Ик паяльная станция на arduino. общие вопросы.

Хотел в прошлом сообщении написать, но добавлю сейчас. Есть такие выдувные машины, которые с преформы выдувают бутылки. Так вот там очень важна равномерность нагрева. Достигается это посредством нагрева-охлождения. Получается преформа проходит нагрев, потом обдувается воздухом, снова нагрев, обдув и так несколько раз. Получается что охлаждение происходит с наружной стороны стенки, а тепло проникает в середину стенки и на внутреннюю сторону. Таким образом по всей толщине стенки преформы достигается одинаковая температура. Это если бы плату так греть, то температура снизу и сверху была бы одинаковая.
Ну это я так, для ознакомления, может кому интересно покажется.

 

На мой взгляд - идеальная форма нижнего нагревателя - круг. Ща поясню.
Оперируемый чип или сокет имеет не такие уж большие размеры - максимум ~50x50 mm.
Соответственно тепло будет распространяться как волны на воде от камушка, никаким квадратом. И даже с квадратным нагревателем - чем дальше от эпицентра - тем круглее. Вроде понятно объяснил.
Так вот для нижнего нагревателя лучше иметь круглую форму, точнее в центре круг, а дальше кольцевые секции похожие на конфорки на печке как на фото -
Соответственно от размеров платы подключаем-отключаем секции, а центр - постоянно участвует.
Понятно, что круг - не идеальная форма для прямоугольных плат и требует больше места.
Это просто моё размышление.
p.s. Себе я паялку уже собрал года полтора назад, пусть не до конца, но себя уже окупила.
Модернизировать её до управления по WiFi из Амэрики мне не надо - не вижу практической нужды.
У меня есть 4-5 минут на процесс, всё настраивается с кнопок - к чему приложение на телефон, не могу понять?
К чему ловить миллиметраж в градусах? Ну погрешность в 2-3 градуса чип в труп не превратит.
Всем удаче в своих сборках и наработках.
Мой нижний нагреватель вашпе квадратный.

 

У техноальянса по хитрому сделано. Там сразу же со старта ВИ греется до 85°C, когда температура в зоне пайки доходит до 85°C, ВИ греется до 86°C и так далее температура ВИ постепенно увеличивается относительно температуры зоны пайки. К примеру, при 155°C в зоне пайки, температура ВИ уже 185°C и т.д.. На мой взгляд это отличное решение, нагреватели с большой инерцией лучше прогревать заранее, это также дополнительно помогает равномерно прогреть чип и зону пайки, ну и уменьшает и так увеличенное время термопрофиля. Там еще хитрость есть, если температура зоны пайки не укладывается в термопрофиль, то программа останавливает общее время пайки, и в итоге профиль может растянуться и на 9 мин.(в зависимости от платы), но ПО покажет около 5 мин..
Вообще да, нужно придерживаться указанных стандартов, при нагреве материал теряет свойства, особенно на температурах выше 220, и чем дольше держать эту температуру, тем быстрее это произойдет. Более того, даже соблюдая термопрофиль, скорее всего плату не получится греть много раз, и если к примеру суммарное время на полке 220 превысит 10 минут, то материал уже начнёт терять свойства. Вся разница будет заключаться в том, что с оборудованием intet можно поменять на плате socket 10 раз, а на буржуйке 5 раз, далее начнутся последствия - вроде разрывов межслойных переходов и т.д.

Если бы она была идеальная мы бы увидели станции с кругами у топовых разработчиков.

Я думал про третий нагр. элемент снизу зоны пайки, но здесь есть критичный для меня нюанс - привязка к центру, неудобство установки нестандартных плат с неудобным расположением чипа. Я хотел реализовать передвижную третью зону, но контроллер у меня не заточен под такую конструкцию, возможно потом как ни будь приду к этому..

2 - 3°C это результат до которого я стремлюсь, но его добиться не так просто. Опять же, вы про какие 2 - 3°C, погрешность термопары, это не страшно. А вот расхождения температур областей зоны пайки - это уже неприятно, а если более 5°C, то уже может быть опасно.
Проведите эксперимент, на своём творении. Положите по углам и в центре чипа расплющенный припой Pb- с флюсом и запустите процесс пайки, проделайте эксперимент на разных платах с разным расположением чипов, не только в центре платы, но и с краю. Зафиксируйте на камеру и проанализируйте. Там где припой собрался в первый шарик(скорее всего это будет середина чипа) температура не остановилась, а продолжает расти, и до какого уровня она дорастет, будет зависеть от равномерности нагрева зоны пайки. Помимо этого, от неравномерности нагрева, несколько пятаков могут не припаяться, хотя визуально чип сел, и будет дополнительный квест по поиску неисправности. Дорогущие процы intel с 6 поколения от неравномерного нагрева будет гнуть, придётся колхозить рамки или реболить на Pb+. Всё это дополнительные затраты денег и времени, поэтому нужно подойти к этому вопросу серьёзно.

