Pizza SMD Reflow Ofen

Da ich viel mit SMD arbeite und ich das eigentliche Löten dabei nicht sonderlich mag, hatte ich schon vor längerer Zeit die Idee, meinen alten Pizzaofen dazu zu nutzen. Erste Tests, ohne die Temperatur überwachen oder gar steuern zu können, waren nicht sonderlich gut ausgegangen.
Ebenso wollte ich den Ofen nutzen, um die Folie für eine Lötstoppmaske thermisch auszuhärten. Hierzu ist eine Temperatur von ca. 130°C nötig. Beim Löten von SMD ca. 180°C bei einer Zeit von ungefähr vier Minuten. Und auch die Möglichkeit, den Ofen für ein Reflow bei einem Mainboard nutzen zu können, ist sehr interessant. Ebenso das “Auslöten” von SMD Bauteilen von ausrangierten Platinen.
 
Also musste eine Temperatursteuerung her. Diese wollte ich mit einem Atmega8 bzw. Atmega168 realisieren.

Der Umbau des Pizzaofens zum “Pizza SMD ReflowOfen”:

Als erstes habe ich Tasten eines alten DVD-Players genommen, um nachher die Schaltung steuern zu können.

 
Die 5 Tasten habe ich einfach aus der Platine geschnitten.

 
Diese habe ich dann verkabelt und beschriftet.

 
Dann habe ich sie an die Steuerplatine angeschlossen.

 
Zum Schluss noch das Display angeschlossen und die Steuerhardware ist soweit fertig.

 
Bei meiner ersten Version habe ich den Transformator ein wenig zu klein dimensioniert. Beim Nachbau sollte ein Transformator mit einer Leistung von mindestens 12V und 266mA genommen werden. Die Serie EI38 ist da passend. Das liegt an der Stromaufnahme meines verwendeten Lüfters von 125mA bei 12V.

Hier einmal ein Blick auf die Verkabelung:

Der passende Sensor für den Temperaturbereich 100°C bis 220°C für den “Pizza SMD Reflow Ofen” ist der KTY 84-130.

Um die Heizung im Pizzaofen steuern zu können, braucht man einen Sensor, der die Temperatur im Ofen gut aushält und relativ genau, das heißt in dem Fall linear, ist. Und günstig soll er natürlich auch noch sein.
Ich habe mich für den KTY 84-130 entschieden. Dazu gleich aber mehr.

Die Drähte des Sensors habe ich ein passendes hitzebeständiges Silikonkabel gequetscht und dann mit Schrumpfschlauch isoliert.

Und nun zur Temperatursteuerung für den “Pizza SMD Reflow Ofen”:

Nach einiger Recherche zur Temperaturmessung mit dem Atmega, bin ich auf eine PDF-Datei gestoßen, die mir sehr geholfen hat.
Die PDF ist von Markus Schultheis (ehemals www.computer-barssel.de). In dieser ist eine Grundschaltung für einen Sensor aus der KTY-Serie, eine Tabelle mit Werten und Kennlinien und auch ein wenig Code für BASCOM zu sehen. Ebenso die Informationen und Formeln zur Berechnung der Kennlinien und Werte.
Somit hatte ich die erste Grundlage, um die Temperatur in dem Pizzaofen steuern zu können.
Nachdem ich Kontakt zu Markus Schultheis aufgenommen habe, hat dieser mir freundlicherweise die Exceltabelle zur Verfügung gestellt und sogar netterweise für meine Bedürfnisse ein wenig angepasst.

Ich habe dann aus den verschiedenen Datenblättern der KTY-Sensoren, einmal für die
KTY81er Serie und einmal für die KTY84er Serie, die Werte in die Tabelle eingetragen. Dann habe ich ein wenig mit dem Wert des Vorwiderstands gespielt und konnte so den für mich passenden Sensor finden, der im Temperaturbereich von 100°C bis 220°C möglichst linear ist und die geringste Fehlmessung bei 130°C und 180°C hat.

Hier die Tabelle in der Übersicht, die ich zu meinen Berechnungen genutzt habe:

Für den Vorwiderstand hat sich hier ein Wert von 3,3kOhm ergeben.

Weiter geht es beim Umbau des Pizzaofens:

An der Seite mit den Schaltern für Zeit und Ober- und Unterhitze, habe ich den Seitendeckel abgebaut.

Das Kabel des Sensors habe ich an der Aufnahme des unteren Heizelements in den Ofen geführt:

 
Den Sensor habe ich dann ungefähr in die Mitte gelegt und das Kabel in einer Schlaufe mit Draht befestigt.

