Horno de Reflujo

INSTITUTO TECNOLGICO SUPERIOR DE ZAPOPAN

INGENIERA EN ELECTRNICA

REPORTE DE RESIDENCIAS PROFECIONALES

DICIEMBRE 2014

HORNO DE REFLUJO

PRESENTADO POR:

AMAURY ARCE SNCHEZ

NO. DE CONTROL

14012840

ASESOR INTERNO:

MTRO. ADALBERTO CHVEZ VELZQUEZ

CAMINO ARENERO NO. 1101, EL BAJO

ZAPOPAN, JALISCO.

INDICE

1. CAPITULO 1. INTRODUCCIN ............................................................................................... 1

INTRODUCCIN ......................................................................................................................... 1

JUSTIFICACIN .......................................................................................................................... 2

ALCANCES Y LIMITACIONES .................................................................................................... 4

PROBLEMAS QUE SE RESOLVERN ....................................................................................... 5

ANTECEDENTES DE LA EMPRESA .......................................................................................... 6

2. CAPITULO 2. MARCO TEORICO ............................................................................................ 7

QU ES UN HORNO DE REFLUJO? ........................................................................................ 7

ANTECEDENTES ........................................................................................................................ 8

LA FUNCIN DE LA CURVA DE TEMPERATURA ..................................................................... 9

FUNCIONAMIENTO DE UN HORNO DE REFLUJO ................................................................. 11

PARMETROS DE TEMPERATURA. ....................................................................................... 12

3. CAPITULO 3. METODOLOGIA .............................................................................................. 14

CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES .......................................................................................... 14

ETAPAS DEL PROCESO QUE REQUIERE UN HORNO .......................................................... 15

SELECCIN DE COMPONENTES. ........................................................................................... 17

4. CAPITULO 4. CONSTRUCCION ............................................................................................ 20

SHIELD ARDUINO ..................................................................................................................... 20

MODIFICACIN DEL HORNO ................................................................................................... 24

5. CAPITULO 5. DESARROLLO DEL SOFTWARE ................................................................... 30

SOFTWARE DEL TECLADO ..................................................................................................... 30

REDUCCIN DE TIEMPO ......................................................................................................... 34

CONTROL DE TEMPERATURA ................................................................................................ 36

PROGRAMA EN ARDUINO ....................................................................................................... 38

1. CAPITULO 6. CONCLUSIONES Y RESULTADOS ................................................................ 57

CONCLUSIONES ....................................................................................................................... 57

AGRADECIMIENTOS ................................................................................................................ 58

INDICE DE TABLAS .................................................................................................................. 59

INDICE DE FIGURAS ................................................................................................................ 59

HOJAS DE DATOS .................................................................................................................... 60

BIBLIOGRAFA .......................................................................................................................... 69

1. CAPITULO 1. INTRODUCCIN

INTRODUCCIN

El horno de reflujo se utiliza para soldar componentes de montaje superficial (Surface mount dispositiveS) o SMD por sus siglas en ingles, los cuales requieren de un cierto proceso de calentamiento con temperaturas diferentes, dependiendo del tipo de soldadura y componentes utilizados.

Se dividen en 3 tipos: Soldadura de baja temperatura, Soldadura de mediana temperatura y Soldadura de alta temperatura. Para lograr eficiencia y no daar los componentes el proceso se divide en 5 segmentos de temperatura que son precalentamiento, calentamiento, fundicin, mantenimiento y enfriamiento.

CAPITULO 1. INTRODUCCIN

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JUSTIFICACIN

Este proyecto se realiza ante la necesidad de un equipo para poder soldar componentes de montaje superficial, esto requiere de un horno automtico con un rango de temperatura y tiempo especfico para los diferentes tipos de soldadura.

El horno funcionara de la siguiente manera, la forma de ajustar la temperatura es a travs de valores ya pre programados los cuales pueden ser visualizados por medio de una pantalla LCD, adems estos parmetros podrn ser modificados por el usuario de acuerdo a sus requerimientos, como pueden ser caractersticas de dispositivos y el tipo de soldadura.

Para garantizar una temperatura adecuada y estable, se implementara un sistema de control PID, protegiendo as los componentes electrnicos que se desean soldar en una baquelita.


