Mbyllja e lakut në sipërfaqen e malit Saldimi: 4 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:35

Temperatura duket si gjëja më e lehtë në botë për tu kontrolluar. Ndizni sobën dhe vendosni temperaturën që dëshironi. Ndizni furrën në mëngjes dhe vendosni termostatin. Rregulloni ujin e nxehtë dhe të ftohtë për ta bërë dushin ashtu siç duhet. Lehtë! Por, çfarë nëse doni të kontrolloni temperaturën përtej këtyre aplikimeve të përditshme? Nëse doni temperatura jashtë kufijve normalë, ose doni temperaturë të qëndrueshme brenda një diapazoni të ngushtë, jeni kryesisht vetë.

Në rastin tim, doja të kontrolloja temperaturën e një pllake të nxehtë të përdorur për bashkimin e sipërfaqes. Fillimisht, kam përdorur modulimin e gjerësisë së pulsit për të siguruar temperatura të qëndrueshme dhe cilësime të përcaktuara eksperimentalisht për të krijuar profilin e kërkuar të temperaturës. Ju mund të lexoni gjithçka për këtë në këtë Udhëzues. Ky sistem funksionon dhe kontrolli i temperaturës në këtë mënyrë është mirë dhe mirë, por ka mangësi.

Mangësitë:

• Punon vetëm për pjatën time të veçantë të nxehtë. Të tjerët janë të ngjashëm, por jo identikë dhe kërkohen eksperimente për të përcaktuar cilësimet dhe kohën e nevojshme për të prodhuar profilin e kërkuar.
• E njëjta situatë nëse dua një profil ose temperaturë të ndryshme.
• Procesi i bashkimit kërkon një kohë të gjatë pasi temperaturat e qëndrueshme duhet të afrohen ngadalë.

Në mënyrë ideale, ne thjesht mund të specifikojmë një profil të kohës-temperaturës, të shtypim një buton dhe kontrolluesi do të bënte që pllaka e nxehtë të funksionojë siç është programuar. Ne e dimë se kjo është e mundur pasi ka shumë procese industriale që përdorin pikërisht këtë lloj kontrolli. Pyetja është a mund të bëhet kjo lehtë dhe lirë në shtëpi?

Siç mund ta keni menduar, pasi po shkruaj këtë Instructable, përgjigja është po! Ky udhëzues do t'ju tregojë se si të ndërtoni kontrolluesin tuaj të temperaturës me forcë industriale. Unë do të synoj veçanërisht bashkimin e sipërfaqes, por çdo proces që kërkon profil të saktë të temperaturës së kohës mund ta përdorë këtë sistem.

Shënim: Kur përdor emrin "Arduino" nuk kam parasysh vetëm Arduino (jo mjaft) me të drejtë autori, por edhe shumë versione të domenit publik të njohura kolektivisht si "Freeduino". Në disa raste unë përdor termin "Ard/Free-duino", por termat duhet të konsiderohen të shkëmbyeshëm për qëllimet e këtij Udhëzuesi.

Skema e kontrollit të temperaturës e përdorur në Instructable Extreme Surface Mount Soldering është e njohur si kontroll me lak të hapur. Kjo do të thotë, një vlerë që ka prodhuar temperaturën e dëshiruar në të kaluarën pritet të prodhojë të njëjtën temperaturë kur përdoret përsëri. Shpesh kjo është e vërtetë dhe jep rezultatin e dëshiruar. Por nëse kushtet janë paksa të ndryshme, thoni se garazhi ku po punojmë është shumë më i ftohtë ose më i ngrohtë, atëherë mund të mos merrni rezultatin e pritur.

Nëse kemi një sensor që mund të lexojë temperaturën dhe ta raportojë atë te një kontrollues, atëherë kemi kontroll me qark të mbyllur. Kontrolluesi është në gjendje të vendosë një vlerë fillestare për të rritur temperaturën, të shikojë temperaturën me kalimin e kohës dhe të rregullojë cilësimin për ta bërë temperaturën të rritet ose të ulet derisa të arrihet temperatura e dëshiruar.

