Forn Reflow DIY amb Reflowduino: 4 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:14

El Reflowduino és una placa de controlador compatible Arduino tot en un que he dissenyat i construït personalment i que pot transformar fàcilment un forn de torradora en un forn de reflux de PCB. Compta amb un versàtil microprocessador ATmega32u4 amb interfície de programació micro USB, una interfície de termoparell tipus MAX31855 integrada amb filtratge de soroll, Bluetooth Low Energy (BLE 4.0) per facilitar la comunicació amb un dispositiu mòbil, càrrega de la bateria LiPo i indicació d’estat, un sòlid opcional. relé d'estat i un brunzidor piezoelèctric per reproduir les vostres cançons temàtiques preferides. Millor encara, he publicat tot això com a codi completament obert perquè tothom el pugui gaudir, inclosos els fitxers EAGLE PCB, el codi d’exemple Arduino IDE, una aplicació d’Android de mostra per al control Bluetooth i tutorials complets sobre com modificar un forn de torradora per començar a cuinar. '!

Si voleu demanar un Reflowduino o el mòdul de relé Sidekick, visiteu el meu lloc web.

Per obtenir documentació completa, fitxers font, esquemes i informació més completa sobre Reflowduino, visiteu la pàgina oficial de Github aquí.

Ara comencem!

Pas 1: reuniu les vostres parts

Llista de peces

• Reflowduino Pro OR Reflowduino Basic + relé d’estat sòlid (faré servir el mòdul de relé Sidekick)
• Termoparell tipus K (inclòs amb el Reflowduino)
• Font d'alimentació Reflowduino: bateria LiPo, micro USB de 5 V (des d'un ordinador portàtil o un adaptador) o tots dos.
• Forn de torradora O placa de cuina calenta (jo vaig utilitzar aquest forn de torrades de 1100W quan costava uns 20 dòlars)
• Tornavís (per desmuntar el forn de la torradora)
• Tornavís petit de cap pla (per als terminals de cargol)
• Smartphone o dispositiu compatible amb Bluetooth. Actualment, només hi ha disponible una versió d'Android de l'aplicació
• Opcional: un ordinador portàtil per recopilar i representar gràficament dades en temps real mitjançant Excel. Haureu de connectar el Reflowduino al portàtil mitjançant micro USB perquè això funcioni.

Els elements següents només es necessiten si voleu personalitzar molt el vostre forn de reflux (no és necessari en la majoria dels casos):

• Talladors de filferro
• Soldador i soldador
• Cable de 18-18 AWG (el cable filat és més fàcil de tractar)
• Tubs termocontractors de mida adequada per a aïllar cables. Depèn de la vostra configuració.
• Ulleres de seguretat (estigueu segurs, aquí estem davant de tensions de xarxa).
• Guants (la xapa metàl·lica dels forns de torradora es pot afilar i muntar amb cargols que surten per tot arreu!)

Avís de seguretat: si sou principiant en electrònica o no teniu l’experiència adequada per treballar amb tensió de xarxa, us suggeriria que no us enganxeu, consulteu un professional o continueu aprenent fins que tingueu el coneixement suficient. ! No sóc responsable dels contratemps que es puguin produir a causa de l'ús indegut de les PCB Reflowduino o dels seus components i sistema elèctric associats (inclosa la xarxa elèctrica, els panells de trencament, etc.). Preneu totes les precaucions de seguretat que siguin necessàries. A més, no es recomana que utilitzeu el mateix aparell per refondre els PCB que per cuinar aliments per al consum. Això pot provocar intoxicacions alimentàries, especialment si utilitzeu soldadura amb plom per als vostres PCB. Sou totalment responsable de les vostres accions i les executeu sota la vostra responsabilitat.

Dit això, allunya els meus amics … diverteix-te i mantingues-te segur!

Reflowduino i el Sidekick

NOTA: Ara també hi ha un mòdul complement anomenat "Reflowduino32" per a una placa de desenvolupament ESP32 que també controla sense fils un forn de reflux. Consulteu la pàgina Reflowduino Github per obtenir documentació completa, així com aquest tutorial de forn de reflux ESP32.

En primer lloc, hi ha dues versions del Reflowduino: Basic i Pro i, segons la vostra aplicació en concret, és possible que vulgueu triar una o altra. A continuació, vaig crear un mòdul de relés d'estat sòlid útil anomenat Sidekick d'estat sòlid que us gestiona tots els cables de xarxa i elimina completament la necessitat de soldar qualsevol cosa. Només cal que connecteu l’aparell directament al Sidekick, així com als dos cables d’entrada de relés del Reflowduino, i ja està a punt.

