Cuptor DIY Reflow cu Reflowduino: 4 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:44

Reflowduino este o placă de control all-in-one compatibilă cu Arduino, pe care am proiectat-o și am construit-o personal și poate transforma cu ușurință un cuptor de prăjitor de pâine într-un cuptor de reflux PCB! Dispune de un microprocesor ATmega32u4 versatil cu interfață de programare micro USB, o interfață integrată de termocuplu de tip K MAX31855 cu filtrare a zgomotului, Bluetooth Low Energy (BLE 4.0) pentru comunicare ușoară cu un dispozitiv mobil, încărcare a bateriei LiPo și indicație de stare, un solid opțional releu de stat și un semnal sonor piezo pentru redarea melodiilor tematice preferate. Mai bine, am lansat toate acestea ca fiind complet open-source pentru ca toată lumea să se bucure, inclusiv fișierele EAGLE PCB, codul de exemplu Arduino IDE, o aplicație Android pentru controlul Bluetooth și tutoriale complete despre cum să modificați un cuptor cu prăjitor de pâine pentru a începe '!

Dacă doriți să comandați un Reflowduino sau modulul de releu Sidekick, vă rugăm să vizitați site-ul meu web!

Pentru documentație completă, fișiere sursă, scheme și informații mai cuprinzătoare despre Reflowduino, vă rugăm să vizitați pagina oficială Github aici.

Acum să începem!

Pasul 1: Adunați piesele

Lista de componente

• Reflowduino Pro OR Reflowduino Basic + releu în stare solidă (voi folosi modulul de releu Sidekick)
• Termocuplu de tip K (inclus cu Reflowduino)
• Sursă de alimentare Reflowduino: baterie LiPo, 5V micro USB (de la un laptop sau adaptor) sau ambele!
• Cuptor cu prăjitor de pâine SAU placă fierbinte (am folosit acest cuptor de prăjitor de 1100W când era cam 20 USD)
• Șurubelniță (pentru îndepărtarea cuptorului prăjitor)
• Șurubelniță mică cu cap plat (pentru bornele cu șurub)
• Smartphone sau dispozitiv compatibil Bluetooth. În prezent, este disponibilă doar o versiune Android a aplicației
• Opțional: un laptop pentru colectarea și graficarea datelor în timp real prin Excel! Va trebui să conectați Reflowduino la laptop prin micro USB pentru ca acest lucru să funcționeze.

Următoarele articole sunt necesare numai dacă doriți să faceți o mulțime de personalizări pentru construirea cuptorului de reflow (nu este necesar în majoritatea cazurilor):

• Freze de sârmă
• Fier de lipit și lipit
• Sârmă 14-18 AWG (sârmă torsadată este mai ușor de tratat)
• Tuburi termocontractibile de dimensiuni adecvate pentru izolarea firelor. Depinde de configurarea dvs.
• Ochelari de protecție (rămâneți în siguranță, avem de-a face cu tensiuni de rețea aici!)
• Mănuși (tabla cuptoarelor cu prăjitor de pâine poate fi ascuțită și călărită cu șuruburi care se scot peste tot!)

Disclaimer privind siguranța: dacă sunteți un începător în domeniul electronicii sau nu aveți experiența adecvată pentru a lucra cu tensiunea de rețea, aș sugera să nu vă deranjați cu acesta, să consultați un profesionist sau să continuați să învățați până când nu sunteți suficient de priceput ! Nu sunt răspunzător pentru eventualele neplăceri care pot apărea din cauza utilizării necorespunzătoare a PCB-urilor Reflowduino sau a componentelor asociate și a sistemului electric (inclusiv rețeaua de alimentare, panourile de întrerupere etc.). Luați toate măsurile de siguranță, după caz. Mai mult decât atât, nu este recomandat să utilizați același aparat pentru a refunda PCB-urile ca pentru a găti alimente pentru consum. Acest lucru poate duce la intoxicații alimentare, mai ales dacă utilizați lipire cu plumb pentru PCB-urile dvs. Sunteți pe deplin responsabil pentru acțiunile dvs. și le efectuați pe propriul risc!