Qasja jonë do të jetë zëvendësimi i kontrolluesit PWM të bazuar në AVRTiny2313 me një kontrollues më të fuqishëm të bazuar në ATMega. Programimi do të bëhet në mjedisin Arduino. Ne do të përdorim një kompjuter (Linux-Mac-Windows) që funksionon Processing për të shfaqur rezultatet dhe rregulluar kontrolluesin.

Për sensorin, ne do të përdorim një sensor të temperaturës me rreze infra të kuqe nga Harbor Freight. Sensori IR do të modifikohet për të nxjerrë temperaturën si një rrjedhë serike e të dhënave që kontrolluesi mund të lexojë. Ne do të përdorim një Ard/Free-duino si kontrollues, me një PC (Mac-Linux-Windows) për hyrje në kontrollues. Kur të mbarojmë të gjithë, sistemi do të duket si në foto. (Sidoqoftë, mund të keni qark më pak të jashtëm në tabelën tuaj të bukës. Kjo është në rregull.)

Hapi 1: Ndryshimi i sensorit IR

Shumë falënderime për mikun tim të zgjuar, Scott Dixon, për punën e tij të kujdesshme detektive në zbulimin se si funksionon ky instrument dhe si ta bëjë atë përgjithësisht të dobishëm me një kontrollues duke ekspozuar ndërfaqen e tij serike.

Pajisja me të cilën do të fillojmë është Harbor Freight Part Number: 93984-5VGA. Kushton rreth 25 dollarë. Mos u shqetësoni për të blerë garanci.:)} Këtu është lidhja. Figurat 1 dhe 2 tregojnë Pamjet Përpara dhe Prapa. Shigjetat në figurën 2 tregojnë se ku janë vidhat që mbajnë kasën së bashku. Figura 3 tregon pjesën e brendshme të kasës kur vidhat hiqen dhe kaseta hapet. Moduli i treguesit lazer ndoshta mund të hiqet dhe të përdoret për projekte të tjera, edhe pse nuk e kam bërë ende këtë. Shigjetat tregojnë vidhat për tu hequr nëse doni ta nxirrni tabelën për ta ngjitur në të (vidhat e hequra në këtë foto). Gjithashtu tregohet zona ku duhet të bëhet një ndërprerje për instalimet tuaja elektrike për të dalë nga kutia. Shihni gjithashtu Figurën 5. Bëni prerjen ndërsa tabela është hequr, ose të paktën para se të lidhni telat. Easiershtë më lehtë kështu.;)} Figura 4 tregon se ku do të ngjiten telat. Vini re shkronjën e secilës lidhje, kështu që do të dini se cili tel është i cili kur ta mbyllni kasën. Figura 5 tregon telat e ngjitur në vend dhe të përcjellë përmes prerjes. Tani mund ta vendosni kutinë përsëri së bashku dhe instrumenti duhet të funksionojë siç ka punuar para operacionit tuaj. Vini re lidhësin në tela. Unë përdor tela më të gjatë për t'u lidhur me kontrolluesin tim. Nëse përdorni tela të vegjël, një lidhës të vogël dhe i mbani telat të shkurtër, mund t'i vendosni të gjitha në kuti nëse dëshironi dhe instrumenti duket i pa modifikuar. Scott gjithashtu ka krijuar softuerin për të ndërfaqe këtë pajisje. Ai e përdori këtë dokument nëse doni detajet. Kjo eshte! Tani keni një sensor të temperaturës IR që do të funksionojë nga -33 në 250 C.

Hapi 2: Softueri për Kontrollin

Sa i dobishëm që është, sensori i temperaturës IR është vetëm një pjesë e sistemit. Për të kontrolluar temperaturën, kërkohen tre artikuj: një burim nxehtësie, një sensor i temperaturës dhe një kontrollues që mund të lexojë sensorin dhe të komandojë burimin e nxehtësisë. Në rastin tonë, pllaka e nxehtë është burimi i nxehtësisë, sensori i temperaturës IR (i modifikuar në hapin e fundit) është sensori ynë, dhe kontrolluesi është një softuer i përshtatshëm Ard/Free-duino. I gjithë softueri për këtë Instructable mund të shkarkohet si një paketë Arduino dhe si një paketë përpunimi.

