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    利用焊接修改您的烤箱成為一個熱電偶測量系統

    來源:www.jz82524.com作者:發表時間:2016-11-19

    利用焊接修改您的烤箱成為一個熱電偶測量系統

    本文中介紹的直觀的分步過程將幫助您成功地在烤箱中執行回流焊接。
             所需硬件/軟件
             SLSTK2000A EFM8評估板
             Simplicity Studio集成開發環境
             Scilab
             PmodTC1熱電偶模塊(包括K型熱電偶)
             5個插座到插頭跳線
             烤面包機烤箱(這一個工程)
     

    系統和配置文件
             本文介紹了一個詳細的,可適應的程序,由此任何普通的烤箱可以被迫以合理的精度再現回流焊溫度曲線。您需要的第一件事是前面的文章(制作一個用于監測和分析熱電偶測量的基于EFM8的系統)開發的熱電偶測量系統;如果您已經有一些硬件/軟件組合用于收集,記錄和可視化熱電偶測量,請隨時試用。您還應閱讀手動控制烤面包機回流簡介,其中介紹了DIY回流的優點,建議在烤箱中尋找一些功能,討論數據收集硬件設置,提供有關回流溫度曲線的背景信息,并介紹我們將使用的特定配置文件。在閱讀本文時,您可能需要參考此配置文件,因此為了您的方便,我將其包含在此。

    熱電偶測溫系統回流的時間曲線

    在我們開始之前,請注意以下有關數據收集過程:

    本文中的所有溫度記錄是使用5秒的測量間隔產生的
             在開始新的數據收集運行之前,允許熱電偶返回室溫。
             在激活柱箱之前,單擊“開始溫度數據收集”。
             確保熱電偶接點保持靠近PCB的表面;當你關上門時,它可能會被調整到不合適的地方。如果不能方便地通過門和金屬框架之間的間隙運行熱電偶,則可以通過在烤箱背面鉆出的小孔插入熱電偶。
             我的烤箱的溫度表只標有華氏,所以你會注意到一些令人討厭的切換回來在攝氏和華氏在本文的其余部分。顯然,你可以通過使用帶攝氏標簽的烤箱避免這種煩惱。
             最后一個注意事項:這可能不用說,但焊膏含有化學物質,你不想在你的食物附近。確保你的辦公室或家里的每個人都知道你的“回流”烤箱是用于焊接,而不是烹飪。

     

     

    步驟1:火和忘記
             讓我們從不干涉的方法開始,看看烤箱是否可以自己。我們的目標是215°C,因為這是峰值溫度范圍的中間。配置文件指示理想持續時間為峰值300秒。因此,對于第一次運行,我們將函數設置為“烘烤”,溫度設置為215°C(又稱419°F),定時器設置為5分鐘。這里是結果:

    熱電偶測溫峰值的變化曲線


             嗯。 。 。 。如果Black&Decker計劃將這個東西作為回流焊爐進行營銷,則必須改進他們的溫度控制算法。讓我們看看 - 我們超過預期的峰值溫度60°C(因此超過最大溫度50°),我們保持在回流區過長的時間,并且溫度曲線的整體形狀與輪廓完全不一致??鞠浯_實在約300秒時關閉,因此至少計時器是準確的,但這在數據中不明顯,因為溫度下降非常緩慢,沒有任何主動除熱。結論:失敗。

    步驟2:搜索峰值溫度
             首先讓我們解決這個峰值溫度問題。我們需要找到實際對應于215°C的溫度設置。我的第一個客人在表盤上是390°F(199°C)。此運行的所有其他內容與上一個運行相同。這里是結果:
             這一次,我們超過了預期的峰值溫度只有35°C(最后一次是60°C),所以我們越來越近。讓我們在表盤上嘗試350°F(177°C),一切都一樣。
             這看起來不錯。測量的峰值溫度為210℃。所以現在我們知道一個近似的溫度設置,這將有助于實際溫度收斂到我們所需的215°C的峰值。此外,我們可以從前三個運行中看出,烤箱自然產生遠低于最大值的溫度升高速率(在這種情況下約1.4℃/秒),因此我們不需要擔心這部分配置文件。該運行的唯一問題由溫度曲線的平坦部分指示 - 由于某種原因,該溫度設置使控制系統進入不同的操作區域,使得加熱元件關閉一段時間,然后再次打開以達到最終溫度。我們想要一個設置,將溫度直接到峰值,沒有延遲 - 如果最終溫度有點太高,這是很好,因為我們可以輕松微調峰值,只需關閉烤箱。事實證明,適當的設置是375°F(191°C):

             正如你可以看到的,這個設置使烤箱直接和平穩地達到極好的峰值溫度;我們可以在加熱元件闖入之前關閉烤箱,并最終增加到230℃。

    步驟3:優化配置文件
             現在我們需要使測量的配置文件看起來更像推薦的配置文件。這意味著手動打開和關閉烤箱1)創建更好的浸泡階段,2)在回流階段執行適當的時間量,以及3)微調峰值溫度。以下是用于生成下一個溫度曲線的具體過程:

             將溫度設置為375°F,將定時器移動到約10分鐘即可開啟烤箱,即足夠長以確??鞠湓谖覀兪謩雨P閉之前不會關閉。
             注意數字溫度顯示。當溫度達到140℃(即浸泡相溫度范圍的下限)時,無論采取什么措施使加熱元件失活。我通過快速將溫度表轉到其最低設置來實現這一點。
             等待溫度達到浸泡范圍(160°C)的上限,然后重新啟動加熱元件。溫度設置應與啟動時相同,在這種情況下為375°F。
             當溫度達到所需的峰值(即215℃)時,停用加熱元件。

             我們可以立即看到,我們的溫度曲線看起來更像是配置文件。這是好的。但我們仍然有三個問題,如圖所示:

             我們顯著超過預期的峰值溫度。
             溫度在浸泡范圍之上變平。
             高于熔點的時間長度仍然太長。
             前兩個缺點源于同樣的錯誤;即不考慮溫度響應的滯后。加熱元件在停用后仍保持熱態,我們需要通過提前調整來彌補這一點。第三個問題發生是因為溫度下降太慢 - 我們不是主動從烤箱中去除熱量,所以一切都保持熱。幸運的是,有一個非常簡單的解決方案:打開烤箱門。以下是用于生成最終溫度曲線的過程:

             將溫度設置為375°F,然后打開烤箱。
             當溫度達到130°C時,停用加熱元件。
             等待溫度達到浸泡范圍(160°C)的上限,然后重新啟動加熱元件。溫度設置應與啟動時相同,在這種情況下為375°F。
             當溫度達到205°C時,停用加熱元件。
             當溫度達到215°C時,打開門。

             成功!查看該曲線的注釋,您將看到我們所有的關鍵回流規格都已滿足。唯一(次要)違反是回流階段的長度,應至少為60秒。你可以很容易地糾正這種情況,打開門之前再等幾秒鐘。您也可以稍微更快地執行第一加熱元件停用,以便將曲線的浸漬相部分移動到更接近指定浸透相溫度范圍的中心。底線,這個輪廓應該是足夠的DIY,原型質量回流。

    結論
             我希望這個程序幫助您享受回流焊接的好處,沒有專業裝配的成本和不便,并且沒有購買大量昂貴的設備和用品。注意未來的文章,將為DIY回流焊的其他主要步驟提供提示和技術:焊膏應用,元件放置和回流后修補。

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