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记录:花50美元改装数千美元的回流焊机台

2013-11-11 Seth Peterson 阅读:
将Puhui T-870改造成一台媲美数千美元产品的回流焊机台?花费零组件成本约50美元如何搞定?程序代码不对!接脚不同!没有接面温度补偿!特别糟糕的热电耦电路设计,最困难的是……

Seth Peterson;本文作者是一位24岁的工程师,拥有美国Dayton大学计算机工程学士学位,目前任职Dayton大学研究所;他从中学就是电子软硬件开发的爱好者

一年前,我的Playstation 3挂点了,通常这个时候,只要用常见的简单补救方法就可以──用焊枪把主芯片加热然后再回焊;于是我就着手准备维修,程序包括先把CPU与GPU从机器上卸下,然后再用新的锡球把它们焊回去。

为此我还添购了专业设备──回流焊机台;由于预算有限,选择的是Puhui T-870。这款设备包含大型的红外线预热板、可将热流聚焦到卸焊目标零组件的加热灯,以及两者分别配备的热电耦(thermocouple),但用在这种维修算是足够了。

(电子工程专辑)
Puhui T-870回流焊机台

不过那台T-870到手之后,我立即发现一个问题──它的温度表非常不精确,在室温(约摄氏25度)之下,其中一个热电耦温度读数是摄氏35度,另一个是摄氏65度!

因为我自己有一个红外线温度计,所以我想也许我可以忽视机器上的温度感测装置,自己去监测温度…但,我错了。总之,在几次失败的回流焊尝试后,我的结论是Puhui T-870是台废物,它真的是,完全无法达到我的要求。

而就像世界上很多优秀工程师会做的事,我把那台废物开膛剖肚,想看看它里面到底是怎么回事;结果我看到的实在令人伤心。

第2页:Puhui T-870回流焊机台内部电线 一团糟

第3页:程序代码不对,接脚不同,还要重新设计电路板?

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隐藏在主板下面的是从一对有笨重散热结构的TO-220 triacs开关(用以控制加热灯与加热板)延伸出来的一团乱七八糟高压电线;该主板包含了一些电源供应线路,以及型号为STM8的8位微控制器(可能是STM32的小老弟吧…我猜)。

(电子工程专辑)
Puhui T-870回流焊机台内部电线

因为电路板上面有一个可编程接头,我可以轻易地重新编程该微控制器──我的计划是将Puhui T-870改造成一台媲美数千美元产品的回流焊机台,拥有精准的温度传感器、液晶显示用户接口、自动化温度曲线功能,以及可链接计算机的接口以进行软件管理之类的任务。

这需要一片重新设计的电路板以及功能更强大的微控制器。因为对原来的控制器架构与原始码、开发工具不熟,于是我改用熟悉的微控制器架构──PIC18F4550与搭配的PicKit3编程/除错工具,该评估板工具配备USB接口,能轻松链接。

第3页:程序代码不对,接脚不同,还要重新设计电路板?

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大致规划好设计并很快的将所需组件全部集合到一片面包板(protoboard)上,但我马上就遇到一个问题──我的程序代码不听话,我试了好几次想要执行同样的指令都失败,程序代码那时候就是会乱跑,得出不正确的结果或是执行跟我的指令完全不同的功能。

我花了好一段时间试着找出原因,最后还是束手无策。于是我决定换一种微控制器──颇受欢迎的AVR系列ATMEGA324。我设定好avr-gcc并准备好取得编码,但发现另一件事:因为接脚不同,我得重新设计电路板!

我并没有试着修改原本的设计以搭配新微控制器,而是用EAGLE软件画出设计,并用碳粉热转印法(toner transfer method)做出PCB;新的板子顺利诞生,但是又遇到了让顶层与底层正确传导的问题。

忙碌了数天撰写固件,其余的细节不再赘述,总之现在我有了一台功能齐全的回流焊台,其性能远远超出我一开始买的那台。

T-870的原始设计显然是试图达到性能与成本的优化,而且我确定其中的软件码非常恐怖;该机台的热电耦电路设计特别糟糕,上面有一些被动组件以及运算放大器,却没有接面温度补偿(junction compensation)。

我的新设计加入了一颗独立的ADC,搭配电路板上的温度传感器以支持接面温度补偿;此外还配备了7段显示的液晶显示器、支持自动化温度曲线数据上传的计算机链接接口。总计花费零组件成本约50美元,但相比较那些动辄数千美元的类似机种,真的很划算!

翻译:Judith Cheng

本文授权翻译自EE TIMES,谢绝转载

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