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OBJETIVOS

Implementar un horno automtico. el cual funcione para soldar circuitos impresos con componentes de montaje superficial, con rangos de temperatura y tiempos programables.

Reducir el tamao de los circuitos impresos para los proyectos que se realizan en la institucin, mejorando as el diseo y disminuyendo el costo.

Disminuir el tiempo que se requiere para soldar compones en una baquelita.


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ALCANCES Y LIMITACIONES

Se lograra implementar el horno de reflujo el cual sirve para proyectos escolares, as como pequeos proyectos externos los cuales requieran baquelitas de 30 centmetros como mximo.

El tiempo de soldado de cada prototipo dura aproximadamente 5 minutos lo cual es algo lento en un proceso industrial pero ideal para el diseo de circuitos en la carrera de Ingeniera Electrnica.

Las limitaciones en cuanto al tamao, no permite soldar varias baquelitas al mismo tiempo as que este horno para un uso industrial es ineficiente, ya que limitara mucho la produccin de placas en serie.


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PROBLEMAS QUE SE RESOLVERN

Que los estudiantes tengan el equipo necesario para poder usar este mtodo de soldadura de montaje superficial, el cual es muy utilizado en la actualidad en todos los equipos electrnicos. Esto har que sus proyectos queden mejor presentados, de una manera ms profesional; adems de disminuir el costo del material que necesitan para realizar estos proyectos ya que los componentes SMD cuestan una cuarta parte aproximadamente que los componentes through hole que son los nicos que se nos ensea a utilizar acadmicamente.


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ANTECEDENTES DE LA EMPRESA

El Instituto Tecnolgico Superior de Zapopan (ITSZ), inici operaciones como organismo pblico descentralizado en Septiembre de 1999, con el fin de impulsar el desarrollo de la zona metropolitana de Guadalajara.

El ITSZ ha logrado gracias a la actuacin de su personal acadmico, administrativo y de apoyo la certificacin ISO 9001:2008 demostrando la consistencia en todo el proceso educativo desde el momento en que ingresa el alumno, hasta su titulacin. As mismo cuenta con la certificacin del sistema de gestin ambiental ISO14001:2004.

Cuenta con un campus de 13 hectreas y una superficie construida de 3,500 metros cuadrados que albergan 7 edificios, de los cuales 4 son edificios departamentales, una unidad multifuncional de talleres y laboratorios, un centro de cmputo y un auditorio de usos mltiples.

Ofrece 7 carreras que son Ingeniera Industrial, Ingeniera Electrnica, Ingeniera Electromecnica, Ingeniera en Sistemas Computacionales, Ingeniera Civil y Licenciatura en Gastronoma, adems de una Maestra en Sistemas Computacionales.

El consejo de acreditacin de enseanza de la ingeniera, A.C. CACEI, ha acreditado que las carreras de Ingeniera en Sistemas Computacionales, Electrnica, Industrial y Mecatrnica, cumplen con los requisitos de calidad.

2. CAPITULO 2. MARCO TERICO

QU ES UN HORNO DE REFLUJO?

El Horno de reflujo es un equipo que se utiliza en procesos de produccin en serie de placas con componentes SMD, el cual adopta componentes de calefaccin y medidores de temperatura que permiten un control preciso durante el proceso de soldado.

La curva de control de temperatura se debe ajustar con exactitud para satisfacer los requerimientos de muchos tipos de pasta de soldadura, los cuales difieren de acuerdo a la composicin qumica y combinacin de materiales.

CAPITULO 2. MARCO TERICO

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ANTECEDENTES

La tecnologa de montaje superficial fue desarrollada por los aos '60 y se volvi ampliamente utilizada a fines de los '80. La labor principal en el desarrollo de esta tecnologa fue gracias

a IBM y Siemens.

La estructura de los componentes fue rediseada para que tuvieran pequeos contactos metlicos que permitiese el montaje directo sobre la superficie del circuito impreso, de esta manera, los componentes se volvieron mucho ms pequeos y la integracin en ambas caras de una placa se volvi algo ms comn que con componentes through hole.

Usualmente, los componentes slo estn asegurados a la placa a travs de las soldaduras en los contactos, aunque es comn que tengan tambin una pequea gota de adhesivo en la parte inferior.

