Horno de reflujo de bricolaje con Reflowduino: 4 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:42

El Reflowduino es una placa controladora todo en uno compatible con Arduino que diseñé y construí personalmente, ¡y puede transformar fácilmente un horno tostador en un horno de reflujo de PCB! Tiene un microprocesador ATmega32u4 versátil con interfaz de programación micro USB, una interfaz de termopar de tipo K MAX31855 integrada con filtrado de ruido, Bluetooth Low Energy (BLE 4.0) para una fácil comunicación con un dispositivo móvil, carga de la batería LiPo e indicación de estado, un sólido opcional- relé de estado y un zumbador piezoeléctrico para reproducir sus temas musicales favoritos. Mejor aún, publiqué todo esto como completamente de código abierto para que todos lo disfruten, incluidos los archivos EAGLE PCB, el código de ejemplo Arduino IDE, la aplicación de Android de muestra para el control de Bluetooth y tutoriales completos sobre cómo modificar un horno tostador para comenzar a cocinar. '!

Si desea solicitar un Reflowduino o el módulo de relé Sidekick, visite mi sitio web.

Para obtener documentación completa, archivos fuente, esquemas e información más completa sobre Reflowduino, visite la página oficial de Github aquí.

¡Ahora comencemos!

Paso 1: reúna sus piezas

Lista de partes

• Reflowduino Pro ORReflowduino Basic + relé de estado sólido (usaré el módulo de relé Sidekick)
• Termopar tipo K (incluido con el Reflowduino)
• Fuente de alimentación Reflowduino: batería LiPo, micro USB de 5 V (desde una computadora portátil o adaptador), ¡o ambos!
• Horno tostador O placa caliente (utilicé este horno tostador de 1100W cuando costaba alrededor de $ 20)
• Destornillador (para desarmar el horno tostador)
• Destornillador pequeño de cabeza plana (para los terminales de tornillo)
• Smartphone o dispositivo con Bluetooth. Actualmente, solo está disponible una versión de Android de la aplicación
• Opcional: una computadora portátil para recopilar y graficar datos en tiempo real a través de Excel. Deberá conectar el Reflowduino a la computadora portátil a través de micro USB para que esto funcione.

Los siguientes elementos son necesarios solo si desea personalizar mucho la construcción de su horno de reflujo (no es necesario en la mayoría de los casos):

• Cortadores de alambre
• Soldador y soldadura
• Cable 14-18 AWG (el cable trenzado es más fácil de manejar)
• Tubería termorretráctil de tamaño adecuado para aislar cables. Depende de tu configuración.
• Gafas de seguridad (¡manténgase a salvo, estamos tratando con voltajes de red aquí!)
• Guantes (¡las láminas de metal de los hornos tostadores pueden estar afiladas y estar montadas con tornillos asomando por todas partes!)

Descargo de responsabilidad de seguridad: si es un principiante en electrónica o no tiene la experiencia adecuada para trabajar con el voltaje de la red, le sugiero que no se meta con él, consulte a un profesional o siga aprendiendo hasta que sea lo suficientemente competente ! No soy responsable de ningún percance que pueda ocurrir debido al mal uso de las PCB de Reflowduino o sus componentes asociados y sistema eléctrico (incluida la alimentación de red, paneles de interruptores, etc.). Tome todas las precauciones de seguridad que sean necesarias. Además, no se recomienda que utilice el mismo aparato para refluir PCB que para cocinar alimentos para el consumo. Esto puede resultar en intoxicación alimentaria, especialmente si usa soldadura con plomo para sus PCB. ¡Usted es completamente responsable de sus acciones y las realiza bajo su propio riesgo!

Dicho esto, hazlo tú mismo con mis amigos … ¡diviértete y mantente a salvo!

Reflowduino y el Sidekick

NOTA: Ahora también hay un módulo adicional llamado "Reflowduino32" para una placa de desarrollo ESP32 para controlar también de forma inalámbrica un horno de reflujo. ¡Consulte la página de Reflowduino Github para obtener la documentación completa, así como este tutorial del horno de reflujo ESP32!

En primer lugar, hay dos versiones de Reflowduino: Basic y Pro, y dependiendo de su aplicación en particular, es posible que desee elegir una u otra. A continuación, hice un práctico módulo de relé de estado sólido llamado Solid-State Sidekick que maneja todo el cableado de red por usted y elimina por completo la necesidad de soldar cualquier cosa. Simplemente conecte el aparato directamente al Sidekick, así como a los dos cables de entrada de relé del Reflowduino, ¡y listo!

