858D SMD Hot Air Reflow Station Hack: 10 étapes (avec photos)

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

J'ai un petit laboratoire d'électronique, où je répare les appareils électroniques cassés et fais quelques petits projets de loisirs. Parce qu'il y a de plus en plus de trucs SMD, il était temps d'avoir une station de refusion SMD appropriée. J'ai regardé un peu autour et j'ai trouvé que la 858D était une très bonne station pour son prix. J'ai également trouvé un projet open source lancé par madworm (spitzenpfeil) en 2013 remplaçant le contrôleur de température d'origine 858D par un micro ATmega. En raison de l'absence de guide complet, j'ai décidé d'en écrire un. Il existe 4 variantes différentes avec différents micros du 858D, vendues sous des dizaines de marques différentes. Le modèle actuel (avril 2017) a un contrôleur MK1841D3, et c'est celui que j'utilise. Si vous avez un autre circuit intégré, veuillez consulter le fil d'origine sur EEVblog.comMaterials:1x - 858D Rework Station (bien sûr), j'ai reçu le mien d'Amazon pour environ 40 € ~ USD42 3x - MK1841D3 vers ATMega PCB (par manianac, donc tous les crédits à lui!), OSH Park, est livré en paquet de 3, mais vous n'en avez besoin que d'un1x - ATMega328P VQFN Package1x - LM358 ou équivalent DFN8 Package2x - 10KΩ résistance 0805 Package2x - 1KΩ résistance 0805 Package3x - 390Ω résistance 0805 Package1x - 100kΩ résistance 0805 Colis1x - Résistance 1MΩ 0805 Colis1x - Résistance 1Ω 1206 Colis5x - Condensateur 100nF 0603 Colis4x - Condensateur 1µF 1206 Colis2x - Trimère 10KΩ 3364 Colis1x - LED Couleur au choix 0608 Colis1x 2x6 Header (programmation ISP)1x adaptateur de prise IC 20Pin

1x BC547B ou transistor équivalent

1x résistance filaire 10KΩ 0,25W

certains filsEn option: 1x buzzer2x dissipateurs thermiques supplémentaires1x prise IC HQ 20Pin1x C14 PlugPetits aimants en néodymeArduino "Hacked" StickerTools:858D Rework Station (sans blague)Fer à souder régulier/StationTournevis, pinces, pincettesMultimeterX-Actor KnifeAlimentation Atmel avec courant de laboratoire ou équivalent)En option:Tapis ESD et dragonneOscilloscopeBrosse ESDSolder SuckerImprimante 3DTransformateur d'isolementPistolet à colle chaudeThermomètreMashie de fraisage ou scie sauteuse

Étape 1: Assembler le PCB

Si vous travaillez sur des appareils sensibles à l'électricité statique, vous devez toujours vous amener, vous et votre circuit, au même potentiel électrique pour éviter de l'endommager. Avant de commencer à prendre part à la station, vous devez assembler le PCB. Commencez par appliquer de la pâte à souder (ou de la soudure ordinaire) sur les pastilles sur la face supérieure du PCB et mettez en place tous les composants CMS, Plan de stock pour la face 1:

R4= 1MΩ 0805 Colis

R7= 1kΩ 0805 Colis

R8= 1kΩ 0805 Paquet

R9= 10kΩ 0805 Paquet

C1= 100nF 0603 Paquet

C6= 100nF 0603 Paquet

C7 = 100nF 0603 Paquet

C8= 100nF 0603 Paquet

C9= 1µF 1206 Paquet

VR1=10KΩ 3364 Paquet

VR2=10KΩ 3364 Paquet

D1= LED 0608 Paquet

U2 = Forfait Atmega VQFN

Vérifiez la polarité de tous les composants et refusionnez le PCB. Attention, sur mes photos la LED est dans le mauvais sens ! Répétez sur la deuxième face, Plan de stock:

R1= 10KΩ 0805 Paquet

R2= 390Ω 0805 Paquet

R3= 390Ω 0805 Paquet

R5= 100KΩ 0805 Paquet

R6= 390Ω 0805 Paquet

C2= 1µF 1206 Paquet

C3= 100nF 0603 Paquet

C4= 1µF 1206 Paquet

C5= 1µF 1206 Paquet

U1= Ensemble LM358 DFN8

Après avoir nettoyé les résidus de flux, soudez l'en-tête ISP et l'adaptateur de prise IC, et créez un pont de soudure entre le milieu et le tampon étiqueté "GND".

