Səth Montaj Lehimində Döngənin Bağlanması: 4 Addım

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:49

Temperaturu idarə etmək dünyanın ən asan işidir. Sobanı yandırın və istədiyiniz temperaturu təyin edin. Səhər sobanı yandırın və termostatı təyin edin. Duşu düzgün etmək üçün isti və soyuq suyu tənzimləyin. Asan! Bəs bu gündəlik tətbiqetmələrdən kənarda temperaturu idarə etmək istəyirsinizsə nə etməli? Normal temperatur aralığından kənarda temperatur istəsəniz və ya dar bir aralığında sabit bir temperatur istəsəniz, çox vaxt öz başınızdasınız.

Mənim vəziyyətimdə, səthə montaj lehimləmə üçün istifadə olunan isti bir lövhənin istiliyinə nəzarət etmək istədim. Başlanğıcda, sabit temperatur təmin etmək üçün nəbz genişliyi modulyasiyasından və tələb olunan temperatur profilini yaratmaq üçün eksperimental olaraq təyin edilmiş parametrlərdən istifadə etdim. Bütün bunları bu Təlimat kitabında oxuya bilərsiniz. Bu sistem işləyir və istiliyin bu şəkildə idarə edilməsi hər şey yaxşıdır, amma çatışmazlıqları var.

Qüsurlar:

• Yalnız mənim xüsusi sobam üçün işləyir. Digərləri oxşardır, lakin eyni deyil və tələb olunan profili hazırlamaq üçün lazım olan parametrləri və vaxtları təyin etmək üçün təcrübələr tələb olunur.
• Fərqli bir profil və ya temperatur istəsəm eyni vəziyyət.
• Lehimləmə prosesi uzun müddət çəkir, çünki sabit temperaturlara yavaş -yavaş yaxınlaşmaq lazımdır.

İdeal olaraq, yalnız bir temperatur-zaman profili təyin edə bilərik, bir düyməyə basa bilərik və nəzarətçi ocağın proqramlaşdırıldığı kimi işləməsinə səbəb olardı. Bunun mümkün olduğunu bilirik, çünki bu cür nəzarətdən istifadə edən bir çox sənaye prosesi var. Sual budur ki, bu evdə asanlıqla və ucuz başa gələ bilərmi?

Güman etdiyiniz kimi, bu Təlimatı yazdığım üçün cavab bəli! Bu Təlimat sizə öz sənaye gücünə malik temperatur tənzimləyicisini necə quracağınızı göstərəcək. Xüsusilə səthə montaj lehimini hədəfləyəcəyəm, amma dəqiq vaxt temperaturu profili tələb edən hər hansı bir proses bu sistemdən istifadə edə bilər.

Qeyd: "Arduino" adını istifadə edərkən, yalnız müəllif hüquqları ilə qorunan Arduinonun özünü deyil, həm də "Freeduino" olaraq bilinən bir çox ictimai istifadəçi versiyasını nəzərdə tuturam. Bəzi hallarda "Ard/Free-duino" ifadəsini istifadə edirəm, lakin bu Təlimatın məqsədləri üçün şərtlər dəyişdirilə bilən hesab edilməlidir.

Ekstremal Səthə Montaj Lehimləmə Təlimatında istifadə olunan temperatur nəzarət sxemi açıq döngə nəzarəti olaraq bilinir. Yəni, keçmişdə istənilən istiliyi yaradan bir dəyərin yenidən istifadə edildikdə eyni temperaturu verəcəyi gözlənilir. Çox vaxt bu doğrudur və istənilən nəticəni verir. Ancaq şərtlər bir az fərqli olarsa, işlədiyimiz qarajın daha soyuq və ya daha isti olduğunu söyləyin, onda gözlənilən nəticəni ala bilməyəcəksiniz.

Temperaturu oxuyub nəzarətçiyə bildirə bilən bir sensorumuz varsa, o zaman qapalı dövrə nəzarətimiz var. Nəzarətçi, istiliyi artırmaq üçün ilkin bir dəyər təyin edə bilər, zaman keçdikcə istiliyə baxa bilər və istilənən temperatura çatana qədər istiliyin daha yüksək və ya aşağı getməsini təmin edə bilər.

