DIY Reflow-oven met Reflowduino - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:17

De Reflowduino is een alles-in-één Arduino-compatibele controllerkaart die ik persoonlijk heb ontworpen en gebouwd, en het kan gemakkelijk een broodroosteroven veranderen in een PCB-reflow-oven! Het heeft een veelzijdige ATmega32u4-microprocessor met micro-USB-programmeerinterface, een geïntegreerde MAX31855 K-type thermokoppelinterface met ruisfiltering, Bluetooth Low Energy (BLE 4.0) voor eenvoudige communicatie met een mobiel apparaat, LiPo-batterij opladen en statusindicatie, een optionele vaste- statusrelais en een piëzo-zoemer voor het afspelen van uw favoriete themaliedjes. Beter nog, ik heb dit alles als volledig open-source vrijgegeven waar iedereen van kan genieten, inclusief EAGLE PCB-bestanden, Arduino IDE-voorbeeldcode, voorbeeld-Android-app voor Bluetooth-bediening en volledige tutorials over hoe je een broodroosteroven kunt aanpassen om te beginnen met koken '!

Als je een Reflowduino of de Sidekick Relay Module wilt bestellen, bezoek dan mijn website!

Voor volledige documentatie, bronbestanden, schema's en meer uitgebreide informatie over de Reflowduino, bezoek de officiële Github-pagina hier.

Laten we nu beginnen!

Stap 1: Verzamel uw onderdelen

Onderdelen lijst

• Reflowduino Pro ORReflowduino Basic + solid-state relais (ik gebruik de Sidekick-relaismodule)
• K-type thermokoppel (meegeleverd met de Reflowduino)
• Reflowduino-stroombron: LiPo-batterij, 5V micro-USB (van een laptop of adapter), of beide!
• Broodroosteroven OF hete plaat (ik gebruikte deze broodroosteroven van 1100 W toen het ongeveer $ 20 was)
• Schroevendraaier (om de broodroosteroven uit elkaar te halen)
• Kleine platte schroevendraaier (voor de schroefklemmen)
• Smartphone of Bluetooth-apparaat. Momenteel is er alleen een Android-versie van de app beschikbaar
• Optioneel: een laptop om realtime data te verzamelen en in kaart te brengen via Excel! Hiervoor moet je de Reflowduino via micro-USB op de laptop aansluiten.

De volgende items zijn alleen nodig als u veel aanpassingen aan uw reflow-oven wilt maken (in de meeste gevallen niet nodig):

• Draadsnijders
• Soldeerbout en soldeer
• 14-18 AWG-draad (gevlochten draad is gemakkelijker te hanteren)
• Krimpkous van de juiste maat voor isolatiedraden. Hangt van je opstelling af.
• Veiligheidsbril (blijf veilig, we hebben hier te maken met netspanningen!)
• Handschoenen (het plaatwerk van broodroosterovens kan scherp zijn en worden bereden met schroeven die overal uitsteken!)

Veiligheidsdisclaimer: als je een beginner bent in elektronica of niet de juiste ervaring hebt om met netspanning te werken, raad ik je aan er niet mee te rotzooien, een professional te raadplegen of te blijven leren totdat je bekwaam genoeg bent ! Ik ben niet aansprakelijk voor eventuele ongelukken die kunnen optreden als gevolg van misbruik van de Reflowduino PCB's of de bijbehorende componenten en het elektrische systeem (inclusief netvoeding, stroomonderbrekerpanelen, enz.). Neem indien nodig alle veiligheidsmaatregelen. Bovendien is het niet aan te raden om hetzelfde apparaat te gebruiken voor het reflowen van PCB's als voor het koken van voedsel voor consumptie. Dit kan leiden tot voedselvergiftiging, vooral als u loodhoudende soldeer gebruikt voor uw PCB's. U bent volledig verantwoordelijk voor uw acties en voert ze op eigen risico uit!

Dat gezegd hebbende, doe mijn vrienden weg… veel plezier en blijf veilig!

Reflowduino & de Sidekick

OPMERKING: Er is nu ook een add-on-module genaamd "Reflowduino32" voor een ESP32-ontwikkelbord om ook draadloos een reflow-oven te bedienen. Zie de Reflowduino Github-pagina voor volledige documentatie, evenals deze ESP32 reflow-oven-tutorial!

Allereerst zijn er twee versies van de Reflowduino: Basic en Pro, en afhankelijk van uw specifieke toepassing wilt u misschien de een of de ander kiezen. Vervolgens heb ik een handige solid-state relaismodule gemaakt, de Solid-State Sidekick genaamd, die alle netbedrading voor je afhandelt en de noodzaak om iets te solderen volledig elimineert. Sluit het apparaat eenvoudig rechtstreeks aan op de Sidekick en op de twee relaisingangsdraden van de Reflowduino en u bent klaar!

