Взлом 858D SMD Hot Air Reflow Station: 10 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:53

У меня есть небольшая электронная лаборатория, где я чиню сломанную электронику и делаю небольшие хобби-проекты. Поскольку появляется все больше и больше материалов для SMD, пришло время приобрести подходящую станцию для оплавления SMD. Я немного огляделся и обнаружил, что 858D - очень хорошая станция для своей цены. Я также нашел проект с открытым исходным кодом, запущенный madworm (spitzenpfeil) в 2013 году, заменяющий оригинальный регулятор температуры 858D на ATmega micro. Из-за отсутствия полного руководства я решил написать его. Существует 4 различных варианта 858D с разными микросхемами, которые продаются под десятками разных брендов. Текущая модель (апрель 2017 г.) оснащена контроллером MK1841D3, и я использую именно его. Если у вас другая микросхема, пожалуйста, ознакомьтесь с исходной веткой на EEVblog.com. Материалы: 1x - 858D Rework Station (конечно), я получил свою от Amazon примерно за 40 ~ 42 доллара США. 3x - MK1841D3 для ATMega PCB (by manianac, Так что все заслуги ему!), OSH Park, поставляется в упаковке из 3 штук, но вам понадобится только один 1x - ATMega328P VQFN Package1x - LM358 или эквивалентный DFN8 Package2x - резистор 10 кОм 0805 Package2x - резистор 1 кОм 0805 Package3x - резистор 390 Ом 0805 Package1x - резистор 100 кОм 0805 Пакет1x - резистор 1MΩ 0805 Package1x - резистор 1Ω 1206 Package5x - конденсатор 100nF 0603 Package4x - конденсатор 1мкФ 1206 Package2x - тример 10кОм 3364 Package1x - Цвет светодиода на выбор 0608 Package1x 2x6 Заголовок (программирование ISP) 1x адаптер гнезда IC 20Pin

1x BC547B или аналогичный транзистор

1x проводной резистор 10 кОм 0,25 Вт

немного проводов Дополнительно: 1x зуммер, 2x дополнительных радиатора, 1x гнездо HQ IC, 20 контактов, 1x разъем C14, небольшие неодимовые магниты, наклейки Arduino, «взломанные», инструменты: паяльная станция 858D (не шучу), обычный паяльник, отвертки, щипцы, пинцет, совместимые, мультиметр, блок питания для программы X-Akmel, ST500 или аналог) Дополнительно: антистатический коврик и ремешок на запястье, осциллограф, кисть ESD, припой, 3D-принтер, трансформатор изоляции, пистолет для горячего клея, термометр, фрезерный станок или лобзик.

Шаг 1: соберите печатную плату

Если вы работаете с устройствами, чувствительными к статическому электричеству, вам всегда необходимо подвести к себе и вашей цепи одинаковый электрический потенциал, чтобы не повредить ее. Перед тем, как начать разборку станции, вам необходимо собрать плату. Начните с нанесения паяльной пасты (или обычного припоя) на контактные площадки на верхней стороне печатной платы и положите на место все компоненты SMD, план запаса для стороны 1:

R4 = 1 МОм 0805 Корпус

R7 = 1 кОм 0805 Корпус

R8 = 1 кОм 0805 Корпус

R9 = 10 кОм 0805 Корпус

C1 = 100 нФ 0603 Корпус

C6 = 100 нФ 0603 Упаковка

C7 = 100 нФ 0603 Упаковка

C8 = 100 нФ 0603 Упаковка

C9 = 1 мкФ 1206 Упаковка

VR1 = 10 кОм, корпус 3364

VR2 = 10 кОм, корпус 3364

D1 = LED 0608 Корпус

U2 = Пакет Atmega VQFN

Еще раз проверьте полярность всех компонентов и оплавьте печатную плату. Обратите внимание, на моих фотографиях светодиод не в том направлении! Повторите со второй стороны, запасной план:

R1 = 10 кОм 0805 Корпус

R2 = 390 Ом 0805 Упаковка

R3 = 390 Ом 0805 Упаковка

R5 = 100 кОм 0805 Корпус

R6 = 390 Ом 0805 Упаковка

C2 = 1 мкФ 1206 Упаковка

C3 = 100 нФ 0603 Упаковка

C4 = 1 мкФ 1206 Упаковка

C5 = 1 мкФ 1206 Упаковка

U1 = LM358 DFN8 Пакет

После удаления остатков флюса припаяйте разъем ISP и переходник гнезда IC и сделайте перемычку между серединой и контактной площадкой с надписью «GND».

