Four à refusion DIY avec Reflowduino : 4 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:08

Le Reflowduino est une carte contrôleur tout-en-un compatible Arduino que j'ai personnellement conçue et construite, et elle peut facilement transformer un four grille-pain en un four de refusion PCB ! Il arbore un microprocesseur ATmega32u4 polyvalent avec interface de programmation micro USB, une interface thermocouple de type K MAX31855 intégrée avec filtrage du bruit, Bluetooth Low Energy (BLE 4.0) pour une communication facile avec un appareil mobile, charge de la batterie LiPo et indication d'état, un solide en option relais d'état, et un buzzer piézo pour jouer vos chansons à thème préférées. Mieux encore, j'ai publié tout cela en open source pour le plaisir de tous, y compris les fichiers PCB EAGLE, l'exemple de code Arduino IDE, un exemple d'application Android pour le contrôle Bluetooth et des didacticiels complets sur la façon de modifier un four grille-pain pour commencer à cuisiner. '!

Si vous souhaitez commander un Reflowduino ou le module de relais Sidekick, veuillez visiter mon site Web!

Pour une documentation complète, des fichiers sources, des schémas et des informations plus complètes sur le Reflowduino, veuillez visiter la page officielle Github ici.

Commençons maintenant !

Étape 1: Rassemblez vos pièces

Liste des pièces

• Reflowduino Pro ORReflowduino Basic + relais à semi-conducteurs (j'utiliserai le module relais Sidekick)
• Thermocouple de type K (inclus avec le Reflowduino)
• Source d'alimentation Reflowduino: batterie LiPo, micro USB 5V (à partir d'un ordinateur portable ou d'un adaptateur), ou les deux !
• Four grille-pain OU plaque chauffante (j'ai utilisé ce four grille-pain 1100W quand il coûtait environ 20 $)
• Tournevis (pour démonter le four grille-pain)
• Petit tournevis à tête plate (pour les bornes à vis)
• Smartphone ou appareil compatible Bluetooth. Actuellement, seule une version Android de l'application est disponible
• En option: un ordinateur portable pour collecter et représenter graphiquement les données en temps réel via Excel ! Vous devrez connecter le Reflowduino à l'ordinateur portable via micro USB pour que cela fonctionne.

Les éléments suivants ne sont nécessaires que si vous souhaitez personnaliser votre four à refusion (pas nécessaire dans la plupart des cas):

• Pinces coupantes
• Fer à souder et soudure
• Fil 14-18 AWG (le fil toronné est plus facile à traiter)
• Gaine thermorétractable de taille appropriée pour isoler les fils. Dépend de votre configuration.
• Lunettes de sécurité (restez prudent, nous avons affaire à des tensions secteur ici !)
• Gants (la tôle des fours grille-pain peut être coupante et montée avec des vis qui dépassent de partout !)

Avis de sécurité: si vous êtes débutant en électronique ou si vous n'avez pas l'expérience nécessaire pour travailler avec la tension secteur, je vous suggère de ne pas vous en mêler, de consulter un professionnel ou de continuer à apprendre jusqu'à ce que vous soyez suffisamment compétent. ! Je ne suis pas responsable des incidents pouvant survenir en raison d'une mauvaise utilisation des PCB Reflowduino ou de ses composants et systèmes électriques associés (y compris l'alimentation secteur, les panneaux de disjoncteurs, etc.). Prenez toutes les précautions de sécurité nécessaires. De plus, il n'est pas recommandé d'utiliser le même appareil pour refondre les PCB que pour cuire des aliments destinés à la consommation. Cela peut entraîner une intoxication alimentaire, surtout si vous utilisez de la soudure au plomb pour vos PCB. Vous êtes entièrement responsable de vos actions, et les effectuez à vos risques et périls !

Cela étant dit, bricolez mes amis… amusez-vous et restez en sécurité !

Reflowduino et le compagnon

REMARQUE: Il existe désormais également un module complémentaire appelé « Reflowduino32 » pour une carte de développement ESP32 afin de contrôler également sans fil un four de refusion. Veuillez consulter la page Reflowduino Github pour une documentation complète, ainsi que ce tutoriel sur le four de refusion ESP32 !

Tout d'abord, il existe deux versions du Reflowduino: Basic et Pro, et selon votre application particulière, vous pouvez choisir l'une ou l'autre. Ensuite, j'ai créé un module de relais à semi-conducteurs pratique appelé Solid-State Sidekick qui gère tout le câblage secteur pour vous et élimine complètement le besoin de souder quoi que ce soit. Branchez simplement l'appareil directement sur le Sidekick ainsi que les deux fils d'entrée de relais du Reflowduino et vous êtes prêt !

