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5000 円で作るリフロー装置

2022-08-23

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設計

• サーミスタで温度を計測しフィードバック制御する

• 温度プロファイルの設定 UI は、React で実装する
• Web Serial API を使ってブラウザと Arduino でシリアル通信する
• リアルタイムで温度のグラフを表示する

回路

カプトンテープ

制御

温度制御

• トライアックがゼロクロス
  • → 最大でも 50/60Hz の制御
  • とりあえず PI 制御でいいかな
  • 分岐予測器みたいなオートマトンを使った ON/OFF 制御でもよさそう
    • 離散化した PI 制御と等価になりそう

温度計測

• サーミスタの特性
  • データシート

\[ R(T) = R_0 \exp \l[ B \l( \f{1}{T} - \f{1}{T_0} \r) \r] \]

\[ V(T) = V_0 \f{R_P}{R(T)+R_P} \]

• 基準温度：\(T_0=298 \rm{K} (25°C)\)
• 基準抵抗：\(R_0=10000 \Omega\)
• B 定数：\(B=4126 \rm{K}\)
• 分圧抵抗：\(R_P=47 \Omega\)
• 全電圧：\(V_0=5\rm{V}\)

温度逆算

\[ R(T) = R_P \l(\f{V_0}{V(T)}-1\r) \]

\[ \f{1}{T} = \f{1}{B} \ln\l(\f{R(T)}{R_0}\r) + \f{1}{T_0} \]

\[ T = \l\{\f{1}{B} \ln\l[\f{R_P}{R_0}\l(\f{V_0}{V(T)}-1\r)\r] + \f{1}{T_0}\r\}^{-1} \]

1. ADC の値\(V_A\)から

\[ X = \f{47}{10000}\f{1024-V_{A}}{V_{A}} \]

2. 対数を取る

\[ Y = \ln X \]

対数関数は \(X\sim 0.01\) のまわりで近似したものを使う

3. 温度を得る

\[ \f{1}{T}=\f{Y}{B} + \f{1}{T_0} \]

温度プロファイル

1. △ 2 ~ 3 °C/sec
2. 150 ~ 175 °C / 60 ~ 120 sec
3. △ 4 °C/sec
4. 250 °C / 60 ~ 90 sec
5. ファンで急冷

温度プロファイルのフォーマット

例

UX

1. GUI でプロファイル指定
2. RUN ボタン押す
3. 温度制御開始
4. 温度モニタリング

通信方式

実行命令

• 温度プロファイルを送信することでリフローを開始する
• フォーマットは、

停止命令