基于制作“ DIY SMT電磁爐”的實(shí)施過(guò)程

大家好！本項(xiàng)目介紹我制作“ DIY SMT電磁爐”的實(shí)施過(guò)程，它由布鐵元件制成，并固定到厚銅板利用錫膏的熔點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)傳遞熱量的加熱需求。

制作此DIY SMT電磁爐的目標(biāo)很簡(jiǎn)單，制作便捷、材料實(shí)惠且能支持機(jī)器的正常運(yùn)行。

元件清單：

鐵元素700W-1000W（我使用的是可回收廢舊鐵來(lái)）

銅板150mm x 250mm x 2.2mm

木板460mm x 380mm x 20mm

M4螺絲50mm長(zhǎng)

M4螺栓

交流電源線

防靜電墊145mm x 345mm

其余部分用于準(zhǔn)備溫度傳感器：

PCB（由JLCPCB提供）

OLED顯示屏SSD1306

Atmega328PU

16MHz晶體

22pF Cap 0603封裝

10K電阻0805

NTC 10K

5V 1A充電器電路

3D打印外殼/盒

灌封劑（環(huán)氧樹(shù)脂和硬化劑）

鐵氟龍紅，黑，白

回流焊用PCB

焊錫膏

Arduino作為ISP程序員設(shè)置

制作步驟：

步驟1：關(guān)于焊膏的調(diào)配提示

焊膏的熔化溫度取決于助焊劑百分比和Sn-Pb的比例，我使用的比例是63/37，即Sn63-Pb37。Sn-Pb焊料的熔點(diǎn)高140至270°C。

注意-購(gòu)買焊錫膏時(shí)需要檢查熔化溫度。使用熔化溫度較低的焊膏。（170-200°C）

步驟2：基本設(shè)置

加熱板直接由交流電源供電，沒(méi)有在加熱板線路上添加繼電器以切斷電源或進(jìn)行控制。原因很簡(jiǎn)單，在此設(shè)置中添加繼電器意味著我們需要觀測(cè)溫度并在加熱板達(dá)到一定溫度時(shí)切斷加熱板的電源，然后在加熱板溫度下降時(shí)重新連接。

在熨斗的元件上，熨斗中有一個(gè)機(jī)械部件，即恒溫器。

恒溫器是電熨斗中調(diào)節(jié)其溫度的重要組成部分，當(dāng)熨斗達(dá)到一定溫度時(shí)，恒溫器會(huì)關(guān)閉熨斗的電源。該機(jī)構(gòu)由由黃銅和鐵制成的雙金屬帶組成，當(dāng)鐵的溫度超過(guò)一定極限時(shí)，該帶開(kāi)始以較低的膨脹系數(shù)向金屬?gòu)澢＝Y(jié)果，條帶不再物理連接到接觸點(diǎn)，電路斷開(kāi)并且電流停止流動(dòng)。

因?yàn)殪俣芬呀?jīng)具有用于控制熨斗溫度的電源切斷電路，我們只需要一個(gè)溫度監(jiān)控設(shè)置即可顯示銅表面的準(zhǔn)確溫度。

為了測(cè)量高于150°C的溫度，我準(zhǔn)備了一個(gè)基于NTC的Atmega328PU設(shè)置程序，該設(shè)置程序可在SSD1306 OLED顯示屏上顯示熱板溫度。

步驟3：準(zhǔn)備溫度傳感器設(shè)置

為了進(jìn)行此溫度傳感器設(shè)置，我按照本指南使用了10K NTC和Arduino Nano來(lái)設(shè)置基本的溫度傳感器設(shè)置。設(shè)置NTC非常容易，我們只需要根據(jù)給定的原理圖，將具有相同阻值（在我的情況下為10K）的NTC與NTC串聯(lián)在一起即可。

在完成了面包板版本之后，我通過(guò)使用其他項(xiàng)目中的PCB準(zhǔn)備了最小的Atmega328PU設(shè)置。我在PCB設(shè)計(jì)軟件中準(zhǔn)備了PCB，然后將該P(yáng)CB交給JLCPCB進(jìn)行采樣！

