858D SMD Hot Air Reflow Station Hack - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:18

Ik heb een klein elektronisch lab, waar ik kapotte elektronica repareer en wat kleine hobbyprojecten maak. Omdat er steeds meer SMD-dingen zijn, werd het tijd om een echt SMD-reflowstation aan te schaffen. Ik keek wat rond en vond de 858D een zeer goed station voor zijn prijs. Ik vond ook een open source-project gelanceerd door madworm (spitzenpfeil) in 2013 ter vervanging van de originele 858D-temperatuurregelaar door een ATmega-micro. Omdat er geen complete gids is, besloot ik er een te schrijven. Er zijn 4 verschillende varianten met verschillende micro's van de 858D die worden verkocht onder tientallen verschillende merken. Het huidige model (april 2017) heeft een MK1841D3-controller en dat is degene die ik gebruik. Als je een ander IC hebt, bekijk dan de originele thread op EEVblog.comMaterials:1x - 858D Rework Station (natuurlijk), ik heb de mijne van Amazon voor ongeveer € 40 ~ USD42 3x - MK1841D3 naar ATMega PCB (door manianac, dus alle credits voor hem!), OSH Park, wordt geleverd in een pakket van 3, maar je hebt er maar één nodig1x - ATMega328P VQFN Pakket1x - LM358 of gelijkwaardig DFN8 Pakket2x - 10KΩ weerstand 0805 Pakket2x - 1KΩ weerstand 0805 Pakket3x - 390Ω weerstand 0805 Pakket1x - 100kΩ weerstand 0805 Pakket1x - 1MΩ weerstand 0805 Pakket1x - 1Ω weerstand 1206 Pakket5x - 100nF condensator 0603 Pakket4x - 1µF condensator 1206 Pakket2x - 10KΩ trimer 3364 Pakket1x - LED Kleur naar keuze 0608 Pakket1x 2x6 Header (ISP Programming)1x IC socket adapter 20Pin

1x BC547B of gelijkwaardige transistor

1x 10KΩ 0.25W bedrade weerstand

sommige draadOptioneel: 1x zoemer2x extra koellichamen1x HQ IC-socket 20Pin1x C14-stekkerKleine neodymium-magnetenArduino "Hacked"-stickerGereedschap: 858D Rework Station (geen grapje)Regelmatige soldeerbout / stationSchroevendraaiers, tangen, pincetten of gelijkwaardig)Optioneel:ESD-mat en polsbandOscilloscoopESD-penseelSoldeerzuiger3D-printerIsolatietransformatorHete lijmpistoolThermometerMilling mashie of decoupeerzaag

Stap 1: Monteer de printplaat

Als u aan elektrostatisch gevoelige apparaten werkt, moet u u en uw circuit altijd op hetzelfde elektrische potentiaal brengen om beschadiging te voorkomen. Voordat u aan een onderdeel van het station begint, moet u de printplaat monteren. Begin met het aanbrengen van soldeerpasta (of gewoon soldeer) op de pads aan de bovenzijde van de PCB en leg alle SMD-componenten op hun plaats, voorraadplan voor zijde 1:

R4= 1MΩ 0805 Pakket

R7 = 1kΩ 0805 Pakket

R8 = 1kΩ 0805 Pakket

R9= 10kΩ 0805 Pakket

C1= 100nF 0603 Pakket

C6= 100nF 0603 Pakket

C7= 100nF 0603 Pakket

C8= 100nF 0603 Pakket

C9= 1µF 1206 Pakket

VR1=10K (3364 pakket)

VR2=10K (3364 pakket)

D1= LED 0608 Pakket

U2= Atmega VQFN-pakket

Controleer nogmaals de polariteit van alle componenten en reflow de printplaat. Let op, op mijn foto's staat de LED in de verkeerde richting! Herhaal aan de tweede zijde, Voorraadplan:

R1= 10K (0805 Pakket)

R2= 390Ω 0805 Pakket

R3= 390Ω 0805 Pakket

R5= 100K (0805 Pakket)

R6= 390Ω 0805 Pakket

C2= 1µF 1206 Pakket

C3= 100nF 0603 Pakket

C4= 1µF 1206 Pakket

C5= 1µF 1206 Pakket

U1= LM358 DFN8 Pakket

Na het verwijderen van de Flux-resten, soldeer op de ISP-header en de IC-socketadapter en maak een soldeerbrug tussen het midden en het met "GND" gelabelde pad.

