Самоделна инфрачервена станция за запояване TehnoStation
Технически разработки
Домашна инфрачервена станция за запояване
Инфрачервената станция за запояване е най-модерното устройство за запояване на сложни елементи. Инфрачервеното лъчение, поради концентрацията на инфрачервения радиационен лъч, избягва механични повреди и прегряване на компонентите.
Станцията за запояване (нарекох я IR101, първото нещо, което ми дойде на ум) е предназначена за запояване на BGA чипове, сложни микросхеми (с голям брой щифтове и голяма интеграционна зона), както и в труднодостъпни места, като се използва олово и безоловна спойка (температурен диапазон на запояване от 170 до 400 градуса C). Станцията има както ръчен, така и автоматичен режим на запояване. Във всеки режим можете да правите настройки преди запояване и по време на изпълнение.
От какво е направен.
Станцията се състои от платформа с подвижна стойка, два нагревателя (горен и долен), блок за управление, температурен датчик и регулируема система за монтаж на борда.
Горният нагревател е керамичен, с мощност 450W, поставен в дуралуминиев корпус. Корпусът с горния нагревател се вентилира от охладител, който също отстранява вредните изпарения на флюса от мястото на запояване. Позицията на горния нагревател се променя по височина с колело, разположено на подвижна стойка.
Долният нагревател е халогенен, с мощност 150 W, поставен в стоманен корпус и защитен с алуминиева мрежа.
Температурният сензор е фиксиран върху профила от скобата на платката, състои се от термодвойка и цифров блок за изчисляване на температурата.
Блокът за управление се състои от контролна платка, захранващ блок за електронната част на устройството, твърдотелно реле (за управление на горния нагревател),електромагнитно реле (за управление на долния нагревател), светодиоди (за индикация на работата на нагревателите), предпазен предпазител (15А), дисплей и бутони за управление.
Станцията за запояване IR101 е направена самостоятелно, като основа за дизайна е взет старият фотоувеличител. Премахнато е всичко излишно от уголемителя, горният капак е пластмасов и има алуминиева планка за закрепване на горния нагревател. Инсталиран охладител 12v. Долният нагревател е направен от халогенен прожектор и корпус от компютърно захранване. Стъклото на прожектора е премахнато, а вместо него е поставена метална мрежа. Горният керамичен нагревател се използва в съвременните станции за запояване. Картодържателната система е изработена от алуминиеви профили и пръти, сглобени с нитове и винтове.
Подвижните части са фиксирани с винтове, взети от лупата. Върху ламелите са залепени ленти от термоустойчив силикон. Щипките са изработени от крокодилчета, покрити със силиконови тръбички. Блокът за управление работи на микроконтролер Atmega 328P. Температурният сензор се състои от термодвойка тип K и контролер MAX6675 за преобразуване на данните от термодвойката в цифрова стойност.
Как работи.
Станцията има два режима на работа: автоматичен (по-точно полуавтоматичен) и ръчен. Автоматичният режим се използва в повечето случаи при запояване на BGA чипове или планарни чипове. Ръчното често е необходимо за извършване на специални задачи (например, необходимо е да се загрее платката или определено място на платката с безоловен припой, да се запоят елементи с поялник или пистолет за горещ въздух).
Автоматичен режим.
Използва предварително конфигуриран профил (4 профила могат да бъдат записани), който задава следните параметри:
t1 (69-230гр.С) – температура на нагряване на дъното (температура на нагряване на платката преди запояване). Необходимо е да се намали температурната разлика на повърхността на дъската, като по този начин се изключи деформацията на дъската при локално нагряване от горния нагревател. Забележка: максималната стойност може да бъде зададена до 230 g. C, но устройството е в състояние бързо и лесно да загрее платката до 130g, по-високите температури ще отнемат много време за нагряване и могат да повредят платката в резултат на продължително нагряване.
T1(1-20 минути) – време за достигане на температура t1. Колко време отнема долният нагревател да достигне желаната температура? Ако зададете повече, платката ще загрее плавно, което е по-предпочитано. Твърде дълго време е нежелателно за някои части на платката (например електролитни кондензатори).
t2(170-400 гр.С) – горна температура на нагряване (температура на точката на запояване). Температурата се избира въз основа на температурата на топене на спойката, използвана на платката. По-често се избира практически, като се използват данни за режимите на запояване на конкретна платка или емпирично.
