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發佈日期 2018-01-15
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[DIY] 自製 azbil SDC15 溫控烙鐵

烙鐵除了是機電工程背景的人必備的工具,甚至連一般家庭也都會有這樣的 DIY 小工具,它非常便宜,最陽春的一支一百多塊就有了,但它們通常只分瓦數,常常要嘛不夠力,又或者太熱,若手腳慢的話,很浪費也很危險。若是要進階到控溫烙鐵,就動輒千元起跳.....

原本我也覺得烙鐵就焊焊東西,所以也沒想買高級款的溫控烙鐵,但自從玩了 3DP 和 CNC 之後,發現烙鐵的用途不少,但不能控溫就很麻煩。所以才動了念頭要改機....

常見的其他用途

  • 3D 列印模型修整
  • 要修整模型時,溫度是一個重要因素,以 PLA 來說,它的玻璃化溫度大概 65℃;而 ABS 大概 105℃。這表示針對不同材質就要調整到適當的溫度才好用。
  • 避免過熱
  • 部份電子零件對溫度很敏感,溫度太高時,操作時間相對短,一旦手殘就會造成零件受損,所以也要適度控溫。
  • 優化切割面
  • 有些烙鐵前方是可以加刀片的,若將烙鐵加熱到適當溫度,除了可以更好加工之外,切割面也會更好。例如切皮件,或者一些布料。

自製溫控烙鐵零件表

  1. 一般烙鐵一支 150 元
  2. PT 100 熱電阻 一顆 25 元
  3. azbil SDC15 一顆 10元(回收品)
  4. 耐熱玻纖管 一條(1m) 5元
  5. 電源開關 一個 0元(回收品)
  6. 零件盒 一個 75元
  7. 6mm 蛇管 1.2米 10元
  8. 香蕉插頭、插座 2組 30元
  9. 電源插座 30元
  10. SSR 一顆 150元

改裝過程

  1. 先把整支烙鐵拆開。
  2. 安裝 PT100 熱電阻
  3. 這東西小不拉幾的,長寬都不到 2mm,不好搞。但因為是改裝,測溫點的位置和形狀不好決定,所以只能用原生晶片來測,不然的話買現成封裝好的會省事很多。
    總之,決定測量點在加熱線圈和烙鐵頭接合處,所以先把耐熱管穿好,再用較粗的單芯線穿過,之後用杜邦端子把單芯線和熱電阻的線夾起來,之後塞入耐熱管中。
    不能用焊的,因為會被融掉,所以選擇用機械式的固定法。
  4. 配線
  5. 把 PT100 的訊號線穿過烙鐵桿,然後用蛇管把它跟電線纏繞在一起。
    因為是電阻類的訊號,所以不擔心訊號干擾的問題。
  6. 裝上香蕉插頭
  7. 本來在想是不是換更省錢簡單的作法,但後來想到其實這個控溫平台可以通用,除了用來接烙鐵外,一些其他要控溫的設備也能用。雖然到時會再製作專屬控制系統,但這個平台就可以用作前期測試。所以用香蕉插頭好像也不錯...
  8. 零件盒加工
  9. 這盒子的材質頗有趣,蠻軟的。用超音波刀切它時像在切奶油一樣,所以挖洞的動作三二下就好了。各零件的定位也只用最簡單的原則決定,就是平衡,所以就隨便用尺畫一畫就開挖了。還好尺寸都是準的...
  10. 系統組裝
  11. 東西都準備好後,就是把溫度控制器 azbil SDC15 裝進去再用它的專屬扣環卡住,開關裝上去卡好,然後在原本的烙鐵座上挖二個洞,找二根長度適當的螺絲把它跟盒子鎖在一起。然後把香蕉插座和電源插座裝上去,整個就大功告成了。

實際使用

實際過電後,發現烙鐵的溫度竟然可以高達 508℃,其實有點出乎意料之外。而且這個 PT100 熱電阻和表頭是說只能測溫 -200℃~500℃,原本以為會出現錯誤,結果也沒事。

實際調溫的部份因為對溫度控制器還不是很熟,之後再詳細測試。基本上它可以有很多組設定,然後設定不同溫度時是要加熱或冷卻之類的,也支援 PID 功能。但這些都之後再補充了....

延伸應用

其實這個 project 算是暖身動作而已,只是順便把手上的工具升級一下,重點是熟悉溫度控制器、感應元件(熱電阻、熱電偶、其他類比訊號)之間的介接和組裝上的問題,之後作其他應用時才會更得心應手。
後續預計要作的有:

  1. 自製塑膠射出機
  2. 塑膠射出的幾個關鍵之中,溫控是第一要點,其次是模具,之後是射出機構。所以這次先完成溫控,之後會針對氣壓控制進行測試,再製作自己的射出機。之後就可以拿模具來射了....
  3. 真空成型機
  4. 這個也是一個想作很久的東西,但它的控溫得更細膩,因為要均勻,而且是透過空氣加熱。結構和負壓的部份倒是好處理。
  5. 致冷除濕
  6. 致冷晶片是個很有趣的東西,它的原理剛好跟熱電偶相反。這東西要能夠有效的運作,兩側溫差的維持是非常重要的。但是很多防潮箱的控制電路是非常陽春的,甚至完全沒有處理這問題。所以有了溫度控制器後,就能很容易把這部份作優化。
  7. 3D模型修正筆
  8. 只要把烙鐵頭改成其它不同形狀,就可以用來進行模型修正了,而且溫度適中的情況下會讓你更好作業。
影片清單
  • azbil SDC15 溫控烙鐵操作示範


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