Reflow-ugn, nu påbörjat. Och Bilder

[blueint]

Jag har räknat ut hur snabbt det tar för en värmetråd att gå i "selfdestruct-mode"

http://24volt.eu/kalkyl_uppvarmning.php
Spänning: 230 V
Effekt: 1000 W
Minsta tråddiamter: 0,3 mm
Resistans: 1,3 Ω mm²/m (Kanthal D - elvärmeapparater)

Ger längd: 2.87 meter

http://en.wikipedia.org/wiki/Kanthal
Smältpunkt: 1200 °C

kanthal.com/../5-C-4-3 conductive alloys.pdf:
Densitet: 2703 kg/m³

http://www.kanthal.com/products/materia ... nthal-apm/
Specifik värmekapacivitet: 460 J/(kg*K)

Massa = Volym * Densitet
Uppvärmningsenergi = Massa * Temperaturdifferans * Specifikvärme
Tid = Energi/Effekt

Volymen = pi*(diameter/2)² * längd = pi*((0.3/1000)/2)² * 2,87
Tid = (Volym*Densitet[kg/m³] * Temperaturdifferans * Specifikvärme) / Effekt = ((Volym*2703)*(1200-20)*460)/1000 = 0,297646 s

(perl -e 'use POSIX; $pi=acos(-1); $V=$pi*pow((0.3/1000)/2,2)*2.87; printf("%f\n", (($V*2703)*(1200-20)*460)/1000 );')

Således kan man använda PWM med en minsta frekvens av 3,3 Hz. Och därmed använda hela perioder från nätspänningens 50 Hz för att reglera effekten med minsta möjliga störning.

Tiden varierar lite beroende på indatat. Men inte så mycket att det borde ha praktisk betydelse.

Tips på andra reflowugnsbyggen.

[TomasL]

Lite mer bilder.
Vi klantade till det lite med knappsatsen, meningen är att den skall vara monterad på kortet, Men displayen var så tjock, så knapparna hade aldrig gått igenom panelhålet.
Möjligtvis kan man montera knapparna på "styltor", men lite Vero funkar det också

[blueint]

Hur ser det ut under ventilationsröret?

[TomasL]

Tidigare bilder

[Walle]

TomasL: Det är inte så att du har några kort ligger och skräpar som du är sugen på att kränga? Jag och en bekant plus ett par av hans bekanta har köpt in några snorbilliga toast-ugnar från Japan som vi tänkte bygga om till simpla reflow-ugnar. Varför börja från noll om någon redan har något färdigt?

[TomasL]

Har nog ett par stycken liggande, får kika.

[drdistorzion]

Nice bygge! Eftersom Walle nämner den snorbilliga japan-ugnen så tänkte jag att jag kan dela med mig av lite test av just den.

Här ett test med endast P-reglering:


Här med PID:


Jag skummade bara igenom den här tråden lite snabbt, men har du schema för elektroniken? Jag har byggt liknande, med liknande trafo och jag har problem med störningar som gör att PIC'en inte ens går igång om jag driver den via trafodelen. I filmerna matar jag logiken separat från ett nätaggregat. Jag tror det delvis kan bero på att jag byggt detta på experimentkort. Men jag är ingen expert på analog elektronik, så jag behöver förmodligen även mer filtrering.

Om någon undrar vad det är för hårdvara jag använt så är det följande:
PIC18F14K50 @ 48MHz
128x128 grafisk färg-LCD från sparkfun: http://www.sparkfun.com/products/569
SHARP - S202S02F 8A solid-state-relä med zero cross switching (tack Walle för tipset!).

Det mesta av insidan av ugnen är klädd med biltemas isoleringsfilt tänkt för motorrum (tål upp till 1000 grader).

Det är absolut inte meingen att hijacka din tråd, jag ska lägga upp en egen om detta när jag kommit lite längre.
Men jag tänkte bara säga att vi förhoppningsvis kan ta hem fler av den här ugnen om folk är intresserade. Tillsammans med controllern som nämns i den här tråden blir det ju ett trevligt projekt! Dock är den här ugnen för liten för att få plats med den nämnda LCD'n, men för sparkfun-LCD'n räcker det ju med att plocka ut SPI och 2-3 pinnar till.

[lizerdboy]

drdistorzion: "snorbilliga japan-ugnen" vart kan man hitta den ??

Snyggt bygge.

oo har massa solid-state-relän liggandes , men visste inte att det fanns med zero crossing funktion ,
hmm skulle vara mycket användningsbart.

[Walle]

lizerdboy: I Japan

drdistorzion: Välkommen till EF!

[drdistorzion]

Tack Walle!

Vi köpte dem via en bekants kontakter i Japan. Stället som säljer dem skickar inte utanför Japan, och har ingen info på engelska så vi hittade detta endast tack vare min bekants studier i japan och hans kunskaper i japanska. Men ugnen är tillverkad i Kina så kanske går att hitta på annat håll. Men vi kan säkert importera fler om det finns intresse. Vi kan få hem dem för ca 700kr inklusive expressfrakt från japan. Tog 3 dagar att få hit dem, men leveranstid beror ju också på den som skall inhandla dem i Japan åt oss.

