دليل بناء فرن إعادة التدفق عبر نظام Controleo3

دليل بناء فرن إعادة التدفق عبر نظام Controleo3

مقدمة

بناء فرن إعادة التدفق

سيرشدك هذا الدليل خطوة بخطوة لبناء فرن ممتاز لإعادة تدفق اللحام، فإن بناء الفرن بنفسك ليس أمرًا صعبًا، ويمكن أن تكون النتيجة مساوية أو حتى أفضل من الأفران المتوفرة تجاريًا، كما أن بناءه بنفسك سيمنحك فهمًا أعمق لما يجب البحث عنه، وكيفية عمل الفرن، وكيفية ضبطه لتحقيق نتائج ممتازة.

الفرن الموضح هنا قادر تمامًا على تنفيذ عمليات اللحام الخالي من الرصاص بدقة عالية وفي درجات حرارة مرتفعة جدًا، وذلك بشكل متسق وموثوق، فيمكنك ملء الصينية بالكامل بلوحات الدوائر المطبوعة (PCB's)، وسيتم إعادة تدفق اللحام فيها جميعًا بشكل مثالي، حيث يستخدم هذا الفرن وحدة التحكم Controleo3، وهي وحدة قابلة للبرمجة مزودة بستة مرحلات (ريلات) مصممة خصيصًا لأفران إعادة التدفق.

تم تصميم هذا الفرن لإعادة تدفق معجون اللحام الخالي من الرصاص والذي تبلغ درجة حرارة السيولة فيه حوالي 217°م (بحد أقصى للحرارة حوالي 250°م)، وهذه المواصفات تستخدم عادةً من قبل الشركات المصنعة المتعاقدة لإنشاء لوحات الدوائر التجارية، فمن الأفضل أن تحاكي ظروف النماذج الأولية بيئة الإنتاج لتجنب أي مفاجآت عند التصنيع على نطاق واسع، فإذا كنت تستخدم معجون لحام بدرجة سيولة أقل (بعضها يصل إلى 138°م) فيمكنك الاكتفاء بفرن أقل قوة.

اختيار الفرن المناسب لتحويله إلى فرن إعادة تدفق

لاختيار الفرن المناسب يجب مراعاة عدة عوامل، وهي:

  1. الحجم: الفرن الصغير يحتوي على كمية أقل من المعدن والهواء التي تحتاج إلى التسخين (كتلة حرارية أقل)، علماً أن الفرن المستخدم في هذا الدليل تبلغ سعته 10 لترات فقط، أما الأفران الأكبر حجمًا تتطلب طاقة أعلى بكثير للتسخين، لذلك ننصحك باختيارأصغر فرن يناسب احتياجاتك.
  2. الطاقة: حيث نحتاج إلى طاقة عالية لتحقيق معدل ارتفاع مناسب في درجات الحرارة المرتفعة، علماً أن الفرن المذكور في هذا الدليل مصنف بقوة 1150 واط، وتمت إضافة عنصر تسخين إضافي لرفع الطاقة الإجمالية إلى 1500 واط.
  3. نوع عنصر التسخين: من الأفضل أن تكون عناصر التسخين سريعة في التسخين والتبريد، حيث أن العناصر المقاومة (Resistive) تسخن وتبرد ببطء شديد، مما يصعب اتباع منحنى إعادة التدفق المطلوب، أما عناصر الأشعة تحت الحمراء (Infrared) فهي عادةً خيار غير مناسب لأنها تسخن المكونات الداكنة قبل المكونات الفاتحة أو اللامعة، لذلك تستخدم الأفران التجارية عناصر الأشعة تحت الحمراء ولكن فقط لتسخين الهواء الذي يتم نفخه بعد ذلك على اللوحات، ويعد الحل الأوسط هو استخدام عناصر الأشعة تحت الحمراء الكوارتزية التي تصدر إشعاعًا أقل، كما أنها عادةً ما تكون محمية بصفيحة فولاذية مثقوبة للحد من الإشعاع المباشر، بالإضافة إلى ذلك ستحدد وحدة Controleo3 استخدام العنصر العلوي لتقليل التسخين غير المتكافئ.
  4. القدرة على تسخين الجزء الأعلى والأسفل بشكل مستقل: حيث أن بعض الأفران الرخيصة تشغل عناصر التسخين العلوية والسفلية معًا دون إمكانية التحكم فيها بشكل منفصل، فتجنب هذه الأفران لأنك سوف تحتاج إلى التحكم في مصدر الحرارة.
  5. مروحة الحمل الحراري (Convection): لا شك أن وجود مروحة حمل حراري أمر مفيد، ومع ذلك فإن الأفران المجهزة بهذه المروحة عادةً ما تكون أكبر حجمًا وتحتوي على طاقة أقل بالنسبة لحجمها، فقد أجرينا الكثير من الاختبارات على كلا النوعين من الأفران ولا نوصي بالأفران ذات الحمل الحراري إلا إذا كنت بحاجة إلى مساحة أكبر للوحات الدوائر، وحتى في هذه الحالة ستحتاج إلى عزل جيد، ولكي تحصل على أفضل أداء يفضل شراء فرن آخر واستخدام عناصره التسخينية لتعزيز الفرن الأول، كما يمكنك التفكير في استخدام معجون لحام خالي من الرصاص بدرجة حرارة منخفضة.
  6. القدرة الكهربائية المتاحة: فإن الفرن الموضح في هذا الدليل يبدأ بـ 1150 واط، ثم يضاف عنصر تسخين إضافي بقوة 350 واط، مما يوفر هامش أمان بنسبة 10%، وهذا مناسب لأن نادرًا ما تعمل جميع العناصر في نفس الوقت أثناء إعادة التدفق، خاصة أن مدة العملية قصيرة، فإذا كنت تقوم بتحويل فرن حمل حراري، فقد تحتاج إلى منفذ 20 أمبير أو دائرة كهربية 240 فولت.

ولهذا الدليل قد وجدنا فرنًا مناسبًا على أحد المتاجر الإلكترونية، وهو فرن تحميص جديد من Black & Decker طراز TO1303SB، وكانت الأفران المشابهة للموضح في هذا الدليل من نفس الماركة هي أفران طراز TO1322SBD، TO1332SBD TO1313SBD، TO1705SB TO1750SB، وTO1760SS، وقد تختلف هذه الموديلات في عناصر التحكم أو اللون أو تصميم المقبض، ولكن الهيكل الأساسي واحد، فهذه الأفران لا تحتوي على مروحة حمل حراري، وتستهلك حوالي 1150 واط، وتتميز بانخفاض استهلاك الطاقة، مما يعني أنه يمكننا إضافة عنصر تسخين إضافي دون التسبب في انقطاع التيار، كما يحتوي الفرن على عنصري تسخين: 600 واط في الأعلى و550 واط في الأسفل، الحجم الداخلي صغير (10 لترات)، ومساحة لوحات الدوائر تبلغ 8 × 10.5 بوصة (200 × 260 ملم)، فهو يعتبر مثالي.

وفي الآونة الأخيرة توقف تصنيع العديد من الأفران المذكورة أعلاه، ولكن أحد البدائل المناسبة لطراز TO1303SB هو TO1745SSG، حيث يحتوي هذا الموديل على سخانين بالأشعة تحت الحمراء بقوة إجمالية تبلغ حوالي 1200 واط، وهي طاقة منخفضة بما يكفي لإضافة سخان تعزيزي دون التسبب في فصل قاطع التيار بقوة 15 أمبير.

جهاز Controleo3 يمكنه التحكم في 6 مرحلات (ريلات)، وفي هذا الدليل نستخدم فقط 3 مخرجات، وهم: عنصر التسخين السفلي، العلوي، وعنصر التعزيز، ولا يستخدم محرك باب الفرن أيًا من هذه المخرجات، حيث يتم التحكم فيه بشكل منفصل.

نصائح بناء أفران أخرى

قد لا يكون الفرن المذكور في هذا الدليل متاحًا في منطقتك، أو ربما ترغب في استخدام فرن مختلف مثل الفرن المزود بمروحة حمل حراري (Convection)، فإن وجود مروحة حمل حراري ميزة جيدة، لكن معظم الأفران المجهزة بها تكون أكبر حجمًا وأغلى سعرًا وأصعب في التعديل، حيث تعتمد خصائص التوصيل الحراري لصينية الألومنيوم الخاصة بلوحات الدوائر المطبوعة (PCB) والعزل الحراري (مثل Floor & Tunnel Shield II) في تحقيق توزيع حراري متجانس بشكل أكثر فعالية من الاعتماد على تحريك الهواء.