Bizim yanaşmamız AVRTiny2313 əsaslı PWM nəzarətçisini daha güclü ATMega əsaslı bir nəzarətçi ilə əvəz etmək olacaq. Proqramlaşdırma Arduino mühitində aparılacaq. Nəticələri göstərmək və nəzarətçini tənzimləmək üçün İşləmə işləyən bir kompüterdən (Linux-Mac-Windows) istifadə edəcəyik.

Sensor üçün Harbor Freight -dan İnfraqırmızı İstilik Sensorundan istifadə edəcəyik. IR sensoru, nəzarətçinin oxuya biləcəyi serial məlumat axını olaraq temperaturu çıxarmaq üçün dəyişdiriləcək. Nəzarətçi olaraq kompüterə (Mac-Linux-Windows) qoşularaq Ard/Free-duino istifadə edəcəyik. Hamımız bitdikdə sistem şəkildəki kimi olacaq. (Çörək taxtanızda daha az kənar dövrə sahib ola bilərsiniz. Yaxşıdır.)

Addım 1: IR Sensorunun dəyişdirilməsi

Ağıllı dostum Scott Dixona, bu alətin necə işlədiyini və serial interfeysini açaraq onu bir nəzarətçi ilə necə faydalı edəcəyini anlamaqda göstərdiyi diqqətli detektiv işinə görə çox təşəkkür edirəm.

Başlayacağımız cihaz Harbor Freight Part Number: 93984-5VGA-dır. Təxminən 25 dollara başa gəlir. Zəmanəti almaqdan narahat olmayın.:)} Budur link. Şəkil 1 və 2 Ön və Arxa Görünüşləri göstərir. Şəkil 2 -də olan oxlar, korpusu birləşdirən vintlərin harada olduğunu göstərir. Şəkil 3, vintlər çıxarıldıqda və qutu açıldıqda qutunun içini göstərir. Lazer göstərici modulu yəqin ki, çıxarıla bilər və digər layihələr üçün istifadə oluna bilər, baxmayaraq ki, bunu hələ etməmişəm. Lövhəni lehimləmək üçün çıxarmaq istəyirsinizsə, oxlar çıxarmaq üçün vintləri göstərir (bu şəkildəki vintlər çıxarılıb). Kabelinizin korpusdan çıxması üçün bir kəsik edilməli olan sahə də göstərilmişdir. Həmçinin baxın Şəkil 5. Lövhə çıxarılarkən və ya heç olmasa telləri lehimləməzdən əvvəl kəsiklər edin. Bu şəkildə daha asandır.;)} Şəkil 4 -də tellərin harada lehimli olacağı göstərilir. Kassanı bağladığınız zaman hansı telin olduğunu bilmək üçün hər bir əlaqə məktubuna diqqət yetirin. Şəkil 5, yerində lehimlənmiş və kəsilmiş yerdən keçən telləri göstərir. İndi çantanı bir araya gətirə bilərsiniz və alət əməliyyatdan əvvəl olduğu kimi işləməlidir. Kabellərdəki bağlayıcıya diqqət yetirin. Əslində nəzarətçimə qoşulmaq üçün daha uzun tellərdən istifadə edirəm. Kiçik bir tel, kiçik bir bağlayıcı istifadə edirsinizsə və telləri qısa tutursanız, istəsəniz və alət dəyişdirilməmiş görünsə, hamısını geri bağlaya bilərsiniz. Scott, bu cihazın interfeysi üçün bir proqram da yaratdı. Detalları bilmək istəyirsinizsə bu sənəddən istifadə etdi. Bu belədir! İndi -33 ilə 250 C arasında işləyəcək bir IR temperatur sensoru var.

Addım 2: Nəzarət üçün proqram

Faydalı olduğu kimi, IR temperatur sensoru sistemin yalnız bir hissəsidir. İstiliyi idarə etmək üçün üç maddə tələb olunur: istilik mənbəyi, temperatur sensoru və sensoru oxuya bilən və istilik mənbəyinə əmr verə bilən nəzarətçi. Bizim vəziyyətimizdə, isti plitə istilik mənbəyidir, İQ temperatur sensoru (son addımda dəyişdirildiyi kimi) bizim sensorumuzdur və müvafiq proqramla işləyən Ard/Free-duino nəzarətçidir. Bu Təlimat üçün bütün proqramlar Arduino paketi və İşləmə paketi olaraq yüklənə bilər.