Stap 2: Testen en programmeren

De volgende stap is om de PCB te testen op snelkoppelingen. De veiligste manier om dat te doen is door het circuit van stroom te voorzien via een laboratoriumvoeding met een stroomlimiet van enkele mA. Als het zonder kortsluiting slaagt, is het tijd om de micro te programmeren. Ik heb mijn enige versie gemaakt op basis van 1.47 door raihei die kan worden gedownload van mijn GitHub-pagina. Het is gebaseerd op de nieuwste "officiële" build van madworm, die ook beschikbaar is op GitHub. In het gedownloade. ZIP-bestand bevindt zich een.ino-bestand en een.h-bestand dat kan worden geopend en gecompileerd met ArduinoIDE of AtmelStudio (en VisualMicro-plug-in), er zijn ook vooraf gecompileerde. Hex-bestanden die rechtstreeks naar de micro kunnen worden geüpload. Omdat het alleen mogelijk is om te compileren en niet rechtstreeks vanuit de ArduinoIDE te uploaden, moet ik in plaats daarvan AtmelStudio gebruiken. Als je ArduinoIDE wilt gebruiken, laat ik je later zien hoe je dat kunt gebruiken. Maar onafhankelijk van wat u gebruikt, moet u enkele waarden wijzigen. De eerste twee bevinden zich in het.h-bestand. De twee lijnen

#define FAN_SPEED_MIN_DEFAULT 120UL

#define FAN_SPEED_MAX_DEFAULT 320UL

Moet worden becommentarieerd en in plaats daarvan de regels

// #define FAN_SPEED_MIN_DEFAULT 450UL

// #define FAN_SPEED_MAX_DEFAULT 800UL

Moeten worden becommentarieerd (of de waarden moeten worden gewijzigd). Ten tweede zijn er de twee aanbevolen CPARAM-regels die moeten worden gekopieerd en vervangen door de twee CPARAM-regels in het.ino-bestand. Dit schakelt NIET de standaard stroomdetectiemodus in, omdat die pin A2 gebruikt in plaats van A5, die verkeerd is aangesloten op dit bord! De laatste wijziging is TEMP_MULTIPLICATOR_DEFAULT in het.h-bestand die de temperatuurmultiplicator instelt. Deze waarde is afhankelijk van het type station. Op het 230V-model zou dit rond de 21 moeten zijn, op het 115V-model rond de 23-24. Deze waarde moet worden aangepast als de weergegeven temperatuur niet overeenkomt met de gemeten temperatuur. Ze kunnen ook later rechtstreeks op het station worden weergegeven als de waarden voor de ventilatorsnelheid. Na het wijzigen van die waarden is het tijd om de code te compileren.

AtmelStudio: Op AtmelStudio kun je eenvoudig AtMega328 als micro kiezen, op de knop Compileren en uploaden klikken en het zou moeten lukken. In mijn geval is het op de een of andere manier niet geüpload, dus moest ik het hex-bestand handmatig flashen.

ArduinoIDE: Op de ArduinoIDE is het compileren zoals gewoonlijk een beetje anders. In plaats van simpelweg op de knop Uploaden te drukken, moet je naar het tabblad Schets gaan en op Gecompileerd binair exporteren klikken. Nadat u naar de projectmap bent gegaan, vindt u twee hex-bestanden. Een met bootloader en de andere zonder bootloader. Degene zonder bootloader is degene die we willen. Je kunt het flashen met AtmelStudio, AVRdude of andere compatibele software.