我首先在PCB上添加了必要的SMD組件，這些組件已在上面的示意圖中提到?，F(xiàn)在，我使用的PCB沒(méi)有用于OLED顯示器的分支點(diǎn)，因此我通過(guò)切割四個(gè)連接器的銅走線對(duì)PCB進(jìn)行了一些修改，然后分別添加了VCC，GND，A4和A5引腳通過(guò)跳線連接到該連接器。之后，我添加了THT組件，例如IC和保險(xiǎn)條。接下來(lái)，我從先前制作的面包板設(shè)置中刪除了OLED，并將其與10K NTC一起連接到當(dāng)前設(shè)置。

最后一步是將Atmega328PU中的Flash Bootloader加載到其中，并向其中上傳代碼，為此，我使用了“ Arduino as ISP編程器板”，這是一個(gè)將Arduino作為ISP草圖閃爍的Arduino Nano。通過(guò)將ISP編程器的SPI引腳與目標(biāo)微控制器的SPI引腳連接，我們可以刷新微控制器。然后燒掉了Atmega328PU的引導(dǎo)加載程序，并將其上載了主草圖。最終結(jié)果是該DIY溫度傳感器顯示了NTC測(cè)得的實(shí)時(shí)溫度。

步驟4：電磁爐元素的構(gòu)造部分

該項(xiàng)目的主要部分是元素設(shè)置。我們可以將PCB直接放在熨斗的表面上，它將毫無(wú)問(wèn)題地回流PCB，但是熨斗的表面積不足以回流大型PCB，要增加回流表面，我購(gòu)買了尺寸為150mm x 250mm x 2.2mm的銅板。

我的計(jì)劃是在鐵元素上添加銅板。銅的導(dǎo)熱性非常好，因此很適合該項(xiàng)目。我用M3螺絲在鐵的元件和銅板上鉆了安裝孔。我將它們都固定了，然后進(jìn)行了巨大的加熱板安裝。三個(gè)孔用于用銅板固定鐵元素，四個(gè)孔用于將銅板添加到木制底座上。

步驟5：準(zhǔn)備底座等基礎(chǔ)物料

至于底座，我使用的木板尺寸為460mm x 380mm x 20mm。我已經(jīng)根據(jù)熱板孔在木制底座上鉆了安裝孔，然后使用M4螺釘，墊圈和螺栓將Midi Copper板固定在遠(yuǎn)離木質(zhì)表面的空中。但是在將它們?nèi)繑Q緊之前，我在木板上涂了油漆，并在上面加上了ESD墊子。

無(wú)需在此處添加ESD墊子，我添加了它是因?yàn)樗哂心蜔嵝?，并且在?duì)任何PCB進(jìn)行回流焊之后，我們都可以將PCB（仍處于熱態(tài)）放置在墊子上，并且墊子不會(huì)熔化。我使用了橡膠粘合劑將ESD墊子與木制底座連接起來(lái)。

最后，我添加了一個(gè)AC連接器，用于將Hotplate AC電源與AC線連接。為了將交流電源線固定在適當(dāng)?shù)奈恢?，我添加了一個(gè)塑料部件以將電源線固定在適當(dāng)?shù)奈恢?。將底座設(shè)置為熱板后，我在底座上添加了帶螺絲的溫度傳感器設(shè)置?，F(xiàn)在，為NTC設(shè)置供電，我們需要5V電流，并且此設(shè)置在AC電源上運(yùn)行。為了從交流電源獲得直流電，我采用了5V 1A充電器電路，并為其設(shè)計(jì)了一個(gè)定制機(jī)身。

我用白色PLA 3D印刷了車身，然后準(zhǔn)備了一種環(huán)氧樹(shù)脂混合物，用于灌封整個(gè)盒子，以制作DIY隔離5V電源！

步驟6：環(huán)氧樹(shù)脂灌封過(guò)程并完成

當(dāng)將基板放置在鍋內(nèi)時(shí)，開(kāi)始灌封過(guò)程。然后將液態(tài)化合物倒入鍋中，將其充滿并完全覆蓋設(shè)備。液體變硬，將設(shè)備封裝在其中（在本例中為AC-DC充電器電路）我將環(huán)氧樹(shù)脂和固化劑倒入兩個(gè)不同的紙杯（每個(gè)30毫升）中，然后將它們混合在一起。Epoxy Resign保持液態(tài)，但是當(dāng)添加固化劑時(shí)，其成分開(kāi)始改變并固化。