Vous trouverez ci-dessous un résumé de vos options disponibles:

1. Reflowduino Pro
2. Reflowduino Basic + Sidekick à semi-conducteurs
3. Reflowduino Basic + autre relais statique (choisissez le vôtre)
4. Autre carte compatible Arduino + interface thermocouple + thermocouple + module Bluetooth + Solid-State Sidekick (ou autre relais) + batterie LiPo "sac à dos" (en option)

La première option est livrée avec le relais déjà monté à bord du Reflowduino. C'est une bonne option pour contrôler n'importe quel grille-pain ou plaque chauffante générique, surtout si vous souhaitez souder les fils vous-même et économiser de l'argent.

La deuxième option est de loin l'option la plus simple (et la plus sûre) et ne nécessite aucune soudure ni aucun réglage de l'appareil, sauf si vous le souhaitez vraiment, car le module de relais Sidekick dispose du relais à semi-conducteurs ainsi que de toutes les dispositions nécessaires pour connectez-y simplement des choses en les branchant. Oui, vous m'avez bien entendu ! Cela signifie que vous pouvez contrôler n'importe quel four grille-pain sans même l'ouvrir !

La troisième option est si vous préférez choisir votre propre relais à semi-conducteurs, peut-être avec une capacité de courant plus élevée ou pour une autre raison comme une configuration de montage personnalisée (qui sait ?).

La dernière option est pour ceux qui ont déjà beaucoup de pièces qui traînent et qui veulent assembler quelque chose rapidement sans acheter quelque chose de nouveau, ce qui est parfaitement bien aussi ! Vous pouvez utiliser Arduino avec quelque chose comme cette carte de dérivation de thermocouple et bien sûr, le thermocouple lui-même. Pour utiliser l'application de démonstration, vous aurez également besoin d'un module Bluetooth HM-10, à moins que vous ne souhaitiez laisser de côté la communication sans fil et vous en tenir à la représentation graphique des données sur Excel via un ordinateur. Notez que selon les pièces que vous choisissez, vous devrez peut-être modifier le code de démonstration en fonction de vos besoins.

Ressources:

• Cliquez ici pour les spécifications rapides de Reflowduino.
• Cliquez ici pour une description des brochages Reflowduino

Relais statique

Si vous utilisez le Reflowduino Pro, vous pouvez ignorer cette section, mais si vous utilisez le Reflowduino Basic, vous devrez soit vous procurer le Sidekick, soit choisir votre propre module de relais. Lorsque vous choisissez le vôtre, vérifiez les éléments suivants:

• Type de relais: doit être à semi-conducteurs, pas seulement un relais de contact conventionnel. Vous POURRIEZ pouvoir vous en sortir avec un relais conventionnel pour notre application particulière (puisque nous utiliserons un contrôle proportionnel du temps, pas un PWM continu), mais ce n'est ni garanti ni recommandé. De plus, vous entendrez le relais "clic" à chaque fois qu'il bascule, ce qui peut être gênant.
• Opto-isolement: recherchez-en un qui est optiquement isolé pour plus de sécurité. Cela signifie que vous pouvez être sûr que votre Arduino ne sera pas zappé par 120V/240VAC !
• Tension de contrôle: doit être compatible 3,3 V ou 5 V
• Puissance de sortie: doit gérer la quantité de courant que votre appareil utilisera. pour tout appareil américain (utilisé légalement), 15A/120VAC est tout ce dont vous aurez besoin puisque les disjoncteurs se déclenchent à 15A.

Le relais à semi-conducteurs opto-isolé du Reflowduino Pro a une tension de commande de 3-15VDC et peut gérer jusqu'à 25A/240VAC avec un refroidissement par convection approprié. Dans des circonstances normales, il peut gérer 10A/240VAC ou 20A/120VAC, ce qui sera suffisant pour tous les appareils américains et devrait être suffisant pour la plupart des appareils 240VAC.

Ressources:

Fiche technique du relais à semi-conducteurs PF240D25R de Reflowduino

Four grille-pain ou plaque chauffante

Lors du choix d'un four grille-pain, il est important d'en choisir un de la bonne taille pour votre application, car plus petit est synonyme d'efficacité supérieure en termes de chauffage ! Cependant, les plus gros fonctionneront également, il suffit de vérifier les critiques pour vous assurer que ce ne sont pas des ordures complètes. J'ai personnellement acheté celui-ci chez Walmart pour environ 21 $ taxes comprises lorsqu'il était en vente.

