Automatische SMD-reflow-oven van een goedkope broodroosteroven - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:14

Hobbyisten PCB's maken is veel toegankelijker geworden. Printplaten die alleen doorlopende componenten bevatten, zijn gemakkelijk te solderen, maar de grootte van het bord wordt uiteindelijk beperkt door de grootte van het onderdeel. Als zodanig maakt het gebruik van componenten voor oppervlaktemontage een compacter PCB-ontwerp mogelijk, maar is het veel moeilijker om met de hand te solderen. Reflow-ovens bieden een methode die SMD-solderen aanzienlijk eenvoudiger maakt. Ze werken door een temperatuurprofiel te doorlopen dat zorgt voor een consistente temperatuurstijging waardoor de soldeerpasta onder de componenten voor opbouwmontage smelt. Professionele reflow-ovens kunnen duur zijn, vooral als ze af en toe worden gebruikt. Mijn doel was om een automatische reflow-oven te maken van een broodroosteroven van $ 20.

Mijn plan was om een stappenmotor te gebruiken om de temperatuurknop op een geprogrammeerde manier te draaien die de temperatuur langzaam zal verhogen om de soldeerpasta te smelten. Ik zal proberen een specifiek reflow-profiel na te bootsen op basis van de soldeerpasta die ik gebruik. Zodra de oven een maximale temperatuur heeft bereikt (smeltpunt van het soldeer), draait de temperatuurknop achteruit om de temperatuur in de oven te verlagen. Dit alles wordt bestuurd door een arduino en weergegeven op een OLED-scherm. Het uiteindelijke doel is om de oven te laden met PCB's en componenten, op een enkele knop te drukken en alle componenten te solderen zonder enige aanpassingen of controle van buitenaf.

Benodigdheden

• Arduino 5V pro mini
• Stappenmotor
• A4988 Stappenmotorstuurprogramma
• MAX31855 Thermokoppel
• 128x64 OLED-scherm
• 2x 6 mm drukknoppen
• Eindschakelaar:
• 3 NPN-transistors
• 12V voeding
• 5 1K weerstanden
• 4 10K weerstanden
• M3 bouten en moeren
• machine schroeven
• zeskantige koppelingsmoer

Stap 1: Broodrooster Oven afbreken

De eerste stap was om de broodroosteroven uit elkaar te halen en binnen te kijken. Deze specifieke broodroosteroven heeft een temperatuurregelaar en een timerregelaar. De bedrading aan de binnenkant en aan beide wijzerplaten was me vrij onbekend, dus ik besloot dat het gemakkelijker zou zijn om te werken rond wat al op zijn plaats was. Ik realiseerde me dat een stappenmotor kan worden gebruikt om de knop te draaien. Een temperatuursonde of thermokoppel kan in de oven worden gevoerd om de temperatuur te bewaken. Een OLED-scherm zou realtime gegevens kunnen weergeven, inclusief de huidige temperatuur. Al deze randcomponenten kunnen eenvoudig worden aangestuurd door een Arduino. Er was veel open ruimte, dus besloot ik alle of de meeste van deze componenten in de oven te verbergen.

Afhankelijk van welke broodroosteroven je hebt, kan het afbreekproces variabel zijn. Ik moest eerst de schroeven rond het voorpaneel verwijderen. Ik heb toen de oven ondersteboven gedraaid en de schroeven aan de onderkant van het zijpaneel verwijderd. Van daaruit had ik toegang tot de bedrading in de oven.

Vervolgens verwijderde ik beide knoppen op elke wijzerplaat en schroefde ze los van de voorplaat.

Stap 2: Prototype

Nu ik weet wat ik moet ontwerpen, is het tijd om een circuit te bouwen. Ik deed dit in een additief proces. Ik heb het thermokoppel aan het werk gekregen, vervolgens het scherm toegevoegd en vervolgens de stappenmotor toegevoegd. Toen ik de hoofdcomponenten eenmaal had laten werken, had ik een manier nodig om met de Arduino te communiceren. Ik besloot een paar drukknoppen te gebruiken. De temperatuurregelknop op de oven die door de stappenmotor zou worden gedraaid, zou slechts ongeveer 300 graden met de klok mee draaien om de maximale temperatuur te bereiken. Dus die limiet zou hard in het programma moeten worden gecodeerd. Ik had ook een manier nodig om de wijzerplaat op betrouwbare wijze terug te brengen naar 0 graden tegen de klok in draaiend. Ik was van plan een eindschakelaar te gebruiken om te voorkomen dat de stappenmotor voorbij 0 graden draait en het risico loopt de temperatuurregelknop te beschadigen. Ik ontdekte dat mijn 12-in-1 PCB-multitool erg handig was voor het oplossen van problemen terwijl ik dit circuit samenstelde.

Stap 3: Verfijn het programma

Tweede prijs in de Build a Tool-wedstrijd