IR_PID_Ard.zip faylını yükləyin. Arduino qovluğunda açın (ümumiyyətlə Sənədlərim/Arduino). PID_Plotter.zip faylını yükləyin. İşləmə qovluğunda açın (ümumiyyətlə Sənədlərim/İşləmə). Fayllar artıq müvafiq eskiz kitablarında olacaq.

İstifadə edəcəyimiz proqram əvvəlcə Tim Hirzel tərəfindən yazılmışdır. İnterfeys İQ sensoruna əlavə edilərək dəyişdirilir (Scott Dixon tərəfindən verilir). Proqram, PID alqoritmi olaraq bilinən bir idarəetmə alqoritmini tətbiq edir. PID, Proportional - Integral - Derivative deməkdir və sənaye temperatur nəzarətində istifadə olunan standart alqoritmdir. Bu alqoritm Tim Hirzelin proqram təminatına əsaslandığı Tim Wescott tərəfindən yazılmış əla bir məqalədə təsvir edilmişdir. Yazını buradan oxuyun.

Alqoritmi tənzimləmək üçün (qeyd olunan məqalədə bu barədə oxuyun) və hədəf temperatur parametrlərini dəyişdirmək üçün Tim Hirzel tərəfindən hazırlanmış bir İşləmə eskizindən istifadə edəcəyik. Qəhvə dənələrini qovurmaq üçün hazırlanmışdır (başqa bir temperatur nəzarət tətbiqi) və Bare Bones Coffee Controller və ya BBCC adlanır. Ad bir yana, səthə montaj lehimləmə üçün əla işləyir. Orijinal versiyanı buradan yükləyə bilərsiniz.

Proqram təminatının dəyişdirilməsi

Aşağıda Arduino və İşləmə ilə tanış olduğunuzu düşünürəm. Əgər belə deyilsə, hər şey anlamlı olana qədər dərslərdən keçməlisiniz. Bu Təlimatlandırmaya Şərhlər yazdığınızdan əmin olun və kömək etməyə çalışacağam.

PID nəzarətçisi Arduino/Freeduino üçün dəyişdirilməlidir. İQ sensorundan olan saat xətti kəsmə pininə bağlanmalıdır. Bir Arduino -da bu 1 və ya 0 ola bilər. Müxtəlif növ Freeduinoslarda mövcud olan hər hansı bir kəsilmədən istifadə edə bilərsiniz. Məlumat xəttini sensordan yaxınlıqdakı başqa bir pinə bağlayın (D0 və ya D1 və ya seçdiyiniz başqa bir pin kimi). İsti plitəyə nəzarət xətti hər hansı bir rəqəmsal pindən gələ bilər. Xüsusi Freeduino klonumda (burada təsvir edin), saat üçün D1 və əlaqəli kəsilməni (1), məlumatlar üçün D0 və isti plitə nəzarət xətti üçün B4 istifadə etdim.

Proqramı yüklədikdən sonra Arduino mühitinizi işə salın və Fayl/Sketchbook menyu maddəsindən IR_PID açın. Pwm sekmesinin altında, HEAT_RELAY_PIN -i Arduino və ya Freeduino variantınıza uyğun olaraq təyin edə bilərsiniz. Temp sekmesinin altında eyni şeyi IR_CLK PIN, IR_DATA PIN və IR_INT üçün də edin. Tərtib etməyə və yükləməyə hazır olmalısınız.

Eynilə, İşləmə mühitinizə başlayın və PID_Plotter eskizini açın. BAUDRATE -ı düzgün dəyərə uyğunlaşdırın və Serial.list () [1] -də istifadə olunan indeksi sisteminiz üçün doğru dəyərə təyin etdiyinizə əmin olun (portum indeks 1 -dir).