نصائح لأصحاب الجهد 240 فولت (مثل أوروبا ودول أخرى):

  • جميع النقاط الست المذكورة سابقًا (الحجم، الطاقة، نوع العناصر، إلخ) تنطبق على اختيار الفرن المناسب.
  • لا تحاول تشغيل فرن 110 فولت عبر محول 110V/240V، فإن متطلبات الطاقة عالية جدًا، كما أن فقدان الطاقة أثناء التحويل كبير، ولكن استخدم فرن مصمم للعمل على 240 فولت.
  • بعض الأفران العاملة بجهد 240 فولت تستخدم عنصري تسخين 120 فولت موصولين على التوالي، وهذا مقبول إذا كان هناك عنصران سفليان أو عنصران علويان متصلان على التوالي، لكن إذا كان لديك عنصر واحد في الأعلى وآخر في الأسفل فيجب أن يكونا مصممين لـ 240 فولت، وإذا كان الفرن يدعم وضع "التسخين العلوي" و"التسخين السفلي" بشكل منفصل فغالبًا ما يكونان عنصري 240 فولت (وهذا جيد).
  • لا تصل عناصر تسخين 120 فولت بمصدر 240 فولت، فإنه حسب القانون P = V²/R، فإن استهلاك الطاقة سيكون أربعة أضعاف، مما قد يؤدي إلى احتراق العنصر أو انصهاره.

نصائح للأفران ذات الحمل الحراري (Convection Ovens):

  • لا تستهين بتأثير الكتلة الحرارية، فإن الأفران الكبيرة أصعب في التسخين، فلابد أن تفكر في شراء فرنين متطابقين واستخدام أحدهما كمصدر لقطع الغيار (خاصة عناصر التسخين)، وتأكد من أن الدائرة الكهربائية تتحمل ذلك، أما بالنسبة لأفران 110 فولت يمكنك توصيل العناصر على التوالي وتشغيلها على منفذ 240 فولت.
  • فكر في صنع جدار وهمي لتقليل الحجم الداخلي للفرن، فقم بإزالة الانتفاخ الداخلي (مثل تصميمات أفران البيتزا)، فإن ذلك سيحسن الأداء.
  • يفضل إضافة عنصر تسخين تعزيزي (Boost Element)، لكن ذلك سيزيد من استهلاك الطاقة بشكل يفوق ما توفره دائرة 15 أمبير، فإذا كان لديك منفذ 20 أمبير فهذا رائع، أما إذا لم تتمكن من إضافة عنصر تعزيزي فستحتاج إلى تعزيز العزل الحراري بشكل مكثف بالإضافة إلى عزل الجدران الداخلية (مثل Reflect-A-Gold و Floor & Tunnel Shield II)، وينصح بإضافة عزل حراري من الألياف السيراميكية بين حجرة الفرن والغلاف الخارجي.
  • في بعض الأفران تكون أعلى عناصر التسخين طاقة موجودة في الأعل وهذا ليس مثاليًا، والأفضل هو نزع جميع العناصر وتركيب العزل الحراري ثم إعادة تركيبها مع وضع أعلى عناصر طاقة في الأسفل، ويمكنك قص الأسلاك وإعادة توصيلها باستخدام موصلات كهربائية (Butt Connector).
  • استخدم مرحلات الحالة الصلبة (SSR's) لعناصر التسخين، ويمكن توصيل مروحة الحمل الحراري لتكون قيد التشغيل باستمرار، أو التحكم فيها بواسطة ريلاي ميكانيكي.
  • أضف عزلًا حراريًا (مثل ألياف سيراميكية) بين حجرة الفرن والغلاف الخارجي، فإن الفرن كبير، وكلما زاد العزل كان التحكم في درجة الحرارة أكثر دقةً لتحقيق منحنى إعادة التدفق المطلوب.
  • إذا كنت تستخدم SSR's لتحميل تيار عالي ففكر في إضافة مشتت حراري (Heat Sink) أو تبريد فعال (مروحة) لمنع ارتفاع الحرارة.
  • لصينية لوحات الدوائر المطبوعة (PCB Tray) يمكنك استخدام صينية رفيعة من النحاس أو الألومنيوم موضوعة على الرف السلكي، وأزل أكبر عدد ممكن من العوارض العرضية لتقليل الكتلة الحرارية.
  • إذا كان الفرن ضعيفًا في الطاقة أو غير معزول بشكل جيد ففكر في استخدام معجون لحام خالي من الرصاص بدرجة سيولة منخفضة (حوالي 138°م).

هل عنصر التسخين التعزيزي ضروري؟

من المشاكل الشائعة في الأفران محلية الصنع (أو الأفران التجارية الرخيصة) هي وجود مناطق ساخنة وباردة، وتعرف المنطقة الباردة بأنها مكان لا يحصل على حرارة كافية لتنشيط التدفق في الوقت المناسب، مما يمنع اللحام من الوصول لدرجة السيولة وإتمام عملية إعادة التدفق، أما المنطقة الساخنة فإن اللوحة تتعرض لدرجات حرارة عالية جدًا مما قد يؤدي إلى التواء اللوحة أو ظهور فقاعات أو تلف المكونات الإلكترونية، كما أن بعض المكونات قد يتغير لونها، لكن الأسوأ هو الضرر غير المرئي، حيث ينخفض متوسط العمر التشغيلي للدوائر المتضررة بسبب الحرارة الزائدة.

كيف يساعد عنصر التسخين التعزيزي؟

  1. توزيع أفضل للحرارة داخل الفرن، حيث يأتي التسخين من مصدر إضافي.
  2. تشغيل جميع العناصر بدرجة حرارة أقل، مما يقلل من تركيز الحرارة في نقطة واحدة.
  3. يركب العنصر التعزيزي في الجزء السفلي من الفرن، مما يبعد الحرارة عن المكونات الحساسة في الأعلى.

هل العزل الحراري ضروري؟

العزل الحراري الجيد أمر ضروري جداً عند بناء فرن إعادة التدفق الخاص بك، فمن الصعب تقريبًا أن يكون لديك عزل أكثر من اللازم، فإذا كنت تستخدم معجون لحام يحتوي على الرصاص وتقوم بإعادة تدفق لوحة دائرة واحدة صغيرة في كل مرة فقد يكون الأمر ممكنًا دون عزل، لكن الهدف من بناء هذا الفرن هو القدرة على استخدام صينية الفرن بالكامل للوحات الدوائر المطبوعة (PCB's) باستخدام معجون لحام خالي من الرصاص عالي الحرارة، في حين أن العزل الحراري عالي الجودة القادر على تحمل درجات الحرارة المرتفعة يكون مكلفًا، لكنه يستحق ذلك، نوصي باستخدام Reflect-A-Gold، Floor Tunnel Shield II، أو ألياف سيراميكية (Ceramic Fiber Blanket).

تفاصيل العزل المستخدم في هذا الدليل

Reflect-A-Gold و Floor & Tunnel Shield II: وهي تستخدم داخل الفرن لمنع تسرب الحرارة إلى الجدران الفولاذية للفرن.

ألياف سيراميكية (Ceramic Fiber Blanket): وهي تضاف خارج حجرة الفرن (وداخل الغلاف الخارجي) لتقليل فقدان الحرارة بشكل أكبر.

مواد إضافية لتحسين العزل: مثل لاصق سيليكون عالي الحرارة لإغلاق الفجوات الهوائية بين ألواح الفرن، وكذلك حشية شواء نومكس عالية الحرارة لتقليل الفجوة الهوائية حول باب الفرن.

العزل الجيد ليس رخيصًا:

هناك منتجات مقلدة لـ Reflect-A-Gold متوفرة على الإنترنت قد تبدو مشابهة للأصل، واختباراتنا تظهر أن خصائصها العازلة متقاربة، لكن اللاصق المستخدم في هذه الأشرطة لا يتحمل درجات حرارة إعادة التدفق العالية، كما هو موضح في الصور.

بعض أنواع العزل (مثل منتجات Heatshield) تكون مصنفة لتحمل درجات حرارة أعلى من Reflect-A-Gold، لكنها لا تعمل بنفس الكفاءة.

كيف يساعد العزل الحراري؟

  1. يقلل الكتلة الحرارية للفرن، وذلك لأن كمية أقل من الحرارة تمتصها الجدران الفولاذية.
  2. يعكس أو ينقل الحرارة، مما يساعد على التخلص من النقاط الساخنة والباردة داخل الفرن.
  3. يقلل استهلاك الطاقة اللازمة للوصول إلى درجات الحرارة العالية، مما يعني أن عناصر التسخين تعمل بدرجات حرارة أقل، مما يحسن تجانس الحرارة داخل الفرن، وعلى سبيل المثال في هذا الفرن تحديداً يعمل العنصر السفلي بنسبة تشغيل 95% بدون عزل، وتنخفض نسبة التشغيل إلى 55% فقط مع العزل.

الخلاصة: استخدم العزل، واستخدمه بكثرة، فبمجرد أن ترى النتائج الممتازة التي تحصل عليها ستزيد من عدد وتعقيد اللوحات التي تصممها، فقم بفعلها مرة واحدة، وافعلها بشكل صحيح.

المزدوجات الحرارية

يعتبر استخدام مزدوج حراري واحد كافياً، بينما يعد استخدام أكثر من ذلك غير ضروري، فإذا كان الهدف هو الحصول على قراءة متوسطة لدرجة الحرارة فيمكنك توصيل عدة مزدوجات حرارية على التوازي، حيث تعمل المزدوجات الحرارية على توليد جهد كهربائي صغير يتم قراءته بواسطة شريحة MAX31856، لذا فإن توصيلها على التوازي سيعطيك هذه القيمة المتوسطة.

