Miniplita cu termostat - constructie pentru autodotare (tutorial / bulding log)

[Dxxx]

O mini plita cu termostat este foarte utila cand lucrezi cu leduri, dar te poate ajuta in multe alte cazuri de reflow / reballing sau de depopulari de PCB, unde letconul nu face fata.

Pe forum am vazut discutii intense despre variante mult mai primitive, cu PTC - deficitare din cauza ca temperatura nu este reglabila, dar mai ales ca electrosecuritate (merg direct la retea).

De mai mult timp ma gandeam ca se poate face ceva similar unui letcon, alimentat la 24V si cu termostat.
Imboldul a venit insa de la un coleg si prieten de aici de pe forum... si cum solicitarea lui a gasit deja terenul pregatit -> a urmat tot ce voi descrie.

Trebuie mentionat ca am deja un prototip functional, nu ar fi avut rost sa incep acest subiect, daca nu stiam ca voi ajunge la ceva utilizabil.

Descrierea ce urmeaza este un jurnal pas-cu-pas despre cum am construit aceasta plita.
In mod egal, daca cineva este tentat de a face asa ceva, tot textul poate fi utilizat si ca un tutorial cu detalii complete.

1. Rezistenta - senzor

1.1 Dimensiuni

Pentru leduri o suprafata a plitei de 20x20mm ar fi suficienta la limita, pe ea ar incape o interfata termica de tip "star".
De asemenea asa ceva ar fi suficient si pentru lucrul (lipit - dezlipit) pe baghete de back-light din ecrane.
Dar o astfel de dimensiune mi se pare prea mica.

O suprafata ceva mai mare ar fi de preferat si ar da mai mult confort.

Din aceasta cauza am folosit o suprafata de 30 x 54mm (adica de 4 ori mai mare).

Nu am facut calcule dar am apreciat pur si simplu logic care ar fi suprafata care ar putea fi incalzita pana la 260 grade (ciclu JEDEC) cu o putere de 50W.
Am gasit numeroase exemple de suprafete si puteri la realizari industriale.
Trebuia sa fiu sigur ca suprafata este de o marime pe care rezistenta mea sa o poata urca peste cele 260 de grade, urmand ca termostatul sa fie cel care sa limiteze temperatura la cea programata.

Evident ca o astfel de "apreciere" putea sa aiba eroare - sa nu se atinga temperatura maxima necesara, si deci toata munca sa trebuiasca sa fie reluata fie cu o rezistenta mai puternica, fie cu o suprafata mai mica.

Deci trebuia riscat.
Si am riscat.
Dar presupunerea mea avizata "my educated guess" s-a dovedit corecta, dimensionarea a fost corecta.

 

1.2 Obtinere fir rezistiv si termocuplu tip K

          Caz ideal:

          - te duci la mosorul cu Constantan, derulezi lungimea calculata, verifici cu Ohm-metrul si o tai.

          - te duci la mosoarele cu Cromel si Alumel si tai lungimea necesara termocuplului.

          - te duci la aparatul de sudura fire si lipesti pe primul fir termilale cositoribile.

          - cu acelas echipament sudezi capetele celorlalte 2 fire obtinand un termocuplu tip K.

         Cazul ideal este caz ideal, putin probabil sa ai acasa mosoarele alea impreuna cu continutul, cat si aparatul de sudura nu tocmai ieftin...

         Cine are astfel de posibilitati, asa sa faca.

          Pentru restul lumii - cazul mai pamantean este cel descris mai jos.

 

Caz normal:
Putem sa obtinem aceste doua componente esentiale constructiei prin recuperarea lor dintr-o rezistenta de letcon (usor si nu foarte scump).
Sfatul este sa folositi o rezistenta noua, neoxidata. Astfel firul obtinut va fi mai elastic si va rezista fara probleme la prelucrarile necesare.
Masuram initial rezistenta (pentru a putea mai apoi sa verificam ca firul nu a fost afectat pe parcursul asamblarii).

- rezistenta este de letcon 50W / 24V cu senzor termocuplu K. Asa ceva se gaseste in letcoanele tip Gordak (numeroase variante Atten, Aoyue, Saike, Kada, Lukey, Yihua etc)
- cu un cleste (eventual un ciocan mic) spargem cu atentie tuburile ceramice, fara sa stresam firele. Incepand de la "coada" gasim rapid forta necesara incat in zona bobinei de la varf sa nu riscam deteriorari.

