Свежие обсуждения
Технология

Инфракрасная паяльная станция

1 9 76

Совет. Если есть возможность, используйте "темные" излучатели, со спектральной длинной волны излучения 8 – 10 мкм (однозначно). Ну, а мы… "за неимением повара – будем сношать кухарку" т.е. будем строить ИК излучатель на кварцевых трубках с нагревателем из нихрома.
Характеристики верхнего излучателя:
- номинальная мощность 600 Вт (у ERSA IR500A 800 Вт)
- материал излучателя – трубка кварцевая диаметр 8мм, толщ. стенки 2мм
- материал нагревателя нихром (Х20Н80)
- длина волны излучения 3,8 – 4,6 мкм (у ERSA IR500A 8 – 9 мкм)
- количество трубок 9 (имеющих спираль 8, без спирали 1)
- минимальный размер окна излучения 26 х 26мм
-максимальный размер окна излучения 80 х 65мм
- количество шторок 4
- материал шторок дюраль Д16Т толщиной 1мм
- материал отражателя алюминий
- управление нагреванием - тиристорное
Для улучшения коэффициента излучения поверхность трубки кварцевого стекла сделана шероховатой до половины длины окружности трубки, а задняя часть оставлена гладкой. На заднюю часть трубок установлен отражатель из алюминиевой фольги. Трубки излучателя собраны в пакет, плотно друг к другу, для более равномерного распределения излучения по поверхности. Весь пакет установлен в алюминиевый отражатель. Перед установкой нагревателя в трубку, спираль подверглась окислению на воздухе при температуре примерно 1000 – 1100 градусов, в течении 15 минут. (см. "сканы" несколькими постами выше). Шторки изготовлены из дюраля и полированы с двух сторон (но их лучше делать из алюминия), т.к. коэффициент отражения у алюминия выше, чем у дюрали. Какое расстояние необходимо от излучателя до платы? Мощность лучистой энергии на единицу площади, поглощающего элемента (плата, чип и т.д.), обратно пропорциональная квадрату расстояния от излучателя до поглощающего элемента. Отсюда, если мы возьмем расстояние 1 единица и, при этом у нас мощность на поглощающем элементе будет 1 единица, а теперь уменьшим расстояние в 2-а раза, то мощность возрастет в 4-е раза. Если расстояние уменьшим в 3-и раза, то мощность возрастет в 9 раз, а чтобы оставить мощность = 1 можем уменьшить мощность излучателя в 9 раз. Вывод: чем ниже находится излучатель, тем меньше необходима мощность для получения такого же эффекта и ограничивается лишь комфортом для пользования.
Что можно улучшить в этой конструкции? Для повышения эффективности излучения, можно намотать спираль на шероховатом кварцевом стержне. Можно заполнить трубки прожаренным кварцевым песком или истолченным в порошок кварцевым стеклом.

 

VladimirSk "Водичку выпили. Можно продолжать дальше.
В каком смысле?"
В смысле - теория, прочитана, можно переходить к практике.
---------------------------------------------------------------------------------------------
Внимательно ознакомился с конструкцией твоего нагревателя, есть много полезного с теоретической
точки зрения. С практической , пока не вижу принципиальной разницы от других нагревателей подобного типа.
И причём тут метод одновременного применении ИК и конвекции?
Каким образом может быть выровнена температура поверхности чипа и температура под ним (шаров)?

 

miron63: С практической , пока не вижу принципиальной разницы от других нагревателей подобного типа.
Мы друг друга не поняли. Ты мне дал ссылку на печь и предложил поддувать воздухом. Прочитай свои посты. Я, тебе объяснил, что этот метод ИК + конвекция применяется при изготовлении плат с монтажом, где паяют ОДНОВРЕМЕННО!!! Много различных компонентов, а не как при ремонте, мы имеем дело с ОДНИМ компонентом. Большими буквами написал, что этот метод не годится для ремонтных целей и объяснил принцип работы этой печи. Все! Я не сказал, что я использую конвекционный метод в своей станции. Для ремонтных целей нам необходимо, чтобы поверхность чипа была, как можно холоднее, а температура на шарах, была температурой плавления припоя. Т.е. необходимо, чтобы излучение, как можно глубже проникало в глубину чипа. Поэтому, нагрев чипа горячим воздухом, просто противопоказан, т.к. в первую очередь нагревается поверхность, а скорость теплопередачи очень низкая. Я, многократно, говорил, что чем длиннее волна излучения, тем глубже она проникает в материал, нагревая более глубокие слои и не нагревая наружные, что нам и нужно в данном случае. Приводил многократные примеры (о нагреве кожи ультрафиолетом (короткая волна) и инфракрасным излучением (длинная волна)). О разрыве яйца (длинная волна), о применении "темного" излучателя (длинная волна). И, как безвыходное положение, применение кварцевого излучателя (более короткая волна). Указал длины волн против каждого излучателя. Что еще я не объяснил? Не понимаю. Ты пожаловался, что запас всего в 5 градусов по термопрофилю, я тебе ответил, что когда изготавливают платы, все компоненты паяют в одном технологическом цикле и никого не "убивают". Перечитай переписку, начиная со стр. 7 и обрати внимание на выводы.

