Самодельный верхний нагреватель инфракрасной станции. Инфракрасная паяльная станция, обзор ик паяльных станций

Внимание! Данная статья предназначена только для ознакомительных целей, и к сборке не рекомендуется! Там же скачиваем обновленные версии прошивок для станции первой версии.

При ремонте материнских плат связанных с заменой BGA компонентов не обойтись без инфракрасной паяльной станции! Китайские станции качеством не блещут, а качественные ИК паяльные станции стоят не дешево. Выход - собрать самому паяльную станцию. Стоимость компонентов для сборки станции не превышает 10 тысяч рублей. Не смотря на дешевизну - самодельная ИК станция надежно себя зарекомендовала в ремонте материнских плат. Контроллер обеспечивает точное соблюдение термопрофиля, что является важным фактором во время замены BGA компонентов.

Описание конструкции

Станция состоит из контроллера управления, нижнего подогрева, верхнего нагревателя.

Контроллер двухканальный. К первому каналу можно подключить термопару или платиновый терморезистор. Ко второму каналу подключается только термопара. 2 канала имеют автоматический и ручной режим работы. Автоматический режим работы обеспечивает поддержание температуры 10-255 градусов через обратную связь с термопар или платинового терморезистора (в первом канале). В ручном режиме мощность в каждом канале можно регулировать в диапазоне 0-99%. В памяти контроллера заложено 14 термопрофилей для пайки BGA. 7 для свинецсодержащего припоя и 7 для безсвинцового припоя. Термопрофили указаны ниже. При желании их можно изменить (исходник в архиве).

Для безсвинцового припоя максимальная температура термопрофиля: - 8 термопрофиль - 225C о, 9 - 230C о, 10 - 235C о, 11 - 240C о, 12 - 245C о, 13 - 250C о, 14 - 255C о

Если верхний нагреватель, не успевает прогревать согласно термопрофилю, то контроллер становится на паузу и ждет пока не будет достигнута нужная температура. Это сделано для того, чтобы адаптировать контроллер для слабых нагревателей, которые прогревают долго и не успевают за термопрофилем.

Контроллер так же можно использовать в качестве регулятора температуры, например, во время сушки или запекания паяльной маски (в духовке, в которую помещена термопара), или прочих случаях, где требуется точное поддержание температуры.

Принципиальная схема контроллера

Далее приведены фото контроллера. Блок питания использовал от ноутбука, которое переделал на напряжение 12 Вольт. В качестве гнезда для термопар использовал usb гнездо с кусочками текстолита, которое припаяно к передней панели, смотрим фото. Охлаждение активное, я использовал термотрубку от охлаждения ноутбука. К термотрубке феном припаял медную пластину, на которую будут установлены элементы для охлаждения. Можно использовать охлаждение процессора от системного блока, но тогда габариты устройства увеличатся.

Нижний подогрев изготовлен из галогенового обогревателя на 3 лампы общей мощностью 1,2 кВт. Из обогревателя демонтируется основание со светоотражателем и защитной сеткой. Корпус для нижнего подогрева я изготовил из изогнутой листовой жести(конька оцинкованного), который вырезал ножницами по металлу. Так же в конструкцию добавлен порог алюминиевый(стык), для удобства установки на него швеллера алюминиевого. На швеллер через стойки устанавливается материнская плата. Нижний подогрев можно подключить к контроллеру. Я поступил другим способом чтобы не заморачиваться с второй термопарой, - в нижний подогрев встроил диммер на 600 Вт, только на симистор установил радиатор побольше. С регулировкой 1,2 кВт он прекрасно справляется. Примерное положение диммера я запомнил, при котором стабильно держится требуемая температура на материнской плате. Для небольших плат (например видеокарт) можно использовать канцелярские прищепки, прикрученные к DIN рейке. Пример на фото.