Addım 3: Hər şeyi bağlayın

İsti plitə AC idarəetmə sistemi, artıq qeyd olunan Extreme Surface Mount Lehimləmə Təlimatında ətraflı təsvir edilmişdir və ya öz SSR -ni (bərk hal rölesi) satın ala bilərsiniz. İsti plitə yükünün kifayət qədər marjla idarə edə biləcəyinə əmin olun, məsələn, 20 ilə 40 vat arasında, çünki Çinlilər tərəfindən edilən testlər arzuolunan bir şey buraxa bilər. Təlimatçımdan qaynar plitə AC nəzarətçisindən istifadə edirsinizsə, Ard/Free-duino üzərindəki idarəetmə girişindəki rezistordan yerə və nəzarət çıxışından (B4 və ya seçdiyiniz hər hansı bir şeyə) nəzarət siqnalına keçin. Giriş. Nəzarətçinin şəklinə baxın. Sarı tullanan Nəzarət Siqnal Girişidir və yaşıl tullanan Yerə gedir. Çıxış pinində yanıb -sönən işığı (yerə dirənçlə aparılmış) istifadə etməyi sevirəm, buna görə də nə vaxt açıldığını bilirəm. Keçidinizi göstərildiyi kimi led ilə port arasında bağlayın. Teensy ++ Bağlanma Diaqramına baxın.

İndi IR temperatur sensörünü sobanızın üstündə tutmaq üçün bir dəstək qurun. Şəkil nə etdiyimi göstərir. Sadə, lakin möhkəm bir qayda. Yanan hər şeyi sobadan yaxşı uzaqlaşdırın; Sensor plastikdir və lövhənin səthindən 3 düym yuxarıda görünür. Sensorunuzdakı bağlayıcıdan Ard/Free-duino cihazınızdakı uyğun pinlərə qədər tellər çəkin. IR sensoru üçün əlaqələr Teensy ++ Hookup Diaqramında göstərilmişdir. Bunları Ard/Free-duino üçün lazım olduğu kimi uyğunlaşdırın.

Mühüm Təhlükəsizlik Qeyd: IR sensoru, hədəf almağa kömək edən bir LED göstəricisinə malikdir. Mənim kimi pişikləriniz varsa, göstərici təqib etməyi sevirlər. İstifadə edərkən pişiklərinizin isti lövhəyə tullanmaması üçün ledi bəzi qeyri -şəffaf lentlə örtün.

Qaynar plitə AC nəzarətçisini 120V -ə bağlamadan əvvəl, sistemi sınamaq və temperatur üçün ilkin hədəf dəyərləri təyin etmək üçün burada. İstiliyin dərhal başlamaması üçün hədəf 20 ° C temperatur təklif edirəm. Bu dəyərlər EEPROM -da saxlanılacaq və növbəti dəfə istifadə ediləcək, buna görə də bir lehimləmə seansını bitirdikdə hədəf temperatur olaraq həmişə aşağı bir dəyər saxladığınızdan əmin olun. İstilik tənzimləyicisini əvvəlcə sobadan çıxarılaraq işə salmaq yaxşı bir fikirdir. Qoşmadan əvvəl hər şeyin işlədiyinə əmin olun.

Serial portunuzu Arduino -ya qoşun və işə salın. Arduino eskizini tərtib edin və yükləyin. Nəzarətçi ilə qarşılıqlı əlaqə qurmaq və nəticələri göstərmək üçün İşləmə eskizinə başlayın. Bəzən Arduino eskizi İşləmə eskizi ilə sinxronizasiya olunmur. Bu baş verdikdə, İşləmə eskizinin konsol pəncərəsində "Yeniləmə yoxdur" mesajını görəcəksiniz. İşləmə eskizini dayandırın və yenidən başladın və hər şey qaydasında olmalıdır. Yoxdursa, aşağıdakı Sorun Giderme bölümünə baxın.

İşdə nəzarətçi üçün əmrlər. "Delta", bir parametrin əmr edildikdə dəyişəcəyi məbləğdir. Əvvəlcə istifadə etmək istədiyiniz delta dəyərini təyin edin. Sonra bu deltadan istifadə edərək istədiyiniz parametri tənzimləyin. Məsələn, delta 10 etmək üçün + və - istifadə edin. Sonra hədəf temperatur ayarını 10 dərəcə C artırmaq üçün T (böyük hərf "T") və ya hədəf temperaturu 10 dərəcə azaltmaq üçün t (kiçik hərf "t") istifadə edin.. Əmrlər:

+/-: deltanı on P/p nisbətində tənzimləyin: yuxarı/aşağı p qazancını delta ilə I/i: yuxarı/aşağı tənzimləmək i qazancını delta ilə D/d: yuxarı/aşağı tənzimləmək d qazancını delta T/t ilə: yuxarı/aşağı müəyyən edilmiş tempi delta h ilə tənzimləyin: kömək ekranını yandırın və söndürün R: dəyərləri sıfırlayın - idarəedicini ilk dəfə işə salanda bunu edin

Temperatur yeniləmələrini əldə etdikdən sonra, eskizin qrafik pəncərəsi şəkildəki kimi olmalıdır. Təsvir edilən bəzi əmrləri olan ekranda böyük bir boz sahə varsa, onu silmək üçün sadəcə "h" yazın. İlk dəfə başladığınız zaman, ilkin dəyərləri sıfırlamanız istənə bilər. Davam et və bunu et. Sağ üst küncdəki dəyərlər mövcud oxunuşlar və parametrlərdir. "Məqsəd" cari hədəf temperaturdur və yuxarıda təsvir edildiyi kimi "t" əmri ilə dəyişdirilir. "Curr", sensordan gələn mövcud temperatur göstəricisidir. "P", "I" və "D" PID nəzarət alqoritmi üçün parametrlərdir. Dəyişdirmək üçün "p", "i" və "d" əmrlərindən istifadə edin. Bir azdan bunları müzakirə edəcəyəm. "Pow", PID nəzarətçisindən isti plitə arasındakı güc əmridir. 0 (hər zaman sönür) ilə 1000 (həmişə açıq) arasındakı bir dəyərdir.

Əlinizi sensorun altına qoysanız, temperaturun (Curr) oxunuşunun qalxdığını görməlisiniz. İndi hədəf temperaturunu artırsanız, gücün (Pow) dəyərinin artdığını və çıxış ledinin yanıb -sönəcəyini görəcəksiniz. Hedef temperaturu artırın və çıxış led daha uzun qalacaq. İsti plitə bağlandıqda və işləyərkən, hədəf temperaturun artması, sobanın açılmasına səbəb olacaq. Mövcud temperatur hədəf istiliyinə yaxınlaşdıqca, vaxt azalacaq ki, hədəf istiliyinə minimum həddindən artıq atəşlə yaxınlaşsın. Sonra, vaxtında təyin olunan temperaturu saxlamaq üçün kifayət edəcək.

PID alqoritmi üçün parametrləri necə quracağınız burada. İstifadə etdiyim dəyərlərlə başlaya bilərsiniz. P 40, I 0.1 və D 100. Sistemim, 5 dərəcədən aşağı aşma ilə təxminən 30 saniyədə 50C bir addım atacaq. Sisteminiz əhəmiyyətli dərəcədə fərqli işləyirsə, onu tənzimləmək istəyəcəksiniz. Bir PID nəzarətçisini tənzimləmək çətin ola bilər, ancaq yuxarıda göstərilən məqalədə bunun necə çox təsirli bir şəkildə ediləcəyi izah edilir.

İndi əsl şeyin vaxtıdır. İsti lövhəni, Aşırı Səthə Montaj Lehimləmədə təsvir edildiyi kimi, AC plitə AC nəzarətçisinə qoşun. Oradakı bütün xəbərdarlıqları da oxuduğunuzdan əmin olun. İstilik sensörünüzü, ocağınızın təxminən 3 düym üstündə və birbaşa ona işarə edərək yerləşdirin. Ard/Free-duino-nu gücləndirin. Bütün əlaqələrin düzgün olduğundan və proqramınızın (PID nəzarətçisi və izləmə proqramı) düzgün işlədiyindən əmin olun. Hədəf temperaturunu 20 C-ə qoyun. Sonra istiliyi 40 C-ə qaldırın. İsti plitə açılmalı və temperatur 40C +/- 2 C-ə qədər yüksəlməlidir. İndi performansı müşahidə edərkən istiliyi artırmağa cəhd edə bilərsiniz. sisteminizin. Lövhənin soyumasının onu qızdırmaqdan daha çox vaxt çəkdiyini görəcəksiniz.

