Steuern eines Toaster mit einem PICAXE - Teil 2

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Anonim

Steuern eines Toaster mit einem PICAXE - Teil 2


Einführung

Teil 1 dieses Projekts beinhaltete eine Diskussion über Reflow-Lötprofile, die vier Stufen des Reflow-Lötens und eine Schaltung zur Verwendung eines PICAXE-Mikrocontrollers und einer MAX31855-integrierten Schaltung zum Lesen und Anzeigen von Thermoelement-Temperaturmesswerten. Wenn Sie es verpasst haben, wäre es hilfreich, es zu lesen, bevor Sie mit diesem Artikel fortfahren.

Ein kleines Problem mit der in Teil 1 vorgestellten Schaltung ist die Notwendigkeit einer 3, 3 V Stromversorgung plus einer etwas höheren Spannungsversorgung zur Steuerung des SSR. Eine Lösung für diesen Umstand ist im folgenden Schema dargestellt. Eine 5V-Versorgung wird als Primärversorgung verwendet und die 3, 3V für den MAX31855 und die PICAXE-08M2 werden von U3 (einem LP2950ACZ-Regler) plus C4 und C5 abgeleitet. Aus praktischen Gründen wurden ein Ein- / Ausschalter (SW1) und eine Betriebsanzeige (LED2 und R6) hinzugefügt. Sie können dieses Design dem in Teil 1 dargestellten vorziehen; Beide funktionieren gut.

In diesem Artikel wird der letzte Artikel in der PICAXE-Reflow-Ofen-Projektserie, das Schema zur Verbindung der Steuerschaltung, des SSR (Solid State Relay) und des Toasterofens vorgestellt. Darüber hinaus wird der PICAXE-Code vorgestellt und erklärt, sowie ein Prozess zur Feinabstimmung des Codes für die Arbeit mit Ihrem Toaster.

Ofenmodifikation

Eines der Ziele dieses Projekts ist es, Änderungen am Toaster zu vermeiden, wann immer dies möglich ist. Es gibt jedoch eine einfache Modifikation, die empfohlen wird: ein kleines Loch in die hintere Abdeckung des Ofens bohren, um das Einführen des Thermoelements zu ermöglichen. Das Thermoelement sollte sich in der Nähe der Ofenmitte und etwas oberhalb der Stelle befinden, an der sich die Oberseite der Leiterplatte befindet, wie auf dem Foto unten gezeigt.

Alternativ können Sie die Thermoelementleitung zwischen der Ofentür und der Türöffnung verlegen, aber aufgrund von Interferenzproblemen beim Öffnen und Schließen der Tür wird dies nicht empfohlen. Natürlich ist das andere Ende der Thermoelementleitung mit der Steuerschaltung zu verbinden, wie in Teil 1 dieses Projekts diskutiert.

Beachten Sie, dass sich das Thermoelement über der Platine befindet, diese aber nicht berührt und auch keinen Teil des Ofens berühren darf. Die Platine (die nur ein leeres Board für das Foto ist) ruht auf einem Grill, um den Luftstrom sowohl auf der Unterseite als auch auf der Oberseite zu ermöglichen. Die Pfanne, die den Grill trägt, bietet zusätzliche Wärmeabschirmung vom unteren Element. Für ein gutes Reflow-Löten sollte die PCB eher durch Luftkonvektion als durch Strahlung oder Leitung erwärmt werden.

Die SSR (Halbleiterrelais)

In diesem Projekt wird ein Halbleiterrelais FOTEK SSR-40 DA verwendet. Es ist ausgelegt, um bis zu 40 Ampere Wechselstrom zu schalten, und wird mehr als ausreichend sein, um die 10 Ampere zu schalten, die der Toaster benötigt. Wie der Name andeutet, entspricht ein SSR der Funktion eines Relais, tut dies jedoch ohne metallische Schaltkontakte und die damit verbundenen elektrischen und akustischen Geräusche, die mit elektromechanischen Relais verbunden sind. Ein weiterer Vorteil eines SSR ist, dass es eine galvanische Trennung zwischen dem Steuerkreis und dem Netzwechselstrom bereitstellt.