A continuación se muestra un resumen de sus opciones disponibles:

1. Reflowduino Pro
2. Reflowduino Basic + Sidekick de estado sólido
3. Reflowduino Basic + otro relé de estado sólido (elija el suyo)
4. Otra placa compatible con Arduino + interfaz de termopar + termopar + módulo Bluetooth + Sidekick de estado sólido (u otro relé) + "mochila" de batería LiPo (opcional)

La primera opción viene con el relé ya montado a bordo del Reflowduino. Esta es una buena opción para controlar cualquier horno tostador genérico o placa calefactora, especialmente si desea soldar los cables usted mismo y ahorrar algo de dinero.

La segunda opción es, con mucho, la opción más fácil (y más segura) y no requiere ninguna soldadura o ajuste del dispositivo a menos que realmente lo desee porque el módulo de relé Sidekick tiene el relé de estado sólido, así como todas las disposiciones para que usted pueda simplemente conecte las cosas enchufándolas. ¡Sí, me escuchaste bien! ¡Esto significa que puede controlar cualquier horno tostador sin siquiera abrirlo!

La tercera opción es si prefiere elegir su propio relé de estado sólido, tal vez con una mayor capacidad de corriente o por alguna otra razón, como una configuración de montaje personalizada (¿quién sabe?).

La última opción es para aquellos que ya tengan muchas piezas por ahí y quieran armar algo rápidamente sin comprar algo nuevo, ¡lo cual también está perfectamente bien! Puede usar Arduino junto con algo como esta placa de ruptura de termopar y, por supuesto, el termopar en sí. Para utilizar la aplicación de demostración, también necesitará un módulo Bluetooth HM-10, a menos que desee omitir la comunicación inalámbrica y limitarse a graficar los datos en Excel a través de una computadora. Tenga en cuenta que, dependiendo de las piezas que elija, es posible que deba cambiar el código de demostración para que se adapte a sus necesidades.

Recursos:

• Haga clic aquí para ver las especificaciones rápidas de Reflowduino.
• Haga clic aquí para obtener una descripción de los pines de Reflowduino

Relé de estado sólido

Si está utilizando Reflowduino Pro, puede omitir esta sección, pero si está utilizando Reflowduino Basic, deberá obtener el Sidekick o elegir su propio módulo de relé. Al elegir el suyo, compruebe lo siguiente:

• Tipo de relé: debe ser de estado sólido, no solo un relé de contacto convencional. Es posible que pueda salirse con la suya con un relé convencional para nuestra aplicación particular (ya que usaremos control de tiempo proporcional, no PWM continuo) pero no está garantizado ni recomendado. Además, oirá el "clic" del relé cada vez que cambie, lo que puede resultar molesto.
• Optoaislamiento: busque uno que esté ópticamente aislado por seguridad. ¡Esto significa que puede estar seguro de que su Arduino no se verá afectado por 120V / 240VAC!
• Voltaje de control: debe ser compatible con 3,3 V o 5 V
• Clasificación de salida: necesita manejar la cantidad de corriente que usará su electrodoméstico. para cualquier electrodoméstico de EE. UU. (que se use legalmente), 15A / 120VAC es todo lo que necesitará desde que los disyuntores se disparan a 15A.

El relé de estado sólido optoaislado del Reflowduino Pro tiene un voltaje de control de 3-15 VCC y puede manejar hasta 25 A / 240 VCA con refrigeración por convección adecuada. En circunstancias normales, puede manejar 10A / 240VAC o 20A / 120VAC, lo cual será lo suficientemente bueno para todos los electrodomésticos de EE. UU. Y debería ser adecuado para la mayoría de los electrodomésticos de 240VAC.

Recursos:

Hoja de especificaciones del relé de estado sólido PF240D25R de Reflowduino

Horno tostador o placa caliente

Al elegir un horno tostador, es importante elegir uno que sea del tamaño adecuado para su aplicación, ya que más pequeño equivale a una mayor eficiencia en términos de calentamiento. Sin embargo, los más grandes también funcionarán, solo revise las revisiones para asegurarse de que no sean una completa basura. Yo personalmente compré este en Walmart por alrededor de $ 21, impuestos incluidos, cuando estaba en oferta.