 

Владимир я ничего не хотел сказать обидного.Ты воспринял противоречия в наших подходах
как оскорбление, но это не так, это дискуссия. Просто когда речь зашла о промышленной пайке,
я подумал , что ты уже применил оттуда некоторые технологиии в ремонтных целях, ничего нет
невозможного.

Немного коментариев с моей точки зрения по твоему нагревателю.
VladimirSk: - номинальная мощность 600 Вт (у ERSA IR500A 800 Вт)
Согласен, у меня ~700вт ( 600ваттная фабричная спираль, немного укороченная).

VladimirSk: - материал излучателя – трубка кварцевая диаметр 8мм, толщ. стенки 2мм
- материал нагревателя нихром (Х20Н80)
- длина волны излучения 3,8 – 4,6 мкм (у ERSA IR500A 8 – 9 мкм)

У меня трубка наружный диаметр 12мм, других нет. Марка нихрома неизвестна и какая
длина волны, можно только предполагать.

VladimirSk: - количество трубок 9 (имеющих спираль 8, без спирали 1)
- минимальный размер окна излучения 26 х 26мм
-максимальный размер окна излучения 80 х 65мм

Размера окна хватает 60х60, трубки не обязательно устанавливать впритык, ИК распространяется во все стороны и перекрывает пограничные участки . Расстояние до
платы, сглаживает неравномерность нагрева.
VladimirSk: количество шторок 4
- материал шторок дюраль Д16Т толщиной 1мм
- материал отражателя алюминий
- управление нагреванием - тиристорное

Размер окна всегда должен быть больше размера чипа. Для ограничения области нагрева, использую съёмные диафрагмы. Лучше алюминия, для этих целей, материала не нашёл.
Вот по этому, я и говорил, что нагреватели похожи.
Чуть по позже выскажу свою точку зрения на твой пост, относительно нагрева. Здесь есть
отличия по этой позиции. На практике всё выглядит немного не так, как в теории.

 

Нижний излучатель имеет номинальную мощность 450 Вт (у ERSA IR500A – 600Вт).
Размер окна излучателя 105 х 105 мм (Этого размера окна более чем достаточно. Т.к. при РЕМОНТЕ мы имеем дело с локальными зонами работы). Греть всю плату, растрачивая лишнюю мощность, а также подвергать тепловым нагрузкам детали, не участвующими в процессе, абсолютно нет никакой необходимости.
Управление излучателями, осуществляется симисторами. Симисторы управляются по "вертикальному" принципу. Углы отпирания симистора регулируются от 10 до 105 эл. градусов. Регулирование верхнего и нижнего излучателя раздельное, имеет по 10 ступеней (одиннадцатая ступень "выкл."). Комбинируя их, можно получить 100 комбинаций (профилей). Точки изломов профилей, контролируется термопарой и изменяется угол открытия симистора. Для уменьшения "выбега" температуры (за счет инерционности системы) на верхнем излучателе, при достижении температуры на плате 195 градусов происходит переключение угла отпирания симистора с 45 на 105 эл. градусов (контролируется термопарой). Визуальный контроль температуры производится с помощью 3-х разрядного 7-и сегментного индикатора. Управление индикатором выполнено на АЦП двойного интегрирования КР 572ПВ2А.
Верхний и нижний излучатели снабжены вентиляторами, которые управляются с помощью термопар, закрепленных на отражателях. Во время рабочего цикла – блокируются.
Симистор и размер радиатора хорошо видно на фото.

 

VladimirSk: Размер окна излучателя 105 х 105 мм (Этого размера окна более чем достаточно. Т.к. при РЕМОНТЕ мы имеем дело с локальными зонами работы). Греть всю плату, растрачивая лишнюю мощность, а также подвергать тепловым нагрузкам детали, не участвующими в процессе, абсолютно нет никакой необходимости.
Размер окна для десктопных плат, крайне мал. Существует большое количество плат, которые
делают прогиб ( некоторые даже очень большой) в месте нагрева. При остывании прогиб выравнивается, однако установка BGA , в такой ситуации не возможна.
Из практического опыта известно, плата должна нагреваться если не вся, то по крайней мере
большая её часть.