 

https://www.ultraimg.com/image/MaeX

 

Eu am inceput de la varf, pentru ca mai lucrasem cu asa ceva - din cate vedeti se poate sparge mai intai numai tubul exterior.
- trebuie spart si tubul interior, care are 3 canale prin care trec un capat al rezistentei si cele doua terminale ale termocuplului.

 

https://www.ultraimg.com/image/MaeT

- firul rezistentei trebuie debobinat cu atentie, fara a face indoiri la unghi mic, incercand sa obtinem un fir drept.
- masuram rezistenta pentru verificare.

Am obtinut:
- un fir rezistiv
- un termocuplu tip K
- foarte important - firul rezistiv vine cu fire cositoribile sudate la capete, cositorul nu ar "prinde" direct pe firul respectiv.

 

https://www.ultraimg.com/image/Maem

Cost rezistenta letcon ~ 15 lei <cost total pana acum = 15 lei>

1.3 Materiale

 

1.3.1 Foita de mica

Firul rezistiv trebuie bobinat pe un suport izolator plat / apoi pe ambele fete trebuie pus alt strat de izolator care sa izoleze fata de corpul metalic al plitei si fata de termocuplu.
Chiar daca plita nu trebuie sa depaseasca 260-270 de grade - sursa initiala de caldura, adica firul rezistiv, se va incalzi la temperaturi mult mai mari, deci polimerii uzuali sunt exclusi.
Din aceasta cauza nu sunt multe materiale care sa faca bine functia.
Ceramica nu prea gasim in straturi atat de subtiri incat sa transfere bine caldura si in plus este si greu de prelucrat.

Asa ca ramanem la suportul clasic, adica foita de mica.

Mica foarte subtire si transparenta ar fi de preferat, insa greu sa gasesti bucati de 26 x 54mm, asa ca am folosit foaie de mica de la cuptoarele cu microunde, se gaseste ca piesa de rezerva.

 

https://www.ultraimg.com/image/Maeo

Poate sa gasiti asa ceva si gratis, spre exemplu dintr-un prajitor de paine defect.

Cost aproximativ ~ 5 lei <cost total pana acum 15 + 5 = 20 lei>

1.3.2. Profil Al extrudat 30x30x30mm

Plita ar trebui sa fie o suprafata dreptunghiulara metalica.
Insa avem nevoie ca suprafata respectiva sa aibe continuare "in jos" pentru ca sa o putem fixa si pentru ca sa sustina si rezistenta de incalzire.
Materialul metalic este preferabil sa aibe conductie termica cat mai mare pentru a dispersa uniform caldura, asa ca am ales aluminiul. In plus este usor prelucrabil si usor de obtinut.

Am folosit un profil extrudat tip "U" cu laturile de 30mm si grosimea materialului de 2mm, din care am debitat o lungime de 54mm, obtinand practic suprafata plitei.

Cost aproximativ ~ 1 leu <cost total pana acum 20 + 1 = 21 lei>

1.4 Constructie rezistenta

Avem materialele necesare, asa ca urmeaza sa bobinam rezistenta pe suportul de mica, apoi sa izolam cu alte straturi de mica, apoi sa fixam termocuplul, sa-l izolam si pe el si sa fixam totul in contact termic bun cu aluminiul plitei.
Rezultatul va fi o plita care incorporeaza rezistenta de incalzire 50W/24V si senzorul de temperatura cu termocuplu K.

Sa descriem metodic:
- debitam mica in dreptunghiuri de 26 x 54mm, corespunzator spatiului din interiorul profilului de aluminiu (VEZI POZA DE MAI SUS)
- calculam cate "spire" trebuie sa faca firul rezistiv si facem o schita geometrica (atentie sa ramana fire destul de lungi pentru conectare)
- gaurim cu un spiral de 1mm periferia placii de mica, in locul unde firul va trece de pe o parte pe alta. Gaurile de 1mm permit trecerea punctelor de sudura de la capatul firului rezistiv

 

https://www.ultraimg.com/image/Mae1

- bobinam firul rezistiv pe placa de mica gaurita

 

https://www.ultraimg.com/image/MaeS

- capetele firelor le trecem prin gaurile de fixare de pe o parte pe alta de 2 ori, in acest mod nu se mai debobineaza
- daca este cazul mai indreptam/aranjam firul rezistiv bobinat incat sa nu existe contact intre spire
- pe alta placa de mica dam 6 gauri pentru fixarea termocuplului, si il fixam incat punctul de sudura sa fie spre mijlocul plitei

 

https://www.ultraimg.com/image/Maeg

- suprapunem foliile de mica

Nu trebuie ca aspectul sa fie perfect, dar izolatia intre spire trebuie sa fie sigura. Vedeti ca gaurile date de mine nu sunt perfect aliniate, dar cum spuneam: dupa bobinare mai cosmetizam firul, prin indoire usoara, incat distanta intre spire sa fie relativ constanta.
 
