- Forrólevegős SMD forrasztó állomás
- DPTP System 2023-05-24.
- Projekt keletkezése: 2014-05-16.
- 4 soros karakteres kijelző, PIC18F4550 és vagy PIC18F452, K típusú hőszenzor és MAX6675 - MPLAB IDE 8.91
Anno 2014-ben kezdtem el komolyabban fogglalkozni a mikrokontrollerekkel és az azokra írható programokkal. Ezzel egyidőben az elektrokinával is fogglakoznom kellett mert a mikrokontrollerek önmagukban nem sokat érnek, kell egy jó elektronikai kialakítás mondhatni körítés, amely majd betölti azt a szerepet, amellyel a programunk képes a vezérlést elvégezni. Mivel a kezdet mindig nehéz és sok tanulással jár, sokáig nem készítettem sematikus/kapcsolási rajzokat, szimplán elkészítettem fejből a nyáktervet és a nyáktervekre írtam fel az alkatrészek paramétereit. Amjd ezt használva beültettem az elkészült panelekt. Ezért ez a projekt nem tartalmaz kapcsolási rajzot, viszont a nyákterven fel vannak tüntetve az alkatrészek megnevezései. Az elkészült panel egyszerűsége olyan mértékű, hogy kis szakértelemmel nagyon könnyen át lehet látni. Kérek mindenkit, hogy ennek tudatában álljon neki az utánépítésnek. Köszönöm.
2005-ben megjelent Xbox360-as konzolok hirtelen, gyors és tömeges meghíbásodásai miatt, mondhatni kényszerhelyzetben egy prototípus gépen kezdtünk el dolgozni, amely arra volt hivatott, hogy megoldja a BGA tokozott chippek házi körülmények közt történő ipari színtű javítását/cseréjét. A BGA chippek cseréjéhez fontos volt egy alsó PCB és felső kimondottan a BGA chipekhez igazítható forrasztási mehanizmus megalkotásárára, így született az első PID vezérlésű saját forrasztó államásunk, amellyel talán az országban elsőként kezdük el az Xbox360-as konzolok tömeges javítását. Ezt követően a rengeteg tapsztalatra és a fejlődő tudásunkra támaszkodva készítettük el az ebben a szálban megosztott forrólevegős, hőprofilos forrasztó berendezés terveit és programját.
A célunk az volt, hogy a kisebb BGA tokozású, de akár SMD alkatrészeket, hőprofilt alkalmazva, optimális a lehető legkisebb hőstressz melett legyünk képesek a javításokat elvégezni, BGA alkatrészeket cserélni. Fontos volt számunkra, hogy úgy tudjunk a javításokat végezni, hogy közben a tapasztalatainkra tudjunk támaszkodni és ennek megfelelően a már kitesztelt és jól bevált hőprofilok mellett a lehető legkisebb károsodással járjanak a kényes berenezések esetén is a beavatkozások.
A rendszer elméleti és egyben a megoldása is a sikeres utánépítésnek, hogy valamelyest képet alkossak arról, hogy milyen további eszközöket kell beszerezned, hogy megfelelő írányba indulhass el. Hogy mi a jó és mi nem azt nem akarom senkinek megírni, de hogy én milyen alkotó elemeket használtam fel azt nyugodtan tudom leírni. 9 fő részre osztható a teljes állomás:
- aluminium doboz, mérete függ majd a légszállítást végző ventillűtor méretétől.
- légszállításra PWM vezérelhető 12v-os ventillátor (PS3 ventillátor, ~1.5A).
