Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Fragen zur Umsetzung eines Reflow-Pizzaofens


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von Rüdiger K. (sleipnir)


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In den freien Tage zum Jahresende hin will ich nun endlich den Umbau 
eines Pizza-Ofens zum Reflow-Löten angehen.

Kurz skizziert soll ein Triac über einen MOC2030 die Heizwendel steuern. 
Die Steuerung selbst soll über einen STM32F103C8T6 laufen. Die 
Temperaturerfassung soll über ein MAX31855-Modul mit K-Typ-Thermoelement 
erfolgen. Benötigt wird daher eine 3.3V-Spannungsversorgung für die 
Elektronik und 12V für einen Lüfter.

Im Laufe der Planung sind folgende Fragen aufgekommen, die ich hiermit 
gerne an die Praktiker stellen würde:

 1. Welcher Triac (T2550H-600T oder BTA 16/600B) wäre zu empfehlen? Für 
den ersten spricht die Einstufung als Hochtemperatur-Triac 
(Verwendungszweck Ofen), für den zweiten die Isolierung. Geplant ist, 
den Triac auf einen recht großen Kühlkörper (3.8K/W) extra zu montieren, 
um Platinenfläche zu sparen.

 2. Mit welchen Temperaturen muß im "Seitenteil" neben dem Ofen 
gerechnet werden? Vorgesehen ist auch die Montage eines TFT-Displays im 
Bereich des ehemaligen Bedienfeldes. Gibt es da mit der Hitze Probleme?
 3. Welche Variante der Spannungsversorgung ist empfehlenswert?
   a) Transformator 2x3V, eine Hälfte für die 3.3V-Spannungsversorgung / 
Nulldurchgangserkennung, beide Hälften in Serie mit Graetz-Schaltung für 
den Lüfter, Transformator:
  https://www.reichelt.de/Printtrafos-1-0-1-8VA/304-06-2/3/index.html?ACTION=3&GROUPID=4531&ARTICLE=2392
  b) Transformator 2x6V, eine Hälfte für die 3.3V-Spannungsversorgung 
(AMS1117-3.3V) + Nulldurchgangserkennung, beide Hälften in Serie für den 
Lüfter.
  c) HLK-PM01 (3.3V)-Modul (allerdings nur bis 60 Grad), Lüfter: 220V.

 3. Die meisten Anregungen habe ich von diesem Projekt
   http://andybrown.me.uk/2015/07/12/awreflow2/
  übernommen, ebenso die hervorragende Bibliothek für die 
STM32-Programmierung. Allerdings habe ich bei dem 
Nulldurchgangs-Detektor einige Bedenken:
    a) In der Variante von Herrn Brown wird m.E. die maximal zulässige 
Basis-Emitter-Spannung des Transistors leicht überschritten, gerade wenn 
der Transformator wenig belastet wird.
    b) Entsteht durch den Transformator nicht selbst eine 
Phasenverschiebung zwischen der Wechselspannung im Primär- und 
Sekundärkreislauf?

 4. Empfiehlt sich der Einbau von Dämmmaterial zum Schutz der 
Elektronik?
 5. Reicht es, den Meßfühler in die Wand einzuschrauben oder sollte 
dieser im Bereich der Platinen plaziert werden?

Vielen Dank im Voraus!

von MaWin (Gast)


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Rüdiger K. schrieb:
> MOC2030

Wohl MOC3020, aber ein 600V TRIAC und ein 400V Opto ? Findest du das 
nicht etwas blöd, wie wäre ein MOC3052.

Rüdiger K. schrieb:
> Gibt es da mit der Hitze Probleme?

Nein, die Heizdauer ist gering.

Rüdiger K. schrieb:
> a) Transformator 2x3V, eine Hälfte für die 3.3V-Spannungsversorgung /
> Nulldurchgangserkennung, beide Hälften in Serie mit Graetz-Schaltung für
> den Lüfter, Transformator:

Wie willst du aus 3.7 bis 3.3V ~ die 3V machen ?

>   b) Transformator 2x6V, eine Hälfte für die 3.3V-Spannungsversorgung
> (AMS1117-3.3V) + Nulldurchgangserkennung, beide Hälften in Serie für den
> Lüfter.

Schon besser, langlebiger als HLK-PM03.

Rüdiger K. schrieb:
> Allerdings habe ich bei dem
> Nulldurchgangs-Detektor einige Bedenken:

Dich interessiert der Nulldurchgang nicht, man muss die Phase nicht 
anschneiden, das ist bei Heizanwendungen auch verboten, man macht 
Impulspaketsteuerung, das mag auch der Energieversorger.

Rüdiger K. schrieb:
> Welcher Triac (T2550H-600T oder BTA 16/600B) wäre zu empfehlen?

Egal, aber die Heizung muss zusätzlich über einen Hauptschalter vom Netz 
getrennt werden wnn der Ofen aus ist. Und ein TRIAC braucht zwingend 
einen VDR um ihn vor Überspannung zu schützen. Und ein VDR braucht 
zwingend eine Temperatursicherung um den VDR vor Überhitzung zu 
schützen. Die Temperatursicherung schaltet dann den ganzen Ofen aus. Und 
eine weitere Temperatursicherung muss ansprechen, wenn die Heizung 
dauerheizt und damit der Ofen überhitzungsgefährdet ist.