Sus - acolo va fi aluminiul plitei
Jos - acolo vor iesi firele electrice

 

https://www.ultraimg.com/image/Maex

Foliile de mica suprapuse sunt urmatoarele, incepand de sus:
- un strat de izolare
- stratul cu rezistenta bobinata
- alt strat de izolare
- stratul cu termocuplul
- strat de izolare cu gauri decalate, incat sa fixeze bine cele 2 fire de la rezistenta si cele doua fire de la termocuplu.

 

Prelucram aluminiul extrudat:
- taiem mare parte din cele doua laturi paralele ale sectiunii "U"
- debitam si indoim la 90 grade cele 4 "urechi" de fixare. Neaparat suprafata lor sa fie decalata suficient de mult sub suprafata activa a plitei. In rest sa fie cat mai mici, nu dorim sa pierdem caldura
- gaurim baza "aripioarelor" situate intre urechile de fixare, pentru a putea sa indoim aceste aripioare usor pentru fixarea rezistentei

 

https://www.ultraimg.com/image/MaeV

https://www.ultraimg.com/image/Maep

- debavuram, slefuim
Realizarea mea vizibila in poze este departe de a fi perfecta, dar este normal sa fie asa fiind prelucrata manual.

 

Fixarea rezistentei:
Acest pas este critic.
Trebuie sa realizam o fixare cat mai festa, pentru un transfer termic cat mai bun / insa trebuie ca izolatia electrica intre rezistenta si senzor cat si fata de masa sa fie foarte buna.
Indoirea trebuie facuta progresiv.

 

https://www.ultraimg.com/image/Mae0

 

A trebuit sa bat cu un ciocan mic - mare atentie sa nu atingeti firele de conexiune sau sa folositi prea multa forta. Dorim fixare fara spatii cu aer (care nu conduce termic) dar este esential sa nu afectam deloc stratele de mica izolatoare.

 

Testare:
Masuram cu un Ohm-metru pus pe cel mai semsibil domeniu: trebuie sa avem rezistenta maxima intre bobina / senzor / masa metalica a plitei, in orice combinatie intre ele.
Evident ca rezistenta de incalzire va trebui sa aiba exact aceeasi valoare ca initial, semn ca nu am abuzat sau deformat major firul rezistiv.

Cu asta am terminat partea cea mai dificila a constructiei.

2. Termostat

 

Putem prelua partea de control (termostatul) de la orice statie de lipire compatibila cu o rezistenta de 24V si minim 50W plus senzor termocuplu tip K.
Insa:
- temperatura plitei fiind mult mai mica sensibilitatea trebuie crescuta si domeniul de reglaj trebuie sa fie modificat incat sa acopere aproximativ 150-260 grade.
- mare atentie la tipul de amplificare in primul etaj care preia semnalul de la termocuplu - sa nu fie amplificare directa pe un operational normal. Deoarece off-set-ul unui astfel de operational poate fi peste 3mV. Cum si semnalul de masurat tot pe acolo este, rezulta denaturarea puternica a semnalului util.

Pentru mine a fost simplu - am folosit un kit de statie de lipit din cele pe care le fac / dar cu sensibilitatea modificata.
Montajul diferential de intrare cu offset redus poate prelucra corect semnalul de la termocuplu.
Alimentarea este la 24V, curent continuu.

Cost kit statie lipit 45 lei <cost total pana acum 21 + 45 = 66 lei>

3. Asamblare

 

3.1 Rupere termica

Plita propriu-zisa se va incalzi pana la 260 grade si datorita conductiei termice bune prin aluminiu urechile de fixare posibil sa aiba cam aceeasi temperatura.
Din aceasta cauza trebuie sa impiedicam conductia termica dintre plita si carcasa de plastic pe care va fi fixata.
Pentru a obtine rezultate foarte bune vom folosi ruperea termica pe o placa de sticlotextolit.

Plita va fi prinsa cu cele 4 urechi de sticlotextolit / sticlotextolitul va fi fixat de carcasa si el in 4 puncte, evident total separate si distantate fata de primele.