Warnung! Der SSR schaltet die Netzwechselspannung, die gefährlich und tödlich sein kann. Wenn Sie unsicher sind, ob Sie sicher mit der Netzspannung arbeiten, versuchen Sie nicht, den SSR zu verdrahten.

Das folgende Foto zeigt eine Methode zur Verdrahtung des SSR. Beachten Sie, dass der SSR nur eine Seite der AC-Leitung und (in den USA) die heiße Seite der Leitung schaltet. Stecker und Kabel, die für die Netzstromversorgung bestimmt sind, sind zur Kennzeichnung der heißen gegenüber den neutralen Kabeln kodiert. Der breitere der zwei Zinken am Stecker ist die neutrale Seite, und der schmalere ist die heiße Seite. Auf der Kordel wird die neutrale Seite durch eine erhöhte Rippe angezeigt, die entlang der Außenseite der Isolierung verläuft; Die heiße Seite hat keine erhöhte Rippe in der Isolierung.

Die rote und schwarze Ader führen die Steuerspannung für den SSR und sind wie in Teil 1 dieses Projekts beschrieben mit der Steuerschaltung verbunden.

Der Code

Sobald die Hardware aussortiert ist, ist es an der Zeit, den Code zu betrachten, mit dem alles funktioniert. Wenn Sie das Programm starten, sollten Sie zunächst den folgenden Begrüßungsbildschirm sehen. Sie können es ändern, was auch immer Sie möchten.

Der Teil des Codes, der das Lesen des Thermoelements und das Anzeigen der Temperaturen betrifft, wurde in Teil 1 diskutiert und wird hier nicht wiederholt. Stattdessen wird der Fokus auf dem Code liegen, der den Ofen tatsächlich ein- und ausschaltet. Der vollständige Code steht am Ende dieses Abschnitts zum Download bereit.

Zeile 23 definiert eine neue Variable: HCC steht für Heat Control Counter und verwendet die Variable Byte Location b11. Zeile 39, die außerhalb des Hauptprogramms liegt, stellt sicher, dass HCC bei jedem Reset der Hardware auf 0 gesetzt wird.

Die Zeilen 77 bis 107 sind nachstehend wiedergegeben.

Zeile 77 überprüft, ob HCC auf 0 gesetzt ist, und wenn dies der Fall ist, werden die Zeilen 78 bis 92 auf der Grundlage der Temperatur innerhalb des Ofens ausgeführt. Wenn es weniger als 150 ° C beträgt, aktiviert es die Stufe "Vorheizen" des Aufschmelzprozesses, die das Unterprogramm hitze_100 wiederholt ausführt, bis die Temperatur auf 150 ° C ansteigt. Während der Vorheizphase wird der Ofen mit einem Tastverhältnis von 100% betrieben, und das LCD zeigt weiterhin die Temperatur und die aktuelle Stufe wie unten gezeigt an.

Wenn die Temperatur bei oder über 150 ° C liegt, schreitet der Code zu Zeile 81 fort. Wenn die Temperatur mindestens 150 ° C, aber weniger als 180 ° C beträgt, aktiviert sie die "Einweichen" - Stufe des Reflow-Prozesses, der die Unterprogramm hitze_70 wiederholt, bis die Temperatur auf 180 ° C ansteigt. Während der Einweichphase wird der Ofen mit einem Arbeitszyklus von 70% betrieben, und das LCD zeigt weiterhin die Temperatur und die aktuelle Stufe wie unten gezeigt an.

Wenn die Temperatur bei oder über 180 ° C liegt, schreitet der Code zu Zeile 84 fort. Wenn die Temperatur mindestens 180 ° C, aber weniger als 215 ° C beträgt, aktiviert sie die "Aufschmelz" - Stufe des Reflow-Prozesses, der die hitze_100-Unterprogramm wiederholt, bis die Temperatur auf 215 ° C ansteigt. Während der Reflow-Stufe wird der Ofen mit einem Tastverhältnis von 100% betrieben, und das LCD zeigt weiterhin die Temperatur und die aktuelle Stufe an, wie unten gezeigt.