أما إذا كان الهدف هو قياس التباين الحراري داخل الفرن فإن أفضل طريقة هي استخدام ملصقات اختبار الحرارة، فإن هذه الطريقة توفر صورة أكثر دقة عن التباين الحراري وتتيح لك تحديد المناطق الساخنة والباردة داخل الفرن.

توزيع الحرارة في الأفران غير المجهزة بحمل حراري (Non-convection Ovens):

تمتاز الأفران غير المجهزة بحمل حراري بتوازن حراري طبيعي بين الجانبين الأيمن والأيسر، ومن المتوقع (وحتى المرغوب) وجود اختلاف في درجة الحرارة بين الجزء العلوي والسفلي، أما الاختلاف الأمامي والخلفي فيحدث بسبب قدرة وموقع عناصر التسخين، نوع العزل الحراري المستخدم وتصميم باب الفرن.

وقد تقلل مروحة الحمل الحراري من التباين الأمامي والخلفي، لكنها في المقابل قد تسبب بعض التقلبات بين الجانبين الأيمن والأيسر، وفي جميع الأفران تقريباً يكون مركز الفرن أكثر سخونة من الزوايا والأطراف.

لوازم

خطوة 1 : تخطيط عملية البناء

في هذا المشروع نقوم باستخدام غراء السيليكون الحراري عالي الحرارة لسد الفجوات الهوائية، ومن المفترض أن يجف هذا الغراء خلال ساعة واحدة، ويكتمل تجفيفه تماماً خلال 24 ساعة، ولكن في الواقع نظراً لأننا نقوم بوضعه بكمية كبيرة فإن وقت التجفيف يكون أطول بكثير، فنحن نوصي بترك فترة لا تقل عن 24 ساعة بين وضع الغراء ومتابعة عملية البناء، ومن واقع خبرتنا فإنه غالباً ما يستغرق الأمر من 3 إلى 4 أيام حتى يجف الغراء تماماً.

متوسط الوقت المطلوب لبناء هذا الفرن هو حوالي 8 ساعات (باستثناء وقت تجفيف الغراء)، فقد أخبرنا أحد الزملاء أنه أنجز المهمة في 5 ساعات، بينما استغرق شخص آخر 7 أشهر، ونحن قد قمنا بتحسين محتويات معداتنا وطرق البناء لجعلها أسهل وأسرع مع تحسين الأداء.

فقد صممنا هذا الدليل لمساعدتك على البدء بسرعة في مراحل وضع الغراء (الخطوة 4 والخطوة 12)، مع إتاحة الفرصة لك لبناء بعض المكونات الفرعية أثناء انتظار جفاف الغراء، فلا تقم بتشغيل الفرن في دورة التعلم أو إجراء عملية إعادة التدفق حتى يجف الغراء تماماً.

نصيحة: لا تفتح غطاء الألياف السيراميكية البيضاء قبل الوصول إلى الخطوة 16، فكن حذراً.

خطوة 2 : فتح الفرن

تنويه هام: تحويل الفرن إلى فرن إعادة تدفق قد يبطل ضمان الشركة المصنعة للفرن، حيث تعمل الأفران بجهد كهربائي عالي والتيارات الكهربائية قد تكون قاتلة، فلا يمكن تحميل أي شركة أي مسؤولية أو قبول أي نوع من المساءلة القانونية في أي حال من الأحوال، وفي حالة الإصابة أو حتى الوفاة نتيجة بناء و/أو استخدام أو سوء استخدام المعلومات المنشورة في هذا الموقع، فمن خلال دخولك إلى هذه المقالات أو قراءتها أو طباعتها فإنك توافق على أن تكون أنت هو المسؤول الوحيد كما هو مذكور في إخلاء المسؤولية أعلاه، وتعفى شركة من أي دعوى جنائية و/أو مسؤولية قانونية، لذلك فإن السلامة هي شغلك الشاغل عند العمل مع الدوائر الكهربائية عالية الجهد والأفران عالية الحرارة، لذا تحلى بالحذر الشديد عند تنفيذ أي من خطوات هذا المشروع.

نصيحة: فكر في طلب صينية ألومنيوم إذا لم تكن قد قمت بذلك بالفعل، حيث تتضمن مجموعة البناء صينية واحدة فقط.

والآن ستكون هذه الخطوة سهلة جداً، فقط تأكد من أن الفرن غير موصول بالكهرباء واحتفظ بمعلومات عن أماكن جميع المسامير.

نصيحة: الآن هو الوقت المناسب لتحديد الحواف الحادة داخل الفرن وحوله، ويمكنك وضع شريط لاصق عليها لتجنب جرح يديك أثناء العمل على الفرن.

خطوة 3 : إزالة وحدة التحكم القديمة

لضمان السلامة وتوفير مساحة لوحدة التحكم الجديدة يجب إزالة جميع الأجزاء غير الضرورية من الفرن، فقم بتحديد الأسلاك المستخدمة في عناصر التسخين، وسوف تحتاج إلى توصيلها بوحدات SSR في الخطوة 13، وعند قطع الأسلاك اتركها طويلة قدر الإمكان، حيث يجب أن تصل إلى وحدات SSR الخاصة بك، واحتفظ بأي أسلاك إضافية من الفرن، فهي أسلاك عالية الحرارة قد تكون مفيدة لاحقاً، ثم قم بإزالة وحدة التحكم العلوية لأنها المكان الذي ستمر منه الأسلاك إلى وحدة التحكم الجديدة.

خطوة 4 : إغلاق الفرن بإحكام

نصيحة: مهما بلغ حرصك فإن الغراء سينتشر في كل مكان، لذلك قم بارتداء ملابس قديمة وقم بتغطية سطح العمل بالكرتون والمناشف الورقية.

تأتي الأفران مع فجوات هوائية كبيرة تسمح بتسرب الهواء الساخن، وفي هذه الخطوة نقوم بإزالة اللوحة الخلفية للفرن، ثم إغلاق جميع الفجوات الموجودة، ثم إعادة تركيب اللوحة الخلفية.

نصائح:

  • يمكنك استخدام مصباح داخل الفرن لتحديد مواقع الفجوات.
  • عند فرد الغراء بإصبعك احذر من الحواف الحادة.

والآن قم بفرد حبات الغراء لإغلاق الفجوات بشكل أفضل، ولتسريع عملية تجفيف الغراء يتم إغلاق الزوايا الأمامية للفرن والفجوات حول عناصر التسخين أيضاً.

خطوة 5 : تجهيز مجموعة المرحلات (الريلاي)

يدعم نظام Controleo3 كلاً من المرحلات الميكانيكية (Mechanical Relays) ومرحلات الحالة الصلبة (SSR)، فإذا كنت لا تخطط لاستخدام الفرن بكثرة أو إذا كنت تعاني من ضيق الميزانية فيمكنك استخدام المرحلات الميكانيكية لكن احذر أن نقاط التلامس فيها تبلى مع الوقت، أما مرحلات الحالة الصلبة (SSR) فليس بها أجزاء متحركة، لذا فهي غير متأثرة بالصدمات أو الاهتزازات أو تغيرات الضغط الجوي، فهي تعمل بصمت ولا تسبب تداخلات كهربائية، كما أنها لا تنتج شرراً مما يجعلها مناسبة للبيئات الخطرة، فنحن نستخدم فقط مرحلات الحالة الصلبة عند بناء أفران إعادة التدفق.

وعند اختيار مرحلات SSR خذ بعين الاعتبار البيئة التي ستعمل فيها (حارة مع وجود مشتت حراري صغير نسبياً)، حيث يجب تقييم قدرة الـ SSR لمراعاة هذه الظروف، فعلى سبيل المثال عند استخدام SSR للتحكم في عنصرين تسخين بقوة 375 واط لكل منهما سيكون التيار المار: 2 * 375W / 110V = 7 أمبير، فاختر SSR بقدرة 20 أمبير لتكون في الجانب الآمن.

بعد ذلك يتم تثبيت المرحلات على صفيحة معدنية موصلة للحرارة، والجدير بالذكر أن النحاس يتميز بخصائص حرارية ممتازة، والألومنيوم جيد أيضاً، لذلك تستخدم هذه المعادن في المشتتات الحرارية ودوائر الكمبيوتر، أما الحديد فهو ليس الخيار الأفضل، فكل SSR يمكنه تحمل 5 أمبير دون الحاجة لمشتت حراري، وهنا نستخدم أقل من 7 أمبير لكل منها، وأثناء عملية إعادة التدفق ترتفع حرارة الـ SSR ولوحة الألومنيوم قليلاً.