Es por esto, que los componentes SMD se construyen pequeos y livianos. Esta tecnologa permite altos grados de automatizacin, reduciendo costos e incrementando la produccin, los componentes SMD pueden tener entre un cuarto y una dcima del peso, y costar entre un cuarto

y la mitad que los componentes through hole.

Hoy en da la tecnologa SMD es ampliamente utilizada en la industria electrnica, esto es debido al incremento de tecnologas que permiten reducir cada da ms el tamao y peso de los componentes electrnicos.

La evolucin del mercado y la inclinacin de los consumidores hacia productos de menor tamao y peso, hizo que este tipo de industria creciera y se expandiera.

Hoy en da componentes tan pequeos en su dimensin como 0.5 milmetros son montados por medio de este tipo de tecnologa.

En la actualidad casi todos los equipos electrnicos de ltima generacin estn constituidos por este tipo de tecnologa. LCD TV, DVD, reproductores porttiles, telfonos mviles, laptops, por mencionar algunos.


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LA FUNCIN DE LA CURVA DE TEMPERATURA

En el proceso de produccin SMT, se ajusta la curva de temperatura de acuerdo a las diferentes frmulas de aleacin o pasta de soldadura utilizados lo cual mejora la calidad del producto.

Por lo general, la soldadura por reflujo tiene cinco segmentos de temperatura. Enseguida se describen los diferentes parmetros de la curva de temperatura:

Pre calentamiento

El pre calentamiento es un proceso que eleva la temperatura entre 120 y 150 lo que permite eliminar la humedad y gases residuales de los componentes y PCB, es una transicin suave de la temperatura que transcurre entre 1 a 5 minutos.

Calentamiento

El calentamiento sirve para preparar la soldadura en pasta para el proceso de soldado o fundicin En este proceso la temperatura baja para la soldadura en pasta se debe establecer de manera precisa entre 150 y180 dependiendo de su composicin.

La temperatura media se puede establecer entre 180 y 220 y la temperatura alta en una aleacin de soldadura sin plomo entre 220 y 250 . Es indispensable tener la informacin de la soldadura y el estao para ajustar este parmetro adecuadamente, la temperatura de

calentamiento se puede establecer a 10 por debajo de la temperatura de fundicin.

Temperatura de fundicin

El objetivo es completar el proceso de soldado. Divido a que en esta etapa se establece la temperatura ms alta en todo el proceso de soldadura es fcil daar los componentes sin embargo, los cambios fsicos y qumicos en este proceso de soldadura tambin son necesarios para lograr una fundicin adecuada ya que la soldadura se disuelve muy fcilmente en la oxidacin a alta temperatura en el aire.

Se ha dividido la soldadura en tres tipos:

a) Soldadura de baja temperatura (150-180 )

b) Soldadura de media temperatura (190-220 )

c) Soldadura de alta temperatura (230-260 )

Comnmente se utiliza soldadura sin plomo para procesos de altas temperaturas, la soldadura de baja temperatura es generalmente usada para metales preciosos y la soldadura de baja temperatura es utilizada en productos electrnicos.

Actualmente, muchas soldaduras sin plomo son tambin sustituidas en procesos de temperatura media ya que tienen excelentes propiedades elctricas, mecnicas, anti oxidantes y resistencia a choque trmico, por lo tanto, en los productos electrnicos comunes, tambin se utiliza a gran escala.

En este paso del proceso, la soldadura se funde y presenta propiedades de un lquido (Tensin superficial) por lo que todos los componentes en la superficie flotan y tienden a moverse hacia el centro del punto de soldadura. En este punto se forman capas de aleacin de estao y metal de la superficie de los componentes que forman la estructura ideal de soldadura.


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Cuando se trabaje con reas pequeas de PCB, la temperatura de fusin se establece en un tiempo ms corto, con el fin de garantizar la calidad de la soldadura; en esta etapa, se debe acortar el tiempo tanto como sea posible para la proteccin de componentes.

Mantenimiento de temperatura

Durante este periodo, la soldadura lquida tiende a solidificarse, la calidad de solidificacin tiene un impacto directo en la estructura cristalina del soldado y sus propiedades mecnicas. Si la solidificacin es rpida, conducir a la formacin de soldado cristalino spero, la soldadura no es brillante, y sus propiedades mecnicas disminuyen.

