Разработка и изготовление инфракрасного нижнего подогрева для пайки
Содержание
Введение
В 2020-м году участниками хакерспейса CADR принято решение оборудовать hardware-зону с рабочим местом для монтажа и ремонта. Для качественного монтажа в некоторых случаях необходимо использовать инструмент "нижний подогрев" обеспечивающий поддержание стабильной температуры поверхности платы и уменьшающий необходимое время нагрева припоя до температуры плавления.
Постановка задачи, поиск исполнителей
Для сборки плат, имеющих двухсторонний монтаж элементов, не подходит нижний подогрев, который требующет непосредственного контакта с поверхностью платы для передачи тепла. При двухстороннем монтаже используется подогрев работающий на ИК-излучателях, т.к. инфракрасное излучение обеспечивает нагрев PCB, не имеющих ровной нижней поверхности в случае наличия смонтированных SMD-элементов.
Доступные в продаже готовые устройства имеют высокую стоимость в среднем 20т.р.
По ТЗ необходимо разработать бюджетное устройство обеспечивающее нагрев pcb с использованием инфракрасного излучения. Устройство должно обеспечивать стабильный результат при известных недостатках.
Команда разработки включала в себя @SergeyPRS.
Описание решения
В качестве основы изделия используется инфракрасная плита "Матрёна" МА-044.[1]
Преимущества решения
- Низкая исходная цена. Плита доступна в продаже по цене от 1700р.
- Устройство уже имеет корпус, нагревательный элемент и контроллер, это позволяет ускорить сборку и уменьшить затраты.
- Поверхность плиты покрыта стеклом, которое обеспечивает фильтрацию диапазона излучения и легко очищается после использования.
- Мощность нагрева регулируется от 100 Вт, что позволяет нагревать платы небольшого размера без риска перегрева.
- Низкий корпус позволяет использовать конструкцию совместно с микроскопом с подходящим по высоте штативом.
Необходимые доработки
- В исходном состоянии температура нагрева не стабилизируется и непрерывно растет при самой минимальной мощности нагрева. Для решения проблемы используется механический термостат[2], используемый для стабилизации температуры духовки.
- Корпус не имеет креплений для надежной фиксации PCB в процессе сборки. Для решения проблемы крепления собираются из доступных подходящих по форме и размеру профилей.
Процесс сборки
Первые шаги
Установка термостата
Первое тестовое включение плиты
Шаг 9. Устанавливаем на термостате температуру нагрева. Нажимаем кнопку включения питания. Выставляем мощность нагрева кнопками панели в соответствии с инструкцией к плите. Конфорка включается, при нагреве начинает светиться, черная полоса на фоне конфорки -- колба термостата под стеклом над конфоркой. В момент нагрева до установленной температуры термостат отключается со звуком щелчка. Плита при этом работает независимо от состояния термостата т.к. в этой бюджетной модели доступность нагревательного элемента не проверяется и отключения не происходит, для задачи это преимущество, т.к. упрощает конструкцию.
Сборка крепления для фиксации платы из профилей
Шаг 11. Из П образного профиля необходимо нарезать 4 П-образных крепления, шириной равной ширине плоского профила -- 15мм. Используя сверло по металлу 3,5мм нужно сделать в заготовке 4 отверстия. Винт DIN 965 вкрутить в полученные отверстия нарезая резьбу. Диаметр винта меньше диаметра отверстия и алюминий достаточно мягкий, чтобы не использовать метчик.
Разделить заготовку на 4 сегмента по 15мм шириной.
Из плоского профиля нарезать полосы на отрезки по 28,5мм используя ножовку по металлу. Используя сверло по металлу 6,5мм сделать в каждой заготовке по 2 отверстия. Отверстия с запасом по диаметру для подгонки в зависимости от поверхности платы.
Получаем набор крепежа:
Применение
Тест стабильности нагрева
Возможные доработки инструмента
Ссылки
- ↑ https://www.maxidom.ru/catalog/plitki/1001308155/
- ↑ WYJ300A Термостат регулиремый для духовки, универсальный, 50-300°C: https://nn.partsdirect.ru/goods/729293
- ↑ П-образный профиль: https://www.maxidom.ru/catalog/profili-p-obraznye/1000894499/
- ↑ Плоский профиль 15х2х1000мм: https://www.maxidom.ru/catalog/polosy/1001371912/