C'est aussi une bonne idée de vous assurer que vous aurez un plateau métallique plat sur lequel le PCB pourra s'asseoir. De nombreux fours grille-pain (y compris celui que j'ai acheté !) Cependant, j'ai eu de la chance parce que le bac d'égouttage était parfait pour ce dont j'avais besoin, alors j'ai juste jeté la grille en métal et la casserole qui l'accompagnaient.

Pour les plaques chauffantes, il est tout aussi important d'en choisir une avec une surface plane. La plupart des plaques chauffantes ont une zone circulaire en retrait au milieu de la plaque qui n'est pas souhaitable, alors essayez de minimiser cette zone afin que vous ayez l'espace le plus utilisable pour placer vos PCB. De plus, choisissez une plaque chauffante qui n'a qu'un seul bouton (contrôle de la température) car de cette façon, vous n'aurez même pas besoin de l'ouvrir pour peaufiner le câblage !

Pour plus d'informations sur ce sujet, veuillez consulter la page wiki Github.

Étape 2: câblez-le

Maintenant que vous avez les pièces, il est temps de tout câbler ! Il existe de nombreuses façons de décortiquer un four grille-pain, alors écoutez bien et assurez-vous de lire l'avertissement de sécurité mentionné plus tôt !

Assiettes chaudes

Pour tout appareil, le principe principal consiste à commuter le fil sous tension du cordon d'alimentation en plaçant le relais en série avec le fil sous tension et en contournant les boutons de commande de l'appareil si nécessaire. Pour les plaques chauffantes avec un seul bouton de contrôle de la température, vous n'avez même pas besoin de modifier la plaque chauffante elle-même; vous pouvez simplement tourner le bouton sur HIGH (réglage max) et vous êtes prêt à partir ! Cela garantit que la plaque chauffante sera alimentée (le contact à l'intérieur de la plaque chauffante sera fermé) lorsque le relais est allumé.

Pour les installations permanentes, vous pouvez soit couper le cordon d'alimentation et le raccorder, soit le faire à partir des contacts du cordon d'alimentation. Encore une fois, assurez-vous toujours d'isoler correctement toutes les connexions. Suivez le schéma général de la première image et vous devriez être prêt à refondre !

Veuillez noter que j'ai utilisé des pinces crocodiles et un autre cordon d'alimentation (avec des pinces crocodiles aux extrémités) juste pour tester. Ceci n'est pas recommandé et ne doit être utilisé que pour des tests temporaires. Pour des installations plus permanentes, vous devez tout souder et isoler ou utiliser le Sidekick pour tout brancher.

Fours grille-pain

Les fours grille-pain sont contrôlés en utilisant exactement le même concept que la plaque chauffante en ce sens que vous pouvez généralement les contrôler sans même toucher le câblage en augmentant simplement le bouton de température, en tournant le réglage sur « Cuisson » pour que les deux filaments chauffants soient allumés et en maximisant hors de la minuterie. Selon le grille-pain, vous pouvez également disposer d'une fonction « Rester allumé » afin que vous n'ayez pas à vous soucier de la fin de la minuterie !

Cependant, si vous voulez toujours le démonter, peaufiner le câblage pour contourner les boutons et ajouter des commandes personnalisées au nom de la science, vous le pouvez toujours ! Heureusement même si vous voulez le démonter le principe général est toujours très simple: vous devez déconnecter tous les boutons qui sont connectés au fil sous tension et attacher tous les filaments chauffants au fil sous tension pour qu'ils s'allument à pleine puissance à droite lorsque vous branchez le cordon d'alimentation dans le mur.

Dans ce Instructable, je ne prendrai pas le temps de parcourir cela, mais vous pouvez voir comment j'ai peaufiné mon four grille-pain sur mon wiki Github.

Étape 3: Configuration du logiciel

Maintenant que vous avez configuré tout le matériel, voyons comment configurer le logiciel.

Configuration de l'application

Consultez ces instructions pour savoir comment installer l'application de démonstration Reflowduino et comment importer des données enregistrées dans Excel à partir de l'application.

Bref résumé:

• L'application est actuellement uniquement pour Android et est entièrement open-source !
• L'application affiche la température en temps réel et la représente graphiquement une fois le processus de refusion lancé.
• L'application enregistre également les données une fois le processus de refusion terminé ou interrompu et les données peuvent être importées dans Excel pour analyse !

Configuration de l'IDE Arduino

Consultez ces instructions pour configurer l'IDE Arduino et installer les bibliothèques nécessaires.

Bref résumé:

• Chargez le code "Reflowduino_Demo", sélectionnez "Adafruit Feather 32u4" sous Outils -> Cartes dans Arduino IDE.
• Compilez-le juste pour vous assurer que toutes les bibliothèques sont correctement installées.
• Téléchargez le code sur le Reflowduino et gardez à l'esprit que vous devrez peut-être appuyer sur le bouton de réinitialisation du Reflowduino si l'IDE Arduino commence à rechercher le port.