También es una buena idea asegurarse de tener una bandeja de metal plana para colocar la PCB. Muchos hornos tostadores (¡incluido el que compré!) Vienen con bandejas que tienen protuberancias y patrones de parrilla, y esto definitivamente no es ideal para el reflujo de PCB porque causa fallas térmicas en todo el PCB. Sin embargo, tuve suerte porque la bandeja de goteo era perfecta para lo que necesitaba, así que arrojé la parrilla de metal y la sartén con la que venía.

Para las placas calefactoras, es igualmente importante elegir una con una superficie plana. La mayoría de las placas calefactoras tienen un área circular empotrada en el medio de la placa que no es deseable, así que trate de minimizar esta área para que tenga el espacio más utilizable para colocar sus PCB. Además, elija una placa calefactora que tenga solo una perilla (control de temperatura) porque de esta manera no necesitará abrirla para ajustar el cableado.

Para obtener más información sobre este tema, consulte la página wiki de Github.

Paso 2: ¡Conéctelo

Ahora que tienes las piezas, ¡es hora de conectarlo todo! Hay muchas formas de pelar un horno tostador, ¡así que escuche y asegúrese de leer el descargo de responsabilidad de seguridad mencionado anteriormente!

Platos calientes

Para cualquier electrodoméstico, el principio principal es cambiar el cable vivo del cable de alimentación colocando el relé en serie con el cable vivo y omitir las perillas de control del dispositivo si es necesario. Para placas calefactoras con una sola perilla de control de temperatura, ni siquiera es necesario ajustar la placa calefactora; simplemente puede girar la perilla a HIGH (ajuste máximo) y ¡listo! Esto asegura que la placa caliente estará encendida (el contacto dentro de la placa caliente estará cerrado) cuando el relé esté encendido.

Para instalaciones permanentes, puede cortar el cable de alimentación y empalmarlo, o puede hacerlo desde los contactos del cable de alimentación. Nuevamente, asegúrese siempre de aislar adecuadamente todas las conexiones. Siga el esquema general de la primera imagen y estará listo para refluir.

Tenga en cuenta que utilicé pinzas de cocodrilo y otro cable de alimentación (con pinzas de cocodrilo en los extremos) solo para probar. Esto no se recomienda y solo debe usarse para pruebas temporales. Para instalaciones más permanentes, debe soldar y aislar todo o usar el Sidekick para enchufar todo.

Hornos tostadores

Los hornos tostadores se controlan utilizando exactamente el mismo concepto que la placa calefactora, ya que normalmente puede controlarlos sin siquiera tocar el cableado simplemente maximizando la perilla de temperatura, girando el ajuste a "Hornear" para que ambos filamentos de calentamiento estén encendidos y maximizando fuera del temporizador. Dependiendo de la tostadora, es posible que también tenga una función "Permanecer encendido" para que no tenga que preocuparse de que se acabe el temporizador.

Sin embargo, si aún desea desarmarlo, modifique el cableado para evitar las perillas y agregue controles personalizados en nombre de la ciencia, ¡aún puede hacerlo! Afortunadamente, incluso si desea desmontarlo, el principio general sigue siendo muy simple: debe desconectar todas las perillas que están conectadas al cable vivo y unir todos los filamentos de calentamiento al cable vivo para que se enciendan con toda su fuerza a la derecha. cuando conecta el cable de alimentación a la pared.

En este Instructable no me tomaré el tiempo para pasar por esto, pero puedes ver cómo ajusté mi horno tostador en mi wiki de Github.

Paso 3: configuración del software

Ahora que tiene todo el hardware configurado, veamos cómo configurar el software.

Configuración de la aplicación

Consulte estas instrucciones sobre cómo instalar la aplicación de demostración Reflowduino y cómo importar datos guardados a Excel desde la aplicación.

Breve resumen:

• ¡La aplicación es actualmente solo para Android y es completamente de código abierto!
• La aplicación muestra la temperatura en tiempo real y la grafica una vez que se inicia el proceso de reflujo.
• La aplicación también guarda datos después de que el proceso de reflujo se completa o se cancela y los datos se pueden importar a Excel para su análisis.

Configuración de Arduino IDE

Consulte estas instrucciones para configurar Arduino IDE e instalar las bibliotecas necesarias.