Tillsammans med Tomas controller är det ju nice. Skall noteras dock att värmeelementen i denna ugn är byggda för 100V! jag kör dem aldrig på fullt med min controller. Märkeffekten är 600W vid 100VAC.
Jag vet inte exakt vilken effekt jag plockar ur vid den sista lilla peaken då den går som mest, men kan konstateras att den klarar det åtminstone. Utrymmet i ugnen är ju väldigt litet så därför går det ju inte åt så mycket. Värdet för PWM'en som visas på LCD'n är inte %. 70 innebär ca 50% duty, men jag reglerar ner paustiden och kör aldrig långa pulser.

Tomas, vad är det för element i din ugn? jag tycker mig se tvärgående mörka stänger, är det infravärmare?
Har du några idéer om hur du ska bygga upp reglerloopen? PWM-frekvens?

Lizerdboy: Du kan bygga zero-cross-detection i PIC'en, det är inte så jättekomplicerat.

[blueint]

Värmetråden som är avsedd för 100 V borde klara 43% PWM på 230 V rms AC ?, eller får den "värmeslag" isåfall?

När det gäller stabiliteten. Så är nog tipsen:
* Skydda mot strömrusning med seriedrossel. Stabilisera med kondensatorer mot högfrekvensstörningar.
* Avskärma så att inga ledningsbanor blir antenner.
* Skydda in/utgångar mot ledningsbunden störning, drossel/kondensator/optokopplare.
* Håll avstånd till starka magnetfält.
* Sänk klockfrekvensen. En reflow ugn lär knappast behöva 48 MHz CPU.

Bild på monterat styrkort?

Att konstruera styrkort är nog arbetsamt, men att få till en bra PID-loop är nog värre, då måste man tänka efter.

[drdistorzion]

Tack för tipsen, ja jag har definitivt gravt underskattat störningsmiljön. Någon bild på aktuell version av kortet vet jag inte om jag vågar publicera utan att skämmas för mycket.

Reglerloopen behöver självklart inte 48MHz, men däremot kräver min färg-LCD faktiskt en hel del processorkraft. Iof kör jag med en förenklad 8-bitars färgskala, men ändå.. en normal monokrom skärm kan ju sätta 8 pixlar med 8 skickade bitar, jag måste skicka 68 bitar för att sätta samma mängd pixlar.

Men jag ska bygga om kortet och först och främst byta ut mitt egenkonstruerade nätaggregat till ett kort jag tagit från en slaktad mobil-laddare, ger 500mA 5V så det blir perfekt. Kommer ha kvar min 12V trafo-krets men den får nöja sig med att driva en kylfläkt.

Jag ska starta en ny tråd om den här ugnen så fort jag gjort detta.

Angående reglerloopen så var det faktiskt mycket enklare än jag trodde... jag blev mycket förvånad att jag fick till det på nästan första försöket när jag gjort PID-regulatorn. Det man får tänka på är att det blir inte så speciellt högupplösta invärden vilket gör att PID-regulatorn måste ställas ganska aggressivt för att motverka latency.

Jag skulle säga att svårigheten beror helt och hållet på trögheten i systemet. Min ugn är gjord i tunn plåt och kyls av relativt snabbt samt att värmeelementen är små och också svalnar relativt snabbt vilket gör att jag inte har så stora problem med overshoot. Om du istället har ganska massiva värmeelement samt en större luftmassa så kommer du behöva sänka effekten långt tidigare än jag behöver för att motverka översvängning.

Här är ett test baserat på ren ON/OFF för att se systemets tröghet.


Jag har byggt om vredet och ersatt mekaniska tidreläet med en potentiometer vilket jag använder för meny-navigering och manuell temperaturinställning.

Här är samma test fast med proportionell reglering.

[blueint]

Kanske man kunde formulera någon matematisk modell för hur ugnen beter sig så att man kan testa olika reglerloopar?

[drdistorzion]

Jag är verkligen ingen expert på matte, och jag har också funderat på hur man skulle göra detta.
Det går säkert att formulera, och det som man ganska lätt kan mäta upp är:

DT/Dt, alltså temperaturens förändringshastighet vid olika effekt.

Man kan också givetvis mäta översvängningen, ni kan se det på min film av stegsvars-testet.
Men från detta har jag ingen aning om hur man formulerar en matematisk modell över systemet.

Min erfarenhet var iaf att det är hyffsat enkelt att testa sig fram, betydligt enklare än att göra detta matematiskt. Trögheten i systemet hjälper ju även till att dämpa resultatet så du riskerar knappast någon självsvängning.

[TomasL]

Sitter 4 normala ugnselement i, typ, gissar att man kan kalla det för IR-element.
samt kompletterat med 2 st 300W halogenlampor.