وفي هذا المشروع يتم تركيب الـ SSR على صفيحة ألومنيوم مقاس 6×6 بوصة بسماكة 1/16 بوصة، فقم بتحديد طريقة تثبيت هذه الصفيحة داخل الفرن، وطريقة تركيب المرحلات عليها، ثم أبعد الصفيحة عن جدار الفرن وثبتها في أدنى مستوى ممكن (لأن الحرارة ترتفع لأعلى)، ثم ضع وسادة أو معجون موصل حراري بين الـ SSR وصفيحة الألومنيوم، ويمكنك استخدام المسامير البرشام أو الصواميل والبراغي للتثبيت مع التأكد من عدم وجود أجزاء مفكوكة قد تتحرك بالقرب من الأسلاك عالية الجهد.

نصائح:

  • تأكد من وصول جميع أسلاك الفرن إلى الـ SSR.
  • بالنسبة للأفران ذات الحمل الحراري: إذا كانت صفيحة الألومنيوم أصغر من المستخدمة هنا أو إذا كانت المرحلات تحمل تياراً أعلى، ففكر في إضافة تبريد فعال (مروحة تبريد) وغير فعال (مشتت حراري) لمنع ارتفاع حرارة الـ SSR.

بعد ذلك نقوم بعمل ستة ثقوب مقاس 3/16 بوصة لتركيب الـ SSR، وثقب 3/16 بوصة للرباط البلاستيكي (الخطوة 13)، وثقب 1/4 بوصة لمرور سلك عنصر التسخين السفلي، ثم قم بتقطيع الوسادة الحرارية الزرقاء إلى 4 قطع، بعد ذلك انزع الغطاء البلاستيكي من كلا الجانبين، ثم ثبتها خلف الـ SSR مع تقليمها لتناسب المساحة.

نصيحة: أزل أي نتوءات من الثقب الذي سيمر منه السلك، ويفضل مثقاب غاطس لهذا الغرض.

خطوة 6 : تجهيز مزود الطاقة

لقد قررنا تركيب مزود الطاقة 5 فولت الخاص بـ Controleo3 داخل الفرن، حيث تزداد حرارة حجرة التحكم (التي تحتوي على المرحلات ومزود الطاقة) أثناء عملية إعادة التدفق، لكنها لا تصل أبداً إلى درجة حرارة كافية لإتلاف مزود الطاقة أو إذابة الأسلاك المغلفة بـ PVC، بينما يجب استخدام أسلاك عالية الحرارة (مصنوعة من السيليكون أو الألياف الزجاجية) داخل الفرن وأي أسلاك تلامس جدران الفرن، ويمكن استخدام الأسلاك العادية المغلفة بـ PVC في حجرة التحكم.

يجب توصيل بعض الأسلاك بمزود الطاقة، فيتم تركيب الأسلاك بواسطة موصلات أنثى على شفرات مزود الطاقة ثم تغطيتها بأنبوب تقلص حراري، ولا تقص الأسلاك بعد، فيجب أن تكون بأطوال غير متساوية، ثم قم بقطع موصل الطاقة من النهاية.

نصيحة: قبل القيام بذلك، قد يكون من الجيد اختبار مزود الطاقة و Controleo3، فقم بفصل موصل الطاقة ثم قم بتجريد الأسلاك وثبتها في Controleo3.

خطوة 7 : تجهيز العلبة

حدد موقع تركيب Controleo3، وتأكد من أن باب الفرن لا يزال يمكن فتحه (لا تنسى قوس تثبيت محرك السيرفو)، وأن الفرن يمكن إعادة تجميعه.

نصيحة: ألقى نظرة على الخطوة 18 لترى كيف سيفتح السيرفو الباب، فإن هذا سيساعدك على تحديد مكان تركيب قوس السيرفو.

والآن يتم تثبيت السيرفو على العلبة باستخدام قوس سيرفو مخصص، ثم يتم أيضًا تثبيت صفيحة ألومنيوم تستخدم لربط Controleo3 بالفرن، وكما نعلم أن الرسومات الفنية التي توضح القياسات ستكون مفيدة، ولكن لا يعد أياً من هذه المواقع بالغ الأهمية، فإن الصور سوف تعطيك فكرة جيدة عن مكان كل شيء.

الثقب الموجود في العلبة مخصص لمرور الأسلاك، ويبدو أن مقاس 7/16 بوصة هو الحجم المناسب، فقم بمثقاب متدرج واصنع ثقبًا نظيفًا وجميلًا، علماً أن الثقوب في صفيحة الألومنيوم هي 9/64 بوصة للمسامير، و1/8 بوصة لتثبيت كل شيء بالفرن في الخطوة التالية.

ثم يتم تثبيت السيرفو على القوس باستخدام المسامير التي تأتي مع السيرفو، الجدير بالذكر أن هذه المسامير ضعيفة جدًا، لذا فكر في استخدام مسامير أخرى لديك، واعلم أن التركيب سوف يكونضيق جدًا، لذا ستحتاج إلى مفك براغي فيليبس بالحجم المناسب، وفكر في استخدام مثقاب لتوسيع الثقوب الأربعة في القوس إذا لزم الأمر، واحتفظ بمسمار M3 الأسود، فإنك سوف تحتاجه لتثبيت ذراع السيرفو في الخطوة 18، فقم بتركيبه في السيرفو لحفظه من الضياع.

نصيحة: لا تقلل من شأن الإدراك المكاني المطلوب لمعرفة مكان صفيحة الألومنيوم، فيمكن وضعها على اليسار أو اليمين، مواجهة للأعلى أو للأسفل، لكن هناك تركيبة واحدة فقط صحيحة.

خطوة 8 : حفر الثقوب

نصيحة: نأمل أن يكون الغراء جافًا بدرجة كافية الآن حتى لا تلتصق به برادة المعدن.

سيتم تثبيت عنصر التعزيز بواسطة مسامير حلقية مقاس 3/16 × 1.5 بوصة، والجدير بالذكر أن نهايات العنصر لا تسخن بقدر منتصفه، لذا يجب وضع المسامير الحلقية بالقرب من نهايات العنصر.

سوف تقوم بعمل 10 ثقوب كالآتي:

  • ثقب لأسلاك عنصر التعزيز إلى حجرة التحكم (7/32 بوصة).
  • ثقب للأسلاك من المسبار المزدوج الحراري إلى حجرة التحكم (3/16 بوصة).
  • ثقبان للمسامير الحلقية المستخدمة لدعم عنصر التعزيز (3/16 بوصة).
  • ثقبان للرباط البلاستيكي التي ستحمل مصدر الطاقة (7/32 بوصة).
  • ثقبان لتثبيت صفيحة SSR في مكانها (9/64 بوصة)، وقم بإزالة المسامير في ذلك الموقع أولاً.
  • ثقبان في الفرن لتركيب العلبة (1/16 بوصة).

بعد ذلك قم بتثبيت صفيحة SSR بإحكام على الفرن، وتجنب استخدام جدار الفرن كنقطة تثبيت، وتأكد من عدم ترك أي نشارة معدنية خلفك، ثم عند الانتهاء تأكد من أن أسلاك المزدوج الحراري وعنصر التعزيز تمر عبر الثقوب المخصصة لها.

نصائح:

  • استخدم مثقابًا غاطساً لإزالة النتوءات من الثقوب.
  • قاوم إغراء وضع غطاء الألياف السيراميكية البيضاء خلف صفيحة الألومنيوم في هذا الوقت، نعم فمن الأسهل القيام بذلك الآن، لكنك ستواجه غبار السيراميك لفترة طويلة.
  • يمكنك إزالة العلبة الآن وإعادة تركيبها مرة أخرى في الخطوة 14، ولكن ذلك يجعل تركيب العزل أكثر صعوبة.

خطوة 9 : عزل الجزء الداخلي للفرن

في هذه الخطوة نقوم بعزل الجزء الداخلي للفرن لمنع فقدان الحرارة عبر الجدران الاستانلس ستيل للفرن، فيتم أولاً وضع عازل Reflect-A-Gold الذي يتحمل درجات حرارة مستمرة تصل إلى 450°م (850° فهرنهايت)، حيث أن الهدف من هذا العزل هو تقليل فقدان الحرارة عبر باب الفرن وتقليل الكتلة الحرارية للفرن عن طريق الحد من الحرارة المفقودة في الهيكل الاستانلس ستيل، حيث يعمل Reflect-A-Gold عن طريق عكس الحرارة مرة أخرى إلى مصدرها.

تأكد من استخدام Reflect-A-Gold الأصلي وليس المنتجات المقلدة المتوفرة على المتاجر الإلكترونية، فإن خصائص العزل متشابهة جدًا، لكن اللاصق على هذه الأشرطة لا يتحمل درجات حرارة إعادة التدفق العالية كما هو موضح في الصور.

ولابد أن نقوم بوضع Reflect-A-Gold بأفضل جهد ممكن، دون تغطية الفرن بالكامل، حيث أن الفقد عبر الجدران الاستانلس ستيل غير المغطاة ضئيل (مساحة سطح صغيرة)، كما أن غطاء الألياف السيراميكية يعوض هذا الفقد بأكثر مما يكفي.

نصيحة: استخدم حبلًا مطاطيًا لإبقاء باب الفرن مفتوحًا أثناء وضع العزل.