Acestea fiind spuse, îndepărtează prietenii mei … distrează-te și stai în siguranță!

Reflowduino și Sidekick

NOTĂ: Există acum și un modul suplimentar numit "Reflowduino32" pentru o placă de dezvoltare ESP32 pentru a controla, de asemenea, fără fir un cuptor de reflow. Vă rugăm să consultați pagina Reflowduino Github pentru documentație completă, precum și acest tutorial pentru cuptorul reflux ESP32!

În primul rând, există două versiuni ale Reflowduino: Basic și Pro și, în funcție de aplicația dvs. particulară, vă recomandăm să alegeți una sau alta. Apoi, am realizat un modul de releu solid-state la îndemână numit Solid-State Sidekick, care gestionează toate cablurile de rețea pentru dvs. și elimină complet nevoia de a lipi orice. Pur și simplu conectați aparatul direct la Sidekick, precum și la cele două fire de intrare a releului de la Reflowduino și sunteți gata!

Mai jos este un rezumat al opțiunilor disponibile:

1. Reflowduino Pro
2. Reflowduino Basic + Sidekick în stare solidă
3. Reflowduino Basic + alt releu solid-state (alegeți-l pe al dvs.)
4. Altă placă compatibilă Arduino + interfață termocuplu + termocuplu + modul Bluetooth + Sidekick solid-state (sau alt releu) + „rucsac” pentru baterie LiPo (opțional)

Prima opțiune vine cu releul deja montat la bordul Reflowduino. Aceasta este o opțiune bună pentru controlul oricărui cuptor sau prăjitor de pâine generic, mai ales dacă doriți să lipiți singuri firele și să economisiți niște bani.

A doua opțiune este de departe cea mai ușoară (și cea mai sigură) opțiune și nu necesită nicio lipire sau ajustare a aparatului, cu excepția cazului în care doriți cu adevărat, deoarece modulul de releu Sidekick are releul în stare solidă, precum și toate prevederile pentru dvs. pur și simplu conectați lucrurile la acesta conectându-le. Da, m-ați auzit bine! Aceasta înseamnă că puteți controla orice cuptor pentru prăjitor de pâine fără să-l deschideți!

A treia opțiune este dacă preferați să alegeți propriul releu în stare solidă, poate cu o capacitate de curent mai mare sau din alte motive, cum ar fi configurația de montare personalizată (cine știe?).

Ultima opțiune este pentru cei care s-ar putea să aibă deja o mulțime de piese în jur și doresc să pună ceva rapid împreună fără a cumpăra ceva nou, ceea ce este perfect și el! Puteți utiliza Arduino împreună cu ceva de genul acestei plăci de separare a termocuplului și, bineînțeles, a termocuplului în sine. Pentru a utiliza aplicația demonstrativă, veți avea nevoie și de un modul Bluetooth HM-10, cu excepția cazului în care doriți să lăsați comunicația fără fir și să rămâneți grafică datele de pe Excel prin intermediul unui computer. Rețineți că, în funcție de piesele pe care le alegeți, va trebui să modificați codul demonstrativ pentru a se potrivi nevoilor dvs.

Resurse:

• Faceți clic aici pentru specificații rapide Reflowduino.
• Faceți clic aici pentru o descriere a pinout-urilor Reflowduino

Releu în stare solidă

Dacă utilizați Reflowduino Pro, puteți sări peste această secțiune, dar dacă utilizați Reflowduino Basic, va trebui fie să obțineți Sidekick, fie să alegeți propriul modul de releu. Când alegeți al dvs., verificați următoarele:

• Tip releu: trebuie să fie în stare solidă, nu doar un releu de contact convențional. Puteți să scăpați de un releu convențional pentru aplicația noastră particulară (deoarece vom folosi controlul proporțional al timpului, nu PWM continuu), dar nu este garantat sau recomandat. De asemenea, veți auzi releul „clic” de fiecare dată când comută, ceea ce poate fi deranjant.
• Optoizolarea: căutați una care este izolată optic din punct de vedere al siguranței. Acest lucru înseamnă că puteți fi sigur că Arduino nu va fi zapped de 120V / 240VAC!
• Tensiune de control: trebuie să fie compatibil cu 3,3V sau 5V
• Rating de ieșire: trebuie să gestioneze cantitatea de curent pe care o va folosi aparatul. pentru orice aparat din SUA (utilizat legal), 15A / 120VAC este tot ceea ce veți avea nevoie vreodată de la întrerupere la 15A.

Releul de stare solidă optoizolat al Reflowduino Pro are o tensiune de control de 3-15VDC și poate gestiona până la 25A / 240VAC cu răcire prin convecție adecvată. În circumstanțe normale, poate gestiona 10A / 240VAC sau 20A / 120VAC, care vor fi suficient de bune pentru toate aparatele din SUA și ar trebui să fie adecvate pentru majoritatea aparatelor de 240VAC.

Resurse:

Foaia de specificații a releului solid-state PF240D25R de la Reflowduino

Cuptor de prăjit sau plită fierbinte

Atunci când alegeți un cuptor cu prăjitor de pâine, este important să alegeți unul care să aibă dimensiunea potrivită pentru aplicația dvs., deoarece mai mic este egal cu o eficiență mai mare în ceea ce privește încălzirea! Cu toate acestea, vor funcționa și cele mai mari, trebuie doar să verificați recenziile pentru a vă asigura că nu sunt gunoi complet. Eu personal l-am cumpărat de la Walmart pentru aproximativ 21 USD cu taxe incluse când era în vânzare.

De asemenea, este o idee bună să vă asigurați că veți avea o tavă metalică plată pe care să stea PCB. Multe cuptoare cu prăjitor de pâine (inclusiv cel pe care l-am cumpărat!) Vin cu tăvi care au umflături și modele de grătar, iar acest lucru nu este cu siguranță ideal pentru refluxul PCB, deoarece provoacă neuniformități termice în PCB. Cu toate acestea, am avut noroc pentru că tava de scurgere era perfectă pentru ceea ce aveam nevoie, așa că am aruncat doar grătarul metalic și tigaia de gătit cu care venea.

Pentru plăcile fierbinți este la fel de important să alegeți una cu o suprafață plană. Majoritatea plăcilor fierbinți au o zonă circulară încastrată în mijlocul plăcii care nu este de dorit, așa că încercați să minimizați această zonă, astfel încât să aveți spațiul cel mai utilizabil pentru a plasa PCB-urile. De asemenea, alegeți o placă fierbinte care are doar un singur buton (controlul temperaturii), deoarece în acest fel nu veți avea nevoie nici măcar să o deschideți pentru a regla cablajul!

Pentru mai multe informații despre acest subiect, vă rugăm să consultați pagina wiki Github.

Pasul 2: conectați-l

Acum că aveți piesele, este timpul să le conectați! Există multe modalități de a îmbrăca un cuptor cu prăjitor de pâine, așa că ascultați-vă și asigurați-vă că citiți declarația de declinare a siguranței menționată anterior!

Plite fierbinți

Pentru orice aparat, principiul principal este de a comuta firul sub tensiune al cablului de alimentare prin plasarea releului în serie cu firul sub tensiune și ocolirea butoanelor de control ale aparatului, dacă este necesar. Pentru plăcile fierbinți cu un singur buton de control al temperaturii, nici măcar nu este nevoie să modificați placa fierbinte; puteți pur și simplu să rotiți butonul la HIGH (setare maximă) și sunteți bine să mergeți! Acest lucru asigură alimentarea plăcii fierbinți (contactul din interiorul plăcii fierbinți va fi închis) atunci când releul este pornit.

