DIY Reflow-Ofen mit Reflowduino - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:19

Das Reflowduino ist ein All-in-One-Arduino-kompatibles Controller-Board, das ich persönlich entworfen und gebaut habe, und es kann einen Toaster-Ofen leicht in einen PCB-Reflow-Ofen verwandeln! Es verfügt über einen vielseitigen ATmega32u4-Mikroprozessor mit Micro-USB-Programmierschnittstelle, eine integrierte MAX31855-Thermoelementschnittstelle vom Typ K mit Rauschfilterung, Bluetooth Low Energy (BLE 4.0) für die einfache Kommunikation mit einem Mobilgerät, LiPo-Akkuladung und Statusanzeige, eine optionale Solid- Zustandsrelais und ein Piezo-Summer zum Abspielen Ihrer Lieblingstitelsongs. Besser noch, ich habe all dies als vollständig Open Source veröffentlicht, damit jeder es genießen kann, einschließlich EAGLE-PCB-Dateien, Arduino IDE-Beispielcode, Beispiel-Android-App für die Bluetooth-Steuerung und vollständige Tutorials zum Ändern eines Toasterofens, um mit dem Kochen zu beginnen '!

Wenn Sie ein Reflowduino oder das Sidekick Relay Modul bestellen möchten, besuchen Sie bitte meine Website!

Für die vollständige Dokumentation, Quelldateien, Schaltpläne und umfassendere Informationen zum Reflowduino besuchen Sie bitte die offizielle Github-Seite hier.

Jetzt fangen wir an!

Schritt 1: Sammeln Sie Ihre Teile

Liste der Einzelteile

• Reflowduino Pro ORReflowduino Basic + Solid-State-Relais (ich werde das Sidekick-Relaismodul verwenden)
• Thermoelement vom Typ K (im Lieferumfang des Reflowduino enthalten)
• Reflowduino-Stromquelle: LiPo-Akku, 5V Micro-USB (von einem Laptop oder Adapter) oder beides!
• Toaster-Ofen ODER Kochplatte (Ich habe diesen 1100-W-Toaster verwendet, als er etwa 20 US-Dollar kostete)
• Schraubendreher (zum Zerlegen des Toasters)
• Kleiner Schlitzschraubendreher (für die Schraubklemmen)
• Smartphone oder Bluetooth-fähiges Gerät. Derzeit ist nur eine Android-Version der App verfügbar
• Optional: ein Laptop zum Sammeln und Darstellen von Daten in Echtzeit über Excel! Sie müssen das Reflowduino über Micro-USB mit dem Laptop verbinden, damit dies funktioniert.

Die folgenden Elemente werden nur benötigt, wenn Sie viele Anpassungen an Ihrem Reflow-Ofen-Build vornehmen möchten (in den meisten Fällen nicht erforderlich):

• Kabelschneider
• Lötkolben und Lot
• 14-18 AWG-Draht (Litze ist einfacher zu handhaben)
• Schrumpfschlauch in entsprechender Größe zum Isolieren von Drähten. Hängt von deiner Einrichtung ab.
• Schutzbrille (Bleiben Sie sicher, wir haben es hier mit Netzspannungen zu tun!)
• Handschuhe (das Blech von Toasteröfen kann scharf sein und überall mit Schrauben überfahren werden!)

Sicherheitshinweis: Wenn Sie ein Anfänger in der Elektronik sind oder nicht über die richtige Erfahrung im Umgang mit Netzspannung verfügen, würde ich vorschlagen, dass Sie sich entweder nicht damit herumschlagen, einen Fachmann konsultieren oder weiterlernen, bis Sie ausreichend geübt sind ! Ich hafte nicht für Missgeschicke, die durch den Missbrauch der Reflowduino-Leiterplatten oder der zugehörigen Komponenten und des elektrischen Systems (einschließlich Netzstrom, Leistungsschalterfelder usw.) auftreten können. Treffen Sie bei Bedarf alle Sicherheitsvorkehrungen. Darüber hinaus wird nicht empfohlen, das gleiche Gerät zum Aufschmelzen von PCBs wie zum Garen von Lebensmitteln zu verwenden. Dies kann zu einer Lebensmittelvergiftung führen, insbesondere wenn Sie bleihaltiges Lot für Ihre Leiterplatten verwenden. Sie sind für Ihre Handlungen voll verantwortlich und führen diese auf eigenes Risiko durch!