Bajo condiciones de alta temperatura e impacto mecnico, los puntos de soldadura fcilmente pueden fracturarse perdiendo sus propiedades mecnicas y elctricas, por lo que el producto final tendr menor durabilidad.

Siempre se usan mtodos de calentamiento y mantenimiento de temperatura durante un tiempo que depender del tipo de soldadura en pasta utilizada, tipo de PCB y cantidad de componentes.

Generalmente se establece el mantenimiento de temperatura a un ms bajo que el punto de

fundicin de la soldadura, alrededor de 10-20 .

Enfriamiento

Durante este proceso, la temperatura disminuir paulatinamente hasta llegar a la temperatura

ambiente, es posible detener el proceso cuando la temperatura est por debajo de 150 .


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FUNCIONAMIENTO DE UN HORNO DE REFLUJO

La soldadura por reflujo se basa en calentar el circuito siguiendo rampas y fases de soldadura

predefinidas. La soldadura por reflujo no es simplemente calentar la placa y los componentes

hasta que se alcance la temperatura a la que el estao se funde, es posible hacerlo as pero

existe el riesgo de daar los componentes o de no soldar en absoluto los componentes.

Los fabricantes de los componentes normalmente recomiendan unos perfiles de soldadura

determinados. Nos recomendarn las rampas mximas/mnimas de calentamiento/enfriamiento y

los tiempos mximos para evitar daar los componentes en la figura 2.1 se muestra una grfica

del proceso de soldado y las temperaturas que este requiere.

Figura 2.1 Perfil de Soldado y funcionamiento.


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PARMETROS DE TEMPERATURA.

Para un correcto funcionamiento se deben observar las hojas tcnicas de cada elemento para as determinar los tiempos y temperatura los cuales se muestran en la tabla 2.1, en la tabla 2.2 se muestran los parmetros que requiere la soldadura que utilizaremos, se seleccion debido a la facilidad de conseguirla en la regin lo cual a su vez reduce el costo. Las figuras 2.2 y 2.3 muestran el perfil del soldado que requiere o se puede configurar dependiendo el tipo de PCB y los componentes que se vayan a utilizar.

Tipo de soldadura Proporcin Calentamiento

(/1 min)

Calefaccin

(/1 min)

Soldadura

(/30 s)

Preservacin

Enfriamiento

Baja temperatura

con plomo

Sn43-Pb43Bi14 100-120 130-150 200-210 170 150

Baja temperatura sin

plomo

Sn42-Bi58 100-120 120-130 180-200 150 150

Baja temperatura sin

plomo

Sn48-In52 100-120 120-130 180-200 150 150

Temperatura media

con plomo

Sn63-Pb37 130-150 170-180 230-240 180 150

Temperatura media

con plomo

Sn60-Pb40 130-150 170-180 230-240 180 150

Temperatura media

con plomo

Sn62-Pb46Ag2 130-150 170-180 230-240 180 150

Temperatura media

sin plomo

Sn96.5Ag3.5 130-150 180-190 240-250 240 150

Temperatura media

sin plomo

Sn87-Ag3Cu3-In7 130-150 180-190 240-250 240 150

Temperatura media

sin plomo

Sn91-Zn9 130-150 180-190 240-250 230 150

Temperatura media

sin plomo

Sn95.4Ag3.

1-Cn1.5

130-150 180-190 250-260 240 150

Temperatura media

sin plomo

Sn99.3Cu0.7 130-150 180-190 270-280 260 150

Temperatura alta sin

plomo

Sn94-Ag3Cu3 130-150 190-220 240-250 240 150


plomo

Sn97-Cu3 130-150 190-220 270-280 250 150


plomo

Sn95-Sd5 130-150 190-220 270-280 250 150

Tabla 2.1 Parmetros de ajuste de la curva de temperatura para aleacin de soldadura comn.