Pentru instalațiile permanente, puteți tăia cablul de alimentare și împingeți-l, sau îl puteți face din contactele cablului de alimentare. Din nou, asigurați-vă întotdeauna că ați izolat corect toate conexiunile. Urmați schema generală din prima imagine și ar trebui să fiți gata să refluați!

Vă rugăm să rețineți că am folosit cleme de aligator și un alt cablu de alimentare (cu cleme de aligator la capete) doar pentru a testa. Acest lucru nu este recomandat și trebuie utilizat numai pentru testarea temporară. Pentru instalații mai permanente, ar trebui să lipiți și să izolați totul sau să folosiți Sidekick pentru a conecta totul.

Cuptoare cu prăjitor de pâine

Cuptoarele pentru prăjitor de pâine sunt controlate utilizând exact același concept ca și placa fierbinte, în sensul că le puteți controla, de obicei, fără a atinge cablajul, pur și simplu maximizând butonul de temperatură, rotind setarea pe „Coaceți” astfel încât ambele filamente de încălzire să fie pornite și maxim scoateți temporizatorul. În funcție de prăjitor de pâine, s-ar putea să aveți și o funcție „Rămâneți activă”, astfel încât să nu vă faceți griji cu privire la cronometrul care se epuizează!

Cu toate acestea, dacă totuși doriți să îl desfaceți, modificați cablajul pentru a ocoli butoanele și adăugați controale personalizate în numele științei, puteți totuși! Din fericire, chiar dacă doriți să îl dezlipiți, principiul general este încă foarte simplu: trebuie să deconectați toate butoanele care sunt conectate la firul sub tensiune și să atașați toate filamentele de încălzire la firul sub tensiune, astfel încât să se aprindă la maxim când conectați cablul de alimentare la perete.

În acest Instructable nu voi lua timp să trec prin asta, dar puteți vedea cum mi-am modificat cuptorul cu prăjitor de pâine pe wiki-ul meu Github.

Pasul 3: Configurare software

Acum că aveți configurat tot hardware-ul, să trecem la modul de configurare a software-ului.

Configurarea aplicației

Consultați aceste instrucțiuni despre cum să instalați aplicația demonstrativă Reflowduino și cum să importați datele salvate în Excel din aplicație.

Rezumat scurt:

• Aplicația este în prezent doar pentru Android și este complet open-source!
• Aplicația afișează temperatura în timp real și o afișează grafic după inițierea procesului de reflow.
• Aplicația salvează, de asemenea, date după ce procesul de reflow este complet sau anulat și datele pot fi importate în Excel pentru analiză!

Configurare IDE Arduino

Consultați aceste instrucțiuni pentru configurarea Arduino IDE și instalarea bibliotecilor necesare.

Rezumat scurt:

• Încărcați codul „Reflowduino_Demo”, selectați „Adafruit Feather 32u4” sub Instrumente -> Plăci în Arduino IDE.
• Compilați-l doar pentru a vă asigura că aveți toate bibliotecile instalate corect.
• Încărcați codul pe Reflowduino și rețineți că poate fi necesar să apăsați butonul de resetare de pe Reflowduino dacă IDE-ul Arduino începe să caute portul.

Demo Reflowduino

Consultați aceste instrucțiuni despre modul de utilizare a codului Demo Reflowduino.

Rezumat scurt:

• Schița Demo Reflowduino permite Reflowduino să lucreze împreună cu aplicația demonstrativă prin Bluetooth.
• Reflowduino citește temperatura din termocuplu și trimite datele către aplicație prin Bluetooth la fiecare 2 secunde.
• Reflowduino folosește controlul de proporționare a timpului PID pentru a controla releul în stare solidă în timpul procesului de reflux.
• Pentru o funcționare independentă, comentați linia care are întârziere "while (! Serial) (1);" care așteaptă stabilirea unei conexiuni seriale înainte de a rula codul propriu-zis.
• Puteți face Reflowduino să acționeze ca o tastatură setând variabila „enableKeyboard” la adevărat în partea de sus a schiței pentru a fi utilizată cu acest fișier demo Excel. Acest lucru va face ca Reflowduino să „introducă” datele în Excel în timp real, atunci când este conectat prin USB. Asigurați-vă că, atunci când porniți procesul de reflow, cursorul dvs. se află în prima celulă disponibilă (A2) în Excel!