Шаг 2: Тестирование и программирование

Следующим шагом является проверка печатной платы на наличие ярлыков. Самый безопасный способ сделать это - подключить схему к лабораторному источнику питания, установив предел тока в несколько мА. Если он прошел без коротких замыканий, пора запрограммировать микроконтроллер. Я сделал свою единственную версию на основе 1.47 от raihei, которую можно скачать с моей страницы GitHub. Он основан на последней «официальной» сборке madworm, которая также доступна на GitHub. Внутри загруженного файла. ZIP есть файл.ino и файл.h, которые можно открыть и скомпилировать с помощью ArduinoIDE или AtmelStudio (и плагина VisualMicro), есть также предварительно скомпилированные файлы. Hex, которые можно загрузить непосредственно в micro. Поскольку компилировать, а не выгружать напрямую из ArduinoIDE, можно только с помощью AtmelStudio. Если вы хотите использовать ArduinoIDE, я покажу вам, как это использовать позже. Но независимо от того, что вы используете, вам нужно изменить некоторые значения. Первые два находятся внутри файла.h. Две линии

#define FAN_SPEED_MIN_DEFAULT 120UL

#define FAN_SPEED_MAX_DEFAULT 320UL

Необходимо закомментировать, и вместо этого строки

// #define FAN_SPEED_MIN_DEFAULT 450UL

// #define FAN_SPEED_MAX_DEFAULT 800UL

Должны быть добавлены комментарии (или значения должны быть изменены). Во-вторых, это две рекомендованные строки CPARAM, которые необходимо скопировать и заменить две строки CPARAM внутри файла.ino. Это НЕ включает стандартный режим измерения тока, потому что он использует вывод A2 Instaed на A5, который неправильно подключен на этой плате! Последнее изменение - TEMP_MULTIPLICATOR_DEFAULT в файле.h, который устанавливает множитель температуры. Это значение зависит от типа станции. На модели 230 В это должно быть около 21, на модели 115 В около 23-24. Это значение необходимо отрегулировать, если отображаемая температура не соответствует измеренной. Они также могут быть случайно обнаружены позже прямо на станции в качестве значений скорости вентилятора. После изменения этих значений пришло время скомпилировать код.

AtmelStudio: в AtmelStudio вы можете просто выбрать AtMega328 в качестве микро, нажать кнопку «Скомпилировать и загрузить», и это должно сработать. В моем случае почему-то он не загружался, поэтому мне пришлось вручную прошить шестнадцатеричный файл.

ArduinoIDE: Компиляция ArduinoIDE, как обычно, немного отличается. Вместо того, чтобы просто нажимать кнопку «Загрузить», вам нужно перейти на вкладку «Эскиз» и нажать «Экспорт скомпилированного двоичного файла». После перехода в папку проекта вы найдете два шестнадцатеричных файла. Один с загрузчиком, а другой без загрузчика. Нам нужен тот, у кого нет загрузчика. Вы можете прошить его с помощью AtmelStudio, AVRdude или любого другого совместимого программного обеспечения.

На обоих: После прошивки файла необходимо установить предохранители. Вы должны поставить их на 0xDF HIGH, 0xE2 LOW и 0xFD EXTENDET. Когда предохранители сгорят, вы можете отключить программатор и печатную плату.

Шаг 3: разборка

К настоящему Хакеру. Начните с удаления четырех винтов на передней панели, и передняя крышка снимется. Внутри станция должна быть очень похожа на мою. После отсоединения всех проводов, откручивания двух винтов на печатной плате и ручки AIR на передней панели, вы закончите с пустой печатной платой. В середине печатной платы находится основная микросхема контроллера MK1841D3 в корпусе DIP20. Это тот, который собирались заменить в этом моде. Из-за того, что он вставлен в гнездо, вы можете просто заменить его новой платой, но исходное гнездо не очень хорошо подходило к адаптеру гнезда DIP20, поэтому я заменил его. На печатной плате есть еще две микросхемы DIP8, рядом с MK1841D3 находится 2-мегабайтная последовательная EEPROM. Его тоже нужно удалить, чтобы этот мод заработал. Другой - просто какой-то OPAmp, он должен остаться. Просто из любопытства я вставил EEPROM в свой универсальный программатор и прочитал его. Результатом является почти пустой двоичный файл с просто «01 70» на адресах 11 и 12. Вероятно, последняя установленная температура. (К сожалению, я не помню, какая была последняя установленная температура, но, конечно же, не 170 ° C, а может, 368 ° C?) Будьте осторожны, не поднимайте контактные площадки, потому что медь не очень хорошо прилипает к печатной плате.