T2(1-20 минути) – време за достигане на температура t2. Колко време отнема на горния нагревател да загрее точката на запояване? Повече време е по-благоприятно за запояване, т.к плавно и равномерно загрява всички контактни подложки. Твърде дългото време може да доведе до разграждане на запоената част, както и на части, разположени в близост.
T3(1-20 минути) – време за охлаждане. Колко време отнема платката да се охлади до 50g C. Необходимо е за по-добро запояване (изключва студено съединение), предотвратява деформацията на платката.
Параметрите се задават в елемента "режим" (първият елемент от главното меню). Използвайте бутоните " ", за да зададете желаната стойност. Бутонът Enter преминава към следващата стойност. След като зададете всички параметри,програмата предлага да запазите настройките в един от 4 профила. При натискане на бутона "Назад" данните не се записват и програмата се връща в главното меню.
Можете да стартирате автоматичния режим, като изберете елемента "Старт" от главното меню.
След това ще се появи прозорецът за избор на профил.
След като изберете профил, натиснете "Enter", програмата стартира режима на запояване, който включва 4 операции:
1) плавно загрява дъската отдолу до желаната температура,
2) плавно загрява мястото за запояване отгоре до температурата на запояване (долният нагревател продължава да работи),
3) преминава в режим на запояване, при който необходимата температура се поддържа за необходимото време, за да има време да завърши операцията по монтаж или демонтаж на детайла,
4) плавно охлажда дъската, като използва само долния нагревател за поддържане на температурата.
В автоматичен режим дисплеят показва текущата работа, времето от началото на операцията, действителната температура. Два светлинни индикатора под дисплея показват кой нагревател работи в момента. Преходът към следващата операция е придружен от звуково известие (ако тази настройка е активирана в елемента „Настройки“).
Можете да пропуснете всяка операция и да преминете към следващата, без да чакате нейното завършване, като натиснете бутона "Enter" за 2 секунди. При натискане на бутона "Назад" за 2 секунди станцията за запояване спира да работи и преминава в главното меню.
Ръчен режим.
Използва параметри, които могат да се променят в реално време и съдържа две операции (загряване на платката и загряване на мястото за запояване). Можете да отидете до него от главното меню, режим „Ръчно“. След прехода дисплеят ще покаже текущата операция.(долно отопление).
Използвайте бутоните " ", за да зададете желаната температура. Натискането на бутона “Enter” ще премести програмата към следващата операция (горно нагряване), оставяйки долното нагряване включено, а натискането на “Назад” ще завърши запояването и ще излезе от главното меню.
При втората операция натискането на "Enter" или "Back" ще завърши запояването и ще излезете в главното меню.
Настройки на станцията за запояване.
За да отидете в настройките, изберете елемента "Настройки" в главното меню.
Ще се отвори менюто с настройки. Преходът през точките се извършва с бутоните "". Променете стойностите с бутона "Enter". Бутонът "Назад" запазва настройките и излиза в главното меню.
Сега повече за настройките:
"Gist" - задава хитерезис. Отклонение от зададената температура в градуси по Целзий.
"Звук" - деактивира/включва звукови известия.
"Сензори" - задава броя на сензорите (това устройство може да приема стойности от два сензора, инсталирани в горната и долната част на платката).
"Запояване" - времето за запояване в автоматичен режим (времето за поддържане на постоянна температура t2).
Заключение.
Това е всичко, което се отнася до работата на устройството. Всички регулируеми стойности ви позволяват да работите като повечето съвременни професионални станции. Най-важната разлика е, че управлението се извършва без помощта на компютър. Смятам, че това е за предпочитане, тъй като станцията може да бъде поставена навсякъде и да не зависи от други устройства. Вторият момент е, че в повечето станции не се задава времето за повишаване на температурата, а скоростта на нейното повишаване. Абсолютно същото, но за мен е по-удобно да използвам времето за достигане на работната температура (по-разбираемо е да достигнете 200 градуса за 5 минути, отколкото да настроите скоростта на изкачване на 0,666 градуса / сек). INВ професионалните станции долният нагревател също се използва керамичен. Разбира се, той е по-добър от халогенния, но и 15 пъти по-скъп. И една от основните цели при създаването на устройство е да се направи евтино устройство, което изпълнява всички необходими задачи. В скъпите станции се монтират и камери, лазерни линии, допълнително осветление и др. Всичко това може да се добави тук без проблем, но няма да има голяма полза от тях, а цената ще се повиши значително.
Как да използвате тази станция и опит с нея можете да намерите в статията Работа върху станцията за запояване IR101.
Домашна станция с пълноценен керамичен долен нагревател IR101.02.