Tabla 2.2 Parmetros de la soldadura SAC305

RATE OF

RISE 2C /

SEC MAX

RAMP

TO

150C

(302F)

PROGRESS

THROUGH

150C-175C

(302F-

347F)

TO PEAK

TEMP 230C245C

(445F474F)

TIME ABOVE 217C

(425F)

COOLDOWN

4 C / SEC

PROFILE

LENGTH

AMBIENT

TO

PEAK

Short

Profiles

75 Sec 30-60 Sec 45-75 Sec 30-60 Sec 45 15 Sec 2.75-3.5 Min

Long

Profiles

90 Sec 60-90 Sec 45-75 Sec 60-90 Sec 45 15 Sec 4.5-5.0 Min


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Figura 2.3 Perfil de reflujo para tarjetas de alta densidad.

Figura 2.2 Perfil de reflujo para tarjetas de baja densidad

3. CAPITULO 3. METODOLOGIA

CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES

La tabla 3.1 muestra una lista detallada de las actividades que se realizaran para fabricar el horno, as como las fechas que se asignaran a cada una de estas.

Actividad Responsable de la actividad

Periodo de realizacin Inicio Termino

Justificacin

Investigacin de caractersticas, funcionamiento y componentes de un horno de reflujo

Amaury Arce Snchez

25 de Agosto 2014

25 de Septiembre

2014

Identificar los ltimos avances

Diseo de planos, diagramas electrnicos y desarrollo de software

Amaury Arce Snchez

26 de Septiembre

2014

15 de Noviembre

2014

Implementar la informacin obtenida para as desarrollar un correcto y eficiente diseo.

Experimentacin, anlisis de errores y elaboracin de manual de usuario

Amaury Arce Snchez

15 de Noviembre

2014

12 de Diciembre

2014

Obtener datos estadsticos e ir resolviendo los errores o problemas que se presenten durante su construccin

Tabla 3.1 Cronograma de Actividades

Investigacin de caractersticas funcionamiento y componentes de un horno de reflujo

En esta etapa se buscara informacin relacionada con la tcnica de soldado por reflujo, para as mismo ver cules son los requerimientos que debe tener un horno para esta labor, tambin verificar que tipo de hornos existen en el mercado, cul es su funcionamiento para as implementar estas caractersticas en nuestro diseo y si es posible mejorar algunas.

Diseo de planos, diagramas electrnicos y desarrollo de software

Se disearan diagramas a bloques de los etapas que necesita un horno de reflujo para as verificar que componentes pueden ser tiles para cada una, adems del desarrollo de diagramas de flujo para el software que se desea implementar.

Experimentacin y anlisis de errores

Mediante mtodos experimentales se verificara cual es el comportamiento del horno con respecto al tiempo que este tarda en alcanzar ciertas temperaturas, comprobar si el programa funciona correctamente, ver cules son los mrgenes de error de temperatura que el horno maneja, para en caso de ser necesario corregir el programa y reducir estos errores al mnimo.

CAPITULO 3. METODOLOGA

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ETAPAS DEL PROCESO QUE REQUIERE UN HORNO

Con lo visto en el captulo anterior, se puede construir un horno de reflujo tomando un horno

tostador convencional y controlar estas rampas de temperatura de manera digital, en la figura

3.1 se muestra un diagrama a bloques de las etapas de control y potencia del sistema en

general las cuales son las siguientes:

Figura 3.1 Diagrama a bloques del sistema de control del horno.

Etapa de Control

En esta etapa, se controla todo el proceso de soldado a su vez recibe y procesa informacin dada por el usuario a travs del teclado, se encarga de mandar informacin a la pantalla para mostrar el proceso al usuario y el estado de su PCB.

Pantalla

Se encarga de mostrar la informacin al usuario y sirve como interfaz para configurar tiempos de soldado y temperaturas que este requiera.

Teclado

A travs de este se selecciona el modo de trabajo que se requiere, se pueden ingresar valores numricos para as asignar tiempos y temperaturas.

Amplificador

En esta etapa se amplifica la seal dada por el sensor de temperatura el cual entrega una diferencia de voltaje en Volts y lo aumenta a mVolts, la cual es una diferencia de potencial que el Controlador puede detectar, adems de eso cuenta con un digitaliza la seal por lo cual ya entrega una palabra binaria dependiendo del valor en C.

TECLADO ETAPA DE CONTROL

PANTALLA

AMPLIFICADOR

SENSOR DE TEMPERATURA

ETAPA DE POTENCIA

ELEMENTO CALEFACTOR

Horno


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Sensor de Temperatura

Este se encarga de detectar la temperatura que el horno aplica en la PCB este debe tener contacto directo con la baquelita para as detectar de manera ms exacta la temperatura real que se est aplicando.