Op beide: Na het flashen van het bestand moet je de zekeringen instellen. Je moet ze laten uitkomen op 0xDF HIGH, 0xE2 LOW en 0xFD EXTENDET. Wanneer de zekeringen zijn doorgebrand, kunt u de Programmer en de PCB loskoppelen.

Stap 3: Demontage

Naar de echte Hack. Begin met het verwijderen van de vier schroeven aan de voorkant en de voorklep komt los. De binnenkant van het station zou erg op die van mij moeten lijken. Na het losmaken van alle draden, het losdraaien van de twee schroeven op de print en de AIR-knop aan de voorkant, kom je uit op de lege print. In het midden van de PCB bevindt zich het hoofd MK1841D3 Controller IC in een DIP20-pakket. Het is degene die in deze mod zou worden vervangen. Omdat het een socket heeft, zou je het gewoon kunnen vervangen door het nieuwe bord, maar de originele socket paste niet zo goed op de DIP20-socketadapter, dus heb ik hem vervangen. Op de print staan nog twee DIP8 IC's, die naast de MK1841D3 is een 2MB Serial EEPROM. Het moet ook worden verwijderd om deze mod te laten werken. De andere is gewoon een soort OPAmp, die moet blijven. Gewoon uit nieuwsgierigheid stopte ik de EEPROM in mijn Universal Programmer en las het voor. Het resultaat is een bijna leeg binair bestand met alleen "01 70" op adres 11 en 12. Waarschijnlijk de laatst ingestelde temperatuur. (Helaas weet ik niet meer wat de laatst ingestelde temperatuur was, maar mooi. Zeker geen 170°C, misschien 368°C?) Let op dat je de pads niet optilt, want het koper plakt niet erg goed op de print.

Stap 4: Opnieuw in elkaar zetten

Na het succesvol vervangen van de IC-socket en het verwijderen van de EEPROM, moet u nog een wijziging aanbrengen, de shuntweerstand hacken voor de ventilatorstroom. Er is één spoor in de linkerbovenhoek van de soldeerzijde van de PCB die moet worden aangepast. Het gaat tussen C7 en de negatieve pin van de ventilatorconnector. Na het snijden van het spoor, het schrapen van het soldeermasker en het solderen op de 1Ω-weerstand, moet u een draad solderen aan de negatieve ventilatorpin en de andere kant aan het "FAN" gelabelde soldeerpad op de CPU-printplaat. De volgende optionele stap is het toevoegen van de zoemer. Om hem op de print te monteren, moet je de draden van de zoemer een beetje buigen en aan de PC4-connector solderen. Sluit alle draden weer aan en ga verder met de volgende stap.