 

https://www.ultraimg.com/image/MaeG

 

Singura problema este ca pe sectorul urechi -> sticlotextolit sa incercam sa avem conductie cat mai mica, pentru ca sticlotextolitul sa nu se incinga si sa miroasa sau sa se carbonizeze.
Pentru asta am folosit suruburi autofiletante de diametru redus (2,2mm) deci cu sectiunea mica, incat sa nu conduca multa caldura.
Distantierii trebuiesc facuti din ceva rezistent mecanic, dar prost conductiv - la prototip am rulat niste tabla de titaniu - metal cu conductie termica proasta. Ar fi interesant sa incerc si cu tuburi de ceramica pe viitor.

(Toate detaliile apar si in poza, eventual deschideti linkul unde o aveti mai mare)

 

3.2 Carcasa si periferice

Am folosit o carcasa recuperata de la o sursa tip laptop.
Au mai trebuit adaugate o borna pentru alimentare cu 24V/2A si un potentiometru cu buton.

Cost carcasa + periferice + sticlotextolit + titaniu ~ 19 lei <cost total pana acum 19 + 66 = 85 lei>

 

https://www.ultraimg.com/image/MaeY

https://www.ultraimg.com/image/Maen

https://www.ultraimg.com/image/Maev

 

 

3.3 Asamblare
- carcasa a trebuit decupata si gaurita pentru fixarea plitei / a afisorului de temperatura / a bornei de alimentare / a potentiometrului
- am insurubat plita si am fixat potentiometrul si borna de alimentare
- PCBul (placa termostatului) am lipit-o cu silicon pe fundul afisorului
- am conectat cu fire prin cositorire toate perifericele, afisorul, si plita

 

https://www.ultraimg.com/image/MaeM

 

4. Calibrare

 

Am spus mai sus ca s-a folosit un kit de statie de lipit cu sensibilitate modificata - asta inseamna ca modificarea a fost deja pre-etalonata incat cursa potentionmetrului sa corespunda la 150-260 grade.
Altfel spus deja afisorul a fost reglat impreuna cu placa de baza.
Deci jumatate din munca era deja facuta.

Ce urmeaza este sa punem plita in functie cu potentiometrul la minim, sa-i lasam timp sa ajunga la echilibru termic, si apoi sa reglam in pasi mici potentiometrul semireglabil de calibrare de pe MoBo.
In final vom face un reglaj cat de precis putem, la temperatura de 200 grade, adica la mijlocul domeniului.

Plita si termostatul nu sunt aparate de masura de precizie, deci scopul nostru este sa ne mentinem pe toata scala intr-un interval de +/- 5% desi chiar si o eroare dubla poate fi acceptata.

5. Costuri

 

Costul totalizat mai sus a fost deci de 85 lei.
Daca adaugam si materialele consumate, pe care nu le-am luat in calcul, tot putem fi siguri ca nu am depasit 100 lei.
Desigur ca este posibil ca la unele subansamble sa existe variatie depret in plus sau minus, in functie de ce furnizori folosim sau de calitatea concreta a pieselor alese.

Totusi ramane ca referinta un cost de 100 lei, in care ar trebui sa ne incadram.

Atentie, plita descrisa nu contine si alimentator, asta pentru ca in atelierul unui electronist in general poti sa furnizezi 24V curent continuu sub curent de 2A.

Daca este mai comod sa se includa si alimentarea, atunci mai trebuie o sursa 24V curent continuu minim 50W, de tip laptop cu un conector care sa se potriveasca cu borna de pe carcasa, ceea ce se gaseste pe la 30-40 lei.

O alta varianta este fixarea plitei propriu-zise pe o carcasa mai mare, care sa contina si sursa de alimentare.

NOTA: un letcon de 50W consuma puterea respectiva doar in timpul incalzirii initiale, apoi tipic in stand-by are nevoie numai de 6-8W, iar in cea mai sustinuta solicitare nu absoarbe peste 20-25W.
O plita insa nu prea are diferente intre stand-by si solicitare, iar termostatul da un "factor de umplere" mult mai mare, oricum peste 50%, adica mai degraba in intervalul peste 30W.
Deci atentie la dimensionarea sursei.

6. Evolutie

 

Este de asteptat ca unele aspecte si detalii sa fie mai bine solutionate cand voi face al doilea exemplar.

Ca principiu, insa, cred ca solutia descrisa este suficient de buna in forma descrisa.

 

1. Cred ca se poate progresa pe partea de calitate a executiei mecanice, pentru ca tot ce vedeti in poze a fost realizat integral manual.