Etapa de Potencia

Debido a que la etapa de control no puede alimentar con el voltaje que las resistencias de este tipos de horno demandan, adems de que trabajan con CA, se encarga de controlar estas voltajes que requiere el elemento calefactor, basndose en la etapa antes mencionada.

Elemento Calefactor

Se encarga de producir el calor que se requiere para el soldado, puede variar este elemento dependiendo el tipo de horno que se desee fabricar lo ms convencional son resistencias de Cuarzo aunque tambin pueden ser resistencias IR que ofrecen un mejor rendimiento para estos procesos.


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SELECCIN DE COMPONENTES

Teclado

Para el teclado se seleccion un 4x4 Touch Pad el cual se muestra en la figura 3.2, tiene un teclado dinmico, comunicacin Serial y BCD, lo cual reduce el nmero de pines que requerira si se trabajara directamente con el Controlador.

Figura 3.2 Touch Pad 4x4

Etapa de control

Para esta etapa se utilizar un Arduino Uno que se muestra en la figura 3.3 el cual ofrece una interfaz de programacin amigable, posee un Controlador Atmega 328 el cual ofrece los puertos de entrada y salida que requieren todos los dispositivos.

Figura 3.3 Arduino Uno


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Pantalla

Se seleccion una LCD de 20X4 que se muestra en la figura 3.4, la cual permite ver el estado del horno de una manera ms amigable para el usuario, adems de tener un mdulo I2C para reducir el nmero de pines que se requieren para controlarla.

Figura 3.4 Blue LCD 20X4

Amplificador

Se utilizara un Adafruit Max31855 el cual funciona con termopares de Tipo K el cual se muestra en la figura 3.5, ya se encuentra compensado y posee sus libreras para la lectura de la temperatura.

Figura 3.5 Adafruit Max31855


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Sensor de Temperatura

Para sensar la temperatura se utiliz un termopar Tipo K el cual se muestra en la figura 3.6, trabaja en los rangos de temperatura que el horno requiere, adems de que es el ms accesible para conseguir y por lo tanto tiene un costo significativo a diferencia de los otros.

Figura 3.6 Termopar Tipo K

Etapa de Potencia

Para est etapa se utilizaron los siguientes componentes:

a) 1 relevador 12VDC 10A-240VAC

b) 1 Diodo 1N4148

c) 1 Resistencia 12K

d) 1 Transistor 2N2222A

e) Fuente de 12V 1.5A

Elemento Calefactor

Se utiliz un Horno de la Marca Hamilton Beach modelo 31137 que se muestra en la figura 3.7, el cual contiene 2 resistencias de Cuarzo que son las que se utilizara para calentar y fundir la soldadura.

Figura 3.7 Horno tostador Hamilton Beach 31137

4. CAPITULO 4. CONSTRUCCION

SHIELD ARDUINO

Se dise un shield para poder conectar todos los dispositivos que irn a la tarjeta de una manera prctica y evitar posibles problemas de ensamblaje, en la figura 4.1 se muestra el diagrama de conexiones en el cual nos basamos para el diseo del shield.

Figura 4.1 Diagrama de Conexiones

CAPITULO 4. CONSTRUCCION

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El shield se dise en un software de simulacin llamado Isis Proteus el cual se muestra en la figura 4.2.

Figura 4.2 Diseo en Isis

Este diseo se exporto a un plotter de corte para fabricar las pistas en la figura 4.3 se muestra la baquelita ya ruteada y en la figura 4.4 con las perforaciones para ya insertar los componentes.

Figura 4.3 Circuito ruteado


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Figura 4.4 Circuito perforado

En la siguiente etapa se colocaron y soldaron los componentes, en la figura 4.5 se muestra el shield ya armado completo y en la figura 4.6 con los dispositivos conectados.

Figura 4.5 Shield con componentes


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Figura 4.6 Shield con dispositivos conectados


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MODIFICACIN DEL HORNO

La primer parte fue desarmar y quitar todos los dispositivos analgicos que tena el horno para controlarlo, como eran el termostato, el cronometro etc., los cuales se muestran en la figura 4.9, En la figura 4.7 y 4.8 se tiene una vista frontal y lateral del horno ya desarmado.