Étape 2: Test et programmation

L'étape suivante consiste à tester le PCB pour les raccourcis. Le moyen le plus sûr de le faire est d'alimenter le circuit via une alimentation de laboratoire en réglant la limite de courant à quelques mA. Si ça passe sans short c'est le moment de programmer le micro. J'ai fait ma version basée sur la 1.47 par raihei qui peut être téléchargée à partir de ma page GitHub. Il est basé sur la dernière version "officielle" de madworm, qui est également disponible sur GitHub. Dans le fichier. ZIP téléchargé, il y a un fichier.ino et un fichier.h qui peuvent être ouverts et compilés à l'aide d'ArduinoIDE ou d'AtmelStudio (et VisualMicro Plugin), il y a aussi des fichiers. Hex pré-compilés qui peuvent être téléchargés directement sur le micro. En raison, il est uniquement possible de compiler et de ne pas télécharger directement à partir de l'ArduinoIDE im en utilisant AtmelStudio à la place. Si vous souhaitez utiliser ArduinoIDE, je vous montrerai comment l'utiliser plus tard. Mais indépendamment de ce que vous utilisez, vous devez modifier certaines valeurs. Les deux premiers sont à l'intérieur du fichier.h. Les deux lignes

#define FAN_SPEED_MIN_DEFAULT 120UL

#define FAN_SPEED_MAX_DEFAULT 320UL

Besoin d'être commenté et à la place les lignes

// #définir FAN_SPEED_MIN_DEFAULT 450UL

// #définir FAN_SPEED_MAX_DEFAULT 800UL

Doit être commenté (ou les valeurs doivent être modifiées). Deuxièmement, il y a les deux lignes CPARAM recommandées qui doivent être copiées et remplacer les deux lignes CPARAM à l'intérieur du fichier.ino. Cela n'active PAS le mode de détection de courant standard, car il utilise la broche A2 au lieu de A5, qui est mal connectée sur cette carte ! Le dernier changement est TEMP_MULTIPLICATOR_DEFAULT dans le fichier.h qui définit le multiplicateur de température. Cette valeur dépend du type de station. Sur le modèle 230V, il devrait être autour de 21, sur le modèle 115V autour de 23-24. Cette valeur doit être ajustée si la température affichée ne correspond pas à celle mesurée. Ils peuvent également être aléatoires plus tard directement sur la station en tant que valeurs de vitesse du ventilateur. Après avoir modifié ces valeurs, il est temps de compiler le code.

AtmelStudio: Sur AtmelStudio, vous pouvez simplement choisir AtMega328 comme micro, appuyer sur le bouton Compiler et télécharger et cela devrait faire l'affaire. Dans mon cas, il n'a pas été téléchargé, j'ai donc dû flasher le fichier hexadécimal manuellement.

ArduinoIDE: Sur l'ArduinoIDE, la compilation est un peu différente comme d'habitude. Au lieu de simplement cliquer sur le bouton Télécharger, vous devez accéder à l'onglet Esquisse et cliquer sur Exporter le binaire compilé. Après avoir basculé dans le dossier du projet, vous trouverez deux fichiers hexadécimaux. L'un avec bootloader et l'autre sans bootloader. Celui sans bootloader est celui que nous voulons. Vous pouvez le flasher en utilisant AtmelStudio, AVRdude ou tout autre logiciel compatible.

Sur les deux: Après avoir flashé le fichier, vous devez régler les fusibles. Vous devez les attribuer à 0xDF HIGH, 0xE2 LOW et 0xFD EXTENDET. Lorsque les fusibles sont grillés, vous pouvez débrancher le programmateur et le PCB.

Étape 3: Démontage

Au vrai Hack. Commencez par retirer les quatre vis à l'avant et le couvercle avant se détachera. L'intérieur de la station devrait ressembler beaucoup au mien. Après avoir débranché tous les fils, dévissé les deux vis du PCB et le bouton AIR à l'avant, vous terminerez avec le PCB vierge. Au milieu du PCB se trouve le contrôleur principal MK1841D3 dans un boîtier DIP20. C'est celui qu'on allait remplacer dans ce mod. En raison de son embase, vous pouvez simplement la remplacer par la nouvelle carte, mais la prise d'origine ne correspondait pas très bien à l'adaptateur de prise DIP20, je l'ai donc remplacée. Sur le PCB, il y a deux autres DIP8 IC, celui à côté du MK1841D3 est une EEPROM série de 2 Mo. Il doit également être supprimé pour que ce mod fonctionne. L'autre est juste une sorte d'OPAmp, il doit rester. Juste par curiosité, j'ai mis l'EEPROM dans mon programmeur universel et je l'ai lu. Le résultat est un fichier binaire presque vide avec juste "01 70" sur les adresses 11 et 12. Probablement la dernière température réglée. (Malheureusement, je ne me souviens pas de la dernière température réglée, mais assez Sûr pas 170°C, peut-être 368°C ?) Attention à ne pas soulever les pastilles, car le cuivre ne colle pas très bien sur le PCB.