 

miron63 1. Что то после замены Pic подъемник в низ нормально идет, а в верх не хочет идти. Смотрю там импульсы идут с большой частотой и двигатель не хочет бежать с такой скоростью, только тарахтит. Подключаю его к позиционеру нормально идет в обе стороны, там импульсы такие как и у подъемника вниз. У тебя так в программе? что можно сделать?
2. По поводу симисторов ты писал что новую станцию будешь делать на них, а в чем ты считаешь преимущество симисторов, и в чем недостатки реле? У тебя же большой опыт работы. Реле мне нравится только тем что не нужно думать о нагреве, небольшие габариты. В магазине смотрел по прайсу большой выбор реле и преемлимые цены. Так что я не знаю на чем остановиться. Симисторам надо импульсное управление, а в программе вкл, выкл. я так понимаю? Не мог бы ты подправить прошивку под симисторное управление, для тебя я думаю это не слишком сложно.

 

Посмотрел сейчас в Протеусе, частота импульсов подъемника вверх значительно больше чем вниз, нельзя ли ее снизить? Или что можно сделать? Попробую завтра емкость по питанию добавить и напряжение повысить, снизить.

 

grean2007: Что то после замены Pic подъемник в низ нормально идет, а в верх не хочет идти. Смотрю там импульсы идут с большой частотой и двигатель не хочет бежать с такой скоростью, только тарахтит.
В прошивке так и сделано. Медленное опускание и быстрый подъём. Для изменения скорости двигателей, при нажатой кнопке
"ESC", включаешь питание, и попадёшь в сервисное меню установки скорости. Там выставляется раздельно скорость подъёмника
вниз, вверх и позиционера. Только здесь имей ввиду, чем выше значение в меню, тем меньше скорость.
grean2007: По поводу симисторов ты писал что новую станцию будешь делать на них, а в чем ты считаешь преимущество симисторов, и в чем недостатки реле?
В этой станции, теоретически, реле можно заменить оптопарой типа MOC3061+ симистор. Схему включения без труда найдёшь в сети. Как я ранее писал преимущества здесь не будет , так как алгоритм останется прежним, по надёжности, как показала практика
реле ещё не подводило. Вся система обладает большой инерционностью и здесь нет нужды в мгновенном реагировании и высокой
точности - этим я руководствовался при разработке.
grean2007: По поводу симисторов ты писал что новую станцию будешь делать на них, а в чем ты считаешь преимущество симисторов, и в чем недостатки реле?
На симисторах можно реализовать любой алгоритм нагрева с высокой точностью. Естественно, новая конструкция, должна иметь
какие то преимущества.

 

miron63: какая длина волны, можно только предполагать.
Спектр излучения зависит от материала и температуры. Для кварцевого стекла, различных марок, он лежит в области, которую я указал.

Ни в одном из моих постов нет и намека на теорию. Все ПРОИЗВОЛЬНЫЕ, словесные описания процессов, или явлений, я называю "водой". Даже в "сканах" из книг, где есть довольно много теории, я ее ни разу не коснулся. Выдержки из таблиц, имеют чисто прикладной характер. Выбирая материал и, глядя в таблицу, можно прикидывать, чего ожидать от всей системы.
А теперь, если хочешь, проведи такой эксперимент (его нужно проводить вдвоем).
Возьми голую плату, с уже снятым чипом, и помести ее на станцию. Затем на плату наносишь теплопроводящую мастику типа КПТ-8, или аналогичную. Наносить необходимо точками примерно на расстоянии 5 мм в шахматном порядке. Зона покрытия точками, немного больше размера чипа. Размер капли, должен быть достаточным, чтобы полностью утопить спай термопары от прибора и, в тоже время, капли не должны касаться друг друга. Берешь любой прибор, с возможностью измерения температуры, например DT9208A. Устанавливаешь термопару станции (через прокладку (??!!!), как ты делал на ролике). Возле термопары ставишь еще одну точку мастикой. Включаешь станцию на любом профиле и начинаешь замерять температуру в каждой точке, а напарник записывает показания индикатора и показания температуры всех твоих точек. Так делаешь многократно, до окончания цикла. Чем больше раз ты успеешь замерять, тем более реалистичная картина сложится.
Я, этим способом, пользовался многократно и при оптимизации излучателей, и при создании профилей.
С помощью этого метода, можно судить перекрываются или накладываются излучения из разных трубок. Насколько равномерно проходит нагрев на площади чипа.
Здесь нет никакой теории, все чистая практика.