Một dự án phụ thú vị mà tôi đã thực hiện trong thời gian hợp tác tại StarFish Medical là một lò phản xạ được chế tạo tùy chỉnh để hàn các bộ phận gắn trên bề mặt lên bảng mạch in.

Tại sao nên xây dựng lò Reflow?

Hầu hết, PCB của chúng tôi được lắp ráp tại các nhà sản xuất theo hợp đồng, nhưng có một số trường hợp phù hợp hơn khi lắp ráp các bo mạch nguyên mẫu nhỏ trong nhà để tiết kiệm thời gian. Trước đây, chúng tôi sử dụng bộ sấy sơ bộ bo mạch và trạm khí nóng để lắp ráp chúng, nhưng cách này có một số hạn chế, chẳng hạn như có khả năng đẩy các bộ phận vượt quá giới hạn nhiệt độ của chúng hoặc tạo ra các mối hàn chất lượng thấp do thiếu dòng phản xạ thích hợp. hồ sơ. Cần có một giải pháp chỉnh lại dòng thực hiện đúng cấu hình chỉnh lại dòng nếu chúng ta muốn giải quyết những vấn đề này. Lò chỉnh lại dòng giá rẻ triển khai cấu hình chỉnh lại dòng có sẵn trực tuyến, nhưng những thiết bị như vậy thường yêu cầu sửa đổi để hoạt động tốt, vì vậy chúng tôi quyết định xây dựng một lò tùy chỉnh. Thêm vào đó, nó có vẻ giống như một dự án thú vị!

Tạo giải pháp tùy chỉnh

Tôi đã xây dựng lò phản xạ xung quanh SaoCá DAQ, một trong những nền tảng phát triển nội bộ của chúng tôi. StarFish DAQ (Hệ thống thu thập dữ liệu) là lựa chọn lý tưởng cho một dự án như thế này vì nó cho phép bạn nhanh chóng triển khai các vòng điều khiển PID với quỹ đạo đặt trước. Điều này giúp loại bỏ thời gian phát triển thường dành cho việc triển khai điều khiển PID, đầu vào ADC và đầu raPWM trên bộ vi điều khiển và giao diện người dùng đồ thị trên máy tính. Nó cũng cung cấp đủ khả năng để cải thiện dự án mà không yêu cầu thay đổi nền tảng. Dòng điện đầu ra cao của nó có thể chạy một động cơ quạt để làm mát đối lưu hoặc một servo để mở cửa lò vào cuối chu kỳ.

Đối với lò nướng, tôi đã sử dụng lò nướng bánh mì rẻ nhất mà tôi có thể tìm thấy: một chiếc Hamilton-Beach được bán với giá 27 đô la. Lò nướng bánh mì giá rẻ được ưa chuộng hơn vì ngoài việc giữ chi phí dự án ở mức thấp, lò nướng bánh mì thường có hệ thống điều khiển nhiệt cơ điện rất đơn giản. Bộ điều chỉnh nhiệt dạng dải lưỡng kim sẽ bật các bộ phận làm nóng nếu nhiệt độ thấp hơn điểm đặt của bộ điều chỉnh nhiệt và tắt nếu nhiệt độ cao hơn điểm đặt. Có thể bỏ qua bộ điều chỉnh nhiệt bằng cách đặt giới hạn của nó ở nhiệt độ vượt quá nhiệt độ tối đa của chu trình phản xạ nhiệt và điều khiển bộ gia nhiệt bằng rơle bên ngoài được kết nối với đầu vào nguồn của lò.

Đối với rơle, ban đầu tôi sử dụng một thiết bị có sẵn có chứa rơle cơ học mà tôi có thể điều khiển bằng StarFish DAQ được kết nối giữa lò nướng bánh mì và ổ cắm trên tường. Rơle đó rất chậm và có số lượng sự kiện chuyển đổi tối đa tương đối thấp, có nghĩa là tôi thực sự không thể đẩy tần số xung quanh 1 Hz. Nên sử dụng tần số cao hơn để giảm ảnh hưởng của nó đến phản ứng nhiệt độ của lò, vì tần số thấp hơn có thể tạo ra các hiện tượng giả về nhiệt độ. Rơle trạng thái rắn có thể được điều khiển ở tần sốPWM cao hơn rơle cơ.

Sau khi chứng minh ý tưởng bằng rơ-le có sẵn, tôi đã thiết kế một vỏ bọc in 3D cho rơ-le trạng thái rắn cũng chứa StarFish DAQ. Vỏ bọc là một thách thức thiết kế thú vị vì tôi phải xem xét độ an toàn điện xung quanh hệ thống dây điện xoay chiều và an toàn nhiệt, vì rơle có thể quá nóng và làm chảy vỏ. Tôi bao gồm một rào cản cách ly giữa các phía điện áp cao và thấp của vỏ mà chỉ rơle mới có thể đi qua và một bộ tản nhiệt nối đất để làm mát rơle một cách thụ động.