Hieronder vindt u een overzicht van uw beschikbare opties:

1. Reflowduino Pro
2. Reflowduino Basic + Solid State Sidekick
3. Reflowduino Basic + ander solid-state relais (kies je eigen)
4. Ander Arduino-compatibel bord + thermokoppelinterface + thermokoppel + Bluetooth-module + Solid-State Sidekick (of ander relais) + LiPo-batterij "rugzak" (optioneel)

De eerste optie wordt geleverd met het relais dat al aan boord van de Reflowduino is gemonteerd. Dit is een all-round goede optie voor het bedienen van een generieke broodroosteroven of kookplaat, vooral als u de draden zelf wilt solderen en wat geld wilt besparen.

De tweede optie is verreweg de gemakkelijkste (en veiligste) optie en vereist geen solderen of tweaken van het apparaat, tenzij u dat echt wilt, omdat de Sidekick-relaismodule het solid-state relais heeft en alle voorzieningen voor u om sluit er gewoon dingen op aan door ze in te pluggen. Ja, je hebt me goed gehoord! Dit betekent dat u elke broodroosteroven kunt bedienen zonder deze zelfs maar te openen!

De derde optie is als u liever uw eigen solid-state relais kiest, misschien met een hogere stroomcapaciteit of om een andere reden, zoals een aangepaste montageconfiguratie (wie weet?).

De laatste optie is voor degenen die misschien al veel onderdelen hebben liggen en snel iets in elkaar willen zetten zonder iets nieuws te kopen, ook prima! Je kunt Arduino gebruiken samen met zoiets als dit thermokoppel breakout board en natuurlijk het thermokoppel zelf. Om de demo-app te gebruiken, heb je ook een HM-10 Bluetooth-module nodig, tenzij je de draadloze communicatie wilt weglaten en je wilt houden aan het grafisch weergeven van de gegevens in Excel via een computer. Houd er rekening mee dat, afhankelijk van de onderdelen die u kiest, u mogelijk de democode moet wijzigen om aan uw behoeften te voldoen.

Bronnen:

• Klik hier voor snelle Reflowduino-specificaties.
• Klik hier voor een beschrijving van de Reflowduino pinouts

Solid state relais

Als je de Reflowduino Pro gebruikt, kun je dit gedeelte overslaan, maar als je de Reflowduino Basic gebruikt, moet je ofwel de Sidekick kopen of je eigen relaismodule kiezen. Let bij het kiezen van uw eigen op het volgende:

• Relaistype: moet solid-state zijn, niet alleen een conventioneel contactrelais. U kunt MISSCHIEN wegkomen met een conventioneel relais voor onze specifieke toepassing (aangezien we tijdproportioneringsregeling zullen gebruiken, geen continue PWM), maar het is niet gegarandeerd of aanbevolen. Ook hoort u het relais elke keer dat het schakelt "klikken", wat vervelend kan zijn.
• Opto-isolatie: zoek er een die optisch geïsoleerd is voor de veiligheid. Dit betekent dat je er zeker van kunt zijn dat je Arduino niet wordt gezapt door 120V/240VAC!
• Stuurspanning: moet compatibel zijn met 3,3 V of 5 V
• Uitgangsvermogen: moet de hoeveelheid stroom aankunnen die uw apparaat zal gebruiken. voor elk Amerikaans apparaat (legaal gebruikt), is 15A/120VAC alles wat je ooit nodig zult hebben sinds de stroomonderbrekers uitvallen bij 15A.

Het opto-geïsoleerde solid-state relais van de Reflowduino Pro heeft een stuurspanning van 3-15VDC en kan tot 25A/240VAC aan met de juiste convectiekoeling. Onder normale omstandigheden kan het 10A/240VAC aan, of 20A/120VAC, wat goed genoeg is voor alle Amerikaanse apparaten en geschikt zou moeten zijn voor de meeste 240VAC-apparaten.

Bronnen:

Reflowduino's solid-state relais PF240D25R specificatieblad

Broodrooster Oven of hete plaat

Bij het kiezen van een broodroosteroven is het belangrijk om er een te kiezen die de juiste maat heeft voor uw toepassing, aangezien kleiner gelijk staat aan een hoger rendement in termen van opwarmen! Grotere werken echter ook, controleer de beoordelingen om er zeker van te zijn dat het geen complete onzin is. Ik heb deze persoonlijk bij Walmart gekocht voor ongeveer $ 21 inclusief belasting toen hij in de uitverkoop was.

