Umbau: Alter Pizzabackofen wird zum SMD-Reflow-Ofen umgebaut (Teil 2 von n)

Heute geht es weiter mit dem Pizzabackofen-Umbau. Ich habe mich ein bisschen im Internet informiert und einen weiteren Hobby-Reflow-Ofen gefunden, die Firma “Beta-eStore” bietet einen Selbstbau-Kit an, für rund 130€.  Allerdings kann diese Variante keine Temperaturkurven abfahren, das soll mein Eigenbau schon können.

Dann habe ich von Altera (einem Hersteller von ASICs, FPGAs und programmierbaren ICs) Guidelines zum SMD-Reflow Löten gefunden. [Pdf] In diesem ist eine Temperaturkurve (an die ich mich später mal annähern will) angegeben, um ein bestmögliches Ergebnis zu erzielen. Die Schmelztemperatur der Lötpaste wir in dem Pdf bei 183°C angegeben. Bei meiner ersten Messung gestern kam ich auf eine Temperatur von über 250°C. Das ist also mehr als genug.

Auf Conrad.at , Reichelt.de und ebay habe ich mich schon mal nach Lötpaste umgesehen. Ich werde mir vermutlich eine “Lötpaste für SMD Bauelemente 8g AGT-023” für 6,95€ + 4€ Versand bestellen. Diese Paste hat einen Schmelzpunkt von 179°C, ich werde sicher etwas herumexperimentieren müssen, bis ich die richtige Paste und die richtigen Temperaturen gefunden habe.

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Los geht’s, zuerst habe ich mir mal ein Relais gesucht und mit meinem Netzteil auf die Funktion überprüft. Das Relais schaltet bei ungefähr 2,8 Volt und zieht 0,1 mA Strom, sobald es geschalten hat. Dadurch dasss das Relais mit einem Mikrocontroller (Arduino) geschalten werden soll, muss ich eine einfache Transistorschaltung aufbauen, um mir auf dauer nicht den Arduino kaputt zu machen.Natürlich gehört das Relais auch ordentlich auf eine Platine aufgelötet.
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Jetzt, beim zweiten Auseinandernehmen des Pizzabackofens, ist mir aufgefallen wie “spannend” die Innereien des Pizzabackofens verkabelt wurden.
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Die Zeitschaltuhr unten ist zum Beispiel mit offen liegenden Kontakten so im Gehäuse befestigt. Zum Glück ist da nie Wasser oder ähnliches reingelaufen. Was wenn sich der Kontakt löst und plötzlich 230 Volt am Gehäuse anliegen? Ich möchte gar nicht wissen wie andere Geräte im Haushalt teilweise innen aussehen 😉 . Auf dem Foto oberhalb habe ich bereits den Temperaturschalter abgesteckt. Den benötige ich nämlich nicht für mein Projekt, ausbauen wäre aber zu aufwendig, da der Hersteller extra eine spezielle Schraube verwendet hat.
Die beiden Schalter (Ober und Unterhitze, sowie die Zeitschaltuhr) habe ich ausgebaut. Ich habe mir überlegt das Panel zu lackieren oder dort später die LED-Temperaturanzeige zu befestigen, aber das hat noch Zeit.
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Den größten Teil des Wochenendes habe ich damit verbracht mit drei 7-Segment Anzeigen eine Temperaturanzeige zu programmieren. Der Verkabelungsaufwand war nicht ohne und auch wenn es auf dem nächsten Bild etwas chaotisch aussieht, besser gings wirklich nicht 😛
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Sobald alles funktioniert werde ich die ganzen Beschaltungen auf eine Platine löten, das Steckbrett und die Kabeln brauch ich ja irgendwann sicher wieder und außerdem passt das Ganze schlecht ins Ofen-Gehäuse
Hier habe ich erstmal nur alle Zahlen von 0 – 999 ausgegeben, quasi der Beweis dass es auch funktioniert.
Als nächstes musste dann das Relais angeschlossen und getestet werden. Es dauerte eine Weile bis ich den falsch herum eingebauten Transistor bemerkte…
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Das Relais funktioniert perfekt mit dem Arduino, ist ja auch eine sehr simple Schaltung.
Nachdem ich noch ein bisschen durchgetestet habe, wurde es Zeit für einen neuen Testdurchlauf. Mittlerweile kann ich das Relais steuern. Also habe ich schnell ein paar Zeilen Code geschrieben, in diesem Codesegment prüfe ich den derzeitgen Temperaturwert und wenn dieser über der Grenze (180 Grad bei diesem Durchgang) dann schalte ich den Ofen ab. Sobald die Temperatur wieder unter 180 Grad liegt, wird er wieder eingeschalten.
// 180 °C als obere Grenze
int smdreflow::run(int const temp) {
print(temp);
if (temp < m_set_temp) {
// heizen heizen heizen
digitalWrite(RELAIS, HIGH);
}
if (temp >= m_set_temp) {
digitalWrite(RELAIS, LOW); // abschalten
}

...

 

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Natürlich habe ich wieder alle Werte + Zeit mitaufgezeichnet und daraus habe ich folgendes Diagramm erstellt:
smd_reflow_180
Rot eingezeichnet ist der gemessene Temperaturwert und grün der Soll-Wert. Die X-Achse ist wieder die Zeit in 500ms Schritten
Man kann sehr gut erkennen wie in der ersten Phase, nach dem Einschalten des Ofens die Temperatur relativ schnell ansteigt. Bei 180°C schaltet der Ofen dann aus, jedoch dauert es noch etwas bis der Wärmeanstieg (durch das Nachlaufen der Heizstäbe) wirklich vorüber ist. Die Temperatur steigt bis ungefähr 187 Grad, dann fällt sie bis unter 175°C, natürlich schaltet der Mikrocontrolller sofort nach dem die Temperatur unter 180°C gefallen ist, aber es dauert etwas bis die Temperatur dann wieder steigt.
Ich werde beim nächsten mal versuchen mit Pufferwerten zu rechnen, beziehungsweise den Arduino so programmieren, dass er selbständig den Temperaturanstieg/Abfall erkennt und schon vorher ein bzw. ausschaltet, vielleicht bekomme ich dann etwas sauberere Kennlinien. Eventuell erhalte ich auch ein besseres Ergebnis mit einer höheren Genauigkeit als 2 Messwerte pro Sekunde.
Ich habe für den Arduino zwei Libraries erstellt, da es sonst schnell unübersichtlich wird, den Quellcode habe ich hier unter Github zu Verfügung gestellt:

 

Die Bibliotheken sollten sich ganz einfach in die Arduino-IDE importieren lassen, dort gibt es eine Menüfunktion “Library hinzufügen“.
Folgende Punkte werde ich dann als nächstes (für die nächsten Teile 😉 ) angehen:
Software:
  • Versuchen mit mehreren Messergebnissen mich genauer an dieTemperatur-Sollwerte annähern
  • Die Geschwindigkeit des Temperaturanstiegs muss noch konfigurierbar sein, ebenso der Temperaturabfall
  • kleines Kontrollprogramm/Interface schreiben, für die Steuerung des Ofens via PC

Hardware:

  • Schaltplan entwerfen und Platine löten
  • Alles in den Ofen einbauen (soll ja auch sauber aussehen)
  • Eine Testplatine ätzen und einen SMD-Reflow-Lötdurchgang starten

Wie man sieht, es ist noch einiges zu tun, bis der Ofen wirklich benützbar wird. Sobald es Neuigkeiten zu meinem Ofen gibt, folgen natürlich Updates 😉

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