Качественный верхний нагреватель из подручных средств, к сожалению невозможно изготовить. Я проводил эксперименты с галогеновыми лампами, кварцевыми трубками со спиралями, так же экспериментировал с ИК лампой. Но лучше всего себя зарекомендовал керамический нагреватель фирмы ELSTEIN серии SHTS (с позолотой). Подобные нагреватели используются в дорогих ИК станциях. Я использовал ELSTEIN SHTS/100 800W и ELSTEIN SHTS/4 300W. Нагреватели греют очень хорошо, и практически не светят. Спектр ИК излучения очень подходит для замены BGA компонентов. Нагреватели из Китая не рекомендую, хоть внешне они и похожи на ELSTEIN.

Тепловое пятно нагревателя ELSTEIN SHTS/100 800W. Размер нагревателя 96х96 мм. Расстояние между нагревателем и платой 5см.

Круг El1 диаметр 4 см (перепад температуры 5 градусов от центра до края окружности).

Круг El2 диаметр 5 см (перепад температуры 10 градусов от центра до края окружности).

Круг El3 диаметр 6 см (перепад температуры 15 градусов от центра до края окружности).

Тепловое пятно нагревателя ELSTEIN SHTS/4 300W. Размер нагревателя 60х60 мм. Расстояние между нагревателем и платой 5см.

Круг El1 диаметр 2,5 см (перепад температуры 5 градусов от центра до края окружности). Подходит для большинства чипов.

Круг El2 диаметр 3 см (перепад температуры 10 градусов от центра до края окружности).

Круг El3 диаметр 4,5 см (перепад температуры 15 градусов от центра до края окружности).

Как видим оба нагревателя подходят для замены BGA компонентов. Но ELSTEIN SHTS/100 800W имеет преимущество перед вторым нагревателем. Это гораздо большее равномерное тепловое пятно. Круг диаметром 4 см у которого перепад температуры не более 5C о. Практически показатель как у Термопро с 3D отражателем (у которого однородное квадратное тепловое пятно 4х4см с перепадом температуры не более 5C о)

Ниже приведены фото конструкции верхнего нагревателя и станины, которую изготовил из того что было в строительном магазине. Конструкция получилась удачной, регулируется по высоте и длине, нагреватель крутится вокруг своей оси, его легко установить над любым участком платы.

Термопара крепится к штативу. Ее легко навести на любой участок платы. Конструкция на фото. Гибкий металлический рукав я использовал от USB фонарика из магазина, где все по одной цене. В металлический рукав я вставил термопару без внешней изоляции при помощи проволоки.

Настройка контроллера

Для настройки канала верхней термопары R3 устанавливаем в среднее положение. Помещаем термопару контроллера и термопару образцового термометра на нагретую поверхность (например галогеновую лампу, где обе термопары соединены вместе и на них нанесена термопаста), и калибруем резистором R6 показания максимального значения температуры 250 градусов. Потом даем лампе остыть до комнатной температуры и калибруем резистором R3 нижнее показание температуры. Данную процедуру нужно повторить несколько раз, пока не будет совпадать нижнее и максимальное значение температур с реальными показателями. Такую же процедуру повторяем с каналом нижней термопары при помощи резисторов R11 и R14 соответственно. Аналогично калибруется первый канал при использовании платинового терморезистора резисторами R21 и R27 соответственно. Если не планируется использовать платиновый терморезистор, то ОУ U2 можно из схемы исключить со всей обвязкой, а 11 вывод микроконтроллера подключить на +5В.

