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利用焊接修改您的烤箱成为一个热电偶测量系统

来源:www.chems4you.com作者:发表时间:2016-11-19

利用焊接修改您的烤箱成为一个热电偶测量系统

本文中介绍的直观的分步过程将帮助您成功地在烤箱中执行回流焊接。
         所需硬件/软件
         SLSTK2000A EFM8评估板
         Simplicity Studio集成开发环境
         Scilab
         PmodTC1热电偶模块(包括K型热电偶)
         5个插座到插头跳线
         烤面包机烤箱(这一个工程)
 

系统和配置文件
         本文介绍了一个详细的,可适应的程序,由此任何普通的烤箱可以被迫以合理的精度再现回流焊温度曲线。您需要的第一件事是前面的文章(制作一个用于监测和分析热电偶测量的基于EFM8的系统)开发的热电偶测量系统;如果您已经有一些硬件/软件组合用于收集,记录和可视化热电偶测量,请随时试用。您还应阅读手动控制烤面包机回流简介,其中介绍了DIY回流的优点,建议在烤箱中寻找一些功能,讨论数据收集硬件设置,提供有关回流温度曲线的背景信息,并介绍我们将使用的特定配置文件。在阅读本文时,您可能需要参考此配置文件,因此为了您的方便,我将其包含在此。

热电偶测温系统回流的时间曲线

在我们开始之前,请注意以下有关数据收集过程:

本文中的所有温度记录是使用5秒的测量间隔产生的
         在开始新的数据收集运行之前,允许热电偶返回室温。
         在激活柱箱之前,单击“开始温度数据收集”。
         确保热电偶接点保持靠近PCB的表面;当你关上门时,它可能会被调整到不合适的地方。如果不能方便地通过门和金属框架之间的间隙运行热电偶,则可以通过在烤箱背面钻出的小孔插入热电偶。
         我的烤箱的温度表只标有华氏,所以你会注意到一些令人讨厌的切换回来在摄氏和华氏在本文的其余部分。显然,你可以通过使用带摄氏标签的烤箱避免这种烦恼。
         最后一个注意事项:这可能不用说,但焊膏含有化学物质,你不想在你的食物附近。确保你的办公室或家里的每个人都知道你的“回流”烤箱是用于焊接,而不是烹饪。

 

 

步骤1:火和忘记
         让我们从不干涉的方法开始,看看烤箱是否可以自己。我们的目标是215°C,因为这是峰值温度范围的中间。配置文件指示理想持续时间为峰值300秒。因此,对于第一次运行,我们将函数设置为“烘烤”,温度设置为215°C(又称419°F),定时器设置为5分钟。这里是结果:

热电偶测温峰值的变化曲线


         嗯。 。 。 。如果Black&Decker计划将这个东西作为回流焊炉进行营销,则必须改进他们的温度控制算法。让我们看看 - 我们超过预期的峰值温度60°C(因此超过最大温度50°),我们保持在回流区过长的时间,并且温度曲线的整体形状与轮廓完全不一致。烤箱确实在约300秒时关闭,因此至少计时器是准确的,但这在数据中不明显,因为温度下降非常缓慢,没有任何主动除热。结论:失败。

步骤2:搜索峰值温度
         首先让我们解决这个峰值温度问题。我们需要找到实际对应于215°C的温度设置。我的第一个客人在表盘上是390°F(199°C)。此运行的所有其他内容与上一个运行相同。这里是结果:
         这一次,我们超过了预期的峰值温度只有35°C(最后一次是60°C),所以我们越来越近。让我们在表盘上尝试350°F(177°C),一切都一样。
         这看起来不错。测量的峰值温度为210℃。所以现在我们知道一个近似的温度设置,这将有助于实际温度收敛到我们所需的215°C的峰值。此外,我们可以从前三个运行中看出,烤箱自然产生远低于最大值的温度升高速率(在这种情况下约1.4℃/秒),因此我们不需要担心这部分配置文件。该运行的唯一问题由温度曲线的平坦部分指示 - 由于某种原因,该温度设置使控制系统进入不同的操作区域,使得加热元件关闭一段时间,然后再次打开以达到最终温度。我们想要一个设置,将温度直接到峰值,没有延迟 - 如果最终温度有点太高,这是很好,因为我们可以轻松微调峰值,只需关闭烤箱。事实证明,适当的设置是375°F(191°C):

         正如你可以看到的,这个设置使烤箱直接和平稳地达到极好的峰值温度;我们可以在加热元件闯入之前关闭烤箱,并最终增加到230℃。

步骤3:优化配置文件
         现在我们需要使测量的配置文件看起来更像推荐的配置文件。这意味着手动打开和关闭烤箱1)创建更好的浸泡阶段,2)在回流阶段执行适当的时间量,以及3)微调峰值温度。以下是用于生成下一个温度曲线的具体过程:

         将温度设置为375°F,将定时器移动到约10分钟即可开启烤箱,即足够长以确保烤箱在我们手动关闭之前不会关闭。
         注意数字温度显示。当温度达到140℃(即浸泡相温度范围的下限)时,无论采取什么措施使加热元件失活。我通过快速将温度表转到其最低设置来实现这一点。
         等待温度达到浸泡范围(160°C)的上限,然后重新启动加热元件。温度设置应与启动时相同,在这种情况下为375°F。
         当温度达到所需的峰值(即215℃)时,停用加热元件。

         我们可以立即看到,我们的温度曲线看起来更像是配置文件。这是好的。但我们仍然有三个问题,如图所示:

         我们显着超过预期的峰值温度。
         温度在浸泡范围之上变平。
         高于熔点的时间长度仍然太长。
         前两个缺点源于同样的错误;即不考虑温度响应的滞后。加热元件在停用后仍保持热态,我们需要通过提前调整来弥补这一点。第三个问题发生是因为温度下降太慢 - 我们不是主动从烤箱中去除热量,所以一切都保持热。幸运的是,有一个非常简单的解决方案:打开烤箱门。以下是用于生成最终温度曲线的过程:

         将温度设置为375°F,然后打开烤箱。
         当温度达到130°C时,停用加热元件。
         等待温度达到浸泡范围(160°C)的上限,然后重新启动加热元件。温度设置应与启动时相同,在这种情况下为375°F。
         当温度达到205°C时,停用加热元件。
         当温度达到215°C时,打开门。

         成功!查看该曲线的注释,您将看到我们所有的关键回流规格都已满足。唯一(次要)违反是回流阶段的长度,应至少为60秒。你可以很容易地纠正这种情况,打开门之前再等几秒钟。您也可以稍微更快地执行第一加热元件停用,以便将曲线的浸渍相部分移动到更接近指定浸透相温度范围的中心。底线,这个轮廓应该是足够的DIY,原型质量回流。

结论
         我希望这个程序帮助您享受回流焊接的好处,没有专业装配的成本和不便,并且没有购买大量昂贵的设备和用品。注意未来的文章,将为DIY回流焊的其他主要步骤提供提示和技术:焊膏应用,元件放置和回流后修补。

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