Étape 4: Remontage

Après avoir remplacé avec succès la prise IC et retiré l'EEPROM, vous devez effectuer une modification supplémentaire, pirater la résistance de shunt pour le courant du ventilateur. Il y a une piste dans le coin supérieur gauche du côté soudure du PCB qui doit être modifiée. Il va entre C7 et la broche négative du connecteur du ventilateur. Après avoir coupé la trace, gratté le masque de soudure et soudé la résistance 1Ω, vous devez souder un fil à la broche négative du ventilateur et l'autre côté au plot de soudure étiqueté "FAN" sur le PCB du CPU. La prochaine étape facultative consiste à ajouter le buzzer. Pour l'adapter au PCB, vous devez plier un peu les fils du buzzer et le souder au connecteur PC4. Rebranchez tous les fils et passez à l'étape suivante.

Étape 5: Calibrer le capteur du ventilateur

Il est maintenant temps de mettre le nouveau contrôleur sous tension pour la première fois et de calibrer le capteur du ventilateur. Danger, vous devez travailler sur le PCB alimenté par le secteur ! Le moyen le plus sûr de le faire est donc d'alimenter la station via un transformateur d'isolement. Si vous n'en avez pas, vous pouvez également débrancher la partie chaude du transformateur de commande du PCB principal et le câbler directement sur l'alimentation secteur, pour éloigner le secteur du PCB. Continuez à souder un fil de test à la broche positive de la LED et connectez-le à un oscilloscope. Allumez la station en maintenant enfoncé le bouton UP, et la station démarrera en mode FAN TEST. Il allumera le ventilateur et affichera la valeur ADC brute sur l'écran. Tournez le bouton du ventilateur au minimum et réglez le trimmer Vref jusqu'à ce que vous ayez de belles impulsions de courant sur l'écran de l'oscilloscope. Tournez le potentiomètre FAN au maximum et vérifiez que la longueur d'onde, mais pas la forme d'onde, change. Si la forme d'onde change, ajustez le trimmer Vref, jusqu'à ce que vous ayez les mêmes impulsions sur min et sur max. Si cela a été réussi, éteignez la station et déplacez le fil de test de la broche LED positive à la broche gauche du potentiomètre de gain. Redémarrez le mode Fan-test et mesurez la tension sur le cordon de test. Ajustez le trimmer de gain jusqu'à ce que vous obteniez environ 2, 2 V sur la position MAX. Jetez maintenant un œil à l'affichage. La valeur doit être d'environ 900. Installez maintenant toutes vos buses l'une après l'autre sur la pièce à main et notez la valeur la plus élevée sur l'écran. Tournez le VENTILATEUR au minimum et vous devriez obtenir une valeur d'environ 200. Essayez à nouveau toutes vos buses et notez la valeur la plus petite. Éteignez la station et rallumez-la, cette fois en maintenant les deux boutons enfoncés. La station passera en mode configuration. En appuyant vers le haut et vers le bas, vous pouvez augmenter/diminuer la valeur, en appuyant sur les deux, vous passez au point de menu suivant. Allez au point "FSL" (FAN speed low) et réglez-le sur la valeur ADC mesurée la plus basse (je l'ai réglé sur 150). Le point suivant est "FSH" (vitesse du ventilateur élevée). Réglez celui-ci sur la valeur ADC mesurée la plus élevée (je l'ai réglé sur 950).

À l'arrière-plan: sur la station, il n'y a pas de retour de vitesse du ventilateur, donc si le VENTILATEUR est bloqué ou s'il y a une rupture de câble, le contrôleur ne reconnaîtra pas un défaut du ventilateur et le chauffage peut brûler. Étant donné que le ventilateur n'a pas de sortie tachymétrique, la meilleure façon de mesurer la vitesse du ventilateur est d'ajouter une résistance shunt et de mesurer la fréquence des impulsions de courant. À l'aide d'un OPAmp et d'un filtre passe-haut et passe-bas, il est converti en une tension qui alimente le microcontrôleur. Si la valeur passe en dessous ou au-dessus des niveaux min/max définis, la station n'allumera pas le chauffage et donnera une erreur.

Parce que lors de mon test, le régulateur 5V et le transistor du ventilateur étaient assez chauds, j'ai décidé d'installer de petits dissipateurs thermiques sur les deux. Éteignez la station et remontez le panneau avant.