Het is ook een goed idee om ervoor te zorgen dat je een platte metalen bak hebt waar de printplaat op kan zitten. Veel broodroosterovens (inclusief degene die ik heb gekocht!) Worden geleverd met trays met bulten en grillpatronen erop, en dit is zeker niet ideaal voor PCB-reflow omdat het thermische ongelijkmatigheden over de PCB veroorzaakt. Ik had echter geluk omdat de lekbak perfect was voor wat ik nodig had, dus gooide ik gewoon de metalen grill en kookpan weg die erbij hoorden.

Voor kookplaten is het net zo belangrijk om er een te kiezen met een vlak oppervlak. De meeste kookplaten hebben een verzonken cirkelvormig gebied in het midden van de plaat, wat niet wenselijk is, dus probeer dit gebied te minimaliseren, zodat u de meest bruikbare ruimte hebt om uw PCB's te plaatsen. Kies ook een kookplaat met slechts één knop (temperatuurregeling), want op deze manier hoeft u hem niet eens open te maken om de bedrading te tweaken!

Zie de Github-wikipagina voor meer informatie over dit onderwerp.

Stap 2: Sluit het aan

Nu je de onderdelen hebt, is het tijd om alles aan te sluiten! Er zijn veel manieren om een broodroosteroven te villen, dus luister en lees de eerder genoemde veiligheidsdisclaimer!

Hete borden

Voor elk apparaat is het belangrijkste principe om de stroomdraad van het netsnoer te schakelen door het relais in serie te plaatsen met de stroomdraad en indien nodig de bedieningsknoppen van het apparaat te omzeilen. Voor kookplaten met een enkele temperatuurregelknop hoef je niet eens de kookplaat zelf aan te passen; je kunt de knop eenvoudig naar HIGH (max. instelling) draaien en je bent klaar om te gaan! Dit zorgt ervoor dat de kookplaat wordt gevoed (het contact in de kookplaat wordt gesloten) wanneer het relais wordt ingeschakeld.

Voor permanente installaties kunt u het netsnoer doorknippen en splitsen, of u kunt het doen via de netsnoercontacten. Nogmaals, zorg er altijd voor dat u alle verbindingen goed isoleert. Volg het algemene schema in de eerste afbeelding en je zou klaar moeten zijn om te reflowen!

Houd er rekening mee dat ik krokodillenklemmen en een ander netsnoer (met krokodillenklemmen aan de uiteinden) heb gebruikt om te testen. Dit wordt niet aanbevolen en mag alleen worden gebruikt voor tijdelijke tests. Voor meer permanente installaties moet je alles solderen en isoleren of de Sidekick gebruiken om alles in te pluggen.

Broodrooster Ovens

Broodroosterovens worden bestuurd met exact hetzelfde concept als de kookplaat, in die zin dat u ze meestal kunt bedienen zonder de bedrading zelfs maar aan te raken door simpelweg de temperatuurknop uit te klappen, de instelling op "Bakken" te draaien zodat beide verwarmingsfilamenten aan staan, en max. de timer uit. Afhankelijk van de broodrooster heb je misschien ook een "Blijf aan"-functie, zodat je je geen zorgen hoeft te maken dat de timer afloopt!

Als je het echter nog steeds uit elkaar wilt halen, de bedrading aanpassen om de knoppen te omzeilen en aangepaste bedieningselementen toevoegen in naam van de wetenschap, dat kan nog steeds! Gelukkig, zelfs als je het uit elkaar wilt halen, is het algemene principe nog steeds heel eenvoudig: je moet alle knoppen loskoppelen die zijn aangesloten op de spanningvoerende draad en alle verwarmingsfilamenten op de spanningvoerende draad bevestigen zodat ze op volle sterkte aangaan wanneer u het netsnoer in de muur steekt.

In deze Instructable zal ik niet de tijd nemen om dit door te nemen, maar je kunt zien hoe ik mijn broodroosteroven op mijn Github-wiki heb aangepast.

Stap 3: Software-installatie

Nu u alle hardware hebt ingesteld, gaan we door hoe u de software instelt.

App-configuratie

Bekijk deze instructies voor het installeren van de Reflowduino demo-app en het importeren van opgeslagen gegevens naar Excel vanuit de app.

Korte samenvatting:

• De app is momenteel alleen voor Android en is volledig open source!
• De app geeft de temperatuur in realtime weer en geeft deze weer in een grafiek zodra het reflow-proces is gestart.
• De app slaat ook gegevens op nadat het reflow-proces is voltooid of afgebroken en de gegevens kunnen voor analyse in Excel worden geïmporteerd!

Arduino IDE-configuratie

Zie deze instructies voor het instellen van Arduino IDE en het installeren van de benodigde bibliotheken.

Korte samenvatting:

• Laad de "Reflowduino_Demo" code, selecteer "Adafruit Feather 32u4" onder Tools -> Boards in Arduino IDE.
• Compileer het om er zeker van te zijn dat alle bibliotheken correct zijn geïnstalleerd.
• Upload de code naar de Reflowduino en houd er rekening mee dat je mogelijk op de resetknop op de Reflowduino moet drukken als de Arduino IDE naar de poort begint te zoeken.