Démo Reflowduino

Consultez ces instructions pour savoir comment utiliser le code de démonstration Reflowduino.

Bref résumé:

• L'esquisse Reflowduino Demo permet à votre Reflowduino de fonctionner avec l'application de démonstration via Bluetooth.
• Le Reflowduino lit la température du thermocouple et envoie les données à l'application via Bluetooth toutes les 2 s.
• Le Reflowduino utilise le contrôle proportionnel du temps PID pour contrôler le relais à semi-conducteurs pendant le processus de refusion.
• Pour un fonctionnement autonome, commentez la ligne qui a "while (!Serial) delay(1);" qui attend qu'une connexion série soit établie avant d'exécuter le code réel.
• Vous pouvez faire en sorte que le Reflowduino agisse comme un clavier en définissant la variable "enableKeyboard" sur true près du haut de l'esquisse à utiliser avec ce fichier de démonstration Excel. Cela obligera le Reflowduino à "taper" les données dans Excel en temps réel lorsqu'il est connecté via USB. Assurez-vous simplement que lorsque vous démarrez le processus de redistribution, votre curseur se trouve dans la première cellule disponible (A2) dans Excel !

Vidéos de démonstration

• Cette vidéo montre les données saisies dans Excel par le Reflowduino.
• Cette vidéo montre le fonctionnement général de l'application et la configuration matérielle avec un four grille-pain.
• Cette vidéo montre ce qui se passe à la fin du processus de refusion.

Ressources

• Vous pouvez toujours trouver le dernier code Arduino et le fichier de démonstration Excel pour la saisie de données en temps réel sur Github
• Vous pouvez également trouver les derniers fichiers d'applications Android sur Github

Étape 4: Résultats et conclusions

Résultats

Ci-joint quelques gros plans d'une carte que j'ai refusionnée à l'aide du Reflowduino et de la pâte à souder à basse température avec une température de refusion réglée à 155°C (cette pâte à souder particulière semble refusionner à une température inférieure à la température typique de 165°C recommandée, et J'ai observé que le mouvement de refusion commençait à se produire à environ 125°C plutôt qu'à la "température de fusion" annoncée de 138°C. Les soudures étaient parfaites et je n'aurais pas pu rêver mieux !

Fabriquez vos propres planches

Conception de circuits imprimés: pour la conception de circuits imprimés, j'utilise personnellement Autodesk EAGLE, un outil gratuit mais puissant qui vous permet de créer rapidement des circuits imprimés de qualité ! Il possède également des fonctionnalités vraiment intéressantes comme la synchronisation des modèles 3D de votre PCB vers et depuis Fusion 360.

Prototypes PCB: Pour des prototypes rapides et abordables, j'ai trouvé qu'OSH Park offrait la meilleure qualité. Ils utilisent un processus sans plomb appelé ENIG qui en fait plaqué or les contacts afin qu'ils aient fière allure pendant très longtemps !

Assemblage PCB: utilisez votre Reflowduino pour assembler les cartes !

Conclusion

Dans l'ensemble, le Reflowduino est le matériel parfait pour contrôler n'importe quel grille-pain ou plaque chauffante ! Avec le Reflowduino Pro, vous pouvez créer un four de refusion entièrement fonctionnel avec toutes les cloches et sifflets pour un peu plus de 100 $ (avec un four grille-pain à 20 $). Vous pouvez voir quelques remarques plus techniques ici.

Si vous avez aimé ce projet, veuillez commenter ci-dessous et n'hésitez pas à poser des questions, à faire des suggestions ou à donner des commentaires constructifs ! Si vous souhaitez voir quelque chose réalisé, veuillez d'abord consulter la liste des tâches pour les améliorations déjà envisagées. Je suis actuellement en train de rassembler les choses pour démarrer une campagne Indiegogo, alors s'il vous plaît, faites passer le mot !

Encore une fois, merci pour tout le soutien, et je n'aurais pas pu le faire sans tous ceux qui ont partagé leurs efforts avec tout le monde !

• Si vous avez aimé ce projet, partagez, ajoutez un cœur et votez pour Reflowduino !
• Si vous reproduisez ce projet, veuillez partager vos résultats et tout conseil que d'autres pourraient trouver utiles !
• Vous pourriez également être intéressé par ce didacticiel de suivi que j'ai réalisé sur l'utilisation d'un ESP32 et d'un nouveau module complémentaire Reflowduino32 à la place !
• Si vous avez des questions, des commentaires ou des préoccupations, n'hésitez pas à les poser ou à les partager!

~Tim