 
Damit im Ofen möglichst überall eine gleiche Temperatur herrscht und der Sensor Temperaturveränderungen zeitnah wahrnimmt, ist ein Lüfter nötig. So machen wir eine Art Umluftofen aus dem Pizzaofen.

Mit dem Proxxon habe ich ein Loch in die Seitenwand geschnitten.

Ich habe einen alten 12V Lüfter von Pabst genommen, der mal in meinem PC verbaut war.

 
Nachdem die Öffnung für den Lüfter passte, habe ich diesen verschraubt.

 
Es wird Zeit für den ersten Test:

 
Die Temperatur steigt stetig und gleichmäßig an.

 
Als erstes habe ich die Lötstoppmaske meines USB-ISP Programmierers ausgehärtet.

Da ich hier beim Belichten nicht aufgepasst und zu kurz belichtet hatte, ist die Lötstoppmaske bei der Platine nicht so gut gelungen. Sie war auch nach dem Aushärten mit UV-Licht nicht sonderlich fest.

Das thermische Aushärten hat die Lötstoppmaske aber sehr fest und widerstandsfähig gemacht.

Nach dem erfolgreichen Testen, habe ich in den Seitendeckel Aussparungen für die Tasten und das Display geschnitten.

Display und Tasten habe ich mit Heißkleber fixiert und dann mit Silikon verklebt. Der Heißkleber würde im Betrieb aufgrund der Wärmeentwicklung flüssig und kann daher nicht auf Dauer zum Verkleben dienen.

Die Software für den “Pizza SMD Reflow Ofen”:

Wie auch bei meinen Belichtungsgeräten, einmal das mit UV-Röhren und das mit UV-LEDs, habe ich die Software in Bascom geschrieben. Als Grundlage für den Teil der Temperaturmessung habe ich den Teil aus der PDF von Markus Schultheis genutzt.
Ich habe in der Software zwei Temperaturprofile geschrieben. Einmal zum Aushärten einer Lötstoppmaske bei 130°C und einer halben Stunde Laufzeit. Und zum SMD-Löten bei 180°C mit einer Laufzeit von vier Minuten. Natürlich können für beide Profile Temperatur und Zeit über die Konfiguration geändert werden.
Zunächst beginnt die Mess- und Aufheizphase. Wenn diese abgeschlossen ist, gibt der Summer ein Signal und nach dem Betätigen der Starttaste beginnt der eingestellte Countdown. Nach dem Countdown folgt eine Abkühlphase auf eine Temperatur von 67°C und danach läuft der Lüfter noch eine gute Minute nach. Die Nachlaufzeit kann natürlich auch eingestellt werden. Ursprünglich hatte ich bei der Abkühlphase 80°C genommen aber das war dann manchmal noch zu warm beim Herausnehmen der Platine.
Es gibt eine Anzeige “H” oben rechts im Display, wenn die Heizung an ist und eine Anzeige “L” unten rechts, wenn der Lüfter läuft.

Aufgrund der Wärmeentwicklung und gerade wenn das Display im Seitendeckel verbaut ist, sollte eine Temperatur über 230°C und dabei eine Laufzeit von vier Minuten nicht überschritten werden!! Das Display würde sonst stark leiden und auch der Lüfter hält auf Dauer einer so hohen Temperatur nicht stand.

SMD löten im Ofen

Natürlich habe ich die Platine von eben auch dann mit SMD Bauteilen bestückt und in meinem “Pizza SMD Reflow Ofen” gelötet.

 
Nach etwas mehr als der Hälfte der eingestellten Zeit von vier Minuten zeigt sich, wie das Lötzinn verläuft:

Mit dem Ergebnis bin ich sehr zufrieden. Gerade beim der SMD-Atmega8 ist es perfekt geworden. Bei dem einen oder anderen Widerstand und Kondensator habe ich ein wenig zu viel Lötpaste genommen.

 
Die Steuerplatine entspricht in der Grundschaltung soweit denen meiner Belichtungsgeräte:

Aufgrund der Schleifen zur Temperaturmessung des Ofens und der Lüftersteuerung, passt der Code aber nicht mehr auf einen Atmega8. Hier muss dann ein Atmega168 genommen werden.

Selbstverständlich sende ich gerne alle Dateien, wie das Eagle-Layout und Schaltplan, die Software und die Exceltabelle zu dem Projekt auf Anfrage über das Kontaktformular zu, wenn du auch einen Pizzaofen umbauen möchtest.