Управление контроллером и изменение параметров, а так же процесс съема и установки чипа показан на видео. Верхний нагреватель я устанавливаю на высоте 5-6 см от поверхности платы. Если в момент исполнения термопрофиля происходит выбег температуры от заданного значения больше чем на 3 градуса - понижаем мощность верхнего нагревателя. Выбег на несколько градусов в конце термопрофиля(после отключения верхнего нагревателя) не страшен. Это сказывается инерционность керамики. Поэтому я выбираю нужный термопрофиль на 5 градусов меньше, чем мне надо. На данном нижнем подогреве температура немного отличается над зоной нагревателя, и в теневой зоне (разница около 10-15 градусов). Поэтому плату на нижний нагреватель желательно установить так, чтобы чип находился над зоной нагревателя (но это не критично). Перед съемом чипа при помощи зонда нужно убедиться(аккуратным нажатием на каждый угол чипа) что шары под чипом поплыли. При монтаже используем только качественный флюс, иначе неправильный выбор флюса может все испортить. Так же при монтаже чипа BGA рекомендуется накрыть кристалл прямоугольником из алюминиевой фольги с размером стороны равной примерно ½ от стороны BGA, чтобы снизить температуру в центре, которая всегда выше, чем температура около термопары (смотрим выше фото тепловых пятен ИК нагревателей ELSTEIN).

Внешний вентилятор программно не задействован, хотя на схеме он и указан. В дальнейшем планируется в исходник внести изменения и задействовать внешний вентилятор.

Ниже вы можете скачать архив с печатной платой в формате LAY, исходным кодом, прошивкой

Список радиоэлементов

Инфракрасная паяльная станция представляет самое современное устройство для пайки сложных элементов. Инфракрасное излучение, за счет концентрации пучка излучения инфракрасного спектра, позволяет избежать механических повреждений и перегрева компонентов.

Паяльная станция (я ее назвал IR101, первое, что пришло в голову) предназначена для пайки BGA чипов, сложных микросхем (имеющих большое количество выводов и большую площадь интеграции), а так же в труднодоступных местах, с использованием свинцового и безсвинцового припоя (температурный диапазон пайки от 170 до 400 град С). Станция имеет как ручной режим пайки, так и автоматический. В каждый режим можно вносить корректировки до пайки и в момент выполнения.

Из чего состоит.

Станция состоит из платформы, с передвижным штативом, двумя нагревателями (верхний и нижний), блока управления, температурного датчика и регулируемой системой крепления плат.

Верхний нагреватель керамический, мощностью 450W, размещен в дюралевом корпусе. Корпус с верхним нагревателем вентилируется кулером, который так же отводит вредные испарения флюса от места пайки. Положение верхнего нагревателя меняется по высоте колесиком, расположенным на подвижном штативе.

Нижний нагреватель галогенный, мощностью 150W, размещен в стальном корпусе и защищен алюминиевой сеткой.

Датчик температуры закреплен на профиле от зажима плат, состоит из термопары и цифрового блока, для расчета температуры.

Блок управления состоит из платы управления, блока питания электронной части устройства, твердотелого реле (для управления верхним нагревателем), электромагнитного реле (для управления нижним подогревателем), светодиодов (для индикации работы нагревателей), защитного предохранителя (15А), дисплея и кнопок управления.

Паяльная станция IR101 самодельная, за основу конструкции взят старый фотоувелечитель. С фотоувеличителя снято все лишнее, изготовлена верхняя крышка из пластика и алюминиевая пластина для крепления верхнего нагревателя. Установлен кулер 12В. Нижний подогреватель изготовлен из галогенного прожектора и корпуса от блока питания компьютера. Стекло прожектора снято, вместо него установлена металлическая сетка. Верхний подогреватель керамический, используется в современных паяльных станциях. Система держателя плат выполнена из алюминиевых профилей и стержней, собранные на заклепки и винты.

Фиксация подвижных частей осуществляется винтами, взятыми с фоувеличителя. Поверх планок наклеены полоски из термостойкого силикона. Зажимы изготовлены из крокодилов, обтянутых силиконовыми трубками. Блок управления работает на микроконтроллере Atmega 328P. Термодатчик состоит из термопары типа «К» и контроллера MAX6675, для преобразования данных с термопары в цифровое значение.

Как работает.

Станция имеет два режима работы: автоматический (точнее полуавтоматический) и ручной. Автоматический режим используется в большинстве случаев при пайке BGA чипов или планарных микросхем. Ручной чаще необходим для выполнения особых задач (к примеру необходимо прогреть плату или конкретное место на плате с безсвинцовым припоем, для пайки элементов с помощью паяльника или термофена).