2. In rest cred ca ar merita si incercarea de a face distantierele de la ruperea termica din ceramica, nu din tabla de titaniu. Poate este mai bine, poate nu.

3. Daca este cazul, cred ca poate fi suportata si o crestere cu peste 20% a suprafetei plitei, probabil folosind acelas profil dar debitand lungimea spre 7cm - asta in primul pas.
Daca si la o astfel de varianta inca vor exista rezerve cred ca se poate incerca si folosirea unui profil dreptunghiular pe sectiune 50x20mm, debitand pe lungime de 40-50mm - adica plita sa aiba 40x50 sau 50x50 mm.
Problema cu profilul mai lat este daca nu cumva se curbeaza foliile de mica si nu mai fac contact bun cu partea centrala a plitei... si asta ramane de vazut.

Ideea de crestere a suprafetei vine de la faptul ca in teste am alimentat la numai 19V si totusi s-a ajuns la temperatura maxima.
Este insa mai bine la cei 24V, deoarece reactiile plitei vor fi mai rapide, asta pentru ca la 19V se ajunge foarte lent la temperatura maxima.

7. Video

Vedeti produsul finit si o demonstratie a modului de functionare la adresa:
https://www.youtube.com/watch?v=kMbJx2jTUQo

 

 

 

Editat Iulie 2, 2018 de Dxxx

[AdR!@N]

Felicitari pentru realizare! 

[costi_b]

Eu aș fi montat termocuplul între rezistență și plită, cu o bandă de kapton peste el. În rest foarte frumoasă realizare. Felicitări! Mai ales pentru efortul de a împărtăși cu noi realizarea.

[Dxxx]

COSTI

 

Ai deschis cutia Pandorei... (cineva trebuia sa o faca...)

 

1. Perceptia generala este ca senzorul este acolo pentru a afisa temperatura - nu este asa.

Si comentariul meu este valabil pentru orice sistem termostatat, inclusiv letcoane.

 

2. Senzorul este acolo pentru a proteja rezistenta.

El nici macar nu citeste temperatura afisata, ci una mai mare - si este normal asa, pentru ca sursa de caldura este rezistenta si desigur ca este mai calda ca suprafata plitei.

Si comentariul meu este valabil pentru orice sistem termostatat, inclusiv letcoane.

 

3 JUSTIFICARE:

- orice sistem termostatat este supravoltat, deci termostatul intrerupe alimentarea si nu lasa rezistenta sa ajunga la temperaturi periculoase.

- indicatia temperaturii este valabila numai dupa ce sistemul este la echilibru termic.

Ca exemplificare - la incalzirea initiala indicatia va ajunge la zeci si sute de grade - si asta arata temperatura rezistentei / in timp ce suprafata de lipit este inca rece, pentru ca temperatura nu a ajuns inca acolo. Asa se intampla in orice sistem termostatat, inclusiv letcoane.

 

 

Deci pentru cazul nostru:

- rezistenta este pusa cat mai aproape de suprafata plitei ca sa o incalzesca cat mai reperde si cu randament maxim.

- senzorul este pus cat mai aproape de rezistenta / dar pe fata opusa, ca sa nu mareasca distanta termica dintre rezistenta si plita.

- firul rezistiv dar si tot sistemul se dilata/contracta adica se misca - in nici un caz nu mi se pare sigura folosirea benzii Kapton adezive in aceste conditii.

Mica are gauri care permit oarece miscare, dar nu lasa spirele sa migreze si sa se atinga - imi pare o solutie mult mai buna.

In plus, din cate stiu, rezista mai bine la temperaturile mult mai mari din rezistenta (peste 260 grade, sigur).

 

***

 

Este evident ca pozitia straturilor constructive ale rezistentei a fost si analizata si premeditata.

Daca eventual mi-a scapat o solutie mai buna nu este bai, voi corecta - dar in acest caz nu este asa.

Editat Iunie 29, 2018 de Dxxx

[mihaicozac]

Eu am folosit la o plită asemănătoare 2 rezistenţe de putere DALE RH25 de 10 ohmi legate paralel şi alimentate la 12V printr-un regulator PID. Seria RH25 suportă temperaturi de lucru de până la 250C şi se montează uşor sub plită cu şuruburi.