يتم استخدام عازل الأرضيات والأنفاق Floor & Tunnel Shield II لتغطية معظم الجزء الداخلي للفرن، حيث يمكن لهذا العزل تحمل درجات حرارة مستمرة تصل إلى 950°م (1750°فهرنهايت)، وذلك لأن الألومنيوم يساعد (كونه موصلًا ممتازًا للحرارة) في امتصاص الحرارة من عناصر التسخين وتوزيعها بشكل متساوي في جميع أنحاء الفرن، ولكن يجب توخي الحذر عند وضع العازل Floor & Tunnel Shield II فوق العنصر العلوي، حيث يمكن أن يفشل أو يتلف اللاصق في درجات الحرارة العالية ويسقط العزل على العنصر العلوي ويشتعل (نحن قد اختبرنا ذلك بأنفسنا)، ولكن هناك 4 أشياء نقوم بها للتخفيف من هذه المشكلة:

  • استخدام قطعة كبيرة من العازل بحيث إذا فشل اللاصق الموجود مباشرة فوق العنصر يظل العزل ثابتًا في مكانه.
  • التأكد من ضغط العزل بقوة لضمان التصاق اللاصق وزيادة المسافة بين العنصر وسقف الفرن.
  • إدخال مسمار عبر العازل Floor & Tunnel Shield II كإجراء احتياطي.
  • تقييد طاقة العنصر العلوي إلى 75% افتراضيًا، مع إمكانية تعديل هذا الإعداد عبر ملف منحنى إعادة التدفق إذا لزم الأمر.

فلابد قبل نزع الغطاء الخلفي للعازل وتعريض اللاصق قم دائمًا بتجربة تركيب العازل Floor & Tunnel Shield II، وأفضل طريقة لوضعه هي عمل قطع في المنتصف ثم نزع الغطاء الخلفي ووضع القطعتين متباعدتين بحيث يكون الثلث الأوسط لاصقًا، ثم أدخل العزل في موضعه واضغط بقوة على الجزء الأوسط، وبعد ذلك يمكنك ثني الأطراف ونزع بقية الغطاء الخلفي ثم ضغط الأطراف لأسفل.

ويتم وضع أكبر قطعة من العازل Floor & Tunnel Shield II على أرضية الفرن.

نصائح:

  • (بالنسبة للأفران ذات الحمل الحراري): إذا كنت بحاجة إلى وضع قطعتين من العازل Floor & Tunnel Shield II بجوار بعضهما تذكر كيف ينقل الألومنيوم الحرارة، فيجب أن تمتد القطع من النقاط الساخنة (عناصر التسخين) إلى النقاط الباردة (الزوايا)، فعلى سبيل المثال، شريط بعرض 2 بوصة أسفل عنصر التسخين مباشرةً يكون عديم الفائدة لأن الحرارة التي يمتصها لن تتبدد.
  • قم دائمًا باختبار ملاءمة العازل Floor & Tunnel Shield II قبل تقشير الغطاء الخلفي.
  • في المساحات الضيقة (مثل أسفل العنصر العلوي)، من المفيد تعريض كمية أقل من اللاصق، مثل 1/2 بوصة.

ثم أضف فواصل (قطع صغيرة من العازل Floor & Tunnel Shield II) إلى الجزء الخلفي من الفرن، فإن ذلك سيمنع الصينية من الالتصاق بالجزء الخلفي للفرن، مما يحسن تدفق الهواء ويعطي نتائج أكثر ثباتاً.

نصيحة: استخدام عازل Floor & Tunnel Shield II كفواصل ليس أفضل فكرة، فهي لا تدوم جيدًا بعد مئات عمليات إعادة التدفق، فمن الأفضل استخدام مسمار صفيحة معدنية كبير، حيث يعمل رأس المسمار كفاصل، ولكن تأكد من تركيبه بمحاذاة صينية إعادة التدفق كما في الصورة التي توضح الشكل النهائي.

أخيراً لا تنسى إضافة مسمار (أو برشام) كإجراء احتياطي في حالة فشل اللاصق، واحتفظ بقطعة صغيرة من Reflect-A-Gold لعزل المنطقة المحيطة بالثرموكابل (المزدوج الحراري) (الخطوة 19).

خطوة 10 : تركيب عنصر التعزيز

عنصر التعزيز هو عنصر تسخين مقاوم بقدرة 350 واط/110 فولت يستخدم عادةً لتسخين القوالب، ويسهل عملية التركيب وجود مسمار حلقي واحد يثبت بإحكام على العنصر، لكن هذا ليس ضرورياً تماماً حيث سيتم تثبيت العنصر في مكانه بواسطة الأسلاك المثبتة بالغراء على جانب الفرن، ويمكنك تكبير أو تصغير حجم فتحة المسمار الحلقي باستخدام كماشة أو مطرقة.

ثم اصنع فتحة في العازل Floor & Tunnel Shield II باستخدام الثقوب التي صنعتها مسبقاً في الفرن كدليل، ويمكنك استخدام المخرز في ذلك، فهو الأداة المناسبة لهذه المهمة، لكن أي أداة حادة ستعمل أيضاً، فقم بإدخال العنصر عبر المسامير العينية ثم أدخل المسامير في الثقوب، وتأكد من تثبيت كل شيء بإحكام.

خطوة 11 : تركيب الثرموكابل (المزدوج الحراري)

مسبار مستشعر الحرارة من النوع K-Type معزول بألياف زجاجية ويستطيع قياس درجات حرارة تصل إلى 550°م، ويتم استخدام هذا المسبار تحديداً لأنه يحتوي على طرف خفيف الكتلة مما يجعله سريع الاستجابة لتغيرات درجة الحرارة، ويجب أن يقيس المزدوج الحراري درجة الحرارة التي تتعرض لها اللحامات، لذا فإن أفضل طريقة لتركيبه هي استخدام شريط ألومنيوم ولصقه مباشرة على اللوحة المراد إعادة تدفقها، فإن هذه الطريقة جيدة نظرياً، لكن عملياً لها بعض القصور، حيث يصعب وضع المسبار على اللوحة الإلكترونية (حتى لوحة الدوائر المطبوعة الإضافية) والحصول على نتائج متسقة، حيث قد يكون الثرموكابل فوق ثقب أو فتحة في اللوحة، أو قد يكون هناك فجوة هوائية صغيرة بينه وبين اللوحة، كما أن هناك خطراً دائماً من اصطدام المكونات عند محاولة وضع المزدوج الحراري.

ولكن هناك طريقة أفضل من ذلك، وهي نظراً لأن الكتلة الحرارية للفرن تظل ثابتة إلى حد كبير بين كل عملية إعادة تدفق وأخرى، فمن الأفضل وضع المزدوج الحراري في موقع يعكس درجة حرارة اللوحة بعيداً عن الحرارة المباشرة من عناصر التسخين، فقد قمنا ببناء أفران وإجراء عمليات إعادة تدفق باستخدام كلا الطريقتين، ونوصي بهذه الطريقة دون تحفظ.

يجب أن يكون لديك 3-4 بوصات من المزدوج الحراري (الثرموكابل) داخل الفرن.

نصيحة: قم باستخدام شريط لاصق للتغطية لتثبيت المزدوج الحراري في مكانه حتى يجف الغراء، ويجب إزالة هذا الشريط قبل إغلاق الفرن وإلا سيحترق.

خطوة 12 : إغلاق الفتحات

هذه هي آخر مرحلة لاستخدام الغراء، فقم بإغلاق الفتحات حول المزدوج الحراري (الثرموكابل) وأسلاك عنصر التعزيز، ولا تنسى إزالة الشريط اللاصق بعد جفاف الغراء.

خطوة 13 : توصيل الأسلاك ذات الجهد العالي

من الضروري القيام بتوصيلات الجهد العالي بشكل صحيح، فإذا كان الفرن الخاص بك يعمل بجهد 220 فولت فقد تكون عناصر التسخين موصلة على التوالي وليس على التوازي، فإذا لم تكن واثقاً بنسبة 100% في التعامل مع الكهرباء يرجى استشارة فني كهرباء، كما يمكنك أيضاً طرح الأسئلة باستخدام نموذج الأسئلة أدناه.

يتم توصيل السلك الساخن "الحار" إلى كل من وحدات SSR وإلى مزود الطاقة 5 فولت، ويتم توصيل السلك البارد "المحايد" إلى أحد طرفي كل عنصر تسخين وكذلك إلى مزود الطاقة 5 فولت، والطرف الآخر من كل عنصر تسخين يتم توصيله أيضاً بوحدة SSR، وقم باستخدام أربطة بلاستيكية للحفاظ على تنظيم الأسلاك.

نصائح:

  • قم بتسمية وحدات SSR لمعرفة أي منها يتحكم بأي عنصر تسخين.
  • إذا احتجت إلى المزيد من الأسلاك يمكنك أخذ بعضها من عنصر التعزيز أو من السلك الأزرق السيليكوني.