Davon abgesehen, DIY weg meine Freunde … viel Spaß und bleiben Sie sicher!

Reflowduino & der Sidekick

HINWEIS: Es gibt jetzt auch ein Zusatzmodul namens "Reflowduino32" für ein ESP32-Entwicklungsboard, um auch einen Reflow-Ofen drahtlos zu steuern. Die vollständige Dokumentation finden Sie auf der Reflowduino-Github-Seite sowie in diesem ESP32-Reflow-Ofen-Tutorial!

Zunächst einmal gibt es zwei Versionen des Reflowduino: Basic und Pro, und je nach Ihrer speziellen Anwendung möchten Sie möglicherweise die eine oder andere auswählen. Als nächstes habe ich ein handliches Solid-State-Relaismodul namens Solid-State Sidekick hergestellt, das die gesamte Netzverkabelung für Sie übernimmt und das Löten vollständig überflüssig macht. Stecken Sie das Gerät einfach direkt in den Sidekick sowie die beiden Relais-Eingangskabel vom Reflowduino und schon sind Sie fertig!

Nachfolgend finden Sie eine Zusammenfassung Ihrer verfügbaren Optionen:

1. Reflowduino Pro
2. Reflowduino Basic + Solid-State-Sidekick
3. Reflowduino Basic + anderes Solid-State-Relais (wählen Sie Ihr eigenes)
4. Andere Arduino-kompatible Platine + Thermoelement-Schnittstelle + Thermoelement + Bluetooth-Modul + Solid-State-Sidekick (oder anderes Relais) + LiPo-Akku "Rucksack" (optional)

Bei der ersten Option ist das Relais bereits an Bord des Reflowduino montiert. Dies ist eine rundum gute Option, um alle gängigen Toasteröfen oder Kochplatten zu steuern, insbesondere wenn Sie die Drähte selbst löten und etwas Geld sparen möchten.

Die zweite Option ist bei weitem die einfachste (und sicherste) Option und erfordert kein Löten oder Anpassen des Geräts, es sei denn, Sie möchten es wirklich, da das Sidekick-Relaismodul über das Halbleiterrelais sowie alle Vorkehrungen für Sie verfügt Schließen Sie einfach Dinge an, indem Sie sie einstecken. Ja, Sie haben richtig gehört! Dies bedeutet, dass Sie jeden Toaster steuern können, ohne ihn zu öffnen!

Die dritte Option ist, wenn Sie lieber Ihr eigenes Halbleiterrelais wählen möchten, vielleicht mit einer höheren Stromkapazität oder aus einem anderen Grund wie einer benutzerdefinierten Montagekonfiguration (wer weiß?).

Die letzte Option ist für diejenigen, die vielleicht schon viele Teile herumliegen und schnell etwas zusammenbauen möchten, ohne etwas Neues zu kaufen, was auch völlig in Ordnung ist! Sie können Arduino zusammen mit so etwas wie dieser Thermoelement-Breakout-Platine und natürlich dem Thermoelement selbst verwenden. Um die Demo-App nutzen zu können, benötigen Sie auch ein HM-10 Bluetooth-Modul, es sei denn, Sie möchten die drahtlose Kommunikation weglassen und die Daten über einen Computer in Excel grafisch darstellen. Beachten Sie, dass Sie den Democode je nach den von Ihnen ausgewählten Teilen möglicherweise an Ihre Bedürfnisse anpassen müssen.

Ressourcen:

• Klicken Sie hier für schnelle Reflowduino-Spezifikationen.
• Klicken Sie hier für eine Beschreibung der Reflowduino-Pinbelegungen

Halbleiterrelais

Wenn Sie das Reflowduino Pro verwenden, können Sie diesen Abschnitt überspringen, aber wenn Sie das Reflowduino Basic verwenden, müssen Sie entweder den Sidekick besorgen oder Ihr eigenes Relaismodul auswählen. Achten Sie bei der Auswahl Ihrer eigenen auf Folgendes:

• Relaistyp: muss ein Halbleiter sein, nicht nur ein herkömmliches Kontaktrelais. Möglicherweise können Sie für unsere spezielle Anwendung mit einem herkömmlichen Relais davonkommen (da wir eine zeitproportionale Steuerung verwenden, keine kontinuierliche PWM), aber dies wird nicht garantiert oder empfohlen. Außerdem hören Sie jedes Mal, wenn das Relais schaltet, "klicken", was ärgerlich sein kann.
• Opto-Isolation: Suchen Sie aus Sicherheitsgründen nach einer optisch isolierten. Dies bedeutet, dass Sie sicher sein können, dass Ihr Arduino nicht von 120 V / 240 VAC gezapft wird!
• Steuerspannung: muss mit 3,3 V oder 5 V kompatibel sein
• Ausgangsleistung: muss die Strommenge verarbeiten, die Ihr Gerät verbraucht. Für jedes US-Gerät (das legal verwendet wird) sind 15 A/120 VAC alles, was Sie jemals brauchen werden, da die Unterbrecher bei 15 A ausgelöst werden.

Das optoisolierte Solid-State-Relais des Reflowduino Pro hat eine Steuerspannung von 3-15VDC und kann bei entsprechender Konvektionskühlung bis zu 25A/240VAC verarbeiten. Unter normalen Umständen kann es 10A/240VAC oder 20A/120VAC verarbeiten, was für alle US-Geräte gut genug ist und für die meisten 240VAC-Geräte ausreichend sein sollte.

Ressourcen:

Datenblatt zum Halbleiterrelais PF240D25R von Reflowduino

Toaster-Ofen oder Kochplatte

Bei der Auswahl eines Toasterofens ist es wichtig, einen Toaster auszuwählen, der die richtige Größe für Ihre Anwendung hat, denn kleiner bedeutet eine höhere Effizienz beim Aufheizen! Größere funktionieren jedoch auch, überprüfen Sie einfach die Bewertungen, um sicherzustellen, dass es nicht kompletter Müll ist. Ich persönlich kaufte dieses von Walmart für etwa 21 US-Dollar einschließlich Steuern, als es zum Verkauf stand.

Es ist auch eine gute Idee, sicherzustellen, dass Sie eine flache Metallschale haben, auf der die Platine sitzen kann. Viele Toasteröfen (einschließlich des von mir gekauften!) werden mit Schalen geliefert, die Unebenheiten und Grillmuster aufweisen, und dies ist definitiv nicht ideal für das PCB-Reflow, da dies zu thermischen Ungleichmäßigkeiten auf der Platine führt. Ich hatte jedoch Glück, denn die Auffangschale war perfekt für das, was ich brauchte, also warf ich einfach den Metallgrill und die Kochpfanne weg, die mitgeliefert wurden.

Bei Kochplatten ist es ebenso wichtig, eine mit einer ebenen Oberfläche zu wählen. Die meisten Kochplatten haben einen vertieften kreisförmigen Bereich in der Mitte der Platte, der nicht wünschenswert ist. Versuchen Sie also, diesen Bereich zu minimieren, damit Sie den bestmöglichen Platz zum Platzieren Ihrer PCBs haben. Wählen Sie außerdem eine Kochplatte mit nur einem einzigen Knopf (Temperaturregelung), da Sie sie auf diese Weise nicht einmal öffnen müssen, um die Verkabelung zu optimieren!

Weitere Informationen zu diesem Thema finden Sie auf der Github-Wiki-Seite.

Schritt 2: Verdrahten Sie es

Jetzt, da Sie die Teile haben, ist es Zeit, alles zu verkabeln! Es gibt viele Möglichkeiten, einen Toaster zu enthäuten, also hören Sie zu und lesen Sie unbedingt den zuvor genannten Sicherheitshinweis!

Heiße Teller

Bei jedem Gerät besteht das Hauptprinzip darin, die stromführende Leitung des Netzkabels umzuschalten, indem Sie das Relais in Reihe mit der stromführenden Leitung schalten und bei Bedarf die Bedienknöpfe des Geräts umgehen. Bei Kochplatten mit einem einzigen Temperaturregler müssen Sie nicht einmal die Kochplatte selbst drehen; Sie können den Regler einfach auf HIGH (maximale Einstellung) drehen und schon kann es losgehen! Dadurch wird sichergestellt, dass die Kochplatte mit Strom versorgt wird (der Kontakt im Inneren der Kochplatte wird geschlossen), wenn das Relais eingeschaltet wird.

Bei dauerhaften Installationen können Sie entweder das Netzkabel durchschneiden und aufspleißen, oder Sie können dies von den Netzkabelkontakten aus tun. Achten Sie auch hier immer darauf, alle Anschlüsse richtig zu isolieren. Folgen Sie dem allgemeinen Schema im ersten Bild und Sie sollten bereit sein, umzufließen!