Stap 5: Ventilatorsensor kalibreren

Nu is het tijd om de nieuwe controller voor de eerste keer in te schakelen en de ventilatorsensor te kalibreren. Gevaar, u moet aan de netvoedingsprint werken! Dus de veiligste manier om dat te doen is door het station via een scheidingstransformator van stroom te voorzien. Als je er geen hebt, kun je ook het hete deel van de besturingstransformator loskoppelen van de hoofdprintplaat en deze rechtstreeks aansluiten op de netvoeding, om de netspanning uit de buurt van de printplaat te houden. Ga door met het solderen van een testdraad aan de positieve pin van de LED en sluit deze aan op een oscilloscoop. Schakel het station in door de UP-knop ingedrukt te houden en het station start in de FAN TEST-modus. Het zal de ventilator inschakelen en de onbewerkte ADC-waarde op het display weergeven. Draai de ventilatorknop op minimum en stel de Vref-trimmer in tot je mooie stroompulsen op het oscilloscoopscherm hebt. Draai de VENTILATOR-potentiometer naar het maximum en controleer of de golflengte verandert, maar niet de golfvorm. Als de golfvorm verandert, past u de Vref-trimmer aan, totdat u dezelfde pulsen heeft op min en op max. Als het succesvol was, zet u het station uit en verplaatst u het testsnoer van de positieve LED-pin naar de linker pin van de versterkingspotentiometer. Start de Fan-test-mode opnieuw en meet de spanning op het meetsnoer. Pas de Gain Trimmer aan totdat u ongeveer 2, 2V op de MAX-positie krijgt. Kijk nu eens naar het display. De waarde moet rond de 900 liggen. Installeer nu al uw mondstukken een voor een op het handstuk en noteer de hoogste waarde op het display. Zet de FAN op het minimum en je zou een waarde van rond de 200 moeten krijgen. Probeer opnieuw al je sproeiers en noteer de kleinste waarde. Zet het station uit en weer aan, deze keer met beide knoppen ingedrukt. Het station begint in de instelmodus. Door op en neer te drukken kunt u de waarde verhogen/verlagen, door op beide te drukken gaat u naar het volgende menupunt. Ga naar punt "FSL" (FAN-snelheid laag) en stel deze in op de laagst gemeten ADC-waarde (ik heb deze ingesteld op 150). Het volgende punt is "FSH" (FAN-snelheid hoog). Stel die in op de hoogst gemeten ADC-waarde (ik heb deze ingesteld op 950).

Naar de achtergrond: Op het station is er geen ventilatorsnelheidsfeedback, dus als de VENTILATOR is geblokkeerd of als er een kabelbreuk is, herkent de controller geen ventilatorstoring en kan de kachel doorbranden. Omdat de ventilator geen tacho-uitgang heeft, is de beste manier om de ventilatorsnelheid te meten het toevoegen van een shuntweerstand en het meten van de frequentie van de stroompulsen. Met behulp van een OPAmp en een hoog- en een laagdoorlaatfilter wordt deze omgezet naar een spanning die naar de microcontroller wordt gevoerd. Als de waarde onder of boven de ingestelde min/max-niveaus komt, zal het station de verwarming niet inschakelen en een foutmelding geven.

Omdat tijdens mijn test de 5V-regelaar en de ventilatortransistor behoorlijk heet werden, besloot ik om op beide kleine koellichamen te installeren. Schakel het station uit en monteer het voorpaneel weer.

Stap 6: Update: maximale ventilatorsnelheid MOD

Ik gebruik het station nu ongeveer een jaar en was er altijd heel blij mee. Ik had alleen een probleem: het station heeft behoorlijk veel tijd nodig om af te koelen, vooral als je hele kleine componenten soldeert met het kleine mondstuk en een lage luchtstroom. Dus ik speelde wat rond en vond een manier om de ventilatorsnelheid via software schakelbaar te maken. De mod gebruikt een transistor om de potentiometer voor de ventilatorsnelheid kort te sluiten. De beste manier om deze hack uit te voeren, is door de 10K-weerstand aan de basispin te solderen, een draad toe te voegen en alle kabels af te dekken met een krimpkous. Maak vervolgens de pinnen een beetje kort en soldeer ze door het gat aan de bestaande componenten. Om te voorkomen dat de transistor beweegt, lijmt u deze vast met wat hete lijm. Als laatste sluit je de transistorbasis aan op de MOSI-pin van de ATmega. Ik heb de software aangepast om deze pin te verwisselen wanneer het handstuk in de houder wordt geplaatst totdat het gereedschap is afgekoeld. Ook de ventilatortest gebruikt deze modus om een stabiele referentie te krijgen. De software is gebaseerd op RaiHei's V1.47 en is beschikbaar op Mijn GitHub-pagina