 

Собрал термостат по схеме выше, пока 1 канал.

Термопару термостата установил на нагревателе без дополнительных примочек, рядом установил термопару мультиметра для построения графика.

Спойлер: см.график

Термопару мульт-а установил не корректно, из-за этого температура немного занижена, по факту на нагревателе 350-360°С. На графике запечатлен нагрев НИ в момент процесса нагрева платы до 220°С с помощью ВИ и НИ. Как видно, весь процесс, НИ просто поддерживает температуру выставленную на термостате, при этом из-за инерции нагревателя возникает болтанка +-5°С, но особого влияния на температуру нагреваемой платы это не оказывает. Скорость нагрева НИ при напряжении 235В составила 2,4°С/сек..
Далее я установил термопару мультиметра на плату. Расстояние НИ до платы 32мм, от ВИ до платы 27мм.

Спойлер: см. фото

Настроил профиль для Pb-, получился такой график.

Спойлер: см. график

Скорость нагрева в зоне пайки около 0,75°С. К сожалению, с контроллером и нагревателями как у меня, невозможно остановить инерцию нагрева, если установить более высокую скорость т. профиля. Можно сказать - это всё на что способно моё творение.
Я так же проделал тест на равномерность нагрева по методике описанной выше.

Применил припой Pb+(т. плавления 185°С), плата видеокарты HD5450, чип 23x23mm, вот что получилось.

Спойлер: см. видео

Сразу укажу ,что на видео, моя термопара завышает показания на 2°С, ниже я сделал расчёты учитывая эту поправку. Также стоит отметить, я не добавлял флюс под чип, думаю это тоже может влиять на равномерность нагрева.

Спойлер: см. фото

Как видно правый верхний угол оказался немного холоднее, от этого пришлось греть чип до 191°С, и на таких температурах это не критично, можно даже разогреть зону пайки(ЗП) до 200°С для уверенности. Но если это припой Pb- (220°С), то пришлось бы уже нагревать зону пайки минимум до 226°С. А в реальных условиях я уже не буду знать какой угол чипа холоднее, и получилось бы так, что чип частично не отпаялся на этом правом верхнем углу. Вот и придётся завышать температуру уже до 230°С. Ну а если совпадает так, что я установлю термопару на самую холодную сторону и нагрею ЗП до 230°С, то в данном случае нагрев самых горячих точек будет уже 237°С, опасненько.
Кому не лень повторите эксперимент, охота узнать насколько у остальных всё ровно.

 

У меня есть замечания. IMHO, если часто и долго работать на такой станции без защиты, есть риск помутнения хрусталика глаз(катаракта) от яркого света и ИК излучения. Думаю, что даже от керамики ИК излучение не полезно для глаз, а от галогена и подавно. Советую вам и всем кто использует галоген, любой(красный ,белый), используйте спец. очки или щиток, например как у PUHUI T-870A. И ещё, у вас верх работает как стробоскоп, вам дурно не становится, это же очень раздражает и глаза, и психику. Не нужно забывать о возможном вреде здоровью, при использовании станции.

 

ИнтересТно кто-то работает на станции 24/7? Даже в условиях сервиса на дядю максимум 4 платы на станции спать можно. А основное время занимает диагностика, поиск дефекта. Да и в условиях сервиса нормального будет какая-никакая Термопро, а не наша рабочая кустарщина.

 

Разные дяди бывают, и не все покупают нормальную оборудку, даже при приличном потоке. Понятное дело, если юзать станцию раз в месяц по 15 минут, то можно не беспокоится за здоровье. На своем же творении, только для настройки и экспериментов, за полгода я запускал процесс пайки уже примерно около сотни раз. Да и в условиях сервиса, при ремонте на отлаженной станции, нередко приходится греть одну и туже плату несколько раз.

Я работал продолжительное время на термопро, были времена когда приходилось паять на станции каждый день, иногда весь день, стабильно 6 дней в неделю. И я отчетливо чувствовал негативное воздействие на глаза, в конце дня в глазах всегда была мутная пелена. Я действительно пользовался солнцезащитными очками и это помогало. Далее я изготовил камеру с увеличением для того, чтобы наблюдать за процессом пайки/отпайки через монитор.

