Płyta do wygrzewania SMD

W układzie występują napięcia mogące stanowić zagrożenie dla życia!

Niebezpieczeństwo poparzenia o płytę grzewczą!

Jedną z kluczowych cech urządzeń elektronicznych jest ich żywotność. Co się dzieje, gdy urządzenie przestaje działać, albo jest już stare i chcemy wymienić na nowe? Ląduje ono w koszu!

A co gdyby dać mu szansę, drugie życie? Może ma w sobie części, których będziemy mogli użyć w jakimś innym projekcie?

W moim przypadku takie drugie życie tchnąłem w płytę grzejną żelazka! Idealnie nadaje się do projektu, który chciałem zrealizować: „Płyta do wygrzewania SMD”!

Coraz częściej można spotkać się z miniaturyzacją płytek PCB, a co za tym idzie i komponentów, które się na niej znajdują. Wiem, że lutowanie sprawia ogromną frajdę podczas składania jakiegoś projektu, ale gdy elementów SMD jest strasznie dużo i na sam ich widok robi nam się słabo? Co prawda są lutownice Hot Air, ale lutowanie tą metodą też zabiera nam cenny czas.

Tu z pomocą może nam przyjść właśnie taka płyta do wygrzewania. Nakładamy pastę, układamy elementy SMD i tak przygotowaną płytkę kładziemy na płytę grzejną. Już po chwili wszystkie elementy mamy ładnie przylutowane.

Co nam będzie potrzebne:

  • Arduino Pro Mini,
  • płyta grzewcza z żelazka (w moim przypadku moc 2200 W),
  • przekaźnik półprzewodnikowy SSR (w moim przypadku 25 A),
  • wyświetlacz LCD 16×2,
  • tact switch (6 sztuk) (długość w moim przypadku 14 mm) plus nakładki,
  • czujnik temperatury typu K z gwintem M6,
  • wzmacniacz termopary MAX6675 w obudowie SO8,
  • kondensatory 100nF w obudowie 0805 (3 sztuki),
  • kondensator 100 µF / 25V,
  • stabilizator liniowy L7805 w obudowie TO-220,
  • dioda LED 5 mm,
  • rezystor 220 Ω w obudowie 0805,
  • potencjometr 10 kΩ w obudowie RM65,
  • złącze JST 2 piny (2 sztuki) oraz 3 piny (1 sztuka),
  • gniazda oraz wtyki goldpin pod Arduino oraz wyświetlacz LCD,
  • śrubki M4 długość 6 cm z nakrętkami i podkładkami (po 3 sztuki każdego),
  • gwintowniki M4 oraz M6.

O układzie słów kilka.

Schemat ideowy sterownika został przedstawiony na Rysunku 01.

Rysunek 01 – Schemat ideowy sterownika

Sterownik powstał w oparciu o Arduino Pro Mini na dwustronnej PCB. Całość ma niewielkie wymiary 96,5 x 40 mm. PCB zostało opracowane w programie KiCad.

Rysunek 02 – PCB strona TOP

Rysunek 03 – PCB strona BOTTOM

Za sterowanie grzania płyty żelazka odpowiedzialny jest przekaźnik półprzewodnikowy SSR 25A. Przekaźnikiem można sterować stałym napięciem w zakresie 3V – 32V, z możliwością sterowania urządzeniami dużej mocy o zmiennym napięciu w zakresie 24V – 380V. Przekaźnik ten nie posiada mechanicznych styków, co pozwala na cichą pracę, a wykonanie go w technologii półprzewodnikowej charakteryzuje go wysoką dokładnością, co zapewnia wysoką czułość oraz dużą szybkość przełączania do 10ms.

2200W podzielone przez 230V daje nam ok. 10A, więc mamy zapas, dzięki któremu przekaźnik nie będzie się nagrzewał.

W związku z tym, że płyta grzewcza osiąga wysokie temperatury, użyłem termopary tyku K wraz ze wzmacniaczem MAX6675.