Bitte beachten Sie, dass ich Krokodilklemmen und ein weiteres Netzkabel (mit Krokodilklemmen an den Enden) nur zum Testen verwendet habe. Dies wird nicht empfohlen und sollte nur für vorübergehende Tests verwendet werden. Für dauerhaftere Installationen sollten Sie alles löten und isolieren oder den Sidekick verwenden, um alles anzuschließen.

Toasteröfen

Toasteröfen werden mit genau dem gleichen Konzept wie die Kochplatte gesteuert, da Sie sie normalerweise steuern können, ohne die Verkabelung zu berühren, indem Sie einfach den Temperaturknopf auf Maximum stellen, die Einstellung auf "Bake" drehen, sodass beide Heizfäden eingeschaltet sind, und auf Maximum stellen den Timer aus. Je nach Toaster haben Sie möglicherweise auch eine "Stay On"-Funktion, damit Sie sich keine Sorgen machen müssen, dass der Timer abläuft!

Wenn Sie es jedoch immer noch auseinandernehmen möchten, die Verkabelung optimieren, um die Regler zu umgehen und benutzerdefinierte Steuerelemente im Namen der Wissenschaft hinzuzufügen, können Sie es immer noch! Zum Glück ist das Prinzip auch dann, wenn Sie es auseinandernehmen möchten, immer noch sehr einfach: Sie müssen alle Knöpfe, die mit der stromführenden Leitung verbunden sind, trennen und alle Heizfäden an der stromführenden Leitung befestigen, damit sie mit voller Stärke richtig leuchten wenn Sie das Netzkabel in die Wand stecken.

In diesem Instructable werde ich mir nicht die Zeit nehmen, dies durchzugehen, aber Sie können sehen, wie ich meinen Toaster auf meinem Github-Wiki optimiert habe.

Schritt 3: Software-Setup

Nachdem Sie nun die gesamte Hardware eingerichtet haben, gehen wir durch, wie Sie die Software einrichten.

App-Einrichtung

In diesen Anweisungen erfahren Sie, wie Sie die Reflowduino-Demo-App installieren und gespeicherte Daten aus der App in Excel importieren.

Kurze Zusammenfassung:

• Die App gibt es derzeit nur für Android und ist komplett Open Source!
• Die App zeigt die Temperatur in Echtzeit an und stellt sie grafisch dar, sobald der Reflow-Prozess eingeleitet wird.
• Die App speichert auch Daten, nachdem der Reflow-Prozess abgeschlossen oder abgebrochen wurde und die Daten können zur Analyse in Excel importiert werden!

Arduino IDE-Setup

Lesen Sie diese Anweisungen zum Einrichten der Arduino IDE und zum Installieren der erforderlichen Bibliotheken.

Kurze Zusammenfassung:

• Laden Sie den Code "Reflowduino_Demo", wählen Sie "Adafruit Feather 32u4" unter Tools -> Boards in Arduino IDE.
• Kompilieren Sie es nur, um sicherzustellen, dass alle Bibliotheken korrekt installiert sind.
• Laden Sie den Code auf das Reflowduino hoch und denken Sie daran, dass Sie möglicherweise die Reset-Taste auf dem Reflowduino drücken müssen, wenn die Arduino-IDE mit der Suche nach dem Port beginnt.

Reflowduino-Demo

Lesen Sie diese Anweisungen zur Verwendung des Reflowduino-Democodes.

Kurze Zusammenfassung:

• Die Reflowduino Demo-Skizze ermöglicht es Ihrem Reflowduino, über Bluetooth mit der Demo-App zusammenzuarbeiten.
• Der Reflowduino liest die Temperatur vom Thermoelement und sendet die Daten alle 2s per Bluetooth an die App.
• Der Reflowduino verwendet die PID-Zeitproportionalsteuerung, um das Halbleiterrelais während des Reflow-Prozesses zu steuern.
• Kommentieren Sie für den Standalone-Betrieb die Zeile mit "while (!Serial) delay(1);" aus. die auf den Aufbau einer seriellen Verbindung wartet, bevor der eigentliche Code ausgeführt wird.
• Sie können das Reflowduino als Tastatur fungieren lassen, indem Sie die Variable "enableKeyboard" am oberen Rand der Skizze für die Verwendung mit dieser Excel-Demodatei auf "true" setzen. Dadurch "tippt" das Reflowduino die Daten in Echtzeit in Excel ein, wenn es über USB angeschlossen ist. Stellen Sie nur sicher, dass sich Ihr Cursor beim Starten des Reflow-Prozesses in der ersten verfügbaren Zelle (A2) in Excel befindet!

