jest to kompletna bzdura. Osobiście kupiłem ten w Walmart za około 21 USD, w tym podatek, gdy był w sprzedaży.

Dobrym pomysłem jest również upewnienie się, że masz płaską metalową tackę, na której będzie można umieścić płytkę drukowaną. Wiele piekarników tosterowych (w tym ten, który kupiłem!) jest wyposażonych w tace z wybrzuszeniami i wzorami grilla, a to zdecydowanie nie jest idealne do ponownego rozpływu PCB, ponieważ powoduje niejednorodności termiczne na całej PCB. Miałem jednak szczęście, ponieważ tacka ociekowa była idealna do tego, czego potrzebowałem, więc po prostu wyrzuciłem metalowy grill i patelnię do gotowania, z którymi była dołączona.

W przypadku płyt grzejnych równie ważne jest wybranie płyty o płaskiej powierzchni. Większość płyt grzejnych ma zagłębiony okrągły obszar na środku płyty, co nie jest pożądane, więc spróbuj zminimalizować ten obszar, aby mieć jak najbardziej użyteczną przestrzeń do umieszczenia płytek PCB. Wybierz również płytę grzejną, która ma tylko jedno pokrętło (regulacja temperatury), ponieważ w ten sposób nie będziesz musiał nawet jej otwierać, aby poprawić okablowanie!

Aby uzyskać więcej informacji na ten temat, zobacz stronę wiki Github.

Krok 2: Podłącz to

Teraz, gdy masz już części, nadszedł czas, aby wszystko połączyć! Istnieje wiele sposobów na skórowanie piekarnika tostera, więc posłuchaj i koniecznie przeczytaj zastrzeżenie dotyczące bezpieczeństwa podane wcześniej!

Gorące talerze

W przypadku każdego urządzenia główną zasadą jest przełączenie przewodu pod napięciem przewodu zasilającego poprzez umieszczenie przekaźnika szeregowo z przewodem pod napięciem i ominięcie w razie potrzeby pokręteł sterujących urządzenia. W przypadku płyt grzejnych z jednym pokrętłem regulacji temperatury nie trzeba nawet poprawiać samej płyty; wystarczy przekręcić pokrętło na HIGH (maksymalne ustawienie) i gotowe! Gwarantuje to, że płyta grzejna będzie zasilana (styk wewnątrz płyty grzejnej zostanie zamknięty) po włączeniu przekaźnika.

W przypadku instalacji stałych możesz albo odciąć przewód zasilający i połączyć go, albo możesz to zrobić za pomocą styków przewodu zasilającego. Ponownie, zawsze upewnij się, że wszystkie połączenia zostały odpowiednio zaizolowane. Postępuj zgodnie z ogólnym schematem na pierwszym obrazku i powinieneś być gotowy do ponownego wlania danych!

Proszę zauważyć, że użyłem zacisków krokodylkowych i innego przewodu zasilającego (z zaciskami krokodylkowymi na końcach) tylko do testów. Nie jest to zalecane i powinno być używane tylko do tymczasowego testowania. W przypadku bardziej trwałych instalacji należy wszystko przylutować i zaizolować lub użyć Sidekick, aby wszystko podłączyć.

Tostery

Piece tosterowe są sterowane przy użyciu dokładnie tej samej koncepcji, co płyta grzejna, ponieważ zwykle można nimi sterować bez dotykania okablowania, po prostu przekręcając pokrętło temperatury, zmieniając ustawienie na „Pieczenie”, aby oba żarniki grzewcze były włączone i maksymalizując z zegarem. W zależności od tostera możesz mieć również funkcję „Stay On”, dzięki czemu nie musisz się martwić, że skończy się czas!

Jeśli jednak nadal chcesz go rozebrać, dostroić okablowanie, aby ominąć pokrętła i dodać niestandardowe elementy sterujące w imię nauki, nadal możesz! Na szczęście nawet jeśli chcesz go rozebrać, ogólna zasada jest nadal bardzo prosta: musisz odłączyć wszystkie pokrętła, które są podłączone do przewodu pod napięciem i podłączyć wszystkie żarniki grzejne do przewodu pod napięciem, aby włączyły się z pełną mocą. po podłączeniu przewodu zasilającego do ściany.

W tym Instruktażu nie poświęcę czasu na przejrzenie tego, ale możesz zobaczyć, jak poprawiłem mój toster na mojej wiki Github.

Krok 3: Konfiguracja oprogramowania

Teraz, gdy masz już skonfigurowany cały sprzęt, przejdźmy przez procedurę konfiguracji oprogramowania.

Konfiguracja aplikacji

Zapoznaj się z tymi instrukcjami, aby dowiedzieć się, jak zainstalować aplikację demonstracyjną Reflowduino i jak zaimportować z niej zapisane dane do programu Excel.

Krótkie podsumowanie:

• Aplikacja jest obecnie dostępna tylko na Androida i jest całkowicie otwarta!
• Aplikacja wyświetla temperaturę w czasie rzeczywistym i przedstawia ją na wykresie po rozpoczęciu procesu ponownego rozpływu.
• Aplikacja zapisuje również dane po zakończeniu lub przerwaniu procesu ponownego przepływu, a dane można zaimportować do programu Excel w celu analizy!

Konfiguracja Arduino IDE

Zapoznaj się z tymi instrukcjami, aby skonfigurować Arduino IDE i zainstalować niezbędne biblioteki.