Wszystkie potrzebne informacje wyświetlane są na wyświetlaczu LCD 16×2.

W układzie zastosowałem sześć przycisków tact switch, które odpowiadają za:

  • zwiększenie temperatury o 1oC,
  • zwiększenie temperatury o 10oC,
  • zmniejszenie temperatury o 1oC,
  • zmniejszenie temperatury o 10oC,
  • uruchomienie procesu grzania płyty,
  • resetowanie procesu grzania.

Na początku ustawiamy żądaną temperaturę, do jakiej ma się nagrzać płyta, po czym wciskamy przycisk Start. W tym samym czasie zapala się dioda LED, która sygnalizuje nam grzanie płyty żelazka oraz uruchamia się przekaźnik półprzewodnikowy SSR, który odpowiada za podanie napięcia sieciowego potrzebnego do grzania płyty. Po osiągnięciu żądanej temperatury przekaźnik zostaje wyłączony, a dioda LED przestaje świecić.

W trakcie uruchomionego procesu grzania nie jest możliwa zmiana ustawień temperatury nagrzania płyty. Aby zmienić ustawienia zakresu pracy, należy wcisnąć przycisk Reset i ustawić żądaną temperaturę.

Zakres temperatur, w których może pracować płyta to 140oC – 400oC.

Opis wyświetlacza.

Rysunek 04 – Wyświetlacz sterownika

Wyświetlacz został podzielony na 4 sekcje:

Sekcja 1 – Ustawienie temperatury grzania płyty

Rysunek 05 – Ustawienie temperatury grzania płyty

W tej sekcji mamy podgląd na temperaturę docelową, jaką chcemy ustawić.

Sekcja 2 – Grzanie włączone/wyłączone

Rysunek 06 – Grzanie włączone/wyłączone

W tej sekcji mamy pokazany stan przekaźnika. Ikona informuje nas o tym, że przekaźnik jest wyłączony. Natomiast ikona  informuje nas o tym, że przekaźnik jest włączony.

Sekcja 3 – Aktualna temperatura

Rysunek 07 – Aktualna temperatura

W tej sekcji mamy pokazany aktualny odczyt z czujnika temperatury.

Sekcja 4 – Dioda LED

Rysunek 08 – Dioda LED

W tej sekcji mamy pokazany stan przekaźnika. Ikona informuje nas o tym, że dioda jest wyłączona. Natomiast ikona informuje nas o tym, że dioda jest włączona.

Montaż sterownika.

  1. W związku z tym, że w układzie znajdują się elementy przewlekane oraz SMD, montowanie należy zacząć od elementów najniższych. Zaczniemy więc od wlutowania rezystora R1, kondensatorów C1, C4 oraz C5.
  2. Następnym krokiem będzie wlutowanie wzmacniacza termopary MAX6675.
  3. W następnej kolejności wlutujemy stabilizator L7805.
  4. Następnie wlutujemy gniazda JST.
  5. Kolejnym elementem jaki należy wlutować jest potencjometr P1.
  6. Następnie wlutujemy gniazda goldpin pod Arduino.
  7. Ostatnimi elementami jakie należy wlutować na stronie TOP są kondensatory elektrolityczne C2 oraz C3.
  8. Po stronie BOTTOM w pierwszej kolejności należy wlutować gniazda goldpin dla wyświetlacza LCD.
  9. Następnie musimy wlutować przyciski tact switch.
  10. Diodę należy włożyć w obudowę, przewlec nóżki przez PCB, przykręcić PCB z wyświetlaczem do obudowy i przylutować nóżki.

Uruchomienie układu.

Układ przy pierwszym uruchomieniu wymaga ustawienia kontrastu wyświetlacza. W tym celu należy przekręcić pokrętło potencjometru aż do momentu pokazania się napisów na wyświetlaczu.

Film z testowego uruchomienia.

PCB po testowym wygrzaniu.