Shkarkoni skedarin IR_PID_Ard.zip. Zbërtheni atë në drejtorinë tuaj Arduino (zakonisht Dokumentet e Mia/Arduino). Shkarkoni skedarin PID_Plotter.zip. Zbërtheni atë në drejtorinë tuaj të Përpunimit (zakonisht Dokumentet e Mia/Përpunimi). Skedarët tani do të jenë në dispozicion në skicat e duhura.

Softueri që do të përdorim është shkruar fillimisht nga Tim Hirzel. Modifikohet duke shtuar ndërfaqen në sensorin IR (e siguruar nga Scott Dixon). Softueri zbaton një algoritëm kontrolli të njohur si algoritmi PID. PID qëndron për Proportional - Integral - Derivativ dhe është algoritmi standard i përdorur për kontrollin e temperaturës industriale. Ky algoritëm përshkruhet në një artikull të shkëlqyer nga Tim Wescott në të cilin Tim Hirzel bazoi programin e tij. Lexoni artikullin këtu.

Për të akorduar algoritmin (lexoni për këtë në artikullin e përmendur) dhe për të ndryshuar cilësimet e temperaturës së synuar, ne do të përdorim një skicë të Përpunimit, të zhvilluar gjithashtu nga Tim Hirzel. Ajo u krijua për pjekjen e fasuleve të kafesë (një aplikim tjetër i kontrollit të temperaturës), dhe u quajt Kontrolluesi i Kafesë Bare Bones, ose BBCC. Emri mënjanë, funksionon shkëlqyeshëm për bashkimin e sipërfaqes. Versionin origjinal mund ta shkarkoni këtu.

Ndryshimi i softuerit

Në vijim, supozoj se jeni njohur me Arduino dhe Përpunimin. Nëse nuk jeni, atëherë duhet të kaloni nëpër mësimet derisa gjërat të fillojnë të kenë kuptim. Sigurohuni që të postoni Komente për këtë Instructable dhe unë do të përpiqem t'ju ndihmoj.

Kontrolluesi PID duhet të modifikohet për Arduino/Freeduino tuaj. Linja e orës nga sensori IR duhet të ngjitet në një kunj ndërprerjeje. Në një Arduino, kjo mund të jetë 1 ose 0. Në Freeduinos të llojeve të ndryshme, mund të përdorni çdo ndërprerje të disponueshme. Bashkangjitni vijën e të dhënave nga sensori në një kunj tjetër aty pranë (të tillë si D0 ose D1 ose një kunj tjetër sipas dëshirës tuaj). Linja e kontrollit në pllakën e nxehtë mund të vijë nga çdo kunj dixhital. Në klonin tim të veçantë Freeduino (përshkruaj këtu), kam përdorur D1 dhe ndërprerjen e lidhur (1) për orën, D0 për të dhënat dhe B4 për vijën e kontrollit në pllakën e nxehtë.

Pasi të keni shkarkuar softuerin, filloni mjedisin tuaj Arduino dhe hapni IR_PID nga artikulli i menysë File/Sketchbook. Nën skedën pwm, mund të përcaktoni HEAT_RELAY_PIN si të përshtatshme për variantin tuaj Arduino ose Freeduino. Nën skedën temp, bëni të njëjtën gjë për PIN -in IR_CLK, PIN -in IR_DATA dhe IR_INT. Duhet të jeni gati për përpilimin dhe shkarkimin.

Në mënyrë të ngjashme, filloni mjedisin tuaj të përpunimit dhe hapni skicën PID_Plotter. Rregulloni BAUDRATE në vlerën e saktë dhe sigurohuni që të vendosni indeksin e përdorur në Serial.list () [1] në vlerën e saktë për sistemin tuaj (porta ime është indeksi 1).