Шаг 4: Сборка

После успешной замены гнезда IC и удаления EEPROM вам нужно сделать еще одну модификацию, взломать шунтирующий резистор для тока вентилятора. В верхнем левом углу паяльной стороны печатной платы есть одна дорожка, которую нужно изменить. Он проходит между C7 и отрицательным контактом разъема вентилятора. После вырезания дорожки, соскабливания паяльной маски и пайки резистора 1 Ом необходимо припаять провод к отрицательному выводу вентилятора, а другую сторону - к паяльной площадке с надписью «FAN» на печатной плате процессора. Следующим необязательным шагом является добавление зуммера. Чтобы установить его на печатную плату, нужно немного согнуть выводы зуммера и припаять его к разъему PC4. Подключите обратно все провода и переходите к следующему шагу.

Шаг 5: откалибруйте датчик вентилятора

Теперь пора в первый раз включить новый контроллер и откалибровать датчик вентилятора. Опасно, нужно работать с платой с питанием от сети! Так что самый безопасный способ сделать это - подключить подстанцию к изолирующему трансформатору. Если у вас его нет, вы также можете отсоединить горячую часть управляющего трансформатора от основной печатной платы и подключить ее непосредственно к электросети, чтобы сеть не попала на печатную плату. Продолжайте припаивать тестовый провод к положительному выводу светодиода и подключать его к осциллографу. Включите станцию, удерживая кнопку ВВЕРХ, и станция запустится в режиме ТЕСТ ВЕНТИЛЯТОРА. Он включит вентилятор и отобразит на дисплее необработанное значение АЦП. Поверните ручку вентилятора на минимум и регулируйте подстроечный резистор Vref до тех пор, пока на экране осциллографа не появятся хорошие импульсы тока. Установите потенциометр FAN на максимум и убедитесь, что длина волны, но не форма волны, изменяется. Если форма волны меняется, регулируйте подстроечный резистор Vref, пока не получите одинаковые импульсы на минимальном и максимальном уровнях. Если это было успешно, выключите станцию и переместите измерительный провод от положительного вывода светодиода к левому выводу потенциометра усиления. Снова запустите тестовый режим вентилятора и измерьте напряжение на измерительном проводе. Отрегулируйте триммер усиления, пока не получите около 2,2 В в положении MAX. Теперь посмотрим на дисплей. Значение должно быть около 900. Теперь установите все сопла одну за другой на наконечник и отметьте максимальное значение на дисплее. Установите ВЕНТИЛЯТОР на минимум, и вы должны получить значение около 200. Снова попробуйте все ваши сопла и отметьте наименьшее значение. Выключите станцию и снова включите, на этот раз удерживая нажатыми обе кнопки. Станция перейдет в режим настройки. Нажимая вверх и вниз, вы можете увеличивать / уменьшать значение, нажимая оба, вы переходите к следующему пункту меню. Перейдите к точке «FSL» (низкая скорость вентилятора) и установите наименьшее измеренное значение АЦП (я установил его на 150). Следующая точка - «FSH» (высокая скорость вентилятора). Установите его на самое высокое измеренное значение АЦП (я установил его на 950).

На задний план: на станции нет обратной связи по скорости вращения вентилятора, поэтому, если вентилятор заблокирован или произошел обрыв кабеля, контроллер не распознает неисправность вентилятора, и нагреватель может прогорать. Поскольку у вентилятора нет тахогенератора, лучший способ измерить скорость вентилятора - это добавить шунтирующий резистор и измерить частоту импульсов тока. Используя OPAmp и фильтр высоких и низких частот, он преобразуется в напряжение, которое подается на микроконтроллер. Если значение ниже или выше установленных минимальных / максимальных уровней, станция не включит нагреватель и выдаст ошибку.

Поскольку во время моего теста регулятор 5 В и транзистор вентилятора сильно нагрелись, я решил установить на них оба радиатора. Выключите станцию и соберите переднюю панель.