Alles in allem haben Pizzaöfen zu wenig Heizleistung, man sollte die 
Anzahl der Heizwendeln erhöhren, zumindest bis 3600W.

von Conny G. (conny_g)


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Rüdiger K. schrieb:
> In den freien Tage zum Jahresende hin will ich nun endlich den Umbau
> eines Pizza-Ofens zum Reflow-Löten angehen.
>
> Kurz skizziert soll ein Triac über einen MOC2030 die Heizwendel steuern.
> Die Steuerung selbst soll über einen STM32F103C8T6 laufen. Die
> Temperaturerfassung soll über ein MAX31855-Modul mit K-Typ-Thermoelement
> erfolgen. Benötigt wird daher eine 3.3V-Spannungsversorgung für die
> Elektronik und 12V für einen Lüfter.
>
> Im Laufe der Planung sind folgende Fragen aufgekommen, die ich hiermit
> gerne an die Praktiker stellen würde:
>
>  1. Welcher Triac (T2550H-600T oder BTA 16/600B) wäre zu empfehlen? Für
> den ersten spricht die Einstufung als Hochtemperatur-Triac
> (Verwendungszweck Ofen), für den zweiten die Isolierung. Geplant ist,
> den Triac auf einen recht großen Kühlkörper (3.8K/W) extra zu montieren,
> um Platinenfläche zu sparen.

Weshalb der Aufwand mit dem Triac? Sowas braucht man doch nur, wenn man 
Phasenab-/anschnitt-Zeugs machen muss. Für Temperatursteuerung = träge 
reicht ein Relay, mechanisch oder elektronisch. Wenn man da 1x pro 
Sekunde schaltet, völlig ausreichend. Das mit Nulldurchgang und Triac 
ist hier alles unnötiger Ehrgeiz, Stress und Risiko (hantieren mit 
230V).


>  2. Mit welchen Temperaturen muß im "Seitenteil" neben dem Ofen
> gerechnet werden? Vorgesehen ist auch die Montage eines TFT-Displays im
> Bereich des ehemaligen Bedienfeldes. Gibt es da mit der Hitze Probleme?

Ich würde da keine Elektronik platzieren, ist ja nur eine Blechwand von 
250 Grad entfernt.
Irgendwelche temperaturgeeigneten Kunststoffteile sind sicher ok (was 
Reflow aushält, geht da auch), ich würde meinen es bleibt unter 100 
Grad. Kabel nur HT-Kabel dort.


>  3. Welche Variante der Spannungsversorgung ist empfehlenswert?
>    a) Transformator 2x3V, eine Hälfte für die 3.3V-Spannungsversorgung /
> Nulldurchgangserkennung, beide Hälften in Serie mit Graetz-Schaltung für
> den Lüfter, Transformator:
> 
https://www.reichelt.de/Printtrafos-1-0-1-8VA/304-06-2/3/index.html?ACTION=3&GROUPID=4531&ARTICLE=2392
>   b) Transformator 2x6V, eine Hälfte für die 3.3V-Spannungsversorgung
> (AMS1117-3.3V) + Nulldurchgangserkennung, beide Hälften in Serie für den
> Lüfter.
>   c) HLK-PM01 (3.3V)-Modul (allerdings nur bis 60 Grad), Lüfter: 220V.

b) oder c). Mein Favorti wäre neustens c), aber mit 12V.

>  3. Die meisten Anregungen habe ich von diesem Projekt
>    http://andybrown.me.uk/2015/07/12/awreflow2/
>   übernommen, ebenso die hervorragende Bibliothek für die
> STM32-Programmierung. Allerdings habe ich bei dem
> Nulldurchgangs-Detektor einige Bedenken:
>     a) In der Variante von Herrn Brown wird m.E. die maximal zulässige
> Basis-Emitter-Spannung des Transistors leicht überschritten, gerade wenn
> der Transformator wenig belastet wird.
>     b) Entsteht durch den Transformator nicht selbst eine
> Phasenverschiebung zwischen der Wechselspannung im Primär- und
> Sekundärkreislauf?

Nimm ein SSR und vergiss den Triac.

>  4. Empfiehlt sich der Einbau von Dämmmaterial zum Schutz der
> Elektronik?

Elektronik lieber nicht da rein, wenn dann ordentlich dämmen und eine 
Proberunde ohne Elektronik fahren, was da passiert. Nicht vergessen, 
dass bei mehreren Reflow-Läufen die Temp dort immer weiter ansteigen 
wird. D.h. ein Zyklus ist evtl. noch kein Thema, geht ja nur 5min. Aber 
bei mehreren heizt sich der Pizzaofen immer weiter auf.

>  5. Reicht es, den Meßfühler in die Wand einzuschrauben oder sollte
> dieser im Bereich der Platinen plaziert werden?