Wenn die Temperatur 215 ° C erreicht, schreitet der Code zu der Leitung 84, die die Wärme abstellt, und beginnt die Stufe "Kühlen" des Reflow-Prozesses. Während der Abkühlphase ist der Ofen ausgeschaltet und das LCD zeigt weiterhin die Temperatur und die Abschalttemperatur wie unten gezeigt an. Zeile 90 verhindert, dass der Reflow-Zyklus neu gestartet wird, bis PICAXE zurückgesetzt wird.

Wie Sie oben sehen können, steigt die Temperatur nach dem Abschalten der Heizung noch einige Sekunden lang an. An diesem Punkt sollten Sie die Ofentür leicht öffnen, damit ein Teil der heißen Luft entweichen kann. Im Gegensatz zu den ersten drei Stufen, die vom PICAXE gesteuert werden, ist die Kühlphase manuell und Sie sind der Regler. Lassen Sie die Temperatur allmählich auf 150 ° C abkühlen und öffnen Sie dann die Tür vollständig. Vergessen Sie nicht, die Leiterplatte und das Innere des Ofens ausreichend zu kühlen, um nicht nur sicherzustellen, dass die Lötstellen fest sind, sondern auch, um Ihre Finger vor dem sprichwörtlichen "heißen Hufeisen" zu schützen.

Sobald Sie die Temperatur im Ofen nicht mehr beobachten müssen, trennen Sie die Stromversorgung vom Steuerkreis. Wenn Sie es das nächste Mal einschalten, wird HCC zurückgesetzt und für einen weiteren einzelnen Zyklus durch die Stufen bereit sein.

Code herunterladen

"Tuning" der Code

Wenn Sie verstehen, wie der Code funktioniert, sollte es relativ einfach für Sie sein, Änderungen an Ihrem Toaster vorzunehmen. Hier sind ein paar Vorschläge:

  • Um die Temperatursollwerte für ein anderes Lot einzustellen, ändern Sie die Temperaturwerte in den Zeilen 78, 81, 84 und / oder 87.
  • Wenn alles eingerichtet ist, aber der Ofen leer ist, nehmen Sie einen Stift, Papier und eine Uhr mit einem Sekundenzeiger (oder Ziffern) und starten Sie einen Reflow-Zyklus.
    • Beachten Sie, wie lange es für jede Stufe dauert und notieren Sie sich die Zeiten.
    • Beziehen Sie sich auf die Phasenzeiten in Teil 1. Wenn eine Stufe nicht so lange dauert, wie Sie benötigen, verringern Sie die Einschaltdauer der Wärme, indem Sie ein neues Unterprogramm erstellen. Um beispielsweise den Tastgrad von 70% auf 40% zu ändern, müssen Sie die Höchstzeit auf 400 Millisekunden und die Niedrigzeit auf 600 Millisekunden setzen.
    • Wenn die Einweichphase zu lange dauert, können Sie die Einschaltdauer von 70% auf 100% oder irgendwo dazwischen auf die gleiche Weise erhöhen. Andere Stufen sind bereits auf 100% eingestellt, so dass Ihre primären Optionen mehr oder größere Heizelemente wären. Wenn Sie versuchen, dem Ofen eine Isolierung hinzuzufügen, achten Sie darauf, keine Brandgefahr zu erzeugen.
  • Sobald alles richtig scheint, versuchen Sie ein Board mit einigen kostengünstigen Komponenten, sehen Sie, wie es geht und nehmen Sie weitere Änderungen nach Bedarf vor.

Abschließende Gedanken

Die Vorteile von SMD-Bauteilen müssen Ihnen nicht mehr entgehen. Bauen Sie Ihren eigenen Reflow-Ofen und beginnen Sie, kompaktere, professionellere PCB-Baugruppen zu bekommen.

Und achten Sie auf weitere PICAXE-Projekte auf AllAboutCircuits.com.

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