Krótkie podsumowanie:

• Załaduj kod "Reflowduino_Demo", wybierz "Adafruit Feather 32u4" w menu Narzędzia -> Płytki w Arduino IDE.
• Skompiluj go, aby upewnić się, że wszystkie biblioteki są poprawnie zainstalowane.
• Prześlij kod do Reflowduino i pamiętaj, że może być konieczne naciśnięcie przycisku resetowania na Reflowduino, jeśli Arduino IDE zacznie szukać portu.

Demo Reflowduino

Zobacz te instrukcje, jak korzystać z kodu demonstracyjnego Reflowduino.

Krótkie podsumowanie:

• Szkic demonstracyjny Reflowduino umożliwia współpracę Reflowduino z aplikacją demonstracyjną przez Bluetooth.
• Reflowduino odczytuje temperaturę z termopary i wysyła dane do aplikacji przez Bluetooth co 2s.
• Reflowduino wykorzystuje sterowanie proporcją czasu PID do sterowania przekaźnikiem półprzewodnikowym podczas procesu reflow.
• W przypadku pracy samodzielnej zakomentuj wiersz, który zawiera „while (!Serial) delay(1);” który czeka na nawiązanie połączenia szeregowego przed uruchomieniem właściwego kodu.
• Możesz sprawić, by Reflowduino działał jak klawiatura, ustawiając zmienną „enableKeyboard” na true w górnej części szkicu do użytku z tym plikiem demonstracyjnym Excel. To sprawi, że Reflowduino „wpisze” dane do Excela w czasie rzeczywistym, gdy jest podłączony przez USB. Upewnij się tylko, że po rozpoczęciu procesu ponownego wlewania kursor znajduje się w pierwszej dostępnej komórce (A2) w programie Excel!

Filmy demonstracyjne

• Ten film pokazuje dane wprowadzane do Excela przez Reflowduino.
• Ten film przedstawia ogólne działanie aplikacji i konfigurację sprzętu z piekarnikiem tosterowym.
• Ten film pokazuje, co dzieje się na końcu procesu ponownego wlania.

Zasoby

• Zawsze możesz znaleźć najnowszy kod Arduino i plik demonstracyjny Excela do wprowadzania danych w czasie rzeczywistym na Github
• Możesz także znaleźć najnowsze pliki aplikacji na Androida na Github

Krok 4: Wyniki i wnioski

Wyniki

W załączeniu kilka zbliżeń płytki, którą przelałem za pomocą Reflowduino i pasty lutowniczej w niskiej temperaturze z temperaturą rozpływu ustawioną na 155°C (ta konkretna pasta lutownicza wydaje się płynąć w niższej temperaturze niż zalecana typowa 165°C, oraz Zaobserwowałem, że ruch rozpływowy zaczął pojawiać się przy około 125°C, a nie w reklamowanej „temperaturze topnienia” 138°C). Połączenia lutowane były idealne i nie mogłem prosić o nic lepszego!

Tworzenie własnych tablic

Projektowanie PCB: Do projektowania PCB osobiście używam Autodesk EAGLE, który jest darmowym, ale potężnym narzędziem, które pozwala szybko tworzyć wysokiej jakości PCB! Posiada również kilka naprawdę fajnych funkcji, takich jak synchronizacja modeli 3D Twojej płytki PCB do iz Fusion 360.

Prototypy PCB: W przypadku szybkich i niedrogich prototypów znalazłem OSH Park, który oferuje najlepszą jakość. Używają bezołowiowego procesu o nazwie ENIG, który faktycznie pozłaca styki, dzięki czemu będą wyglądać świetnie przez bardzo długi czas!

Montaż PCB: Użyj swojego Reflowduino do montażu płytek!

Wnioski

Ogólnie rzecz biorąc, Reflowduino to idealny sprzęt do sterowania dowolnym piekarnikiem tosterowym lub płytą grzejną! Dzięki Reflowduino Pro możesz zrobić w pełni funkcjonalny piekarnik rozpływowy ze wszystkimi dzwonkami i gwizdkami za nieco ponad 100 USD (z piekarnikiem tosterowym o wartości 20 USD). Więcej uwag technicznych można zobaczyć tutaj.

Jeśli podobał Ci się ten projekt, prosimy o komentarz poniżej i nie wahaj się zadawać pytań, sugestii lub konstruktywnej opinii! Jeśli chcesz zobaczyć, co zrobiono, najpierw zapoznaj się z listą rzeczy do zrobienia, aby uzyskać ulepszenia, które są już rozważane. Obecnie jestem w trakcie przygotowań do rozpoczęcia kampanii na Indiegogo, więc proszę o szerzenie informacji!

Jeszcze raz dziękuję za wsparcie, a nie udałoby mi się tego zrobić bez tych wszystkich, którzy podzielili się swoimi wysiłkami ze wszystkimi!

• Jeśli podobał Ci się ten projekt, udostępnij, dodaj serce i zagłosuj na Reflowduino!
• Jeśli powielisz ten projekt, podziel się swoimi wynikami i wskazówkami, które inni mogą uznać za przydatne!
• Może Cię również zainteresować ten samouczek, który zrobiłem na temat używania ESP32 i nowego modułu dodatkowego Reflowduino32!
• Jeśli masz jakieś pytania, uwagi lub wątpliwości, nie wahaj się ich zapytać lub podzielić się nimi!

~Tim