UNBEDINGT bei der Platine. Selbst im Ofen in der Nähe reicht nicht aus. 
Die Temperaturunterschiede im Ofen sind sehr gross, an der Wand hast Du 
sicher 10-20 Grad weniger wie in der Mitte, wenn nicht noch mehr.
Es ist auch empfehlenswert den Temp-Sensor auf ein Platinenstück zu 
montieren und in der Mitte gleich neben Deiner Platine zu platzieren, 
damit Du recht ähnliche Verhältnisse hast.
Sonst sagt Dein Sensor 250 Grad, weil er vom Infrarot der Röhre direkt 
bestrahlt wird nd die Platine hat aber nur 200, weil sie träge ist.
Wenn der Sensor auf einer Platine ist, dann misst er auch die Trägheit 
der Platine mit.

von Conny G. (conny_g)


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MaWin schrieb:
> Alles in allem haben Pizzaöfen zu wenig Heizleistung, man sollte die
> Anzahl der Heizwendeln erhöhren, zumindest bis 3600W.

Da muss ich zustimmen. Ein typischer Pizzaofen hat irgendwas 1000 Watt 
und dann ist das Hochheizen sehr träge, das belastet Platine und 
Bauteile.
Speziell der Reflow-Bereich, wo man von der Aufwärmphase schnell hoch 
will auf die 250 Grad dauert dann nicht 1min sondern 2-3min.
Bei mir haben sich dann immer die Platinen dunkler gefärbt wg. der 
Hitzebelastung. Das ist zwar kein Problem, wollte ich aber so nicht.
Deshalb habe ich dann mal noch 2 Röhren aus einem kleinen Ofen 
nachgerüstet und habe jetzt irgendwas 1.600 Watt, das geht schon besser, 
ist aber immer noch "untere Grenze".

Hier die Kurve, die ich damit schaffen kann:
Beitrag "Re: Erstversuch Reflow, Rückstände no clean-Paste"

Ich habe allerdings die Röhren noch mit einem Blech abgedeckt und einen 
Ventilator gebastelt. Damit sie nicht direkt auf die Platine strahlen, 
damit habe ich am Anfang schlechte Erfahrungen gemacht. Reflow hatte 
nicht so gut geklappt, dafür waren die Platinen angekokelt.

: Bearbeitet durch User
von W.A. (Gast)


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Conny G. schrieb:
> Weshalb der Aufwand mit dem Triac? Sowas braucht man doch nur, wenn man
> Phasenab-/anschnitt-Zeugs machen muss. Für Temperatursteuerung = träge
> reicht ein Relay, mechanisch oder elektronisch.

Die Klapperei will man vielleicht nicht. Ein Opto-Triac aber bitte mit 
Nulldurchgangsdetektor (z.B. MOC3062)

MaWin schrieb:
> Findest du das nicht etwas blöd, wie wäre ein MOC3052.

Genauso blöd. Was will man bei einer Heizung mit Random Phase. Da ist 
eher Wellenpaketsteuerung im Sekundenbereich angesagt.

von Rüdiger K. (sleipnir)


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Das mit dem MOC3062 ist ein guter Hinweis. Da ich die Regelfähigkeit des 
PID-Reglers ausschöpfen will, würde ich diesen mit "langsamer" PWM 
fahren; müßte diese dann aber nicht auch "Nulldurchgangssynchron" 
mitgeschoben werden?

Die gesamte Elektronik werde ich wohl doch in ein extra Gehäuse packen. 
Damit reduziert sich der Umbau des Ofens auf die Überbrückung des 
Thermoschalters und die Durchführung des Kabels für den Thermofühler.

Danke!

von Rüdiger K. (sleipnir)


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PS: Eine Frage zum VDR: wäre dieser ausreichend bzw. wie berechnet man 
dessen Dimensionierung?
https://www.reichelt.de/Heissleiter-Varistoren/VDR-0-6-270/3/index.html?ACTION=3&GROUPID=3114&ARTICLE=22316

von MaWin (Gast)


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W.A. schrieb:
> Die Klapperei will man vielleicht nicht. Ein Opto-Triac aber bitte mit
> Nulldurchgangsdetektor (z.B. MOC3062)
>
> MaWin schrieb:
>> Findest du das nicht etwas blöd, wie wäre ein MOC3052.
>
> Genauso blöd. Was will man bei einer Heizung mit Random Phase.

Ja nun, ich habe das 600V Modell zum MOC3020 genannt,
und weiter unten dann beschrieben, daß man Impulspaketsteuerung 
verwenden sollte.
Du solltest die Beiträge schon bis zu Ende lesen, bevor dein Beissreflex 
auslöst.

von MaWin (Gast)


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Rüdiger K. schrieb:
> PS: Eine Frage zum VDR: wäre dieser ausreichend bzw. wie berechnet man
> dessen Dimensionierung?

Ja nun, der begrenzt auf 710V, dafür bräuchte man 800V TRIAC und 
MOC3082, geht auch.

Nimm besser eien 250V~ Typen bei dem 595V im Datenblatt steht.

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