Разработка и изготовление инфракрасного нижнего подогрева для пайки — различия между версиями

Материал из CADR
Перейти к: навигация, поиск
Строка 27: Строка 27:
 
=== Необходимые доработки ===
 
=== Необходимые доработки ===
  
−
# В исходном состоянии температура нагрева не стабилизируется и непрерывно растет при самой минимальной мощности нагрева. Для решения проблемы используется механический термостат<ref>WYJ300A Термостат регулиремый для духовки, универсальный, 50-300°C: https://nn.partsdirect.ru/goods/729293</ref>, используемый для стабилизации температуры духовки.
+
# В исходном состоянии температура нагрева не стабилизируется и непрерывно растет при самой минимальной мощности нагрева. Для решения проблемы используется механический термостат<ref name="thermo">WYJ300A Термостат регулиремый для духовки, универсальный, 50-300°C: https://nn.partsdirect.ru/goods/729293</ref>, используемый для стабилизации температуры духовки.
 
# Корпус не имеет креплений для надежной фиксации <abbr title="Printed circuit board">PCB</abbr> в процессе сборки. Для решения проблемы крепления собираются из доступных подходящих по форме и размеру профилей.
 
# Корпус не имеет креплений для надежной фиксации <abbr title="Printed circuit board">PCB</abbr> в процессе сборки. Для решения проблемы крепления собираются из доступных подходящих по форме и размеру профилей.
  
 
== Процесс сборки ==
 
== Процесс сборки ==
 +
=== Первые шаги ===
 +
<center>
 +
<gallery widths=480px heights=640px>
 +
Файл:Pcb-preheater-0.png|<b>Шаг 0.</b><br/>Исходное состояние.
 +
Файл:Pcb-preheater-1.png|<b>Шаг 1.</b><br/>Разбираем корпус плиты.
 +
</gallery>
 +
</center>
 +
 +
=== Установка термостата ===
 +
<center>
 +
<gallery widths=480px heights=640px>
 +
Файл:Pcb-preheater-2.png|<b>Шаг 2.</b><br/>Подготовка механического термостата
 +
Файл:Pcb-preheater-3.png|<b>Шаг 3.</b><br/>С помощью мультиметра ищем контакты замкнутые в исходном состоянии. Можно провести тест работоспособности термостата нагрев колбу паяльным феном.
 +
Файл:Pcb-preheater-4.png|<b>Шаг 4.</b><br/>На передней панели плиты сделать подходящие по размеру отверстия для фиксации термостата.
 +
Файл:Pcb-preheater-5.png|<b>Шаг 5.</b><br/>Используя kapton tape изолируем витки трубки, чтобы избежать короткого замыкания элементов на плате.
 +
Файл:Pcb-preheater-6.png|<b>Шаг 5 (продолжение).</b><br/>Используя kapton tape изолируем витки трубки, чтобы избежать короткого замыкания элементов на плате.
 +
Файл:Pcb-preheater-7.png|<b>Шаг 6.</b><br/>Впаиваем термостат в разрыв красного провода идущего к нагревательному элементу.
 +
Файл:Pcb-preheater-8.png|<b>Шаг 7.</b><br/>Располагаем баллон термостата над нагревательным элементом по центру, для этого аккуратно чтобы не повредить разгибаем тонкую трубку
 +
Файл:Pcb-preheater-9.png|<b>Шаг 8.</b><br/>Собираем корпус плиты и фиксируем ручку термостата.
 +
</gallery>
 +
</center>
 +
 +
=== Первое тестовое включение плиты ===
 +
<b>Шаг 9.</b> 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.
 +
<center>
 +
<gallery widths=480px heights=640px>
 +
Файл:Pcb-preheater-10.png|<b>Шаг 9.</b>
 +
</gallery>
 +
</center>
 +
 +
=== Сборка крепления для фиксации платы из профилей  ===
 +
<center>
 +
<gallery widths=480px heights=480px>
 +
Файл:Pcb-preheater-11.png|<b>Шаг 10.</b><br/>Сборка крепления для фиксации платы из профилей.<br/>На фото: П-образный профиль.<ref>П-образный профиль: https://www.maxidom.ru/catalog/profili-p-obraznye/1000894499/</ref>
 +
Файл:Pcb-preheater-12.png|<b>Шаг 10 (продолжение).</b><br/>Плоский профиль 15х2х1000мм.<ref>Плоский профиль 15х2х1000мм: https://www.maxidom.ru/catalog/polosy/1001371912/</ref>
 +
</gallery>
 +
</center>
 +
 +
<b>Шаг 11.</b> 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.
 +
 +
<center>
 +
<gallery widths=480px heights=640px>
 +
Файл:Pcb-preheater-13.png
 +
Файл:Pcb-preheater-14.png
 +
</gallery>
 +
</center>
 +
 +
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.
 +
 +
<center>
 +
<gallery widths=480px heights=640px>
 +
Файл:Pcb-preheater-15.png
 +
</gallery>
 +
</center>
 +
 +
Получаем набор крепежа:
 +
 +
<center>
 +
<gallery widths=480px heights=640px>
 +
Файл:Pcb-preheater-16.png
 +
</gallery>
 +
</center>
  