Главное меню

Автоматический режим .

Использует заранее настроенный профиль (можно записать 4 профиля), в котором задаются следующие параметры:

t1 (69-230 гр.С) – температура нижнего подогрева (температура прогрева платы перед пайкой). Необходим для уменьшения разности температур на поверхности платы, тем самым, исключая деформацию платы, при локальном нагреве верхнем нагревателем. Примечание: максимальное значение можно установить до 230гр. С, однако, прибор способен быстро и легко прогревать плату до 130гр, выше будет греть долго и может повредить плату в результате длительного нагрева.

T1 (1-20 мин) – время достижения температуры t1. За какое время нижний подогреватель выйдет на нужную температуру. Если выставлять больше, плата будет разогреваться плавно, что более предпочтительно. Слишком большое время нежелательно для некоторых деталей платы (например, электролитических конденсаторов).

t2 (170-400 гр.С) – температура верхнего подогрева (температура места пайки). Температура выбирается исходя из температуры плавления припоя, используемого на плате. Чаще подбирается практически, использую данные по режимам пайки конкретной платы, или опытным путем.

T2 (1-20 мин) – время выхода на температуру t2. За какое время верхний нагреватель нагреет место пайки. Большее время благоприятней для пайки, т.к. плавно и равномерно прогревает все контактные площадки. Слишком большое время может приводить к деградации паяемой детали, а так же деталей расположенных поблизости.

T3 (1-20 мин) – время остывания. За какое время плата остынет до 50гр С. Необходимо для более качественной пайки (исключает холодный спай), препятствует деформации платы.

Параметры устанавливаются в пункте «режим» (первый пункт главного меню). Кнопками «<», «>» устанавливается необходимое значение. Кнопка «Ввод» переходит к следующему значению. После установки всех параметров, программа предлагает сохранить настройки в один из 4 профилей. При нажатии кнопки «Назад», данные не сохраняются и программа возвращается в главное меню.

Запустить автоматический режим можно выбрав из главного меню пункт «Пуск».

После чего появится окно выбора профиля.

Выбрав профиль, нажимаем «Ввод», программа запускает режим пайки, который включает в себя 4 операции:

1) плавно прогревает плату снизу до нужной температуры,

2) плавно прогревает место пайки сверху до температуры пайки (нижний подогреватель продолжает работать),

3) переходит в режим пайки, в котором поддерживается необходимое время нужная температура, чтобы успеть выполнить операцию монтажа или демонтажа детали,

4) плавно остужает плату, использую только нижний подогреватель, для поддержания температуры.

В автоматическом режиме отображается на дисплее текущая операция, время с начала операции, фактическая температура. Два световых индикатора под дисплеем сигнализируют, о том, какой подогреватель работает в данный момент. Переход к следующей операции сопровождаются звуковым оповещением (если данная настройка включена в пункте «Настройки»).

Каждую операцию можно пропустить и перейти на следующую, не дожидаясь её окончания при помощи нажатия кнопки «Ввод» в течении 2 сек. При нажатии кнопки «Назад» в течении 2 сек, паяльная станция останавливает работу и переходит в главное меню.

Ручной режим.

Использует параметры, которые можно менять в реальном времени и содержит две операции (прогрев платы и прогрев места пайки). Перейти в него можно из главного меню режим «Ручная». После перехода на дисплее отобразиться текущая операция (нижний прогрев).

Кнопками «<», «>» можно установить необходимую температуру. Нажатие на кнопку «Ввод» переведет программу к следующей операции (верхний прогрев), оставляя нижний прогрев включенным, а нажатие «Назад» закончит пайку и выйдет в главное меню.

Во второй операции нажатие «Ввод» или «Назад» закончит пайку и выйдет в главное меню.

Настройки паяльной станции.