- 3D nyomtatott vagy valamilyen kialakítással meg kell oldani a megfelelő légcsatornát
- 4soros, karakteres kijelző HD44780
- K-type sensor (80-100cm) vagy forrólevegős forrasztó fej, amelyben benne van a K-type szenzor
- 12v-os kapcsolóüzemű tápegység. (fontos, hogy ipari vagy jó minőségú legyen, ne legyen zajos)
- 4x4-es matrix gombsor, billenő bekapcsoló gomb, USB kimenet (opcionális)
- 45A-es logikai szilárdtestrelé 600v-os (fűtőszál kapcsolgatására)
- Buzzer (csipogó)
Elméleti működés: A gép billenő kapcsolóval felkapcsólva az előre elmentett hőprofilt betölti és várakozik a felhasználóra. A memória és a MAX6675 SPI kapcsolaton keresztül kommunikál. A memóriába összesen 15, egyenként hat lépésben megadott hőprofilt lehet elmenteni, amelyet egy menüből később el lehet érni illetve be lehet tölteni. Minden betöltésnél automatikusan a PIC EEPROM memóriájába lementni a betöltött profil számát, amely a memóriában lévő pozicióját határoza meg. Indulásnál ezt az EEPROM területet vizsgálja a program és ennek megfelelően tölti be az utoljára kiválasztott profilt. Az eszközön 3 LED is található. Rendserint ezek különböző színűek, az egyik LED az üzemelést hivatott jelezni ez álltalában piros, a második egy kék színű LED, amely a fejben lévő fűtőszál üzemidejét jelzi vissza. A harmadik LED egy villogó sárga vagy piros visszajelző a teszt vagy demó programot mutatja, amely majd egyszer az SMD forrasztás programmódja lesz. (egyszer) A kezelőfelületnél mindenki eldöntheti mit mire használ, csak ebben az esetben a programban ezen részeket át kell írni, de úgy vélem a lehető legoptimálisabb és kézenfekvő funkciókat tettem a gombokra, amelyeket a kijelzőn jelzek is. A MAX6675 egy K típusú szenzorhoz készült analog digitális converter, amely az alapvető kompenzációkat tartalmazza, és 12bit-es digitális jelre alakítja, amelyekhez SPI-vel lehet hozzáférni. A PWM vezérlés a légáramlat függvényében adható meg figyelembe véve, a forrasztófejre helyzett szűktést. A hőprofil elindulását követően 4 fontos értéket láthatunk a kijelzőn. Felüle a beállított hőmérségklet és idő látható, alattuk pedig az aktuális adatokat írja ki. A programot bármikor meg lehet szakítani, majd azt újra indítani vagy módosítani a szerkesztés menüponton keresztül. Fontos lehet megemlítenem, hogy a 4x4-es gombsort egy saját elképzelés alapján megírt program vezérli, amely a régi telefonoknál (NOKIA) megszokott SMS írásainál hazsnálhattunk. Szöveg beírását követően fel fogja kínálni a lehetőségeket a program. A beírásnál elég jól sikerült behatárolnom és kitesztelnem az elkövethető direkt vagy véletlen hibákat, így a program majd ennek megfelelően korrígál. A megszakításokat kimértem, így az 1 másdoperc az pontosnak nevezhető. A MAX6675 és a K-type szenzort valós körülmények közt teszteltem és ennek eredményeként és megfelelően állítottam be a szoftveres kompenzációt, amelyek különböző hőmérsékletek esetében más-más is lehet. Erre utóbbira külön korrekciós tálát is hoztam létre. A fűtőszálat egy erre alkalmas és gyors logikai szilárdtestrelével kapcsolgatom, fontos, hogy tényleg gyors legyen és a kapcsoló árama ne legyen nagyobb egy LED-énél, vagy is 5v 15-30mA. Ha nagyobb, akkor szükséges az elektronikát egy megfelelő gyors tranzisztorral vagy FET-el kiegészíteni. Hang visszajelzés 12v-al működik, egy tranzisztoros kapcsolással. Minden indulásnál és a menüpontok közti váltásnál illetve minden fontosabb funkciónál visszajelzést ad az állapotról. Álltalában ezek a visszajelzések egy-egy rövidebb csippanással járnak. Úgy gondolom ennyi elég az elméletről, ha további kérdések merülnek fel írj nyugodtan, ha időm engedi és időben észre veszem azonnal reagálok.
A képen egy hibás hőprofilos forrasztás következménye.:
A hardver maga nincs túl bonyolítva, összeségében egy PCB készült, amely tartalmaz minden elektronikai részt kivéve a tápegységet. A vezérlés központjában egy (az első típusoknál) PIC18F4550-es Microchip MCU helyezkedik el (későbbi verzióknál PIC18F452-est használtam), amely kommunikál egy 64KByte-os memóriával, egy K típusú szenzorral, egy 4x4-es gombsorral, egy karakteres kijelzővel és egy PWM vezérelt ventillátorral. A PCB furatszerelt egyoldalas majd később felületszerelt egyoldalas és később felületszerelt kétoldalas kivitelben készült el.