Hapi 3: Mbërtheni të gjitha

Sistemi i kontrollit të pllakës së nxehtë AC është i detajuar në Instructable Extreme Surface Mount Soldering, i përmendur tashmë, ose mund të blini SSR -në tuaj (stafetë me gjendje të ngurtë). Sigurohuni që mund të përballojë ngarkesën e pllakës së nxehtë me një diferencë të mjaftueshme, të themi një vlerësim prej 20 deri në 40 vat, pasi testimi i bërë nga kinezët mund të lërë diçka për të dëshiruar. Nëse përdorni kontrolluesin AC të pllakës së nxehtë nga Instructable im, atëherë drejtoni një kërcyes nga rezistenca në hyrjen e kontrollit në tokë në Ard/Free-duino dhe një kërcyes nga dalja e kontrollit (B4, ose çfarëdo që keni zgjedhur) te Sinjali i Kontrollit Hyrja Shikoni foton e kontrolluesit. Kërcyesi i verdhë është Hyrja e Sinjalit të Kontrollit dhe bluza e gjelbër shkon në Tokë. Më pëlqen të përdor një dritë blinken (e udhëhequr me një rezistencë në tokë) në kunjin e daljes, kështu që e di kur është ndezur. Lidhni bluzën tuaj midis led dhe portit siç tregohet. Referojuni Diagramit të Lidhjes Teensy ++.

Tani ngrini një mbështetës për të mbajtur sensorin e temperaturës IR mbi pjatën tuaj të nxehtë. Fotografia tregon atë që kam bërë. Rregulli është i thjeshtë, por i fortë. Mbani çdo gjë të ndezshme mirë larg pjatës së nxehtë; sensori është plastik dhe duket të jetë mirë vetëm 3 inç mbi sipërfaqen e pllakës. Drejtoni telat nga lidhësi në sensorin tuaj në kunjat e duhura në Ard/Free-duino tuaj. Lidhjet për sensorin IR tregohen në Diagramin e lidhjes Teensy ++. Përshtatni këto sipas nevojës për Ard/Free-duino tuaj.

Shënim i rëndësishëm i sigurisë: Sensori IR ka një tregues led që ndihmon në synimin e tij. Nëse keni mace si e imja, ata duan të ndjekin treguesin led. Pra, mbulojeni ledin me ndonjë kasetë të errët për t'i mbajtur macet tuaja të mos kërcejnë në pjatën e nxehtë kur e përdorni.

Para se të lidhni kontrolluesin e pllakës së nxehtë në 120V, ja si ta provoni sistemin dhe të vendosni vlerat fillestare të synuara për temperaturën. Unë sugjeroj një temperaturë të synuar prej 20 C kështu që ngrohja të mos fillojë menjëherë. Këto vlera do të ruhen në EEPROM dhe do të përdoren herën tjetër, prandaj sigurohuni që të ruani gjithmonë një vlerë të ulët si temperatura e synuar kur të keni mbaruar me një sesion saldimi. Unë mendoj se është një ide e mirë të filloni kontrolluesin e temperaturës me pllakën e nxehtë të shkyçur në fillim. Sigurohuni që gjithçka po funksionon para se ta lidhni.

Lidhni portën tuaj serike me Arduino -n tuaj dhe ndizeni atë. Përpiloni skicën Arduino dhe shkarkoni atë. Filloni skicën e Përpunimit për të bashkëvepruar me kontrolluesin dhe shfaqni rezultatet. Herë pas here, skica Arduino nuk do të sinkronizohet me skicën e Përpunimit. Kur të ndodhë kjo, do të shihni mesazhin "Asnjë Përditësim" në dritaren e tastierës të skicës së Përpunimit. Thjesht ndaloni dhe rinisni skicën e Përpunimit dhe gjërat duhet të jenë në rregull. Nëse jo, hidhini një sy seksionit Zgjidhja e problemeve më poshtë.

Këtu janë komandat për kontrolluesin. "Delta" është shuma që një parametër do të ndryshojë kur komandohet. Së pari vendosni vlerën e deltës që dëshironi të përdorni. Pastaj rregulloni parametrin e dëshiruar duke përdorur atë delta. Për shembull, përdorni + dhe - për të bërë deltën 10. Pastaj përdorni T (kapitali "T") për të rritur përcaktimin e temperaturës së synuar me 10 gradë C, ose t (me shkronja të vogla "t") për të ulur temperaturën e synuar me 10 gradë Me Komandat:

+/-: rregulloni deltën me një faktor prej dhjetë P/p: lart/poshtë rregulloni fitimin p me delta I/i: lart/poshtë rregulloni fitimin me delta D/d: lart/poshtë rregulloni fitimin d me delta T/t: lart/poshtë rregulloni temperaturën e caktuar sipas delta h: ndizni dhe fikni ekranin e ndihmës R: rivendosni vlerat - bëjeni këtë herën e parë kur drejtoni kontrolluesin