Для перехода к настройкам необходимо в главном меню выбрать пункт «Настройки».

Откроется меню настроек. Переход по пунктам осуществляется кнопками «<», «>». Изменение значений кнопкой «Ввод». Кнопка «Назад» сохраняет настройки и выходит в главное меню.

Теперь подробней о настройках:

«Гист» — устанавливает гитерезис. Отклонение от заданной температуры в градусах цельсия.

«Звук» — отключает/включает звуковые оповещения.

«Датчики» — устанавливает количество датчиков (данный прибор может брать значения с двух датчиков, устанавливаемых сверху и снизу платы).

«Пайка» — время операции пайки в автоматическом режиме (время поддержания постоянной температуры t2).

Заключение.

Вот и все, что касается работы прибора. Все настраиваемые значения позволяют работать как большинство современных профессиональных станций. Самое главное отличие, что контроль ведется без помощи компьютера. Посчитал это предпочтительней, так как станцию можно разместить где угодно и не зависеть от других устройств. Второй момент – в большинстве станций устанавливается не время набора температуры, а скорость ее роста. Абсолютно одно и тоже, но по мне удобней использовать именно время выхода на рабочую температуры (более понятней выйти на 200град за 5 мин, чем установить скорость набора 0,666 град/сек). В профессиональных станциях нижний подогреватель используется тоже керамический. Конечно он лучше, чем галогенный, но и дороже раз в 15 раз. А одной из главных целей создания устройства – сделать недорогое, выполняющее все необходимые задачи устройство. Так же в дорогих станциях установлены камеры, лазерные линейки, дополнительное освещение и т.д. Все это можно было без особых проблем и сюда добавить, но огромной пользы от них не будет, а цена поднимется значительно.

О том, как использовать данную станцию и опыт работы с ней можно ознакомиться в статье .

Самодельная станция с полноценным керамическим нижним подогревателем .

Если кого-то заинтересовала данная станция, могу недорого продать. По вопросам продажи и изготовления, пишите на почту ([email protected]) или оставляйте комментарий.

При выполнении реболлинга и пайки BGA микросхем рекомендуется использовать именно инфракрасные паяльные станции. Для них характерно избирательное тепловое воздействие: сначала нагреваются металлические элементы микросхемы и лишь потом неметаллические. Этот процесс напрямую связан с длинной волны (равной примерно 2-8мкм) и позволяет избежать механических повреждений компонентов, так как благодаря концентрации инфракрасного излучения в нужной точке обеспечивается равномерность нагрева и исключается перегрев. Современная ИК паяльная станция, купить которую на сегодняшний день не представляет особого труда, поможет справиться даже с самым сложным случаем пайки печатных плат.

Если вам необходимо качественное, надежное и современное решение для пайки BGA – рекомендуем Вам обратить внимание на инфракрасные паяльные станции, представленные в нашем интернет-магазине. Благодаря идеальному соотношению цены и производительности наши ИК паяльные станции пользуются высокой популярностью и являются экономически выгодным готовым решением для бережного ремонта, подходящим как для специалистов, так и для любителей.

В интернет-магазине «Суперайс» собраны как бюджетные варианты торговых марок YIHUA и Ly, так и более дорогие паяльно-ремонтные комплексы, такие как паяльные станции ACHI IR6500 и Dinghua DH-A01R.

Купить ИК паяльную станцию можно оптом и в розницу для своих предприятий, лабораторий и личных нужд! Заказ Вы можете оплатить при получении, и мы бесплатно доставим Вам ИК паяльную станцию в любой город России: Москва, Санкт-Петербург, Новосибирск, Екатеринбург, Воронеж, Владивосток, Хабаровск, Краснодар, Брянск, Ростов-на-Дону, Нижний Новгород, Челябинск, Казань, Красноярск, Омск, Самара, Волгоград, Барнаул и в другие города!