Demo-Videos

• Dieses Video zeigt, wie Daten vom Reflowduino in Excel eingegeben werden.
• Dieses Video zeigt die allgemeine Bedienung der App und die Hardwareeinrichtung mit einem Toaster.
• Dieses Video zeigt, was am Ende des Reflow-Prozesses passiert.

Ressourcen

• Auf Github finden Sie immer den neuesten Arduino-Code und die Excel-Demodatei für die Echtzeit-Dateneingabe
• Sie finden die neuesten Android-App-Dateien auch auf Github

Schritt 4: Ergebnisse & Schlussfolgerungen

Ergebnisse

Im Anhang sind ein paar Nahaufnahmen einer Platine, die ich mit dem Reflowduino und etwas Niedertemperatur-Lötpaste mit einer auf 155°C eingestellten Reflow-Temperatur reflowed habe (diese spezielle Lötpaste scheint bei einer niedrigeren Temperatur als den typischen empfohlenen 165°C aufzuschmelzen, und Ich habe beobachtet, dass die Reflow-Bewegung bei etwa 125 ° C statt bei der angekündigten „Schmelztemperatur“von 138 ° C auftrat. Die Lötstellen waren perfekt, und ich hätte mir nichts Besseres wünschen können!

Erstellen Sie Ihre eigenen Boards

PCB-Design: Für das Design von PCBs verwende ich persönlich Autodesk EAGLE, ein kostenloses, aber leistungsstarkes Tool, mit dem Sie schnell hochwertige PCBs erstellen können! Es hat auch einige wirklich coole Funktionen wie das Synchronisieren von 3D-Modellen Ihrer Leiterplatte mit und von Fusion 360.

PCB-Prototypen: Für schnelle und kostengünstige Prototypen habe ich festgestellt, dass OSH Park die beste Qualität bietet. Sie verwenden ein bleifreies Verfahren namens ENIG, das die Kontakte tatsächlich vergoldet, damit sie sehr lange gut aussehen!

PCB-Bestückung: Verwenden Sie Ihr Reflowduino, um die Platinen zu montieren!

Schlussfolgerungen

Insgesamt ist der Reflowduino die perfekte Hardware zur Steuerung jedes Toasterofens oder jeder Kochplatte! Mit dem Reflowduino Pro können Sie einen voll funktionsfähigen Reflow-Ofen mit allem drum und dran für etwas mehr als 100 US-Dollar (mit einem 20-Dollar-Toaster) herstellen. Weitere technische Anmerkungen finden Sie hier.

Wenn Ihnen dieses Projekt gefallen hat, kommentieren Sie bitte unten und zögern Sie nicht, Fragen zu stellen, Vorschläge zu machen oder konstruktives Feedback zu geben! Wenn Sie etwas gemacht sehen möchten, verweisen Sie bitte zuerst auf die To-Do-Liste für Verbesserungen, die bereits in Betracht gezogen werden. Ich bin gerade dabei, die Dinge zusammenzubringen, um eine Indiegogo-Kampagne zu starten, also bitte weitersagen!

Nochmals vielen Dank für all die Unterstützung, und ich hätte dies nicht tun können, ohne dass all diejenigen, die ihre eigenen Anstrengungen unternommen haben, mit allen geteilt haben!

• Wenn Ihnen dieses Projekt gefallen hat, teilen Sie es bitte, fügen Sie ein Herz hinzu und stimmen Sie für Reflowduino!
• Wenn Sie dieses Projekt wiederholen, teilen Sie bitte Ihre Ergebnisse und alle Tipps mit, die andere nützlich finden könnten!
• Vielleicht interessiert Sie auch dieses Nachfolge-Tutorial, das ich über die Verwendung eines ESP32 und eines neuen Reflowduino32-Add-On-Moduls erstellt habe!
• Wenn Sie Fragen, Kommentare oder Bedenken haben, zögern Sie nicht, diese zu stellen oder zu teilen!

~Tim