Reflowduino-demo

Zie deze instructies voor het gebruik van de Reflowduino Democode.

Korte samenvatting:

• Met de Reflowduino Demo-schets kan je Reflowduino via Bluetooth samenwerken met de demo-app.
• De Reflowduino leest de temperatuur van het thermokoppel en stuurt de data elke 2s via Bluetooth naar de app.
• De Reflowduino gebruikt PID-tijdproportioneringsregeling om het solid-state relais tijdens het reflow-proces te regelen.
• Voor standalone werking, commentaar uit de regel met "while (!Serial) delay(1);" die wacht op het tot stand brengen van een seriële verbinding voordat de eigenlijke code wordt uitgevoerd.
• U kunt de Reflowduino als toetsenbord laten fungeren door de variabele "enableKeyboard" in te stellen op true bovenaan de schets voor gebruik met dit Excel-demobestand. Hierdoor "typt" de Reflowduino de gegevens in realtime in Excel wanneer deze via USB is aangesloten. Zorg er wel voor dat wanneer u het reflow-proces start, uw cursor zich in de eerste beschikbare cel (A2) in Excel bevindt!

Demovideo's

• Deze video laat zien hoe gegevens worden ingevoerd in Excel door de Reflowduino.
• Deze video toont de algemene werking van de app en hardwareconfiguratie met een broodroosteroven.
• Deze video laat zien wat er gebeurt aan het einde van het reflow-proces.

Bronnen

• U kunt altijd de nieuwste Arduino-code en Excel-demobestand voor realtime gegevensinvoer vinden op Github
• U kunt ook de nieuwste Android-app-bestanden vinden op Github

Stap 4: Resultaten en conclusies

Resultaten

Bijgevoegd zijn een paar close-ups van een bord dat ik opnieuw heb laten vloeien met behulp van de Reflowduino en wat soldeerpasta op lage temperatuur met de reflow-temperatuur ingesteld op 155 ° C (deze specifieke soldeerpasta lijkt terug te vloeien bij een lagere temperatuur dan de typische aanbevolen 165 ° C, en Ik merkte op dat de reflow-beweging begon op te treden bij ongeveer 125 ° C in plaats van bij de geadverteerde "smelttemperatuur" van 138 ° C. De soldeerverbindingen waren perfect en ik had niets beters kunnen wensen!

Maak je eigen borden

PCB-ontwerp: Voor het ontwerpen van PCB's gebruik ik persoonlijk Autodesk EAGLE, een gratis maar krachtige tool waarmee u snel hoogwaardige PCB's kunt maken! Het heeft ook een aantal echt coole functies, zoals het synchroniseren van 3D-modellen van je PCB van en naar Fusion 360.

PCB-prototypes: voor snelle en betaalbare prototypes heb ik ontdekt dat OSH Park de beste kwaliteit biedt. Ze gebruiken een loodvrij proces genaamd ENIG dat de contacten daadwerkelijk verguldt, zodat ze er heel lang geweldig uit zullen zien!

PCB-montage: gebruik uw Reflowduino om de boards te monteren!

conclusies

Over het algemeen is de Reflowduino de perfecte hardware voor het aansturen van elke broodroosteroven of kookplaat! Met de Reflowduino Pro kun je een volledig functionele reflow-oven maken met alle toeters en bellen voor iets meer dan $ 100 (met een broodroosteroven van $ 20). Hier kunt u nog enkele technische opmerkingen bekijken.

Als je dit project leuk vond, reageer dan hieronder en aarzel niet om vragen te stellen, suggesties te geven of constructieve feedback te geven! Als je iets gemaakt wilt zien, raadpleeg dan eerst de takenlijst voor verbeteringen die al worden overwogen. Ik ben momenteel bezig om dingen bij elkaar te krijgen om een Indiegogo-campagne te starten, dus vertel het alsjeblieft!

Nogmaals bedankt voor alle steun, en ik had dit niet kunnen doen zonder al diegenen die hun eigen inspanningen met iedereen hebben gedeeld!

• Als je dit project leuk vond, deel het dan, voeg een hartje toe en stem op Reflowduino!
• Als u dit project repliceert, deel dan uw resultaten en eventuele tips die anderen nuttig kunnen vinden!
• Misschien ben je ook geïnteresseerd in deze vervolghandleiding die ik heb gemaakt over het gebruik van een ESP32 en een nieuwe Reflowduino32-add-onmodule!
• Als je vragen, opmerkingen of zorgen hebt, aarzel dan niet om ze te stellen of te delen!

~Tim