Цена: $2.93

Инфракрасная паяльная станция - это устройство для пайки микросхем в корпусе BGA. Если прочитанное ничего вам не говорит, вряд-ли вам стоит заходить под кат. Там ардуины, графики, программирование, амперметры, саморезы и синяя изолента.
и не , а устройство, хотя бы минимально умеющее поддерживать термопрофили согласно графика, найденного в сети:

3. Управляющим устройством будет персональный компьютер. Во-первых, автономные контроллеры нагревателей не укладываются в бюджет. Во-вторых, компьютер уже есть на рабочем столе и всегда включен во время ремонтов, ибо он и осциллограф и микроскоп и читалка схем-даташитов.

Материалы и компоненты

Для этого в онлайне были куплены:
- 2 шт.
- 2 шт.
- 2 шт.

Дополнительно в оффлайне были куплены:

Линейные галогенные лампы R7S J254 1500W - 9 шт.

Линейные галогенные лампы R7S J118 500W- 3 шт.

Патроны R7S - 12 шт.

Из хлама в гараже на свет божий были извлечены:

Док-станция от какого-то допотопного лэптопа Compaq - 1 шт.

Штатив от советского фотоувеличителя - 1 шт.

В домашнем складе были найдены силовые и сигнальные провода, Arduino Nano, клемники WAGO.

Нижний нагреватель.

Вооружаемся болгаркой и отрезаем от док-станции все лишнее.

К листу металла прикрепляем патроны.

Соединяем патроны по схеме 3s3p, устанавливаем лампы, прячем в корпус.

Поиск материала для отражателя занял продолжительное время. Использовать фольгу не хотелось из-за подозрения в ее недолговечности. Использовать более толстый листовой металл не получалось из-за сложностей с его обработкой. Опрос знакомых сотрудников промышленных предприятий и обход пунктов скупки цветмета результатов не дал.

В конце концов удалось найти листовой алюминий чуть толще фольги, идеально подходящий для меня.

Теперь я точно знаю, где такие листы искать - у полиграфистов. Они их крепят к барабанам в своих машинах, то ли для переноса краски, то ли еще для чего-то. Если кто в курсе, расскажите в комментариях.

Нижний нагреватель с установленным отражателем и решеткой. Вместо решетки правильнее использовать , но стоит он совершенно не бюджетно, как и все с наклейкой «Professional».

Светит красивым оранжевым светом. Глаза при этом не выжигает, смотреть на свет можно совершенно спокойно.

Потребляет порядка 2.3 кВт.

Верхний нагреватель

Идея конструкции та же самая. Патроны привернуты саморезами к крышке от компьютерного блока питания. К ней же прикреплен согнутый из алюминиевого листа отражатель. Три пятисотваттные галогенки соединены последовательно.

Тоже светит оранжевым.

Потребляет порядка 250 ватт.

Схема управления

Инфракрасная станция - суть автомат с двумя датчиками (термопара платы и термопара чипа) и двумя исполнительными механизмами (реле нижнего нагревателя и реле верхнего нагревателя).

Было решено, вся логика регулирования мощности нагрева будет реализована на ПК. Arduino будет только мостом между станцией и ПК. Получил с ПК параметры ШИМ-регулирования нагревателей - выставил их - отдал температуру термопар в ПК, и так по кругу.

Arduino ожидает на последовательном порту сообщения типа SETxxx*yyy*, где xxx - мощность верхнего нагревателя в процентах, yyy - мощность нижнего нагревателя в процентах. Если полученное сообщение соответствует шаблону, выставляются ШИМ-коэффициенты для нагревателей и возвращается сообщение OKaaabbbcccddd, где aaa и bbb - установленная мощность верхнего и нижнего нагревателей, ccc и ddd - температура, полученная с верхней и нижней термопары.