Însă la leduri şi alte piese mici SMD un PTC la 250C este perfect, am dezlipit/lipit sute de leduri pe barete TV fără probleme. Cât priveşte electrosecuritatea riscul e minim, folia de kapton este suficient de stabilă în timp. Există aparate comerciale de încălzit apa sau menţinere a temperaturii cafelei cu PTC, care sunt şi împământate şi până acuma n-am văzut încă niciunul străpuns.

[Dxxx]

Mihai, sunt de acord ca exista si alte solutii care functioneaza, exista si un thread intreg despre PTCuri. Numai ca si ele au probleme, desi aparent doar le achizitionezi - o problema a celor care le-au achizitionat era chiar si fixarea lor.

 

Insa la PTC vei avea stabilizare termica proasta / iar lipsa reglarii temperaturii nu permite sa faci spre exemplu preincalziri, sau nu vei avea regim optim la lipiri cu plumb vs ecologice.

Ce spui tu de 250 grade este discret sub temperatura de ecologic si sensibil prea mare pentru aliaj cu plumb (220 grade) unde va merge bine desigur ca lipire, dar va stresa inutil componenta cu +30 grade. Nici nu mai zic de faptul ca in functie de tensiunea retelei si de temperatura mediului vei avea pe plita probabil +/- 30-40 grade...

 

Cu electrosecuritatea... ce sa zic -  si la 1 la 1 milion de cazuri daca apare o problema zic eu ca e mai bine sa sufli in iaurt...

 

Solutia ta cu 2 rezistente ... pune insa bariere termice, adica carcasele (presupun ceramice) ale rezistentelor, acolo vei avea un gradient termic mare. Uite ce inseamna asta:

1. temperatura in rezistenta trebuie sa fie deja peste 300 grade (vorbesc de solutia mea) pentru ca pe suprafata plitei sa ai 260. Adaugand gradientul tau ar fi probabil peste 350 grade in rezistenta - daca sunt garantate pana la 250 grade inseamna ca nu vor rezista mult...
2. evident ca va risipi energie, deci nu iti place daca esti ecologist si va trebui ca set-up-ul pentru o plita de dimensiunea pusa de mine sa fie la o putere bine peste 50W din cauza randamentului prost.
3. vei avea lag in viteza de detectie a temperaturii oriunde ai pune senzorul, pentru ca nu-l poti pune decat in exteriorul rezistentei. Din cauza asta fie vei avea oscilatii termice mari - sau va trebui sa studiezi mult ameliorarea algoritmului PID - dar chiar si asa de obicei nu vei avea rezultate care sa functioneze corect in ocazii succesive.

****

 

Pana la urma constructia rezistentei sa stii ca nu este chiar asa de dificila, dovada ca mi-a iesit din prima. Probabil cand o sa fac o plita si pentru mine va merge si mai repede, poate va iesi mai bine.

Oricum eu zic ca pentru cineva care face electronica ca hobby a construi asa ceva si apoi a utiliza este si o provocare si o mare satisfactie, daca reuseste.

 

Editat Iulie 2, 2018 de Dxxx

[mihaicozac]

Seria RH25 de la DALE este profesională cu carcasă de aluminiu şi găuri de prindere, deci optimal pt. aplicaţie.

Mie însă PTC-ul mi se pare ideal pt. asemenea aplicaţii, pt. că nu ai nevoie obligatoriu de o temperatură finală bătută în cuie iar încălzirea este mult mai rapidă ca la sistemul cu rezistenţă de putere limitată. Cât priveşte temperatura finală la aliaj cu plumb oricum nu las să treacă mult peste cea de reflow, când văd că piesa s-a plasat corect şi aliajul iese pe lateral am luat-o de pe foc şi o pun pe o placă de metal pt. răcire.

Rezistenţa clasică pe o plită cu senzor de temperatură are însă avantajul  că se poate programa un "profil" de creştere a temperaturii mai apropiat de cel recomandat de producător. Un Arduino ar putea acţiona pe post de controller şi generator de programe, cam ca în aplicaţia din poză.

[Dxxx]

Stai putin... profilul la care te referi, adica o curba termica in funtie de timp nu este deloc termostatare...

 

Un termostat masoara permanent temperatura unui senzor si ia decizia de a lasa sau opri incalzirea in functie de ce a masurat. PUNCT.

De principiu constructorul se chinuieste ca intre senzorul respectiv si rezistenta de incalzire sa fie "distanta termica" minima, incat termostatul sa protejeze rezistenta.

Deci de principiu se incearca citirea cat mai prompta cuplata cu cicluri de comutare cat mai prompte.