 
== Применение ==
 
== Применение ==

Версия 17:43, 6 мая 2021

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]

Matryona.png

Преимущества решения

Коэффициенты пропускания разных длин волн для разных материалов.
  1. Низкая исходная цена. Плита доступна в продаже по цене от 1700р.
  2. Устройство уже имеет корпус, нагревательный элемент и контроллер, это позволяет ускорить сборку и уменьшить затраты.
  3. Поверхность плиты покрыта стеклом, которое обеспечивает фильтрацию диапазона излучения и легко очищается после использования.
  4. Мощность нагрева регулируется от 100 Вт, что позволяет нагревать платы небольшого размера без риска перегрева.
  5. Низкий корпус позволяет использовать конструкцию совместно с микроскопом с подходящим по высоте штативом.

Необходимые доработки

  1. 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.
  2. 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

  • Шаг 0.
    Исходное состояние.

  • Шаг 1.
    Разбираем корпус плиты.

Установка термостата

  • Шаг 2.
    Подготовка механического термостата

  • Шаг 3.
    С помощью мультиметра ищем контакты замкнутые в исходном состоянии. Можно провести тест работоспособности термостата нагрев колбу паяльным феном.

  • Шаг 4.
    На передней панели плиты сделать подходящие по размеру отверстия для фиксации термостата.

  • Шаг 5.
    Используя kapton tape изолируем витки трубки, чтобы избежать короткого замыкания элементов на плате.

  • Шаг 5 (продолжение).
    Используя kapton tape изолируем витки трубки, чтобы избежать короткого замыкания элементов на плате.

  • Шаг 6.
    Впаиваем термостат в разрыв красного провода идущего к нагревательному элементу.

  • Шаг 7.
    Располагаем баллон термостата над нагревательным элементом по центру, для этого аккуратно чтобы не повредить разгибаем тонкую трубку

  • Шаг 8.
    Собираем корпус плиты и фиксируем ручку 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.

  • Шаг 9.

Сборка крепления для фиксации платы из профилей

  • Шаг 10.
    Сборка крепления для фиксации платы из профилей.
    На фото: П-образный профиль.[3]

  • Шаг 10 (продолжение).
    Плоский профиль 15х2х1000мм.[4]

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.

  • Pcb-preheater-13.png
  • Pcb-preheater-14.png

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.

  • Pcb-preheater-15.png

Получаем набор крепежа:

  • Pcb-preheater-16.png

Применение

Тест стабильности нагрева

Возможные доработки инструмента

Ссылки

  1. ↑ https://www.maxidom.ru/catalog/plitki/1001308155/
  2. ↑ WYJ300A Термостат регулиремый для духовки, универсальный, 50-300°C: https://nn.partsdirect.ru/goods/729293
  3. ↑ П-образный профиль: https://www.maxidom.ru/catalog/profili-p-obraznye/1000894499/
  4. ↑ Плоский профиль 15х2х1000мм: https://www.maxidom.ru/catalog/polosy/1001371912/
Источник — «https://cadrspace.ru/w/index.php?title=Разработка_и_изготовление_инфракрасного_нижнего_подогрева_для_пайки&oldid=1055»