Breve resumen:

• Cargue el código "Reflowduino_Demo", seleccione "Adafruit Feather 32u4" en Herramientas -> Placas en Arduino IDE.
• Compílelo solo para asegurarse de que tiene todas las bibliotecas instaladas correctamente.
• Cargue el código en Reflowduino y tenga en cuenta que es posible que deba presionar el botón de reinicio en Reflowduino si el IDE de Arduino comienza a buscar el puerto.

Demostración de Reflowduino

Consulte estas instrucciones sobre cómo utilizar el código de demostración de Reflowduino.

Breve resumen:

• El boceto de demostración de Reflowduino permite que su Reflowduino funcione junto con la aplicación de demostración a través de Bluetooth.
• El Reflowduino lee la temperatura del termopar y envía los datos a la aplicación a través de Bluetooth cada 2 segundos.
• El Reflowduino utiliza el control proporcional de tiempo PID para controlar el relé de estado sólido durante el proceso de reflujo.
• Para una operación independiente, comente la línea que tiene "while (! Serial) delay (1);" que espera a que se establezca una conexión en serie antes de ejecutar el código real.
• Puede hacer que Reflowduino actúe como un teclado configurando la variable "enableKeyboard" en verdadero cerca de la parte superior del boceto para usar con este archivo de demostración de Excel. Esto hará que Reflowduino "escriba" los datos en Excel en tiempo real cuando esté conectado a través de USB. ¡Solo asegúrese de que cuando comience el proceso de reflujo su cursor esté en la primera celda disponible (A2) en Excel!

Videos de demostración

• Este video muestra los datos ingresados en Excel por Reflowduino.
• Este video muestra el funcionamiento general de la aplicación y la configuración del hardware con un horno tostador.
• Este video muestra lo que sucede al final del proceso de reflujo.

Recursos

• Siempre puede encontrar el último código Arduino y el archivo de demostración de Excel para la entrada de datos en tiempo real en Github
• También puede encontrar los últimos archivos de aplicaciones de Android en Github

Paso 4: Resultados y conclusiones

Resultados

Se adjuntan un par de primeros planos de una placa que reflujé usando Reflowduino y un poco de pasta de soldadura de baja temperatura con la temperatura de reflujo establecida en 155 ° C (esta pasta de soldadura en particular parece refluir a una temperatura más baja que la típica de 165 ° C recomendada, y Observé que el movimiento de reflujo comenzó a ocurrir a alrededor de 125 ° C en lugar de a la "temperatura de fusión" de 138 ° C anunciada). Las uniones de soldadura eran perfectas, ¡y no podría haber pedido nada mejor!

¡Haciendo sus propias tablas

Diseño de PCB: para diseñar PCB, personalmente uso Autodesk EAGLE, que es una herramienta gratuita pero poderosa que le permite crear rápidamente PCB de calidad. También tiene algunas características realmente interesantes, como sincronizar modelos 3D de su PCB hacia y desde Fusion 360.

Prototipos de PCB: para prototipos rápidos y asequibles, he descubierto que OSH Park ofrece la mejor calidad. Usan un proceso sin plomo llamado ENIG que en realidad dora los contactos para que se vean geniales durante mucho tiempo.

Ensamblaje de PCB: ¡Utilice su Reflowduino para ensamblar las placas!

Conclusiones

En general, el Reflowduino es el hardware perfecto para controlar cualquier horno tostador o placa calefactora. Con el Reflowduino Pro puede hacer un horno de reflujo completamente funcional con todas las campanas y silbidos por un poco más de $ 100 (con un horno tostador de $ 20). Puede ver algunos comentarios más técnicos aquí.

Si le gustó este proyecto, comente a continuación y no dude en hacer preguntas, proporcionar sugerencias o dar comentarios constructivos. Si desea que se haga algo, primero consulte la lista de tareas pendientes para ver las mejoras que ya se están considerando. Actualmente estoy en el proceso de reunir las cosas para comenzar una campaña de Indiegogo, ¡así que, por favor, corra la voz!

Nuevamente, gracias por todo el apoyo, ¡y no podría haber hecho esto sin que todos los que han puesto compartieron sus propios esfuerzos con todos!

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• ¡También podría estar interesado en este tutorial de seguimiento que hice sobre el uso de un ESP32 y un nuevo módulo adicional Reflowduino32 en su lugar!
• Si tiene alguna pregunta, comentario o inquietud, ¡no dude en hacerla o compartirla!

~ Tim