 

Ca sa se inteleaga:
- daca folosesti rezistentele cu carcasa de aluminiu de care spuneai - senzorul nu il poti pune decat in exteriorul rezistentei.

- sa zicem ca doresti 200 grade pe plita si ca la echilibru pentru asta trebuie sa ai 300 grade in rezistenta

- pornesti ciclul -> rezistenta ajunge la 300 grade, dar senzorul citeste 50 grade din cauza ca nu a ajuns caldura la el

- cand senzorul ajunge sa citeasca cele 201 grade defapt rezistenta are 600 grade - de abia acum termostatul decupleaza

- urmatoarele 30 de secunde rezistenta coboara in temperatura pornind de la cele 600 grade, in timp ce plita - care preia aceasta caldura - ajunge sa depaseasca binisor cele 200 grade si sa zicem ca la finalul celor 30 secunde schimbul inceteaza pentru ca si una si alta au 350 grade

- apoi inca 30 secunde ansamblul se raceste pana la 199 grade, cand termostatul porneste curentul

- dar  inca 10 secunde senzorul va continua sa se raceasca, impreuna cu plita, ajungand la 150 grade pana incepe sa vina caldura de la rezistenta

- apoi senzorul se va incalzi pana ajunge din nou la 201 grade / dar rezistenta este din nou la 600 grade

Ciclul se reia.

 

Vei avea temperaturi pe plita intre 150 si 350 grade, din cauza distantei termice.

 

In cazul rezistentelor cu capsula metalica "distanta termica" este foarte mare din doua surse:

1. distanta fizica senzor - spirele rezistentei. Pe traseu sunt un izolator probabil ceramic plus carcasa de aluminiu

2. masa termica a aluminiului, care va acumula caldura, nelasand-o spre senzor

 

Poti sa-mi spui ca Dale este un constructor capabil si foloseste ceramica foarte conductiva termic, ca sa permita disipatie maxima - foarte probabil. Sa zicem ca factorul numarul 1 este mic.

Dar pentru ca Dale foloseste materiale bune - si carcasa de aluminiu va avea masa termica mare, tot ca sa permita disipatie maxima.

Asa ca "distanta termica" ramane foarte mare.

 

***

 

Pentru un astfel de caz nu poti folosi termostatare ci o "bucla lenta" ceva de genul variator de putere (PWM este o varianta) si o bucla de control  lenta.

Poti sa faci bucla lenta chiar si manuala, operatorul citind temperatura de la un senzor de pe plita si ajustand PWMul.

Sau automat/computerizat, unde trebuie sa ai o mapare.

In ambele variante insa trebuie ca din start puterea sa fie deja foarte apropiata de cea real necesara si sa permita un reglaj lent si fin, probabil in limita a 10-20%.

Asta va proteja de ardere rezistenta.

 

Asta spre mare diferenta de un sitem termostatat, unde puterea instantanee este mult mai mare decat cea real necesara, bazandu-se pe un feed-back mult mai rapid, care protejeaza rezistenta.

 

***

 

Acum daca "termostatare si termostat" se refera numai la varianta cu reactii rapide sau o include si pe cea lenta... asta este alta treaba, de filozofie si de dictionar.

Nu am nimic impotriva ca amndoua sa fie termostatari, ca defapt asta realizeaza, dar diferenta dintre lent si rapid este majora, cum am exemplificat mai sus.

[mihaicozac]

Eu cred că porneşti de la o premisă greşită. Părerea mea e că nu este importantă temperatura rezistenţei ci cea a plitei sau mai degrabă a obiectului de încălzit. Rezistenţa va fi mereu mai caldă sau mai rece decât  obiectul altfel nu ar exista transfer de energie. Exact acest transfer de energie este variabil funcţie de capacitatea termică a componentei de lipit, rezistenţa termică de contact şi pierderile spre exterior. Dacă te concentrezi pe stabilizarea temperaturii rezistenţei va trebui apoi ca la fiecare lipire să evaluezi obiectul de lipit şi să ajustezi apoi temperatura plitei ca să compensezi diferenţele.

În practică nu există sistem termostatat care să nu aibă o oarecare întârziere pe traseul dintre elementul de execuţie şi procesul în sine, indiferent că încălzeşti cu energie electrică, butelie de aragaz sau cărbuni. Senzorul de temperatură trebuie plasat în contact cât mai intim cu obiectul de termostatat şi nu cu sursa de energie termică. Regulatoarele moderne tip PID tocmai de aceea au componenta D de reglaj, care anticipează încălzirea/răcirea în afara ferestrei de proces a obiectului supravegheat şi reglează înainte cu un anumit timp compensarea abaterii. La regulatorul meu softul din Arduino menţine o precizie de ca. 1%, senzorul fiind IR şi neavând treabă cu rezistenţa. El ştie doar că dacă temperatura creşte foarte repede taie încălzirea înainte să se ajungă la echilibru şi invers.  