Stap 7: Optioneel: Chanche-stekker en aarding verbeteren

Naar het achterpaneel. In mijn geval had het station een te kort netsnoer dat gewoon uit het achterpaneel kwam. Omdat ik dat niet prettig vond besloot ik die te vervangen door een C14 stekker. Als u deze ook wilt vervangen, begint u met het verwijderen van het achterpaneel. De blauwe draad wordt met een te kort stukje krimpkous met een andere draad verbonden. Op de aardpen zit een kabelschoen die is gesoldeerd en niet gekrompen zoals het hoort, dus als je de draad niet vervangt, maak hem dan in ieder geval opnieuw met behulp van krimpschoenen. Na het verwijderen van de draad en het losschroeven van de zekeringhouder, is het om een gat te maken voor de nieuwe plug. Ik heb mijn freesmachine gebruikt om het gat uit te frezen, maar als je er geen hebt, kun je het met een decoupeerzaag uitzagen. Plaats de zekeringhouder en de stekker terug en sluit ze aan. De aarddraad die uit het handstuk komt, heeft ook een gesoldeerde kabelschoen, dus deze moet opnieuw worden gedaan. Ik heb platte kabelschoenen en schroefklemadapters gebruikt om het voorpaneel gemakkelijker te kunnen verwijderen als dat nodig is. Omdat er verf rond de montagegaten voor aarding / transformator zit, maken ze een vrij slechte verbinding met de behuizing. De beste manier om het te repareren is door de verf rond de gaten te verwijderen met schuurpapier. Meet na het opnieuw installeren van het achterpaneel de weerstand tussen de behuizing en de GND-pin van de C14-stekker. Het moet bijna 0Ω zijn.

Stap 8: Optioneel: Handstuk verbeteren

Naar het handstuk. Nadat ik een rol had gespeeld, zag ik twee dingen die ik niet leuk vond. Ten eerste: de verbinding tussen het metalen omhulsel van het verwarmingselement en de aardleiding is erg slecht. De draad is gewoon rond een metalen staaf gewikkeld die aan de metalen schaal is gepuntlast. Ik heb geprobeerd het aan elkaar te solderen, maar helaas is de staaf gemaakt van een soort niet-soldeerbaar metaal, dus heb ik hem in plaats daarvan samengekrompen. Ten tweede: op de draaduitgang zit geen trekontlasting, dus ik doe er een kabelbinder omheen en draai deze heel goed vast. Deze oplossing is zeker niet de beste, maar het is in ieder geval beter dan geen trekontlasting. Zet het handstuk weer in elkaar.

Stap 9: Optioneel: Cradle verbeteren

In de houder bevinden zich twee kleine neodymiummagneten, die worden gebruikt om te detecteren dat het handstuk zich in de houder bevindt. Op mijn station had ik wat problemen, omdat het het gereedschap in de houder niet in elke gereedschapspositie herkende. Ik voegde wat extra magneten aan de wieg toe met behulp van hete lijm, en de problemen waren verdwenen. Ik heb ook de spuitmondhouder van Sp0nge die beschikbaar is op Thingiverse in 3D uitgeprint en op de houder geschroefd. De schroeven zijn een beetje kort, maar als je ze niet te vast aandraait, zullen ze het lukken.

Stap 10: Afwerking

Er is nog een laatste stap over. Plak een Arduino "Hacked"-sticker op het station en gebruik deze.

De kenmerken van de nieuwe controller zijn:

Nauwkeurigere temperatuurregeling

Station begint niet te verwarmen als het handstuk zich niet in de houder bevindt tijdens het opstarten

Softwarekalibratie voor temperatuur beschikbaar (door beide knoppen lang in te drukken)

Koude lucht modus (door beide knoppen kort in te drukken)

Zoemer

Snelle afkoelmodus

Volledig OpenSource (u kunt dus heel gemakkelijk functies toevoegen/wijzigen/verwijderen)

Ventilatorfoutdetectie

Slaapmodus (vooraf ingesteld op 10 minuten, bewerkbaar met parameter SLP)

Referenties:

Officiële EEVBlog-thread

Blog van madworm (spitzenpfeil)

De GitHub-pagina van madworm (spitzenpfeil)

Poorman's Electronic's Blog

Sp0nge's mondstukhouder

MK1841 Gegevensblad