Videoclipuri demonstrative

• Acest videoclip arată datele introduse în Excel de Reflowduino.
• Acest videoclip arată funcționarea generală a aplicației și configurarea hardware-ului cu un cuptor cu prăjitor de pâine.
• Acest videoclip arată ce se întâmplă la sfârșitul procesului de reflow.

Resurse

• Puteți găsi întotdeauna cel mai recent cod Arduino și fișierul demonstrativ Excel pentru introducerea datelor în timp real pe Github
• De asemenea, puteți găsi cele mai recente fișiere ale aplicației Android pe Github

Pasul 4: Rezultate și concluzii

Rezultate

Sunt atașate câteva planuri de primăvară ale unei plăci pe care am refăcut-o folosind Reflowduino și o pastă de lipit la temperatură scăzută cu temperatura de reflux setată la 155 ° C (această pastă specială de lipit pare să refluxă la o temperatură mai mică decât cea tipică recomandată de 165 ° C și Am observat că mișcarea de reflux a început să se producă la aproximativ 125 ° C, mai degrabă decât la „temperatura de topire” de 138 ° C anunțată). Îmbinările de lipit erau perfecte și nu aș fi putut cere ceva mai bun!

Realizarea propriilor dvs. placi

Design PCB: Pentru proiectarea PCB-urilor folosesc personal Autodesk EAGLE, care este un instrument gratuit, dar puternic, care vă permite să creați rapid PCB-uri de calitate! De asemenea, are câteva caracteristici foarte interesante, cum ar fi sincronizarea modelelor 3D ale PCB-ului dvs. către și de la Fusion 360.

Prototipuri PCB: Pentru prototipuri rapide și accesibile, am găsit că OSH Park oferă cea mai bună calitate. Ei folosesc un proces fără plumb numit ENIG, care de fapt placează aur contactele, astfel încât vor arăta grozav pentru o perioadă foarte lungă de timp!

Asamblare PCB: Folosiți Reflowduino pentru a asambla plăcile!

Concluzii

În general, Reflowduino este hardware-ul perfect pentru controlul oricărui cuptor cu prăjitor de pâine sau plită fierbinte! Cu Reflowduino Pro puteți face un cuptor de reflow complet funcțional cu toate clopotele și fluierele pentru puțin peste 100 USD (cu un cuptor de prăjitor de 20 USD). Puteți vedea câteva remarci tehnice aici.

Dacă v-a plăcut acest proiect, vă rugăm să comentați mai jos și nu ezitați să puneți întrebări, să oferiți sugestii sau să oferiți feedback constructiv! Dacă doriți să vedeți ceva realizat, vă rugăm să consultați mai întâi lista de sarcini pentru îmbunătățiri care sunt deja luate în considerare. În prezent, sunt în proces de reunire a lucrurilor pentru a începe o campanie Indiegogo, așa că vă rog să răspândiți vestea!

Din nou, mulțumesc pentru tot sprijinul și nu aș fi putut face acest lucru fără toți cei care și-au pus propriile eforturi!

• Dacă ți-a plăcut acest proiect, te rog să împărtășești, să adaugi o inimă și să votezi pentru Reflowduino!
• Dacă replicați acest proiect, vă rugăm să împărtășiți rezultatele dvs. și orice sfaturi pe care alții le-ar putea găsi utile!
• S-ar putea să vă intereseze și acest tutorial de continuare pe care l-am făcut despre utilizarea unui ESP32 și a unui nou modul de completare Reflowduino32!
• Dacă aveți întrebări, comentarii sau nelămuriri, nu ezitați să le întrebați sau să le împărtășiți!

~ Tim