«Настоящий» аппаратный ШИМ микроконтроллера с частотой дискретизации несколько килогерц в нашем случае неприменим, так как твердотельное реле не может отключиться в произвольный момент времени, а только при прохождении переменного напряжения через 0. Было решено реализовать собственный алгоритм ШИМ с частотой порядка 5 герц. Лампы при этом полностью гаснуть не успевают, хоть и заметно мерцают. При этом минимальным коэффициентом заполнения, при котором еще есть шансы захватить один период сетевого напряжения, оказывается 10%, чего вполне достаточно.

При написании скетча была поставлена задача отказаться от задания задержек фунцией delay(), так как есть подозрение, что в момент задержек возможна потеря данных с последовательного порта. Алгоритм получился следующий: в бесконечном цикле проверяется наличие данных из последовательного порта и значение счетчиков времени программного ШИМ. Если есть данные из последовательного порта, обрабатываем их, если счетчик времени достиг значений переключения ШИМ, проводим действия по включению-выключению нагревателей.

#include int b1=0; int b2=0; int b3=0; int p_top, p_bottom; int t_top, t_bottom; int state_top, state_bottom; char buf; unsigned long prev_top, prev_bottom; int pin_bottom = 11; int pin_top = 13; int tick = 200; unsigned long prev_t; int thermoDO = 4; int thermoCLK = 5; int thermoCS_b = 6; int thermoCS_t = 7; MAX6675 thermocouple_b(thermoCLK, thermoCS_b, thermoDO); MAX6675 thermocouple_t(thermoCLK, thermoCS_t, thermoDO); void setup() { Serial.begin(9600); pinMode(pin_top, OUTPUT); digitalWrite(pin_top, 0); t_top = 10; t_bottom = 10; p_top = 0; p_bottom = 0; state_top = LOW; state_bottom = LOW; prev_top = millis(); prev_bottom = millis(); } void loop() { if (Serial.available() > 0) { b3 = b2; b2 = b1; b1 = Serial.read(); if ((b1 == "T") && (b2 == "E") && (b3 == "S")) { p_top = Serial.parseInt(); if (p_top < 0) p_top = 0; if (p_top > 100) p_top = 100; p_bottom = Serial.parseInt(); if (p_bottom < 0) p_bottom = 0; if (p_bottom > 100) p_bottom = 100; t_bottom = thermocouple_b.readCelsius(); t_top = thermocouple_t.readCelsius(); sprintf (buf, "OK%03d%03d%03d%03drn", p_top, p_bottom, t_top, t_bottom); Serial.print(buf); } } if ((state_top == LOW) && ((millis()-prev_top) >= tick * (100-p_top) / 100)) { state_top = HIGH; prev_top = millis(); } if ((state_top == HIGH) && ((millis()-prev_top) >= tick * p_top / 100)) { state_top = LOW; prev_top = millis(); } digitalWrite(pin_top, state_top); if ((state_bottom == LOW) && ((millis()-prev_bottom) >= tick * (100-p_bottom) / 100)) { state_bottom = HIGH; prev_bottom = millis(); } if ((state_bottom == HIGH) && ((millis()-prev_bottom) >= tick * p_bottom / 100)) { state_bottom = LOW; prev_bottom = millis(); } digitalWrite(pin_bottom, state_bottom); }

Приложение для компьютера.

Написано на языке Object Pascal в среде Delphi. Отображает состояние нагревателей, рисует график температуры и имеет встроенный примитивный язык моделирования, больше по философии напоминающий какой-нибудь Verilog, нежели к примеру Pascal. «Программа» состоит из набора пар «условие - действие». К примеру «при достижении нижней термопарой температуры 120 градусов установить мощность нижнего нагревателя 10%, а верхнего - 80%». Таким набором условий реализуется требуемый термопрофиль - скорость нагрева, температура удержания и т. п.

В приложении раз в секунду тикает таймер. По тику таймера функция отправляет в контроллер текущие установки мощности, назад получает текущие значения температур, отрисовывает их в окне параметров и на графике, вызывает процедуру проверки логических состояний, после чего засыпает до следующего тика.

Сборка и пробный запуск.

Схему управления собрал на макетке. Не эстетично, зато дешево, быстро и практично.