Шаг 6: Обновление: MOD Максимальная скорость вентилятора

Я пользуюсь станцией уже около года и всегда был ей очень доволен. У меня была только одна проблема: станции нужно довольно много времени, чтобы остыть, особенно если вы паяете очень маленькие компоненты, используя маленькое сопло и слабый воздушный поток. Итак, я немного поигрался и нашел способ переключать скорость вращения вентилятора с помощью программного обеспечения. Мод использует транзистор для короткого замыкания потенциометра скорости вентилятора. Лучший способ выполнить эту хитрость - припаять резистор 10 кОм к штырю базы, добавить провод и покрыть все выводы термоусадочной трубкой. Затем немного закоротите контакты и припаяйте их через отверстие к существующим компонентам. Чтобы предотвратить перемещение транзистора, приклейте его горячим клеем. Наконец, необходимо подключить базу транзистора к выводу MOSI ATmega. Я настроил программное обеспечение для переключения этого штифта, когда наконечник вставлен в подставку, пока инструмент не остынет. Также тест вентилятора использует этот режим для получения стабильных эталонных данных. Программное обеспечение основано на RaiHei V1.47 и доступно на моей странице GitHub.

Шаг 7: Дополнительно: штепсельная вилка Chanche и улучшение заземления

К задней панели. В моем случае у станции был короткий шнур питания, который просто выходил из задней панели. Поскольку мне это не понравилось, я решил заменить его на вилку C14. Если вы тоже хотите заменить его, начните со снятия откручивания задней панели. Синий провод соединяется с другим проводом с помощью короткого отрезка термоусадочной трубки. На контакте заземления есть кабельный наконечник, который припаян, а не обжат, как должен, поэтому, если вы не замените провод, по крайней мере, переделайте его, используя наконечники для обжима. После отсоединения провода и откручивания держателя предохранителя нужно проделать отверстие для новой заглушки. Я использовал свой фрезерный станок, чтобы вырезать отверстие, но если у вас его нет, вы можете вырезать его лобзиком. Установите на место и подключите держатель предохранителя и вилку. Провод заземления, идущий от наконечника, также имеет припаянный кабельный наконечник, поэтому его необходимо переделать. Я использовал плоские кабельные наконечники и переходники с винтовыми клеммами, чтобы упростить снятие передней панели, если потребуется. Из-за краски вокруг отверстий для заземления / крепления трансформатора они действительно плохо соединяются с корпусом. Лучший способ исправить это - удалить краску вокруг отверстий наждачной бумагой. После переустановки задней панели измерьте сопротивление между корпусом и контактом GND разъема C14. Оно должно быть около 0 Ом.

Шаг 8: Необязательно: улучшите наконечник

К ручке. После этого я увидел две вещи, которые мне не понравились. Во-первых: соединение между металлической оболочкой нагревательного элемента и заземляющим проводом очень плохое. Проволока просто наматывается на металлический стержень, приваренный к металлической оболочке. Я пытался спаять их вместе, но, к сожалению, планка сделана из какого-то не поддающегося пайке металла, поэтому вместо этого я обжал ее вместе. Во-вторых: на выводе провода нет разгрузки от натяжения, поэтому я обматываю кабельный хомут и очень хорошо его затягиваю. Это решение определенно не лучшее, но, по крайней мере, лучше, чем отсутствие снятия напряжения. Соберите ручку.

Шаг 9. Необязательно: улучшите колыбель

Внутри подставки есть два небольших неодимовых магнита, которые используются для определения того, что рукоятка находится внутри подставки. На моей станции у меня были некоторые проблемы, потому что он не распознавал инструмент в люльке в каждой позиции инструмента. Я добавил несколько дополнительных магнитов к подставке с помощью горячего клея, и проблемы исчезли. Я также распечатал на 3D-принтере держатель сопел от Sp0nge, доступный на Thingiverse, и прикрутил его к подставке. Винты немного короткие, но если не затягивать их слишком сильно, то они сделают свое дело.

Шаг 10: Завершение

Остался последний шаг. Приклейте наклейку Arduino «Hacked» к станции и используйте ее.

Особенности нового контроллера:

Более точное регулирование температуры

Станция не начнет нагреваться, если во время включения наконечник не находится внутри подставки.

Доступна программная калибровка температуры (долгим нажатием обеих кнопок)

Режим холодного воздуха (коротким нажатием обеих кнопок)

Зуммер

Режим быстрого охлаждения

Полностью OpenSource (так что вы можете очень легко добавлять / изменять / удалять функции)

Обнаружение неисправности вентилятора

Спящий режим (предварительно установлен на 10 минут, редактируется с помощью параметра SLP)

Использованная литература:

Официальная ветка EEVBlog

Блог пользователя madworm (spitzenpfeil)

страница GitHub madworm (spitzenpfeil)

Блог Poorman's Electronic

Держатель сопла Sp0nge

MK1841 Лист данных