Giderme

İşləmə eskizi işləmirsə və ya temperaturu yeniləmirsə, İşlənmə eskizini dayandırın və seriyalı bir terminal işə salın (məsələn, Windows -da Hyperterminal). Boşluq çubuğuna vurun və geri qayıt. Arduino, mövcud temperatur oxunuşu ilə cavab verməlidir. İstədiyiniz cavabı alana qədər baud dərəcəsi və s. Parametrlərini tənzimləyin. Bu işə başladıqdan sonra, İşləmə eskizi işləməlidir. Hələ də probleminiz varsa, pin tapşırıqlarınızın fiziki naqillərinizlə razılaşdığınızdan və güc sensoru ilə torpağı temperatur sensörünün müvafiq pinlərinə bağladığınızdan əmin olun.

Addım 4: Səthə Montaj Lehimləmə

Bu Təlimat kitabında təsvir olunan temperatur nəzarət sistemindən istifadə edərək, Aşırı Səthə Lehimləməni iki yolla yaxşılaşdırır. Birincisi, temperatur nəzarəti daha dəqiq və əhəmiyyətli dərəcədə daha sürətlidir. 6 dəqiqə ərzində 120C -dən 180C -ə qədər yavaş bir eniş əldə etmək əvəzinə, 180C -ə sürətlə gedə bilərik, 2-3 dəqiqə saxlaya bilərik və təxminən bir dəqiqə ərzində 220C -dən 240C -ə qədər sürətlə gedə bilərik. Hələ də lehim axdıqda və enerjini söndürdükdə və ya hədəf temperaturunu tez bir zamanda aşağı saldıqda nöqtəni gözləməliyik. Temperatur çox yavaş aşağı düşdüyündən, temperaturu 210C -dən aşağı soyuduqdan sonra sxemlərimi ocaqdan çıxarıram. Onları metal deyil, taxta və ya taxta bir parça qoyun. Metal onların çox tez soyumasına səbəb ola bilər. Plitənin müəyyən yerlərdə kifayət qədər istiləşməsi üçün hədəf temperaturunu 250C -dən yuxarı qaldırmaq lazım ola biləcəyini unutmayın. Plitə bütün səthdə tək bir temperatura çatmayacaq, ancaq müəyyən yerlərdə digərlərindən daha soyuq olacaq. Bunu təcrübə edərək öyrənəcəksiniz.

İkinci təkmilləşdirmə sahəsi, lehimləmə dövrləri arasındakı vaxtın azalmasıdır. Açıq döngə sistemi ilə, yeni bir lehimləmə dövrünə başlamaq üçün sobanın otaq istiliyinə (təxminən 20C) qədər soyumasını gözləməli oldum. Bunu etməsəydim, temperatur dövrü düzgün olmazdı (ilkin şərtlərin dəyişməsi). İndi yalnız 100C ətrafında sabit bir temperatur gözləmək lazımdır və yeni bir dövrəyə başlaya bilərəm.

İndi istifadə etdiyim temperatur dövrü yuxarıda nəzərdə tutulur, amma burada tam olaraq belədir. 100C -də başlayın. Lövhələrinizi isinmək üçün iki -üç dəqiqə isti plitə üzərinə qoyun - böyük komponentlərlə daha uzun. Hədəf istiliyini 180C -ə qoyun. Bu temperatura bir dəqiqədən az müddətdə çatılır. Burada 2 ½ dəqiqə saxlayın. Hədəfinizi 250C -ə qoyun. Bütün lehim axan kimi hədəf temperaturunu təxminən 100C -ə endir. Plitənizin temperaturu yüksək qalacaq. 210C -ə düşən kimi və ya 1 dəqiqəlik vaxt bitdikdə lövhələrinizi isti taxtadan perfboard və ya taxta bir soyutma platformasına sürüşdürün. Lehimləmə aparılır.

Fərqli bir temperatur profili istifadə etmək istəyirsinizsə, bu idarəetmə sistemi ilə buna nail olmaqda çətinlik çəkməməlisiniz.

İstilik plitənizin üstündəki temperatur sensörünün mövqeyi ilə təcrübə aparmaq istəyə bilərsiniz. İsti plitənin bütün sahələrinin eyni temperatura eyni anda çatmadığını gördüm. Sensorunuzu harada yerləşdirdiyinizə görə, lehim axını üçün lazım olan əsl vaxt və temperatur dəyişə bilər. Bir resept hazırladıqdan sonra təkrar edilə bilən nəticələr üçün sensorun eyni mövqeyini istifadə edin.

Xoşbəxt Lehimləmə!