خطوة 14 : توصيل الأسلاك ذات الجهد المنخفض

الأسلاك القادمة من الفرن هي:

  1. السلك من مزود الطاقة 5 فولت.
  2. الأسلاك لـ 3 وحدات SSR، حيث أن المرحلات لها موجب مشترك، لذلك نستخدم سلكاً رباعي الموصلات لـ 3 وحدات SSR، ولن يحمل السلك تياراً عالياً (بحد أقصى 10 مللي أمبير عند 5 فولت لكل SSR)، لذا يمكن حتى استخدام سلك رفيع مثل كابل USB، وتحتاج المرحلات الميكانيكية إلى حوالي 50 مللي أمبير عند 5 فولت لكل منها، لذا مرة أخرى لا يلزم أن يكون السلك ذو سمك ثقيل.
  3. أسلاك الثرموكابل (المزدوج الحراري).

وهنا يقوم المزدوج الحراري بتوليد جهد صغير جداً بناءً على درجة حرارة الفرن، فإن مرور المزدوج الحراري بالقرب من أسلاك التيار المتردد عالي الجهد سيسبب تشويشاً في قراءة درجة الحرارة، فحافظ على أكبر مسافة ممكنة بين أسلاك الجهد العالي والمنخفض، وتأكد من وجود هذه المسافة خلف صفيحة الألومنيوم الخاصة بوحدات SSR أيضاً، حيث قد يلامس المزدوج الحراري أحياناً أسلاك عناصر التسخين العلوية أو السفلية.

نصيحة: يوضح هذا الدليل أن Controleo3 والمزدوج الحراري يعملان بشكل عائم بالنسبة إلى هيكل الفرن والأرضي، فإنه في 99% من الحالات يعمل هذا بشكل جيد، ومع ذلك في بعض الحالات تتراكم الكهرباء الساكنة على المزدوج الحراري مما يجعل شريحة MAX31856 تبلغ عن خطأ في الجهد الزائد/الناقص ولا يعرض Controleo3 درجة حرارة الفرن، فإن لمس طرف المزدوج الحراري بإصبعك يزيل الكهرباء الساكنة والخطأ طوال جلسة إعادة التدفق، وفي المرة القادمة التي تشغل فيها الفرن قد تواجه المشكلة نفسها مرة أخرى، فإنها ليست مشكلة كبيرة، ومع ذلك يمكن حل هذه المشكلة بتوصيل المزدوج الحراري بالأرضي، وللقيام بذلك قم بتوصيل أرضي الهيكل بالسالب لمزود الطاقة (5 فولت) باستخدام مقاومة 100 كيلو أوم، ويمكن القيام بذلك إما عن طريق توصيل أسلاك مزود الطاقة 5 فولت بالقرب من مزود الطاقة أو عن طريق تمرير سلك آخر من أرضي الهيكل إلى طرف التوصيل السالب 5 فولت في Controleo3.

وبالنسبة لأسلاك الجهد المنخفض سنستخدم كل موصل كما يلي:

  • مخرج Controleo3 1 = السلك الأسود = SSR للعنصر السفلي.
  • مخرج Controleo3 2 = السلك الأزرق = SSR للعنصر العلوي.
  • مخرج Controleo3 3 = السلك الأصفر = SSR لعنصر التعزيز.
  • مخرج Controleo3 "+" = السلك الأحمر = الموجب المشترك لجميع وحدات SSR.

والآن قم بتمرير الأسلاك عبر الحلقة المطاطية ومن خلال الغلاف المضفر، وللحفاظ على الأشياء مرتبة وآمنة نقوم باستخدام 10 بوصات من الغلاف المضفر 1/4 بوصة مع أربطة بلاستيكية.

نصائح:

  • يتم توفير غلاف مضفر أبيض أطول أيضاً، إذا كنت تفضل ذلك.
  • الصورة الثالثة أدناه تظهر أفضل طريقة لتمرير الأسلاك عبر الحلقة المطاطية والعلبة.
  • تأكد من أن سلك المزدوج الحراري ليس قريباً من أسلاك الجهد العالي.

خطوة 15 : توصيل Controleo3

الآن سنقوم بتوصيل الطاقة وإشارة الحرارة إلى لوحة Controleo3، والخبر السار هو أن هذه اللوحة تحتوي على حماية ضد التوصيل العكسي للقطبية، ولكن مع ذلك لا تقم بعكس أسلاك الطاقة، والخبر السار الآخر هو أنك لن تتسبب بأي ضرر حتى لو عكست أسلاك المزدوج الحراري، فإذا تم عكسها فإن درجة الحرارة ستنخفض عندما يجب أن ترتفع أو العكس.

ولكن تجنب ثني الأسلاك بشكل متكرر بعد نقطة انكسارها، ونأمل أن تكون قد تركت أسلاكك طويلة بما يكفي بحيث يمكنك تجريدها مرة أخرى إذا لزم الأمر.

ثم قم بإزالة الغشاء البلاستيكي الواقي لشاشة LCD.

نصائح:

  • قد يسمح برد حافة اللوحة بالقرب من منفذ USB ببروز المنفذ بشكل أكبر.
  • قم بفك جميع مسامير التوصيل التي تخطط لاستخدامها الآن.
  • انتبه لعدم وجود أي أسلاك متطايرة عند إدخال الأسلاك في موصلات البراغي.

الاختبار الأول: التحقق من مصدر 5 فولت والمزدوج الحراري

تأكد من سلامة توصيلات الجهد العالي ثم قم بتوصيل الفرن بالكهرباء، ويجب أن يستقبل Controleo3 الطاقة ويبدأ العمل خلال 3 ثواني، وانظر إلى قراءة درجة الحرارة على الشاشة حيث يجب أن تعرض درجة حرارة الغرفة (حوالي 25°م)، ثم ضع يدك بحذر داخل الفرن والمس طرف المزدوج الحراري حيث يجب أن ترتفع درجة الحرارة، وإذا كان اتجاه تغير درجة الحرارة غير صحيح فقم بعكس السلك الأحمر والأخضر.

تنبيه هام: افصل الفرن عن الكهرباء عند الانتهاء

نصائح:

  • إذا لم تظهر درجة الحرارة في البداية ولكنها ظهرت بعد لمس طرف المزدوج الحراري فمن المحتمل أن المزدوج يلتقط شحنة كهروستاتيكية، فحاول زيادة المسافة بين سلك المزدوج الحراري وأسلاك الجهد العالي، أو فكر في إضافة مقاومة 100 كيلو أوم كما هو موضح في الخطوة رقم 14.
  • قم بالتقاط صورة لتوصيلات الأسلاك الخاصة بك لاستخدامها كمرجع لاحقاً.

إكمال التوصيلات

قم بتركيب الأسلاك الأربعة المتبقية في Controleo3 وأغلق العلبة، ولكن انتبه لمنفذ USB فيجب إدخاله أولاً، وعند وضع الغطاء على العلبة احرص على عدم شد المسامير أكثر من اللازم، فقد يضغط الغطاء على شاشة اللمس (تاتش) ويتداخل مع قراءات اللمس.

نصيحة: يمكنك استخدام الحلقات المطاطية التي تأتي مع السيرفو كفواصل بين الغطاء البلاستيكي الأسود ولوحة Controleo3، فقد يمنع هذا الغطاء من لمس الشاشة والتسبب في مشاكل اللمس.

مخرجات الإختبار عند درجة حرارة 26.95 درجة مئوية:

المخرج 1 مغلق

هناك ستة مخارج للتحكم في المرحلات المتصلة بالمراوح أو عناصر التسخين، وهنا يمكنك تشغيل وإيقاف المخارج بشكل فردي لضمان توصيلها بشكل صحيح وعملها بشكل صحيح.

الاختبار الثاني: التحقق من عمل SSR

من قائمة الإعدادات اضغط على "Test" ثم زر "Turn On"، فيجب أن يقوم هذا الزر بتشغيل وإيقاف العنصر السفلي، فقم بمراقبة مؤشر LED على SSR وتابع العنصر، فمن المتوقع سماع بعض الأزيز من العناصر عندما تبدأ بالتسخين، حينها قم بتشغيل وإيقاف الطاقة حتى تتأكد من أن العنصر السفلي يعمل كما هو متوقع.

بعد ذلك اضغط على السهم الأزرق في الزاوية اليمنى السفلى من الشاشة للانتقال إلى المخرج 2، والذي يجب أن يكون العنصر العلوي، وتأكد من عمله ثم انتقل إلى المخرج 3 (عنصر التعزيز)، حيث يجب أن ترى درجة الحرارة ترتفع مع توليد العناصر للحرارة.

تنبيه هام: افصل الفرن عن الكهرباء عند الانتهاء

خطوة 16 : إضافة بطانية ألياف السيراميك

تتميز ألياف السيراميك بأنها دقيقة وحادة جداً رغم أنها لا تخترق الجلد السميك، إلا أنها قد تسبب تهيجاً للأنسجة الرقيقة مثل العينين والأنف والرئتين، ولكن باتخاذ الاحتياطات اللازمة لن تواجه أي مشاكل، كما تتمتع هذه البطانية بخصائص عزل مذهلة، حيث يبقى سطح الفرن العلوي بالكاد دافئاً أثناء عملية إعادة التدفق.