Étape 6: Mise à jour: MOD de vitesse maximale du ventilateur

J'utilise la station depuis environ un an et j'en ai toujours été très satisfait. Je n'ai eu qu'un seul problème: la station a besoin d'un temps de refroidissement assez long, surtout si vous soudez de très petits composants à l'aide de la petite buse et d'un faible débit d'air. J'ai donc joué un peu et trouvé un moyen de rendre la vitesse du ventilateur commutable via un logiciel. Le mod utilise un transistor pour court-circuiter le potentiomètre de vitesse du ventilateur. La meilleure façon d'effectuer ce hack est de souder la résistance 10K à la broche de base, d'ajouter un fil et de couvrir tous les fils à l'aide d'un tube thermorétractable. Ensuite, raccourcissez un peu les broches et soudez-les à travers le trou aux composants existants. Pour empêcher le transistor de bouger, collez-le avec de la colle chaude. Enfin, connectez la base du transistor à la broche MOSI de l'ATmega. J'ai personnalisé le logiciel pour changer cette broche lorsque la pièce à main est placée dans le berceau jusqu'à ce que l'outil soit refroidi. De plus, le test du ventilateur utilise ce mode pour obtenir une référence stable. Le logiciel est basé sur la V1.47 de RaiHei et est disponible sur ma page GitHub

Étape 7: Facultatif: Branchez Chanche et améliorez la mise à la terre

Vers le panneau arrière. Dans mon cas, la station avait un cordon d'alimentation trop court qui sortait simplement du panneau arrière. Parce que je n'aimais pas ça, j'ai décidé de remplacer ça par une prise C14. Si vous souhaitez également le remplacer, commencez par retirer en dévissant le panneau arrière. Le fil bleu est relié à un autre fil par un petit morceau de tube thermorétractable. Sur la broche de terre, il y a une cosse de câble qui est soudée et non sertie comme il se doit, donc si vous ne remplacez pas le fil, refaites-le au moins en utilisant des cosses à sertir. Après avoir retiré le fil et dévissé le porte-fusible, il s'agit de faire un trou pour le nouveau Plug. J'ai utilisé ma fraiseuse pour fraiser le trou, mais si vous n'en avez pas, vous pouvez le découper à l'aide d'une scie sauteuse. Réinstaller et câbler le porte-fusible et la prise. Le fil de terre provenant de la pièce à main a également une cosse de câble soudée, il doit donc être refait. J'ai utilisé des cosses plates et des adaptateurs de bornes à vis pour faciliter le retrait du panneau avant si nécessaire. En raison de la peinture autour des trous de montage de mise à la terre/transformateur, ils établissent une assez mauvaise connexion avec le boîtier. La meilleure façon de le réparer est d'enlever la peinture autour des trous à l'aide de papier abrasif. Après avoir réinstallé le panneau arrière, mesurez la résistance entre le boîtier et la broche GND de la prise C14. Il devrait être proche de 0Ω.

Étape 8: Facultatif: Améliorer la pièce à main

À la pièce à main. Après avoir participé, j'ai vu deux choses que je n'aimais pas. Premièrement: La connexion entre la coque métallique de l'élément chauffant et le fil de terre est très mauvaise. Le fil est simplement enroulé autour d'une barre métallique soudée par points à la coque métallique. J'ai essayé de la souder ensemble, mais malheureusement, la barre est faite d'une sorte de métal non soudable, alors je l'ai sertie à la place. Deuxièmement: sur la sortie du fil, il n'y a pas de décharge de traction, alors j'ai mis un serre-câble et je l'ai très bien serré. Cette solution n'est certainement pas la meilleure, mais c'est au moins mieux que pas de décharge de traction. Remontez la pièce à main.

Étape 9: Facultatif: Améliorer le berceau

À l'intérieur du berceau se trouvent deux petits aimants en néodyme, utilisés pour détecter que la pièce à main est à l'intérieur du berceau. Sur ma station, j'ai eu quelques problèmes, car il ne reconnaissait pas l'outil dans le berceau dans chaque position d'outil. J'ai ajouté des aimants supplémentaires au berceau à l'aide de colle chaude et les problèmes ont disparu. J'ai également imprimé en 3D le porte-buse de Sp0nge disponible sur Thingiverse, et l'ai vissé au berceau. Les vis sont un peu courtes, mais si vous ne les serrez pas trop, elles feront l'affaire.

Étape 10: Finition

Il reste une dernière étape. Collez un autocollant Arduino "Hacked" sur la station et utilisez-le.

Les caractéristiques du nouveau contrôleur sont:

Régulation de température plus précise

La station ne commencera pas à chauffer si la pièce à main n'est pas à l'intérieur du berceau pendant la mise sous tension

Étalonnage du logiciel pour la température disponible (En appuyant longuement sur les deux boutons)

Mode air froid (En appuyant brièvement sur les deux boutons)

Avertisseur sonore

Mode de refroidissement rapide

Entièrement OpenSource (vous pouvez donc ajouter/modifier/supprimer des fonctionnalités très facilement)

Détection de panne de ventilateur

Mode veille (préréglé à 10 minutes, modifiable à l'aide du paramètre SLP)

Les références:

Fil de discussion officiel EEVBlog

Blog de madworm (spitzenpfeil)

Page GitHub de madworm (spitzenpfeil)

Le blog de Poorman's Electronic

Porte-buse de Sp0nge

Fiche technique MK1841