A continuació es mostra un resum de les opcions disponibles:

1. Reflowduino Pro
2. Reflowduino Basic + Sidekick en estat sòlid
3. Reflowduino Basic + altre relé d'estat sòlid (trieu el vostre)
4. Una altra placa compatible amb Arduino + interfície de termoparell + termoparell + mòdul Bluetooth + Sidekick d'estat sòlid (o un altre relé) + "motxilla" de bateria LiPo (opcional)

La primera opció ve amb el relé ja muntat a bord del Reflowduino. Aquesta és una bona opció per controlar qualsevol forn genèric de torradora o placa calenta, especialment si voleu soldar els cables vosaltres mateixos i estalviar una mica d’efectiu.

La segona opció és, amb diferència, l’opció més senzilla (i més segura) i no requereix soldar ni ajustar l’aparell, tret que realment vulgueu, ja que el mòdul de relé Sidekick té el relé d’estat sòlid, així com totes les disposicions necessàries simplement connecteu-hi coses endollant-les. Sí, m'heu sentit bé! Això vol dir que podeu controlar qualsevol forn de torradora sense ni tan sols obrir-lo.

La tercera opció és si preferiu triar el vostre propi relé d'estat sòlid, potser amb una capacitat de corrent més alta o per algun altre motiu, com ara la configuració de muntatge personalitzada (qui sap?).

L'última opció és per a aquells que ja poden tenir moltes parts estirades i volen muntar alguna cosa ràpidament sense comprar alguna cosa nova, cosa que també està molt bé. Podeu utilitzar Arduino juntament amb alguna cosa com aquesta placa de separació de termoparells i, per descomptat, el mateix termoparell. Per utilitzar l’aplicació de demostració, també necessitareu un mòdul Bluetooth HM-10 a menys que vulgueu deixar de banda la comunicació sense fils i seguir el gràfic de les dades a Excel mitjançant un ordinador. Tingueu en compte que, segons les parts que trieu, potser haureu de canviar el codi de demostració per adaptar-lo a les vostres necessitats.

Recursos:

• Feu clic aquí per obtenir especificacions ràpides de Reflowduino.
• Feu clic aquí per obtenir una descripció dels pinouts Reflowduino

Relé d'estat sòlid

Si utilitzeu Reflowduino Pro, podeu ometre aquesta secció, però si utilitzeu Reflowduino Basic, cal que obtingueu el Sidekick o que trieu el vostre propi mòdul de retransmissió. En triar el vostre, comproveu el següent:

• Tipus de relé: ha de ser d’estat sòlid, no només un relé de contacte convencional. PODREU aconseguir un relé convencional per a la nostra aplicació particular (ja que utilitzarem un control de proporció de temps, no PWM continu), però no està garantit ni recomanat. A més, escoltarà el relé "clic" cada vegada que canvia, cosa que pot resultar molest.
• Opto-aïllament: busqueu-ne un d’aïllat òpticament per seguretat. Això significa que podeu estar segur que el vostre Arduino no serà zapped per 120V / 240VAC.
• Voltatge de control: ha de ser compatible amb 3,3V o 5V
• Classificació de sortida: ha de gestionar la quantitat de corrent que utilitzarà el vostre aparell. per a qualsevol electrodomèstic nord-americà (que s'utilitza legalment), 15A / 120VAC és tot el que necessiteu des que els interruptors es desplacen a 15A.

El relé d’estat sòlid aïllat opto del Reflowduino Pro té un voltatge de control de 3-15VDC i pot suportar fins a 25A / 240VAC amb una refrigeració per convecció adequada. En circumstàncies normals, pot suportar 10A / 240VAC o 20A / 120VAC, que seran prou bons per a tots els electrodomèstics dels EUA i haurien de ser adequats per a la majoria d’aparells de 240VAC.

Recursos:

Full d'especificacions del relé d'estat sòlid de Reflowduino PF240D25R

Torradora de forn o placa calenta

A l’hora d’escollir un forn de torradora, és important triar-ne un de la mida adequada per a la vostra aplicació, ja que més petit equival a una eficiència més alta en termes d’escalfament. Tot i això, també funcionaran d’altres de més grans, només cal que reviseu les ressenyes per assegurar-vos que no són escombraries completes. Personalment, el vaig comprar a Walmart per uns 21 dòlars amb impostos inclosos quan estava a la venda.