將環(huán)氧樹(shù)脂和固化劑混合在一起后，我將充電器電路置于其3D打印體內(nèi)部，并將混合物倒入其中。幾個(gè)小時(shí)后，它完全固化，最終得到了這款堅(jiān)固且隔離的5V電源。根據(jù)給定的原理圖，我將此盆栽電源與溫度傳感器設(shè)置和交流電源相連，我們的設(shè)置已基本完成！

步驟7：SMD工藝和PCB回流工藝

回流焊接是將表面安裝元件連接到印刷電路板（PCB）的最廣泛使用的方法。該過(guò)程的目的是通過(guò)首先預(yù)熱組件/ PCB /焊錫膏，然后熔化焊料而不會(huì)因過(guò)熱而造成損壞，從而形成可接受的焊點(diǎn)。為了對(duì)該流程進(jìn)行最后的檢查，即對(duì)其中的一些PCB進(jìn)行回流焊，我將使用這兩個(gè)PCB，它們來(lái)自我之前的兩個(gè)項(xiàng)目！

1. Attiny85 Gameboy

2. Nanoleaf項(xiàng)目

我以OrCad節(jié)奏設(shè)計(jì)了這些PCB，然后將它們發(fā)送到JLCPCB進(jìn)行采樣。

第一步是采用適當(dāng)?shù)暮父喾峙浞椒?，在每個(gè)焊盤(pán)上逐個(gè)添加焊膏。

我使用了一個(gè)破碎的鑷子從焊膏盒中刮出了很少的焊膏，我必須將焊膏一個(gè)接一個(gè)地添加到每個(gè)組件焊盤(pán)中，這很容易，因?yàn)樵揚(yáng)CB需要很少的SMD組件

理想的方法是使用Stencil，您也可以從JLCPCB獲得Stencil，另一種方法是使用體面的錫膏分配器，該錫膏分配器需要另一種類型的錫膏，該錫膏中含有大量助焊劑。助焊劑使焊膏的硬度降低。（就我而言，焊膏非常堅(jiān)硬）

接下來(lái)，我們必須借助鋒利的鑷子將組件逐個(gè)放置在指定的位置。我在這里使用的是0805封裝的10K歐姆電阻，以及0603封裝的1K電阻，以及具有相同封裝的指示燈LED，也是A7二極管。

現(xiàn)在，我們需要提起該P(yáng)CB并將其放在加熱板上。打開(kāi)電爐，等待幾分鐘。

幾分鐘后，PCB隨溫度升高而開(kāi)始加熱，當(dāng)溫度達(dá)到270°C的峰值時(shí)，焊膏完全融化。我對(duì)Nanoleaf PCB做過(guò)相同的過(guò)程。

我在LED焊盤(pán)上一個(gè)接一個(gè)地添加了焊膏，這確實(shí)耗費(fèi)了時(shí)間和精力，但是在完成向每個(gè)焊盤(pán)添加焊膏的艱苦工作之后，我將SMD WS2812B LED放置在它們指定的位置，并將整個(gè)PCB放在熱板上進(jìn)行回流工藝結(jié)果很不錯(cuò)。

步驟8：結(jié)論，局限性和缺陷，以及改進(jìn)

終于制作好的這個(gè)電磁爐確實(shí)可以正常工作，并且非常適合用于項(xiàng)目的PCB回流焊。它甚至可以達(dá)到300°C的溫度，甚至可以用于回流金屬PCB，總的來(lái)說(shuō)，我對(duì)結(jié)果感到滿意。該熱板工作正常，但是，當(dāng)熱板達(dá)到270°C后，其溫度傳感器設(shè)置似乎無(wú)法正常工作，這可能是因?yàn)槲沂褂玫氖?0KNTC。我已經(jīng)訂購(gòu)了100K NTC。

該熱板當(dāng)前需要可靠的溫度傳感器設(shè)置，如果DIY溫度傳感器不起作用，則可以在此處使用適當(dāng)?shù)拿姘鍦囟葌鞲衅髂K，其成本約為15至20美元，但即使在較高溫度下也可以顯示準(zhǔn)確的溫度讀數(shù)。

無(wú)論如何，對(duì)于第1部分，就是這樣。我將在此Hotplate項(xiàng)目中進(jìn)行必要的更改，并在該項(xiàng)目的第2部分中進(jìn)行調(diào)整，敬請(qǐng)期待！
責(zé)任編輯:pj