Figura 4.7 Horno desarmado vista frontal

Figura 4.8 Horno desarmado vista lateral


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Figura 4.9 Componentes analgicos del horno

Se colocaron los conectores para CA que servirn para alimentar las resistencias y el regulador de 12V el cual alimentara todos los dems dispositivos, en la figura 4.10 y 4.11 se tiene una vista frontal y de la parte de trasera del horno.

Figura 4.10 Vista frontal conexiones de CA


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Figura 4.11 Vista trasera conexiones de CA

Antes de colocar los dispositivos para controlar el horno se aislaron con una tela que soporta temperaturas de ms de 400C, en la figura 4.12 se ve el horno ya con el aislante trmico de la etapa de control y potencia y en la figura 4.13 ya con los dispositivos armados y conectados.

Figura 4.12 Horno con aislante trmico


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Figura 4.13 Horno con dispositivos conectados.

En la siguiente etapa se conectaron el teclado y la pantalla en la parte frontal y hacia el shield de la arduino, lo cual se muestra en la figura 4.14.

Figura 4.14 Pantalla y teclado armados en el horno.

Por ultimo para evitar fugas de calor por la parte frontal se aisl el vidrio con un aislante trmico inflamable resistente al calor y as se asegura que el calor se distribuya ms uniformemente. Para un mejor rendimiento se recomienda un horno que ya venga con un ventilador integrado interno para distribuir el calor. En la figura 4.15 se ve la tapa forrada con el aislante trmico, en la figura 4.16 y 4.17 se tiene una vista frontal y lateral del horno ya terminado y ensamblado.


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Figura 4.15 Tapa forrada con aislante trmico.

Figura 4.16 Vista frontal del horno terminado


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Figura 4.17 Vista lateral del horno terminado

5. CAPITULO 5. DESARROLLO DEL SOFTWARE

SOFTWARE DEL TECLADO

Cuando usas el teclado con la configuracin por el puerto serial debes considerar el retraso que sucede mientras presionas las teclas y las sueltas, para poder sincronizar los datos que son mandados desde el teclado al controlador, esto se puede apreciar en la figura 5.1.

Se mandan 3 bytes cuando presionas el botn y otros 3 cuando lo sueltas, para nuestro propsito solo necesitamos leer los 3 bytes de cuando presionas, solo se requerira leer todos en caso de usar configuraciones como presionar 2 teclas al mismo tiempo para opciones especiales, como lo tienen la mayora de dispositivos del mercado.

El primer byte es un 83 en decimal, que indica que se mand la informacin, el ultimo byte es un 13 en decimal e indica que ya termino de mandar la informacin, el byte intermedio vara de acuerdo a la tecla que se haya presionado como se muestra en la tabla 5.1, en la figura 5.2 se muestra el byte que se le asigna a cada tecla. En la tabla 5.2 se muestra ms detalladamente el valor de este byte dependiendo la tecla.

Figura 5.1 Grafico del teclado en funcin del tiempo

ASCII CODE

Action/Data Status Key (Byte 1)

Key Code (Byte2)

End Byte (Byte 3)

PRESS P (0x50) 0-9, A-F 0x0D

RELEASE R (0x52) 0-9, A-F 0x0D

Tabla 5.1 Bytes enviados por el teclado

En base a esta informacin proporcionada por el fabricante se desarroll el algoritmo mostrado en la figura 5.3, el cual sirve para ingresar los valores y ser mostrados en pantalla de forma dinmica este a su vez sigue el flujo del men de pantallas que se muestra en la figura 5.4 el cual se dise en base a la configuracin de tiempos y temperaturas que requiere este tipo de hornos.

CAPITULO 5. DESARROLLO DE SOFTWARE

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Configuracin de los nmeros del teclado

Hexadecimal Decimal 0

0X30 48 1

0X31 49 2

0X32 50 3

0X33 51 4

0X34 52 5

0X35 53 6

0X36 54 7

0X37 55 8

0X38 56 9

0X39 57 10

0X41 65 A

0X42 66 B

0X43 67 C

0X44 68 D

0X45 69 E

0X46 70 F

Tabla 5.2 Cdigo en ASCII del teclado byte intermedio

A B

C

D E F Figura 5.2 Valores los bytes intermedios del teclado


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Figura 5.3 Algoritmo del teclado y pantalla


33

Figura 5.4 Men de Pantallas


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REDUCCIN DE TIEMPO

Se dise este algoritmo para ir descontando 1s a los tiempos configurados e irlos mostrando en pantalla y a su vez, al terminar estos cambiara la temperatura de referencia sin afectar los otros procesos ni entretener al Controlador en esta etapa.