També és una bona idea assegurar-se que tindrà una safata metàl·lica plana on s’hi pot asseure el PCB. Molts forns de torradora (inclòs el que he comprat!) Vénen amb safates que presenten patrons de protecció i graelles, i això definitivament no és ideal per al reflux de PCB perquè provoca desuniformitats tèrmiques a través del PCB. Tanmateix, vaig tenir sort perquè la safata antigoteig era perfecta per al que necessitava, de manera que vaig llençar la graella metàl·lica i la cassola de cuina que acompanyaven.

Per a les plaques calentes és igualment important triar-ne una de superfície plana. La majoria de plaques calentes tenen una zona circular encastada al centre de la placa que no és desitjable, així que intenteu minimitzar aquesta àrea de manera que tingueu l'espai més útil per col·locar els vostres PCB. A més, trieu una placa calenta que només tingui un pom (control de temperatura) perquè d’aquesta manera no caldrà ni obrir-la per ajustar el cablejat.

Per obtenir més informació sobre aquest tema, consulteu la pàgina wiki de Github.

Pas 2: connecteu-lo

Ara que teniu les peces, és hora de connectar-ho tot. Hi ha moltes maneres de pelar un forn de torradora, així que escolteu i llegiu la descàrrega de responsabilitat de seguretat que s’ha indicat anteriorment.

Plats calents

Per a qualsevol aparell, el principi principal és canviar el fil conductor del cable d'alimentació col·locant el relé en sèrie amb el fil conductor i passar els comandaments de control de l'aparell si cal. Per a les plaques calentes amb un sol pom de control de temperatura, ni tan sols cal modificar la mateixa placa; només podeu girar el comandament a HIGH (ajust màxim) i ja està preparat. Això garanteix que la placa calenta s’alimentarà (el contacte a l’interior de la placa calefactora es tancarà) quan el relé s’encengui.

Per a instal·lacions permanents, podeu tallar el cable d'alimentació i empalmar-lo o fer-ho des dels contactes del cable d'alimentació. Una vegada més, assegureu-vos sempre d’aïllar correctament totes les connexions. Seguiu l'esquema general de la primera imatge i hauríeu d'estar preparats per tornar a reflotar.

Tingueu en compte que he utilitzat clips de cocodril i un altre cable d'alimentació (amb clips de cocodril als extrems) només per provar. No es recomana i només s’ha d’utilitzar per a proves temporals. Per a instal·lacions més permanents, heu de soldar-ho i aïllar-ho tot o bé utilitzar el Sidekick per endollar-ho tot.

Forns de torradora

Els forns de torradora es controlen exactament amb el mateix concepte que la placa calenta, ja que normalment es poden controlar sense tocar el cablejat simplement al màxim el pom de temperatura, girant el paràmetre a "Cuinar" perquè els dos filaments de calefacció estiguin activats i fora del temporitzador. Depenent de la torradora, és possible que també tingueu la funció "Mantingueu-vos en marxa", de manera que no us hàgiu de preocupar perquè s'acabi el temporitzador.

Tot i això, si encara voleu desmuntar-lo, modifiqueu el cablejat per evitar els comandaments i afegiu controls personalitzats en nom de la ciència, encara podeu fer-ho. Afortunadament, fins i tot si voleu desmuntar-lo, el principi general segueix sent molt senzill: heu de desconnectar tots els comandaments connectats al fil conductor i connectar tots els filaments de calefacció al fil conductor perquè s’encenguin a tota la força. quan connecteu el cable d’alimentació a la paret.

En aquest instructiu no em prendré el temps necessari per passar per això, però podeu veure com vaig ajustar el forn de la torradora a la meva wiki Github.

Pas 3: Configuració del programari

Ara que teniu tot el maquinari configurat, anem a veure com configurar el programari.

Configuració de l'aplicació

Consulteu aquestes instruccions sobre com instal·lar l'aplicació de demostració Reflowduino i com importar les dades desades a Excel des de l'aplicació.

Breu resum:

• Actualment, l'aplicació només és per a Android i és completament de codi obert.
• L’aplicació mostra la temperatura en temps real i la representa gràficament un cop s’inicia el procés de reflux.
• L'aplicació també desa dades després de completar o avortar el procés de reflow i les dades es poden importar a Excel per analitzar-les.

Configuració IDE Arduino

Consulteu aquestes instruccions per configurar Arduino IDE i instal·lar les biblioteques necessàries.