نقاط مهمة يجب مراعاتها:

  • لا تفتح غلاف بطانية ألياف السيراميك إلا قبل استخدامها مباشرةً.
  • نظف مساحة العمل فوراً بعد تركيب البطانية وإغلاق الفرن.
  • ارتدي قناعاً للوجه (نوصي باستخدام أقنعة N95) إن أمكن.
  • احرص على ارتداء أحذية (نفضل الصنادل التي يمكن غسلها بسهولة بعد الاستخدام).
  • تجنب لمس عينيك أو شفتيك أو أذنيك أثناء العمل.
  • أبعد المشروبات عن منطقة العمل، واذهب إلى الحمام قبل البدء.
  • اعمل في بيئة خالية من التيارات الهوائية (لا تستخدم المراوح).
  • تحرك ببطء لتقليل تطاير الغبار.
  • تأكد من وجود جميع الأدوات والأجزاء بالقرب منك (ستحتاج لإغلاق الفرن أيضاً).
  • أبعد الحيوانات الأليفة والأطفال وأفراد العائلة عن منطقة العمل.
  • استحم فوراً بعد الانتهاء من العمل مع البطانية واغسل ملابسك.

هل تشعر بالقلق؟ لا داعي لذلك، فإن التعامل مع ألياف السيراميك سهل طالما اتخذت بعض الاحتياطات.

نصائح إضافية:

  • الألياف السيراميكية تتلف المقصات بسرعة، لذا استخدم مقصاً قديماً لا تمانع في إتلافه.
  • بدلاً من قص البطانية يمكنك تعديل غطاء الفرن، فقد استخدم أحد الزملاء أداة دريمل، ولكن يمكنك أيضاً استخدام قواطع القصدير.

خطوة 17 : إغلاق الفرن

حسناً، حظاً موفقاً، يبدو أن تسامح التصنيع لهذه الأفران دقيقة جداً، ولن يكون تجميعها مجدداً أمراً سهلاً، لكن على الأقل أنت تعلم أن ذلك ممكن، لأنك كنت قد فككتها بنفسك.

نصائح مهمة:

  • قبل إغلاق الفرن، تحقق جيداً من عدم وجود صواميل أو براغي أو أسلاك أو برادة معدنية مفكوكة.
  • استخدم أربطة بلاستيكية لتثبيت الأسلاك في مكانها.
  • تأكد من أن المسامير التي ستقوم بتركيبها لن تخترق أي أجزاء قمت بتركيبها حديثاً.
  • تأكد من إزالة جميع الأشرطة اللاصقة لأنها ستحترق في درجات الحرارة العالية.
  • قد ترغب في التقاط بعض الصور لتحفتك الفنية قبل الإغلاق النهائي.

خطوة 18 : ضبط إعدادات Controleo3 وإتمام تركيب سيرفو الباب

أولاً قم بتشغيل الفرن، ثم انتقل إلى قائمة الضبط (الضبط -> الإعداد) (Settings -> Setup)، ثم قم بتكوين المخارج كما قمت بتوصيلها في الخطوتين 14 و15، ثم تابع التنقل بين شاشات الإعداد حتى تصل إلى إعداد "وضع فتح الباب".

يجب أن يظهر الرقم 90°، وهي النقطة الوسطى لحركة السيرفو، فإذا لم يعرض هذا الرقم اضغط على زر "+" أو "-" حتى تصل إليه، ثم قم بتثبيت ذراع السيرفو على قرص السيرفو باستخدام أربعة مسامير M3، ثم ثبت الذراع في الموضع الذي تعتقد أنه سيكون نقطة المنتصف لحركته.

والآن خذ قطعة ألومنيوم مقاس 3 بوصات × 1/2 بوصة وقم بحفر فتحتين فيها باستخدام مثقاب 1/8 بوصة، ثم قم بثنيها بزاوية 90° كما هو موضح في الصور، ثم ثبتها مؤقتاً بمقبض الفرن باستخدام شريط لاصق أثناء تجربة حركة الفتح/الإغلاق (عن طريق التبديل بين شاشتي "وضع فتح الباب" و"وضع إغلاق الباب") قم بحفر فتحتين صغيرتين في مقبض الفرن باستخدام مثقاب 1/16 بوصة أو 5/64 بوصة ثم ثبت قطعة الألومنيوم على المقبض، ويجب أن يفتح باب الفرن حوالي 1 بوصة، وهو ما يكفي لتوفير التبريد الكافي بعد إتمام عملية إعادة التدفق.

ملاحظة: يقوم سيرفو الباب بالتحرك تلقائياً إلى وضع الإغلاق عند تشغيل الفرن، فعادةً ما يفتح الباب ببطء بعد الوصول إلى أقصى درجة حرارة، ثم يُغلق مرة أخرى عندما تصل درجة حرارة الفرن إلى 50°م، ويمكنك تغيير هذا السلوك من خلال ملف تعريف إعادة التدفق إذا لزم الأمر.

خطوة 19 : إضافة آخر جزء من العزل

والآن نأمل أن يكون الغراء حول المزدوج الحراري قد جف تماماً الآن، فإذا كان ذلك فقم بوضع قطعة من Reflect-A-Gold على جدار الفرن، وثبت المزدوج الحراري في الموضع الموضح في الصور، والجدير بالذكر أن الموضع الدقيق ليس مهماً بقدر أهمية ثباته بين عمليات إعادة التدفق لضمان نتائج متسقة.

نصيحة: إذا كان لديك أي قطع متبقية من Reflect-A-Gold يمكنك وضعها على الجدران الاستانلس ستيل للفرن الآن.

خطوة 20 : إضافة سدادة الباب

لوقف تسرب الهواء عبر الباب نقوم بتثبيت حشية شواء نومكس المقاومة للحرارة العالية حول إطار الباب (ولكن ليس في الجزء السفلي)، ويجب قطع حشية Nomex إلى نصفين طولياً، ثم انزع الشريط اللاصق الخلفي لتظهر المادة اللاصقة التي تثبت الحشية على الفرن.

نصيحة: استخدم حشية Nomex إما سوداء أو بيضاء.

خطوة 21 : تركيب صينية لوحات الدوائر المطبوعة (PCB Tray)

تعتبر صينية لوحات الدوائر أهم جزء في فرن إعادة التدفق، فإن التوزيع الجيد للحرارة هو العامل الأساسي لنجاح عملية إعادة التدفق، وهذه الصينية هي الأهم في هذه المعادلة، فإن الصواني التي تأتي مع الأفران عادةً ما تكون مصنوعة من الاستانلس ستيل، وهو كما تعلم ليس الخيار الأمثل.

في هذا الفرن نستخدم صفيحة ألومنيوم من نوع 5052 بسمك 1/32 بوصة ومقاس 8×10.625 بوصة، فإن هذا السمك هو الأمثل، حيث أن أي سمك أكبر من ذلك سيضيف كتلة حرارية غير مرغوب فيها، وأي سمك أقل سيقلل من متانة الصينية، فإن أي معدن ذو موصلية حرارية جيدة سيعمل بشكل مناسب.

وهناك خيار آخر جيد خاصة للأفران ذات الحمل الحراري، وهو استخدام الرف الأصلي للفرن ولكن مع إزالة معظم الأسلاك لتقليل الكتلة الحرارية، ويمكن وضع صفيحة رقيقة من الألومنيوم أو النحاس مباشرة على هذا الرف المعدل، حيث تحتاج الأفران ذات الحمل الحراري إلى تدفق هواء جيد حول الصفيحة المعدنية، لذا يمكن عمل فتحات حول الحواف إذا لزم الأمر.

نصيحة مهمة: تأكد من وجود تدفق هواء حول الصينية، وإلا لن يتمكن Controleo3 من تحديد كمية الحرارة القادمة من أسفل الفرن بدقة.

خطوة 22 : تشغيل دورة التعلم

يستخدم نظام Controleo3 خوارزمية PID لمتابعة منحنى إعادة التدفق، والجزء الأصعب في خوارزمية PID هو ضبط الثوابت لتعمل بكفاءة مع الفرن الخاص بك، وهنا تأتي دورة التعلم في Controleo3، حيث تقوم بإجراء بعض الاختبارات على الفرن لتحديد الطاقة والزمن اللازمين لضبط درجة الحرارة، وتستغرق هذه الدورة حوالي ساعة واحدة.

من النتائج الأخرى لهذه الدورة أنها ستخبرك بمدى جودة بناء فرن إعادة التدفق الخاص بك، فإذا كان أداء الفرن ضعيفاً، فقد تتمكن من تحسينه.

يجب تشغيل دورة التعلم مع وجود الحمل المعتاد في الفرن أثناء إعادة التدفق، أو بمعنى آخر يجب أن تكون صينية الألومنيوم داخل الفرن، ويمكنك إضافة لوحة أو لوحتين إذا أردت.