Để phản hồi nhiệt độ, tôi đã sử dụng cặp nhiệt điện loại K và bảng đột phá Adafruit. Cặp nhiệt điện này được kết nối với PCB đang được chỉnh lại dòng chảy. Lò làm nóng đồ bên trong bằng bức xạ hồng ngoại, do đó không khí bên trong lò (tương đối trong suốt đối với IR) có thể mát hơn vài độ so với bản thân PCB (đục đối với IR). Nhiều lò reflow giá rẻ không có cặp nhiệt điện tiếp xúc với PCB và thay vào đó đo nhiệt độ của không khí bên trong lò. Điều này có thể dẫn đến nhiệt độ PCB sai lệch so với cấu hình phản xạ nhiệt nếu sự khác biệt không được tính toán hợp lý.

Đánh giá phần thể hiện

Phản ứng nhiệt độ của lò có thể tuân theo chính xác cấu hình chỉnh lại dòng đã được lập trình, chỉ có một số âm thanh giảm dần dọc theo nhiệt độ tăng trong giai đoạn ngâm và hơi vượt quá mức trong giai đoạn chỉnh lại. Những thiếu sót này có thể được cải thiện thông qua việc điều chỉnh PID tốt hơn, nhưng chúng đủ nhỏ để quá trình chỉnh lại dòng hoạt động khá tốt.

Tôi đã thử nghiệm thiết bị trên các bo mạch mở rộng mà chúng tôi đã làm cho một dự án khác. Đây là những bảng tương đối đơn giản được sử dụng để thực hiện sửa đổi một bảng khác đang ở giai đoạn nguyên mẫu. Khối lượng sản xuất nhỏ khiến chúng không phù hợp để lắp ráp chuyên nghiệp. Tôi lắp thủ công các thành phần lên bảng và chỉnh lại dòng bằng lò chỉnh lại dòng.

Sau khi làm sạch, các tấm ván có các mối hàn trông rất đẹp. Thoạt nhìn, bạn có thể nghĩ rằng chúng đến từ một dịch vụ lắp ráp chuyên nghiệp, thay vì được lắp ráp bằng tay và nung lại bằng lò phản xạ tùy chỉnh! Tôi đã có thể thử nghiệm lò phản xạ nhiệt trên các bo mạch khác và nó luôn có thể tạo ra các mối hàn chất lượng tốt. Một bảng đặc biệt ấn tượng là một bảng được tối ưu hóa để truyền nhiệt, thường khó hàn bằng tay hơn.

Học hỏi từ dự án này

Ban đầu đây có vẻ là một dự án tương đối đơn giản, nhưng tôi đã tìm thấy rất nhiều lĩnh vực cần đào sâu để cải thiện hệ thống nhiều nhất có thể. Tôi đã thực hành một số kỹ năng thông qua dự án này, chẳng hạn như cách nối dây an toàn cho mạch 120VAC công suất cao, cách áp dụng và điều chỉnh bộ điều khiển PID cho hệ thống nhiệt và cách thiết kế vỏ in 3D để đáp ứng an toàn điện và nhiệt. yêu cầu.

Tôi rất biết ơn vì tôi đã có thể thực hiện những dự án thú vị như thế này trong thời gian hợp tác tại StarFish và học hỏi từ đội ngũ xuất sắc ở đây! StarFish Medical chấp nhận thực tập quanh năm cho những sinh viên xuất sắc. Kiểm tra của họ Trang Vị trí hợp tác để biết thêm thông tin chi tiết.

Callum O'Riley là một Sinh viên Kỹ thuật Điện tại UBC. Thời hạn hợp tác cuối cùng của anh ấy là thời hạn 4 tháng để thử nghiệm các bộ truyền động bằng hợp kim ghi nhớ hình dạng. Anh là thành viên của UBC Rocket, một nhóm thiết kế sinh viên kỹ thuật, lãnh đạo một nhóm thiết kế thiết bị điện tử cho tên lửa siêu thanh.



• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Trao quyền cho chính mình. Truy cập Tại đây.
• PlatoAiStream. Thông minh Web3. Kiến thức khuếch đại. Truy cập Tại đây.
• Trung tâmESG. Ô tô / Xe điện, Than đá, công nghệ sạch, Năng lượng, Môi trường Hệ mặt trời, Quản lý chất thải. Truy cập Tại đây.
• PlatoSức khỏe. Tình báo thử nghiệm lâm sàng và công nghệ sinh học. Truy cập Tại đây.
• ChartPrime. Nâng cao trò chơi giao dịch của bạn với ChartPrime. Truy cập Tại đây.
• BlockOffsets. Hiện đại hóa quyền sở hữu bù đắp môi trường. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://starfishmedical.com/blog/starfish-medical-co-op-custom-built-reflow-oven/