Breu resum:

• Carregueu el codi "Reflowduino_Demo" i seleccioneu "Adafruit Feather 32u4" a Eines -> Taules a Arduino IDE.
• Compileu-lo només per assegurar-vos que teniu totes les biblioteques instal·lades correctament.
• Pengeu el codi al Reflowduino i tingueu en compte que potser haureu de prémer el botó de restabliment del Reflowduino si l'IDE Arduino comença a cercar el port.

Demostració Reflowduino

Consulteu aquestes instruccions sobre com utilitzar el codi de demostració Reflowduino.

Breu resum:

• L’esbós de demostració de Reflowduino permet al Reflowduino treballar juntament amb l’aplicació de demostració mitjançant Bluetooth.
• El Reflowduino llegeix la temperatura del termoparell i envia les dades a l’app mitjançant Bluetooth cada 2 s.
• El Reflowduino utilitza un control de proporció de temps PID per controlar el relé d’estat sòlid durant el procés de reflux.
• Per a una operació independent, comenteu la línia que té "while (! Serial) delay (1);" que espera que s’estableixi una connexió sèrie abans d’executar el codi real.
• Podeu fer que Reflowduino actuï com un teclat configurant la variable "enableKeyboard" a true a prop de la part superior de l'esbós per utilitzar-la amb aquest fitxer de demostració d'Excel. Això farà que el Reflowduino "escrigui" les dades a Excel en temps real quan estigui connectat mitjançant USB. Assegureu-vos que quan inicieu el procés de reflux, el cursor es troba a la primera cel·la disponible (A2) a Excel.

Vídeos de demostració

• Aquest vídeo mostra que Reflowduino introdueix dades a Excel.
• Aquest vídeo mostra el funcionament general de l'aplicació i la configuració del maquinari amb un forn de torradora.
• Aquest vídeo mostra què passa al final del procés de reflux.

Recursos

• Sempre podeu trobar el codi Arduino i el fitxer de demostració Excel més recents per introduir dades en temps real a Github
• També podeu trobar els darrers fitxers d'aplicacions d'Android a Github

Pas 4: Resultats i conclusions

Resultats

S'adjunten un parell de primers plànols que vaig reflotar amb el Reflowduino i una mica de pasta de soldadura a baixa temperatura amb una temperatura de reflux ajustada a 155 ° C (aquesta pasta de soldadura en concret sembla reflotar a una temperatura inferior a la típica de 165 ° C recomanada i Vaig observar que el moviment de reflux començava a produir-se a uns 125 ° C més que a la "temperatura de fusió" anunciada a 138 ° C). Les juntes de soldadura eren perfectes i no hauria pogut demanar res millor.

Fent els vostres propis taulers

Disseny de PCB: per dissenyar PCB, faig servir personalment Autodesk EAGLE, una eina gratuïta però potent que us permet crear ràpidament PCB de qualitat. També té algunes funcions molt interessants, com la sincronització de models 3D del vostre PCB amb Fusion 360.

Prototips de PCB: per obtenir prototips ràpids i assequibles, he trobat que OSH Park ofereix la millor qualitat. Utilitzen un procés sense plom anomenat ENIG que realment xapa els contactes de manera que quedaran molt bé durant molt de temps.

Muntatge de PCB: utilitzeu el Reflowduino per muntar les taules.

Conclusions

En general, el Reflowduino és el maquinari perfecte per controlar qualsevol forn o torradora. Amb el Reflowduino Pro podeu fer un forn de reflux completament funcional amb totes les campanes i xiulets per una mica més de 100 dòlars (amb un forn de torradora de 20 dòlars). Podeu veure algunes observacions tècniques més aquí.

Si us ha agradat aquest projecte, feu un comentari a continuació i no dubteu en fer preguntes, oferir suggeriments o donar comentaris constructius. Si voleu fer alguna cosa, consulteu primer la llista de tasques per obtenir millores que ja s'estan considerant. Actualment estic en procés de reunir les coses per iniciar una campanya d’Indiegogo, així que, si us plau, córrer la veu.

De nou, gràcies per tot el suport, i no ho hauria pogut fer sense tots aquells que han posat en comú els seus propis esforços amb tothom.

• Si t’ha agradat aquest projecte, comparteix, afegeix un cor i vota per Reflowduino.
• Si repliqueu aquest projecte, compartiu els vostres resultats i qualsevol consell que altres persones puguin trobar útils.
• També us pot interessar aquest tutorial de seguiment que he fet sobre l’ús d’un ESP32 i d’un nou mòdul complement Reflowduino32.
• Si teniu cap pregunta, comentari o dubte, no dubteu a fer-los ni compartir-los.

~ Tim