تحذير هام: يجب دائماً استخدام الفرن في منطقة جيدة التهوية، حيث أنه في البداية ستصدر بعض الغازات من المواد اللاصقة المستخدمة في العزل، كما ستصدر أبخرة من المكونات الإلكترونية واللوحة نفسها وسائل اللحام فلوكس الموجود في معجون اللحام.

وإذا كنت ترغب في مراقبة أداء الفرن يمكنك تثبيت برنامج Arduino's Serial Monitor على جهاز الكمبيوتر الخاص بك ومراقبة رسائل الحالة باستخدامه.

نصيحة: استخدم الفرن دائماً في منطقة جيدة التهوية.

خطوة 23 : تشغيل بعض دورات الاختبار

استخدم لوحات دوائر إلكترونية غير مرغوب فيها ومكونات لا تحتاجها، فقم بوضع بعض معجون اللحام على اللوحات وبعض المكونات، ثم قم بإجراء اختبار بسيط وهو "اختبار المكثف الأصفر" كما هو موثق في تحديث Kickstarter، لكن الطريقة الأفضل هي استخدام ملصقات اختبار الحرارة.

خطوات الإختبار:

  • أولاً قم بوضع اللوحات في شبكة 3×3 على صينية الفرن، فإن هذا سيساعدك على تحديد أي نقاط ساخنة أو باردة في الفرن، وعادةً ما تكون الزوايا أبرد قليلاً والمنتصف أسخن قليلاً.
  • قم بعملية إعادة تدفق وافحص كل لوحة على حدة، فهل كانت الحرارة كافية لحدوث إعادة التدفق، ولكن لم تكن كبيرة لدرجة تسبب تشوه اللوحات أو احتراق المكونات؟

إذا كنت لا تستخدم سيرفو الباب:

  • عندما يطلب منك أثناء التعليمات فتح باب الفرن فقم بفتحه قليلاً.
  • احذر من تجاوز معدل التبريد 6°م/ثانية، فإن المعدل الأمثل هو 2°م/ثانية.
  • عندما تصل درجة حرارة الفرن إلى 100°م يمكن إخراج اللوحات، لكن يمكنك تركها لفترة أطول حتى لا تحتاج إلى قفازات للتعامل معها.

خطوة 24 : إنشاء ملفات تعريف خاص بك

يمكنك إنشاء ملفات تعريف إعادة تدفق مخصصة باتباع هذا الدليل.

خطوة 25 : نصائح لاستخدام Controleo3

إليك بعض النصائح لتحقيق أقصى استفادة من نظام Controleo3:

  1. التقاط لقطة شاشة

اضغط ثلاث مرات على الزاوية العلوية اليسرى من الشاشة لالتقاط لقطة، فإذا كانت هناك بطاقة SD سيتم حفظ صورة الشاشة عليها، وتستغرق عملية الحفظ حوالي 10 ثواني، وسيتجمد النظام خلالها (تجنب فعل ذلك أثناء عملية إعادة التدفق)، وسوف تسمع صوت صفير كل ثانية للإشارة إلى أن العملية جارية.

  1. الشاشة اللمس

قد تم معايرة شاشة اللمس مسبقاً أثناء الاختبار النهائي، فإذا شعرت بعدم الدقة يمكنك إعادة المعايرة عبر: الضبط -> الإحصائيات -> إعادة تعيين -> معايرة اللمس (Settings -> Stats -> Reset -> Touch Calibration)، وللحصول على دقة أفضل استخدم القلم.

وإذا توقفت الشاشة عن الاستجابة حاول فك براغي غطاء العلبة أو إزالته تماماً، فقد يكون الضغط على الشاشة هو السبب.

  1. الضغط المطول

يدعم النظام وظيفة الضغط المطول، فمثلاً عند ضبط درجة حرارة الخبز اضغط مطولاً على زر "+" لزيادة درجة الحرارة بسرعة.

  1. التبديل بين درجة مئوية / فهرنهايت

تظهر درجات حرارة إعادة التدفق دائماً بالدرج المئوية، لكن يمكنك النقر على درجة الحرارة في الزاوية العلوية اليمنى للشاشة لرؤيتها بالفهرنهايت.

  1. إزالة بطاقة SD

لا يحتاج النظام إلى الضغط على زر "إخراج" بطاقة SD قبل إزالتها، حيث تتم عمليات القراءة/الكتابة مباشرةً بدون تخزين مؤقت، فقد يبدو هذا غريباً، لكنك ستعجبك هذه الميزة.

  1. معلومات خلف الكواليس

هناك الكثير من العمليات التي تحدث خلف الكواليس أكثر مما يتم عرضه على الشاشة، حيث يقوم نظام Controleo3 بإرسال معلومات تقنية بشكل مستمر عبر منفذ USB، ولمشاهدة هذه البيانات قم بتوصيل كابل USB بين الفرن وجهاز الكمبيوتر الخاص بك، ثم قم بتشغيل برنامج Arduino Serial Monitor (المراقب التسلسلي لأردوينو)، ثم اقرأ البيانات التي يرسلها النظام، والتي تشمل تفاصيل أداء الفرن، ودرجات الحرارة، وسجل الأحداث.

  1. استكشاف مشاكل إعادة التدفق وإصلاحها

إذا اختفت قراءة الحرارة أحياناً عند التشغيل، فقد تحتاج لإضافة مقاومة 100 كيلو أوم كما هو موضح في الخطوة رقم 14.

خطوة 26 : الأفكار النهائية

عملية إعادة التدفق

هناك العديد من الأدلة المتاحة على الإنترنت توضح كيفية تنفيذ هذه العملية، ويمكنك العثور عليها بسهولة عبر البحث على يوتيوب أو الإنترنت.

اللوحات الإلكترونية ومعجون اللحام

شركة OSHPark تنتج لوحات إلكترونية عالية الجودة مع تسليم سريع، بالنسبة لمعظم لوحات النماذج الأولية استخدام استنسل فإنه يقلل وقت التجميع ويحسن جودة اللحام، مما يقلل الحاجة لإعادة العمل، ونحن نفضل استخدام استنسل ستانلس ستيل، ولدينا تجارب ناجحة مع OSH Stencils، وللكميات الكبيرة، نطلب عادةً من .PCBWay

ونحن نستخدم شخصياً معجون Chip Quik SAC305 الخالي من الرصاص ونحن راضون عن النتائج، حيث أنه حسب التعليقات التي تلقيناها فإن أي معجون خالي من الرصاص من النوع "No-Clean" يعطي نتائج مماثلة، ولكن انتبه لتاريخ الصلاحية، فإن معجون اللحام يفقد جودته بمرور الوقت، خاصةً الفلوكس الموجود داخله، فقم بحفظه في الثلاجة حسب تعليمات الشركة المصنعة.

وبالنسبة للمكونات ذات المسافات الدقيقة وخاصة BGA، استخدم المعجون الأكثر جودة، أما بالنسبة للتصاميم ذات التردد المنخفض والمكونات الكبيرة فيمكنك استخدام معجون أرخص أو أقدم.

نظرة على منحنى إعادة تدفق معجون اللحام

تحاول شركات تصنيع معجون اللحام تسويق منتجاتها لشركات التصنيع التي تستخدم أفران نفقية (ذات السير الناقل)، فإن الوقت هو المال بالنسبة إليهم، لذلك تظهر الرسوم البيانية عادةً أقصر مدة لإعادة التدفق في ظروف مثالية.

كما أن جميع كتيبات البيانات تشير إلى أن "هذا الرسم البياني هو نقطة بداية تحتاج إلى تحسين حسب العملية".

تذكر أيضاً أن الفرن الخاص بك لا يسخن فوراً عند تشغيله، لذلك من الأفضل مقارنة الرسوم البيانية عند درجة حرارة أساسية 50°م أو 75°م، فإن قضاء وقت أطول في درجات حرارة منخفضة لا يؤثر سلباً على العملية.

تحسين أداء الفرن الخاص بك

قد يحقق الفرن الخاص بك نتائج مثالية من أول مرة، لكنه غالباً سيحتاج لعدة تجارب ضبط، ونحن ننصحك بتحليل أرقام أداء الفرن بدقة، وقد تحتاج لتعديل ملف الإعدادات ليناسب معجون اللحام والفرن الخاص بك.

البرمجيات مفتوحة المصدر

كود نظام Controleo3 مفتوح المصدر، لذا إذا كنت ترغب في تطويره أو تحسينه سنكون سعداء بمشاركة جهودك مع مستخدمينا.

والآن تهانينا، لقد انتهيت من بناء فرن إعادة التدفق الخاص بك.

إذا كان لديك أي اقتراحات لتحسين هذا الدليل، يُرجى إعلامنا.

شاركنا رأيك في هذا الدليل.

فنحن نرحب بملاحظاتك وتجربتك لمساعدتنا على تحسين المحتوى وفقاً لاحتاجاتكم.

لا توجد تعليقات حتي الآن.
تسجيل الدخول مطلوب

يجب عليك تسجيل الدخول لإضافة تعليق.

تسجيل الدخول