Спойлер: Немного про ИК излучение

Инфракрасное излучение (ссылка на статью)
Инфракрасные лучи оказывают тепловое действие. По биологической активности они делятся на коротковолновые (760-1400 нм) и длинноволновые (от 1500 нм и выше). Тепловое воздействие этих лучей определяется их поглощением кожей: чем меньше длина волны, тем больше излучений проникает в кожу и не вызывает ощущения тепла и жжения. Длинноволновая инфракрасная радиация поглощается поверхностными слоями кожи, где много терморецепторов, поэтому заметно ощущение жжения. В производственных условиях у работников, имеющих контакт с мощными потоками инфракрасной радиации, отмечаются различные расстройства со стороны органа зрения. Инфракрасное излучение оказывает выраженное тепловое действие на веки, конъюнктиву, оно обладает способностью проникать вглубь глазного яблока и оказывать повреждающее действие на хрусталик. Максимальное повышение температуры отмечается в задней камере глаза, что связано с поглощением радиации пигментным эпителием радужной оболочки, при этом повреждается ферментативная зона около экватора хрусталика. Механизм развития помутнений хрусталика связывают с эффектом инфракрасной радиации (Алиева З.А. с соавт., 1988). Продолжительная работа с источниками интенсивной инфракрасной радиации (расплавленный металл, стекло, технические печи и т. п.) служат причиной хронического блефарита и блефароконъюнктивита. Профессиональная тепловая катаракта (катаракта стеклодувов, металлургов) в начальной стадии имеет характерные клинические особенности. Помутнение возникает сначала у заднего полюса хрусталика, под капсулой. Оно имеет вид мелкозернистого, но четко очерченного помутнения. В последующем помутнение прогрессирует, и хрусталик мутнеет. Характерным для тепловой катаракты является отслоение зонулярной пластинки хрусталика в зрачковой зоне. Она имеет вид прозрачной пленки, расположенной на передней поверхности хрусталика. Только небольшая часть ближних инфракрасных лучей проникает в задний отдел глаза, абсорбируясь пигментным эпителием сетчатки. При взгляде на сильный источник света (солнце, дуговая электросварка) поражается сетчатка и хориоидея. У больных появляются фотофобия, хромотопсия и ощущение плавающего облака в центре поля зрения. Затем возникает относительная или абсолютная центральная скотома, снижается острота зрения.Офтальмологические изменения могут отсутствовать даже при выраженной центральной скотоме. Часто можно увидеть отек центральной области сетчатки с точечными геморрагиями. В дальнейшем возникают желтовато-белые очаги в макулярной зоне, которые могут значительно снизить зрение. Иногда же бывает обратное развитие процесса с полным восстановлением зрения.

Температура стола термопро макс. 350°С, верх макс. 450°С, в сравнении с температурой спирали ламп макс. 2800°С, если в пол накала 1400°С, интенсивность излучения и спектр у ламп накаливания шире. Конечно, если накрывать сетками и плитами, то прямых лучей от спирати в глаза не попадает, но лучше обезопасится, влияние на глаза, кожу и др. точно есть.

 

Я делаю на галогенках и на ик лампах. Да, смотреть на яркий свет, так же как и на солнце не очень комфортно и полезно, но есть нюансы. Как писали выше, лампы не работают на 100% мощности, так как соединены по 4 штуки. К таму же, зачем на лампы смотреть в начале профиля, при наборе температуры? После набора температуры лампы еле вспыхивают в процессе поддержания температуры. Так что, с минимальной осторожностью ни чего страшного не произойдет.

 

Я понимаю, что НИ снижает интенсивность, но за то ВИ увеличивает интенсивность под конец пайки. А я не могу не смотреть за дорогушей клиентской платой. Особенно при монтаже чипа, и слушать, и смотреть как раз таки требуется весь процесс пайки начиная от 100°C, бывает что чип может съехать, если чуть переборщить с флюсом. Вы поймите я не против галогена, им легко управлять, особенно без плит инерция минимальная, но глаза он жарит и слепит - это его минус, возможно и камеру будет ослеплять. Скажу так, при частом использовании, на любой ИК станции, требуется защищать глаза или наблюдать за процессом через камеру и использовать автоматику для демонтажа чипа.

 

Да ни кто ж не запрещает использовать защиту, лишняя она не будет.

Ну ни кто же не старается смотреть на пайку сверху, Вы же будете сбоку смотреть. Да и если уж так критично, на открытые участки ламп можно положить какой нибудь термостойкий материал, что бы прикрыть свет. У меня есть такой материал и планы на него, при работе будет видно, использовать или нет.

 

@SOLOway а Евгений случаем не выкладывал инфу про свою станцию из штатной ленты и суперизола?

 

В скетче kluch_5.2d есть много параметров которые надо менять при настройке. И изменять с клавы немного неудобно( Например(по мануалу в pdf) - "ред. длительности удержания уставки шага профиля (0-255сек)" это надо 255 раз нажать на кнопку(((
Можно как то изменить чтобы при удержании кнопки показания сами менялись, а не тыкать пока палец не отсохнет(?