Pasi të keni marrë azhurnime të temperaturës, dritarja grafike e skicës duhet të duket si në figurë. Nëse keni një zonë të madhe gri të imponuar në ekran me disa komanda të përshkruara, thjesht shkruani "h" për ta pastruar atë. Kur filloni për herë të parë, mund t'ju kërkohet të rivendosni vlerat fillestare. Shkoni përpara dhe bëni atë. Vlerat në këndin e sipërm të djathtë janë leximet dhe cilësimet aktuale. "Qëllimi" është temperatura aktuale e synuar dhe ndryshohet nga komanda "t" siç përshkruhet më sipër. "Curr" është leximi i temperaturës aktuale nga sensori. "P", "I" dhe "D" janë parametrat për algoritmin e kontrollit PID. Përdorni komandat "p", "i" dhe "d" për t'i ndryshuar ato. Unë do t'i diskutoj ato në një moment. "Pow" është komanda e energjisë nga kontrolluesi PID në pllakën e nxehtë. Shtë një vlerë midis 0 (gjithmonë e fikur) dhe 1000 (gjithmonë e ndezur).

Nëse e vendosni dorën nën sensorin, duhet të shihni që leximi i temperaturës (Curr) të kërcejë lart. Nëse tani e rritni temperaturën e synuar, do të shihni që vlera e fuqisë (Pow) të rritet dhe dalja led do të ndizet. Rritni temperaturën e synuar dhe prodhimi led do të qëndrojë më gjatë. Kur pllaka e nxehtë është e lidhur dhe funksionon, rritja e temperaturës së synuar do të bëjë që pllaka e nxehtë të ndizet. Ndërsa temperatura aktuale i afrohet temperaturës së synuar, koha në kohë do të ulet në mënyrë që temperatura e synuar të afrohet me një goditje minimale të tepërt. Pastaj, koha në kohë do të jetë e mjaftueshme për të ruajtur temperaturën e synuar.

Ja se si të vendosni parametrat për algoritmin PID. Mund të filloni me vlerat që unë përdor. P i 40, I i 0.1 dhe D i 100. Sistemi im do të bëjë një hap 50C në rreth 30 sekonda me një tejkalim më të vogël se 5 gradë. Nëse sistemi juaj funksionon dukshëm ndryshe, atëherë do të dëshironi ta rregulloni atë. Akordimi i një kontrolluesi PID mund të jetë i ndërlikuar, por artikulli i referuar më sipër shpjegon se si ta bëni atë në mënyrë shumë efektive.

Tani është koha për gjënë e vërtetë. Lidheni pllakën e nxehtë në kontrolluesin AC të pllakës së nxehtë siç përshkruhet në Saldim Extreme Surface Mount. Sigurohuni që të lexoni të gjitha paralajmërimet atje gjithashtu. Vendoseni sensorin tuaj të temperaturës në mënyrë që të jetë rreth 3 inç mbi pjatën tuaj të nxehtë dhe duke e drejtuar drejtpërdrejt në të. Ndizni Ard/Free-duino tuaj. Sigurohuni që të gjitha lidhjet janë të sakta dhe se softueri juaj (kontrolluesi PID dhe programi i monitorimit) po funksionon siç duhet. Filloni me temperaturën e synuar të vendosur në 20 C. Pastaj rrisni temperaturën e synuar në 40 C. Pllaka e nxehtë duhet të ndizet dhe temperatura duhet të rritet pa probleme në 40C +/- 2 C. Tani mund të provoni rritjen e temperaturës kur vëzhgoni performancën të sistemit tuaj. Ju do të vini re se duhet shumë më tepër që pjata të ftohet sesa të nxehet.

Zgjidhja e problemeve

Nëse skica e Përpunimit nuk funksionon ose nuk azhurnon temperaturën, ndaloni skicën e Përpunimit dhe filloni një terminal serik (Hyperterminal në Windows, për shembull). Prekni shiritin hapësinor dhe shtypni kthimin. Arduino duhet të përgjigjet me leximin e temperaturës aktuale. Rregulloni cilësimet e normës së baudit, etj. Derisa të merrni përgjigjen e dëshiruar. Pasi të funksionojë kjo, skica e Përpunimit duhet të ekzekutohet. Nëse keni akoma probleme, sigurohuni që caktimet e kunjave tuaj të jenë në përputhje me telat tuaj fizikë dhe se keni lidhur energjinë dhe tokëzimin me kunjat e duhura të sensorit të temperaturës.