Furatszerelt verzió:
SMD változat:
A vezérlő programja még eléggé kezdetleges, de már elég kompleksz ahhoz, hogy releváns lehessen. Képes a vezérlő elmenteni 15 előre beállított hőprofilt, képes az utolsó beállított hőprofilt megjegyezni és a következő indulásnál vissza tölteni azt, illetve üresjáratban képesek vagyunk, új profilt betölteni. A húprofil beállítása összesen 6 lépésből áll, amelyek a következőek:
- 6 x lépés, maximum hőmérséklet, felmelegedési várakozás / kitartás
A hőprofil illetve a forrasztási program lejártát követően a visszahűtési eljárásra vált a program, amely ~6 fok/másodperc egészen 80 fokig, majd ezt követően a légszállítás a legalacsonyabb fokozatba lép majd 50 fokot elérve le is áll.
Ebben a szakaszban és rövid felsorolásban néhány területet és célgépet említenék meg, ahol sikerrel tudtuk használni az elkészült gépet.
- játék konzolok, Xbox, PS, SEGA, Nintendo, Arcade, Neo Geo és még sok más játék
- nehéz gépek, targonca vezérlés, hasznon gépjárművek vezérlése
- krumpli válogató gyártosori vezérlés
- gyermekorvosi szív ultrahang és normál ultrahang gépek javítása
- PC VGA kártyák javítása
- Személyautók vezérlése
- Hordozható számítógépek
- és további BGA vagy SMD, esetenként diszkrét alaktarészekkel szerelt elektronikai berendezések javítása.
DPTP System - PS3 ventilátor szabályozás https://www.youtube.com/watch?v=6KxBIMjXPOY
DPTP System - Led digitális PWM vezérléssel https://www.youtube.com/watch?v=YQ3GbyC51UQ
DPTP System - 4x4-es mátrix keypad PIC-el https://www.youtube.com/watch?v=JBfIr0ge0tk
DPTP System - 4x4 mátrix - PIC https://www.youtube.com/watch?v=hZN4geVwEG4
DPTP SYSTEM - Forrasztó vezérlő prototípus https://www.youtube.com/watch?v=Y2zX46Tqc7M
DPTP System - ZPM Forrasztó https://www.youtube.com/watch?v=1Q6x2KFnHvs
Tanulmányaim során volt lehetőségem versenyen is indulni, de ezen projekttel díjat nem sikerült bezsebelnem. (Korábbi évben egy kupak elektronikával, díjazott helyezést értem el, amelyet a muszakivagyok.hu oldalon napjainkban is el lehet érni)
DPTP System - Hőprofilos forrasztó - Működj Pályázat 2017 https://www.youtube.com/watch?v=RiwQ2Q4VDKY
A projekt elkészülte után 1 évvel további fejlesztések történtek, amelyek a készülékeket kiegészítette egy frissítési szolgáltatással, amely egy bootloader segítségével megoldja a már kész gépek új szoftververzióval történő frissítését, USB kábelen keresztül. A további szofveres fejlesztések már csak akarat és idő kérdése. A gépen elkezdődőt egy SMD forrasztási mód megírása, de idő és érdeklődés hiányában ez a rész a demón kívűl nem fejeződött be.
Készült a készülékből egy komolyabb kijlezővel és új funkciókkal kibővített PIC18F46K22-es MCU-ra épített verzió, amely 80%-ban el is készült, de az összeszerelés fázisában idő hiány miatt megrekedt. Erről az új kibővített verzióról, mivel nem készült el teljesen és nem lett tesztelve éles helyzetben, nem osztom meg, de pár képet és videó anyagot tudok közzétenni. Az új verzió már több hőszenzort, több PWM vezérelt meghajtást, grafikus kijelzőt és alsó IR panel vezérlést is tartalmaz, illetve további kisebb felhasználói funkciót tartalmaz.
DPTP System - V3 Forrasztást vezérlő prototípus https://www.youtube.com/watch?v=cjfGa7zWkMY