Окончательно собранное и готовое к запуску устройство.

Прогон на тестовой плате выявил следующие наблюдения:

1. Мощь нижнего нагревателя невероятна. График температуры тонкой ноутбучной платы свечой взлетает вверх. Даже при 10% мощности плата уверенно греется до требуемых 140-160 градусов.

2. С мощностью нижнего нагревателя похуже. Догреть чип даже до температуры «низ+50 градусов» получается только на 100% мощности. То ли придется впоследствии переделывать, то ли пускай остается как защита от соблазна недогревать низ.

Покупка чипа на Aliexpress.

В продаже есть два вида мостов 216-0752001. Одни заявлены как новые и стоят от 20 долларов за штуку. Другие указаны как «бывшие в употреблении» и стоят 5-10 долларов за штуку.

Среди ремонтников много мнений относительно б/у чипов. От категорически отрицательных («бугага, приходи ко мне, у меня как раз под столом горка бэушных мостов насобиралась после перепайки, я тебе их недорого продам») до осторожно нейтральных («сажаю иногда, вроде нормально работают, возвраты если и бывают, то не намного чаще новых»).

Поскольку ремонт у меня ультрабюждетный, то было решено сажать чип бывший в употреблении. А чтобы перестраховаться на случай дрогнувшей руки или неисправного экземпляра, был найден лот «2 штуки за 14 долларов».

Демонтаж чипа

Устанавливаем плату на нижний подогрев, крепим одну термопару к чипу, вторую к плате подальше от чипа. Для уменьшения теплопотерь накрываем плату фольгой, за исключением окошка под чип. Ставим верхний нагреватель над чипом. Так как чип уже пересаживался, загружаем самостоятельно придуманный профиль для свинцового припоя (нагрев платы до 150 градусов, догрев чипа до 190 градусов).

Все готово для старта.

После достижения платой температуры 150 градусов автоматически включился верхний нагреватель. Внизу под платой видна разогретая нить накаливания нижней галогенки.

В районе 190 градусов чип «поплыл». Поскольку вакуумный пинцет в бюджет не уместился, цепляем его тонкой отверткой и переворачиваем.

График температур в процессе демонтажа:

На графике хорошо виден момент включения верхнего нагревателя, качество стабилизации температуры платы (желтая крупно волнистая линия) и температуры чипа (красная мелкая рябь). Красный длинный «зубец» вниз - падение термопары с чипа после его переворота.

Запаивание нового чипа

Ввиду ответственности процесса было не до фотосъемки и изготовления скриншотов. В принципе все то же самое: проходимся по пятакам паяльником, мажем флюсом, устанавливаем чип, устанавливаем термопары, отрабатываем профиль пайки, легким пошатыванием убеждаемся, что чип «поплыл».

Чип после установки:

Видно, что сел более-менее ровно, цвет не поменялся, текстолит не погнуло. Прогноз на жизнь - благоприятный.

Затаив дыхание включаем:

Да! Материнская плата запустилась. Я перепаял первый в жизни BGA. К тому же с первого раза успешно.

Ориентировочно смета затрат:

Лампа J254: $1.5*9=$13.5

Лампа J118: $1.5*3=$4.5

Патрон r7s: $1.0*12=$12.0

Термопара: $1.5*2=$3.0

MAX7765: $2.5*2=5.0

Реле: $4*2=$8.0

Чипы: $7*2=$14.0

Итого: $60 минус оставшийся запасной чип.

Ноутбук был собран, в него добавлен найденный в столе жесткий диск на 40 гигабайт, установлена операционная система. Для предотвращения в будущем подобных инцидентов с помощью k10stat напряжение питания ядра процессора понижено до 0.9. Теперь при самом жестом использовании температура процессора не поднимается выше 55 градусов.

Ноутбук был установлен в столовой в качестве фильмотеки для самого младшего члена семьи, который отказывается принимать пищу без любимых мультиков.

Дополнительная информация