Cât priveşte protejarea rezistenţei, cel mai simplu e prin dimensionarea corectă a parametrilor ei de funcţionare, în procesul de proiectare.

Editat Iulie 3, 2018 de mihaicozac

[Dxxx]

Pai te rog sa citesti ce am spus mai sus.

Focusul nu este decat pe rezistenta in sistemele supravoltate:

                  "Senzorul este acolo pentru a proteja rezistenta.  El nici macar nu citeste temperatura afisata, ci una mai mare .. .etc... etc"

 

Asta se refera la siteme ca letcoanele / dar si aceasta miniplita. Userul in general nu intelege ca afisarea este doar ceva colateral.

Tu esti in tabara asta.

Drept urmare nu are rost sa mai continui pana nu ajungi sa intelegi cum functioneaza.

 

Daca tu ai un sistem care citeste direct temperatura suprafetei active - asta este foarte bine, dar cele de mai sus functioneaza cum zic eu.

Probabil ca in cazul tau puterea maxima nu este mai mult decat dubla fata de puterea efectiva, ca sa permita asa ceva, deci este un sistem "lent".

 

Nu trebuie sa-mi explici cum functioneaza PID - insa capabilitatea predictiva a PID poate compensa numai partial si cu erori intarzierea datorita unei distante termice mari, de aceea toata lumea incearca sa atace cauza, nu sa aplice tratament simptomatic cu PID... Oricum PID devine ineficient daca intarzierea respectiva depaseste  un anumit prag.

 

 

Probabil ca nu intelegi care este "dimensiunea" supravoltarii, ca sa-ti dai seama imediat ca nici nu poate fi vorba sa monitorizezi altceva decat temperatura rezistentei.

Uite un exemplu numeric de la letcoane:

- puterea uzuala in stand-by la 350 grade pe varf - 4 - 8W. Asta este puterea pe care o lasa termostatul sa treaca spre rezistenta.

- puterea maxima intre 50W si 150W (respectiv pentru o statie modesta, tip Gordak, versus una performanta -JBC) Puterea asta o lasa sa treaca orice termostat pe perioada cand senzorul arata ca in rezistenta temperatura este sub cea setata (spre exemplu la conectare situatia asta dureaza cateva secunde la ceva performant si spre un minut la cele modeste)

 

Este simplu de vazut ca puterea maxima este de aproape 10 ori mai mare decat cea care ar mentine temperatura, asta la o statie modesta. La una performanta de 40 de ori mai mare.

Daca la astfel de puteri ar exista un lag semnificativ al citirii rezistenta s-ar arde extrem de rapid, inacceptabil.

Nici nu mai vorbesc de overshootingul masiv care merge conform a ce iti spuneam mai sus ( ...oscilatii intre 150 si 350 grade... vezi doua postari mai sus)

Nota: tipic la Gordak ai 6W in stand-by si la JBC numai 4W, de aici cifrele de mai sus

 

Vezi ca pe internet exista si poze cu "anatomia" unei rezistente de JBC, sa vezi cat de importanta este micsorarea "distantei termice" mai ales in cazul ca se injecteaza in rezistenta de 40 ori mai mult ca putere fata de varianta de mentinere.

Daca un letcon JBC ar avea distanta termica mare PIDul nu ar avea ce panta mare de incalzire sa deceleze, nu ar anticipa nimic pentru ca senzorul ar fi inca rece cand ar trebui deja sa dea comanda de oprire incalzire. Tine cont ca de la rece la temperatura de lucru pe rezistenta dureaza numai 3 secunde, iar pana ajunge la varf se mai adauga cam inca 3 secunde, asta ca valori tipice.

 

Eventual mai poti citi si threadul colegului Xan, sa vezi cat de repede ajunge un varf JBC la incandescenta, daca termostatul nu raspunde corect ca viteza - asta i s-a intamplat in teste, ceva normal cand experimentezi...

 

Oricum aici eu inchei off-topicul despre termostate. Este valabil pentru toata lumea.

 

 

 

 

 

 

Editat Ianuarie 4, 2019 de Dxxx