廉价烤箱制成的自动 SMD 回流炉

第一步是拆开烤箱，看看里面。这个烤箱有一个温度控制拨盘和一个定时器控制拨盘。我对里面和两个拨盘的接线很陌生，所以我决定绕过已经安装好的线路，这样会更容易。我意识到可以使用步进电机来转动拨盘。可以将温度探头或热电偶送入烤箱内部以监测温度。OLED 屏幕可以显示实时数据，包括当前温度。所有这些外围组件都可以通过 Arduino 轻松控制。烤箱内有很多开放空间，所以我决定将所有或大部分组件隐藏在烤箱内。

根据您使用的烤箱，拆卸过程可能会有所不同。我必须先卸下前面板周围的螺丝。然后我将烤箱倒置，卸下侧面板底部的螺丝。从那里我能够接触到烤箱内部的线路。

接下来我取下每个表盘上的两个旋钮并将它们从面板上拧下来。

现在我知道了我需要围绕什么进行设计，是时候开始构建电路了。我通过添加过程完成了这项工作。我让热电偶工作，然后添加屏幕，然后添加步进电机。一旦我的主要组件工作起来，我就需要一种与 Arduino 交互的方法。我决定使用几个按钮。烤箱上的温度控制拨盘将由步进电机旋转，仅顺时针旋转约 300 度即可达到最高温度。因此，该限制需要硬编码到程序中。我还需要一种方法来可靠地让拨盘逆时针旋转回到 0 度。我计划使用限位开关来防止步进电机旋转超过 0 度并冒着损坏温度控制拨盘的风险。我发现我的12 合 1 PCB 多功能工具在组装这个电路时对故障排除非常有用。

我现在有了一个可以读取温度并根据温度转动步进电机的电路。下一步是编写程序，以便根据回流曲线调整温度。

该网站介绍了回流曲线的重要背景信息。我尝试遵循上面列出的曲线。一般来说，曲线会经历多个设定点，包括预热、浸泡、升温、熔化、冷却。我为每个过渡点使用的温度列在上表中。

将步进电机旋转与每个特定温度进行协调是一个反复试验的过程，需要相当多的耐心。最初，我会在读取当前烤箱温度的同时手动转动旋钮。我确定了配置文件上每个温度设定点的刻度盘旋转量。一旦我大致知道需要将刻度盘转动多少才能达到每个温度，我就会将其转化为适当的步进电机旋转。

现在我已经标记了所有设定点，我在每个步骤之间添加了延迟以匹配每个阶段的适当时间。

根据您使用的焊料类型，有不同的回流曲线。我决定结合铅焊料和无铅焊料的曲线，并需要一种方法来选择我想要的。我编写了一个“菜单”，并使用两个按钮进行导航和选择。

此外，如果我选择了错误的配置文件，我希望有一种重新启动程序的方法。我选择同时按下两个按钮来重置 Arduino 并将温度拨盘调回零。它们是专门为实现这一点而连接的。两个按钮使用晶体管逻辑进行 AND 运算，输出被反转以将 Arduino 上的重置引脚拉低。这会重置 Arduino，步进器将反向旋转，直到到达限位开关（并且拨盘回到零位）。

最终代码如下所示。

OLED 的图像是在回流期间显示的。OLED 的刷新率与相机快门相似，这就是为什么部分图像被切断的原因。

现在我有一个控制烤箱的工作电路，我需要一种方法来永久地固定所有组件。

首先需要在面板上钻多个孔来支撑电机、按钮和限位开关，如上图所示。

我还用一根弯曲的钉子将六角耦合器固定在步进电机轴上。这根钉子将兼作限位开关的触发器。耦合器的另一端将装入温度表盘中。

因为我想将大部分电子设备安装在烤箱的空隙内，所以我需要在一块穿孔板上将东西连接起来并焊接在一起。您可以在上面的图片中看到我的过程。我按照示意图添加了每个组件并连接了正确的引脚。

我先从 Arduino 开始，然后添加热电偶板，然后添加电机驱动器。最后我添加了 OLED 的外围按钮、开关、晶体管和电线。

一旦所有东西都焊接好了，我就修剪多余的穿孔板，并将所有东西插入进行测试。

因为我没有改变烤箱的接线，所以它仍然使用 120V 交流电。Arduino 及其外围设备使用 12V 直流电。我没有添加整流器和附加电路来通过一个插头为所有设备供电，而是决定分别为两者供电。

我想将 12V DC 电源线靠近烤箱电源线。我在橡胶适配器上钻了一个小孔，如上图所示。这真的很有效，两根电缆一起运行，可以单独插入。

最后我将 12V DC 电缆的末端焊接到穿孔板电路上

现在一切都正常了，我开始按照以下步骤把所有东西组装起来。（在各个步骤中，我添加了一些耐热硅胶，以防止电线/焊点在烤箱达到峰值温度时熔化/短路。此步骤是可选的，因为它可能有点过头了）。

1. 使用加长的机器螺钉将温度表盘拧回到面板上
2. 将步进电机和 OLED 的电线穿过面板顶部的孔
3. 安装步进电机并将拨盘连接到电机轴上。确保弯曲的钉子（限位开关触发器）朝上后，用强力胶加固。
4. 将 M3 螺栓穿过步进电机孔并用螺母固定到面板背面。
5. 用扎带将步进器和 OLED 电线固定（从电机相对两侧的最后两个钻孔开始），以确保旋转步进电机驱动轴的间隙。
6. 将 OLED 焊接到相应的电线上。将 OLED 背面用热胶粘到步进电机背面
7. 切下一块废木料，将推杆底部固定到相应的孔中。用螺母和螺栓固定。
8. 切下小木垫片以将限位开关固定到位。确保对准，以便当刻度盘处于关闭或零位时触发限位开关。用螺母和螺栓固定。
9. 在烤箱侧面将要固定穿孔板的地方再钻 2 个螺丝孔。
10. 使用扎带将多余的电线固定到侧面板上
11. 将热电偶从侧面放入烤箱
12. 将定时器拨盘拧回到面板上
13. 将侧面板拧回烤箱，重新装上面板，就完成了！

回流炉完工了！您已成功将价值 20 美元的烤箱改造成自动表面贴装回流炉。我曾尝试同时回流多块电路板，没有出现冷焊或未焊接连接的问题。能够将烤箱托盘装满，按下按钮，然后在 5 分钟内焊接所有电路板，这真是太棒了。

一切准备就绪后，您可能需要对步进电机的旋转和计时进行细微调整，但我已经取得了巨大的成功（我将 Arduino 的 FTDI 线送到烤箱外部，以便轻松重新编程，而无需拆开烤箱）。我试图紧密匹配回流曲线，但并不完美。对于业余爱好者来说，只要温度达到焊料的熔点以上，精确的曲线可能不是完全必要的。但是，这是一次很棒的学习经历，拥有一个自动化工具真是太好了，它将对未来的许多项目有用！