Hapi 4: Saldimi i Malit Sipërfaqësor

Përdorimi i sistemit të kontrollit të temperaturës të përshkruar në këtë Udhëzues përmirëson Saldimin e Sipërfaqes Ekstreme në dy mënyra. Së pari, kontrolli i temperaturës është më i saktë dhe dukshëm më i shpejtë. Pra, në vend që të kemi një devijim të ngadaltë nga rreth 120C në 180C gjatë 6 minutave ose më shumë, ne mund të shkojmë shpejt në 180C, të qëndrojmë për 2 ½ deri në 3 minuta dhe të shkojmë shpejt në 220C në 240C për rreth një minutë. Ne ende duhet të shikojmë për pikën kur saldimi rrjedh dhe fik energjinë, ose thjesht të ulim shpejt temperaturën e synuar. Meqenëse temperatura zbret shumë ngadalë, zakonisht i rrëshqis qarqet e mia nga pllaka e nxehtë sapo temperatura të jetë ftohur nën 210C. Vendosini ato në një copë dërrasë ose dru, jo metal. Metali mund t'i bëjë ata të ftohen shumë shpejt. Vini re gjithashtu se mund t'ju duhet të ngrini temperaturën e synuar mbi 250C (maksimumi që sensori do të lexojë) në mënyrë që ta ngrohni pllakën mjaftueshëm në zona të caktuara. Pllaka nuk do të arrijë një temperaturë të vetme në të gjithë sipërfaqen, por do të jetë më e ftohtë në zona të caktuara se të tjerat. Këtë do ta mësoni duke eksperimentuar.

Fusha e dytë e përmirësimit është zvogëlimi i kohës midis cikleve të saldimit. Me sistemin e lakut të hapur, më duhej të prisja që pjata e nxehtë të ftohej në temperaturën e dhomës (rreth 20C) për të filluar një cikël të ri bashkimi. Nëse nuk do ta bëja këtë, atëherë cikli i temperaturës nuk do të ishte i saktë (ndryshimi i kushteve fillestare). Tani më duhet vetëm të pres një temperaturë të qëndrueshme rreth 100C dhe mund të filloj një cikël të ri.

Cikli i temperaturës që unë tani përdor nënkuptohet më lart, por këtu është saktësisht. Filloni në 100C. Vendosni dërrasat tuaja në pjatën e nxehtë për dy deri në tre minuta që të ngrohen - më gjatë me përbërës të mëdhenj. Vendosni temperaturën e synuar në 180C. Kjo temperaturë arrihet në më pak se një minutë. Mbajeni këtu për 2 ½ minuta. Vendosni objektivin tuaj në 250C. Sapo të rrjedhë e gjithë saldimi, ulni temperaturën e synuar në rreth 100C. Temperatura e pjatës suaj do të mbetet e lartë. Sapo të ulet në 210 gradë Celsius, ose kalon 1 minutë, rrëshqisni dërrasat tuaja nga pjata e nxehtë në një platformë ftohëse me dërrasa ose dru. Saldimi është bërë.

Nëse dëshironi të përdorni një profil të ndryshëm të temperaturës, nuk duhet ta keni problem ta arrini atë me këtë sistem kontrolli.

Ju mund të dëshironi të eksperimentoni me pozicionin e sensorit të temperaturës mbi pllakën tuaj të nxehtë. Kam gjetur se jo të gjitha zonat e pllakës së nxehtë arrijnë të njëjtën temperaturë në të njëjtën kohë. Pra, në varësi të vendit ku e vendosni sensorin tuaj, koha dhe temperatura aktuale e kërkuar për të bërë rrjedhjen e saldimit mund të ndryshojnë. Pasi të keni përpunuar një recetë, përdorni të njëjtin pozicionim të sensorit për rezultate të përsëritshme.

Saldim i lumtur!