破解你的烤面包机烤箱成为热电偶测量系统

本文中介绍的直观的、一步一步的过程将帮助您成功地在您的烤面包机烤箱中进行回流焊。

所需的硬件/软件

• SLSTK2000A EFM8评估板
• 简单的工作室集成开发环境
• Scilab
• PmodTC1热电偶模块(包括k热电偶)
• 5receptacle-to-plug跳线
• 烤箱(这一个作品)

系统和概要文件

这篇文章提出了一个详细的，可适应的程序，任何普通的烤箱可以强迫复制，以合理的准确性，回流焊温度曲线。您需要的第一件东西是在前一篇文章(制作一个基于efm8的热电偶测量分析监控系统）;如果您已经有了一些用于收集、记录和可视化热电偶测量的硬件/软件组合，不妨尝试一下。你还应该阅读手动控制烤箱回流介绍，它描述了DIY回流焊的好处，建议在烤面包机烤箱中寻找一些功能，讨论了数据收集硬件设置，提供了回流焊温度概况的背景信息，并介绍了我们将使用的具体概况。在阅读本文时，您可能想回顾一下这个配置文件，所以为了方便您，我将在这里包含它。

在我们开始之前，请注意以下关于数据收集过程:

• 本文中的所有温度记录都是使用5秒的测量间隔生成的
• 在开始新的数据收集运行之前，让热电偶恢复到室温。
• 在你激活烤箱之前，点击“开始温度数据采集”。
• 确保热电偶结保持靠近PCB表面;当你关上门的时候，它可能会被扭歪。如果你不能方便地将热电偶穿过门和金属框架之间的缝隙，你可以将热电偶插入烤箱背面的小孔中。
• 我的烤箱温度刻度盘上只标注了华氏温度，所以你会注意到在本文的其余部分有一些恼人的在摄氏温度和华氏温度之间来回切换。显然，你可以通过使用有摄氏度标签的烤箱来避免这种烦恼。

最后一点:这可能是不言而喻的，但锡膏含有化学物质，你不希望任何地方靠近你的食物。确保办公室或家里的每个人都知道你的“回流”烤箱是用来焊接的，不是用来做饭的。

第一步:开火然后忘记

让我们从不干涉的方法开始，看看烤面包机烤箱能不能自己照顾自己。我们的目标是215°C，因为这是峰值温度范围的中间。profile表示理想的持续时间是300秒到峰值。因此，在第一次运行时，我们将功能设置为“烘烤”，温度设置为215°C(也就是419°F)，计时器设置为5分钟。结果如下:

嗯. . . .如果百得想把这东西作为回流炉推向市场，就必须改进他们的温度控制算法。让我们看看，我们超出了预期的峰值温度60°C(因此超过了最高温度50°)，我们在回流区停留的时间太长了，温度曲线的整体形状与剖面完全不一致。烤箱确实在300秒左右关闭，所以至少计时器是准确的，但这在数据中不是很明显，因为温度下降非常缓慢，没有任何积极的热量排出。结论:失败。

2 .寻找最高温度

首先，让我们来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。我的第一个估计是表盘上的390°F(199°C)。这次运行的其他所有内容都与上一次运行中相同。结果如下:

这次我们只比预期的峰值温度高出了35°C(上次是60°C)，所以我们离目标越来越近了。让我们试试表盘上的350华氏度(177摄氏度)，其他一切都一样。

这个看起来不错。测量的峰值温度为210°C。所以现在我们知道了一个近似的温度设置，它将帮助实际温度收敛到我们想要的215°C的峰值。此外，我们可以从前三次运行中看到，烤箱自然产生的温度上升速率(在这种情况下约1.4°C/秒)远远低于最大值，所以我们不需要担心这部分配置文件。这种运行的唯一问题是温度曲线的平坦部分——由于某种原因，温度设置导致控制系统进入不同的操作区域，这样加热元件关闭了一段时间，然后再次打开，以达到最终的温度。我们想要一个可以直接将温度调到峰值的设置，没有任何延迟——如果最终温度稍微高一点也没关系，因为我们可以通过简单地关闭烤箱来轻松调整峰值。结果表明，一个合适的设置是375°F(191°C):

正如你所看到的，这个设置直接平稳地将烤箱带到一个极佳的峰值温度;我们可以在加热元件启动导致温度上升到230°C之前关闭烤箱。

步骤3:完善配置文件

现在我们需要使测量的概要文件看起来更像推荐的概要文件。这意味着手动打开和关闭烤箱，以1)创建一个更好的浸泡阶段，2)强制适当的时间在回流阶段，3)微调峰值温度。下面是生成下一个温度曲线的具体步骤:

1. 将温度设定在华氏375度，将计时器调到10分钟左右，以确保烤箱在我们手动关闭之前不会关闭。
2. 眼睛盯着数字温度显示器。当温度达到140°C(即浸相温度范围的下限)时，采取一切措施使加热元件失效。我通过快速地将温度刻度盘调到最小值来实现这一点。
3. 等待，直到温度达到浸泡范围的上限(160°C)，然后重新激活加热元件。温度设置应与开始时相同，在本例中为375华氏度。
4. 当温度达到所需的峰值(即215°C)时关闭加热元件。

我们可以马上看到温度曲线和剖面很像。这是很好的。但是我们仍然有三个问题，如图所示:

• 我们明显超过了预期的峰值温度。
• 温度稳定在浸泡范围以上。
• 超过熔点的时间仍然太长了。

前两个缺点源于同一错误;也就是说，不考虑温度响应的滞后。加热元件在关闭后仍然是热的，我们需要通过提前进行调整来弥补这一点。第三个问题是因为温度下降得太慢——我们没有主动从烤箱中散热，所以所有东西都是热的。幸运的是，有一个非常简单的解决办法:打开烤箱门。下面是生成最终温度曲线的过程:

1. 把温度调到375华氏度，打开烤箱。
2. 当温度达到130°C，关闭加热元件。
3. 等待，直到温度达到浸泡范围的上限(160°C)，然后重新激活加热元件。温度设置应与开始时相同，在本例中为375华氏度。
4. 当温度达到时，关闭加热元件205°C．
5. 当温度达到215℃时，打开门．

成功!查看这条曲线的注释，您将看到我们所有的关键回流规范都得到了满足。唯一的(轻微的)违规是回流阶段的长度，这应该至少是60秒。你可以通过在开门前多等几秒钟来解决这个问题。您还可以稍早地执行第一个加热元件失活，以便将曲线的浸相部分移到更接近指定的浸相温度范围的中心。底线是，这个简介应该足够的DIY，原型质量回流。

结论

我希望这一程序能帮助您享受回流焊的好处，而无需购买大量昂贵的设备和用品的成本和专业组装的不便。请关注未来的文章，这些文章将为DIY回流焊的其他主要步骤提供技巧和技术:锡膏的应用、组件的放置和回流焊后的润色。

你自己试试这个项目吧!BOM。