Нижній нагрівач для паяння BGA на прикладіинфракрасного нагревателя Tornado, Лабораторія
Радіоаматорство, радіоелектроніка, мікроконтролери, схеми
Головне меню
Навігація за записами
Нижній нагрівач для паяння BGA на прикладі інфрачервоного нагрівача Tornado
Почну як завжди з передісторії. Ще з давніх-давен, а працює наша фірма аж з далекого 1998 року, ми ніколи не пасли задніх в області ремонту комп'ютерної та побутової електроніки. І хоч минуло багато часу, мінялися люди, змінювалася техніка, але так чи інакше завжди доводилося йти в ногу з часом. Свого часу ми були одні з перших у місті хто купив повітряну паяльну станцію за колись моторошних 600$, потім точно перші хто купив інфрачервону станцію. Це було реально давно, коли nForce3 був дуже сучасним чіпсетом і ще навіть не починав дуже дихнути. А перші ознаки "відвалу" BGA паяння починали виявлятися на знаменитому GeForce FX5200. Загалом, хто в темі – той пам'ятає. Це була Tornado Infrared Station за багато 1к не наших грошей. Альтернативи на той момент не було абсолютно ніякої, брали те, що було. Ось про неї, а точніше про нижній нагрівник з цього комплекту і піде сьогодні мова.
Всередині себе блок нагрівача стоїть на прокладках зі скловолокна, блок живлення та невелика хустка управління. Нагрівач захований під захисним склом, що пропускає тепло. Не буду сильно вдаватися до подробиць роботи з BGA – про це написано багато. Повторю лише одне – мета нижнього нагрівача полягає в тому, щоб нагріти рівномірно плату знизу до такої температури, щоб різниця температури плати з верхнім нагріванням у місці безпосередньо паяння не створювала механічних напруг та деформації плати. Причому ця температура бажано повинна бути відомою та обов'язковостабілізованою. Розтин конструкції самого нагрівача показало, що ніякого зворотного зв'язку (вимірювання температури) основною платою не проводиться. Тобто в оригіналі там стоїть мікроконтролер, який видає ШИМ управління оптосимістором (навіть без синхронізації з мережею!) в залежності від положення ручки змінного резистора + починає моргати світлодіодом через якийсь час. Така ось правда життя за 1000 $.
Ну та гаразд, і не таке "допилювали" ... Отже для початку небагато теорії та роздумів щодо вимірювання температури в безпосередньо взятому конструктиві нагрівача.
Як ви вже зрозуміли з фотографій вище і малюнка - в розрізі даний нагрівач і те, як я встановив термодатчик. Але тут будуть потрібні деякі пояснення, чим я керувався в такому виборі. Отже: t5 - Це та сама "корисна" температура згідно з якою відбуваються всі процеси. Але її корисно знати насамперед оператору та й пристрою, який керує верхнім нагріванням t4 – Теоретично та сама температура, яка потрібна нам і яку потрібно стабілізувати, але розташування на поверхні знизу плати термодатчика бачиться мені досить проблематичним, незручним і просто непрактичним. t3 – Повітряний простір між склом і платою – прийнятна альтернатива, особливо враховуючи що під сильним потоком повітря ніхто працювати і не планує. Тому після прогріву плати вище 100С дані із цієї зони цілком підходять для стабілізації. Проте я відмовився і від розташування датчика і тут… t2 – Зона між склом і нагрівачем. Саме тут я розташував термодатчик. Виходив в основному з практичності конструкції (збереженні первісного вигляду та відсутності зовнішніх датчиків) і того, що по суті плата щоразурозташовується на тому самому відстані над склом і трохи більше площі скла, тобто. по суті утворює такий же практично закритий простір, як і в зоні під склом. t1 – Температура власне нагрівача. Нам її знати необов'язково. Виходячи з того що t1 t2 t3 t4 і різниця в температурі між цими зонами після прогріву - величина більш-менш постійна я вирішив, що буде достатньо ввести поправочний коефіцієнт для обчислення з відомої t2 шукану t5. Для даного нагрівача ця поправка між t2 і t4 склала 130С. Практично місяць інтенсивної експлуатації пристрою підтвердив, що я правий. Доказ того – хороші результати із заміною мостів, гарна безпека паперових наклейок (практично не жовтіють) і найголовніше – я забув коли востаннє міряв температуру під платою.
Ось що в мене вийшло.
Як ви вже зрозуміли - цією конструкцією я продовжую просування сімейства STM8S "в маси". Причин тому багато, деякі я озвучував, не буду повторюватися. Все дуже просто і підігнано під конструкцію даного нагрівача. Використовується існуючий резистор, блок живлення. На передній панелі вирізано отвір під індикатор та світлодіод. Це було, до речі, найскладніше – на метал вони грошей не поскупилися, на відміну від електронного функціоналу, через що власне весь сир-бор. У моєму випадку схема розділена на дві плати – МК, індикатор, ОУ на одній, стабілізатор та виконавчий пристрій на іншій. Друга плата конструктивно стає рівно-рівно на місце оригінальної, проводи та роз'єми в основній масі використані рідні. Див фото.
Ну і наостанок про роботу пристрою та налагодження. Вимикається нагрівач або штатним рубильником або поворотом резисторамінімальне положення – на дисплеї бачите OFF. Температура виставляється не більше 130…350С. При невеликому русі резистора – починає блимати світлодіод зеленим і в цей момент відображається встановлювана (цільова) температура, через кілька секунд, індикатор покаже поточну вимірювану температуру, світлодіод перейде в інший режим відповідно. До 130С замість температури - доріжка, що біжить, світлодіод горить червоним. Як я вже писав у цей момент світити температуру сенсу немає – правдива температура буде після прогріву всієї конструкції. якщо температура потрапляє у межі +-15С – світлодіод горить зеленим (це означає, що цільова температура максимально близька до встановленої), якщо ні – блимає червоним. Також реалізовано захист від обриву та замикання датчика – на дисплеї “err”. На оптосимісторі і симісторі зупинятись не буду - схема з'їжджена вздовж і впоперек. Застосований датчик – платиновий терморезистор PT100. Не лякайтеся - ціна 1-2 $, досить поширений. Світлодіод – двоколірний, двоногий, світлодіоди включені всередині зустрічно-паралельно. Можлива заміна на звичайний триногий із загальним катодом на землю. R4 – штатний змінний резистор нагрівача. ОУ – найпоширеніший LM358. Особливу увагу зверніть на резистори, зазначені на схемі 1%. Налагодження зводиться до встановлення R13 “правдивих” показань на дисплеї вже зібраної та прогрітої 10-15 хв конструкції з встановленою тестовою платою. Для зняття еталонної температури можна використовувати термопар з мультиметра розташовану в зоні t3 або t4.
Успішної модернізації вашого нагрівача! Для тих хто збиратиме нагрівач з нуля – прошивка з відключеним захистом і без поправочних 130С – додається.