Para eso existan 2 opciones que era utilizar otro Controlador que se encargara de esto, pero eso aumentaba los costos significativamente y era innecesario, ya que este adems de tener un Procesador tienen otros elementos como son los contadores los cuales se usaron para poder hacer este programa eficiente. En la figura 5.5 se muestra el algoritmo que realiza estas funciones.


35

Figura 5.5 Algoritmo reduccin de tiempo y cambio de temperaturas


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CONTROL DE TEMPERATURA

Este algoritmo el cual combina el control PID con la etapa de potencia se dise para que trabajaran en sincrona, en el cual se establecieron parmetros de control, tiempos mximos y mnimos.

El controlador PID proporciona una salida, un valor numrico de entre 0 a 5000 el cual se usa para hacer conmutar el relevador, cuanto la salida es 5000 por ejemplo el relevador esta siempre activado cuando la salida es 2500 el relevador se activa la mitad de tiempo y se desactiva la otra mitad y as dependiendo de cada valor.

Para la salida del controlador PID se estableci un tiempo de muestreo de 1s ya que la temperatura no requiere un control tan veloz y a su vez para que en este tiempo se encargue de la etapa de potencia y no interfiera el controlador ya que cuando este est ajustando los parmetros la otra etapa queda inhabilitada, algo que no es notable debido a que esto sucede en segundos. En la figura 4.6 se muestra este algoritmo.


37

Figura 5.6 Algoritmo para el control de temperatura


38

PROGRAMA EN ARDUINO

#include

#include //Librera Termopar

#include //Librera LCD

#include //Librera LCD

#include ///Librera PID

#include //Librera Sofware Serial

#define relevador 7 //Pin que activa o desactiva el relevador

#define RX 2

#define TX 3

int thermoDO = 10; //Pines del MAX31855 conectados a la arduino

int thermoCS = 9;

int thermoCLK = 8;

Adafruit_MAX31855 thermocouple (thermoCLK, thermoCS, thermoDO); // Inicia la comunicacin SPI

double Setpoint, Input, Output; // Constantes del PID

double consKp = 100; //Constante proporcional

double consKi = 0.05; //Tiempo integrativo

double consKd = 20; //Tiempo derivativo

PID myPID (&Input, &Output, &Setpoint, consKp, consKi, consKd, DIRECT); //Inicializa el controlador PID llamado myPID

int Tmuestreo = 1000;

int WindowSize = 5000; //Tiempo mximo de conmutacin

unsigned long windowStartTime;

unsigned long now;

LiquidCrystal_I2C lcd(0x20,20,4); //Inicializacin de LCD

int byte1,byte2,byte3; //Variables para recepcin de datos del teclado

int x3,x2,x1,x0; //Variables para mostrar los nmeros en pantalla

long t1,t2,t3,t4,t5; /// Tiempos de horneado//

long T1,T2,T3,T4,T5; //Temperaturas de Horneado//

int M; //Bandera para la tecla enter


39

boolean b1; //Variable para saber la seleccin automtica o manual

boolean N; //Variable para cancelar o activar las flechas del teclado

SoftwareSerial mySerial (RX, TX); // RX, TX

unsigned long previousMillis; // Variable que sirve de referencia para reducir el tiempo de conteo

int interval = 1000; //Variable para reducir un segundo en el conteo del tiempo

void setup()

{

consKp = 100; //Constante proporcional

consKi = 0.05; //Tiempo integrativo

consKd = 20; //Tiempo derivativo

Serial.begin(9600); //Activa el puerto Serial 0 para la comunicacin con el CPU

mySerial.begin(9600); //Inicializa el Software Seria1 con una velocidad de 9600 bps

pinMode(relevador,OUTPUT); //Declara el pin 7 como salida del relevador

digitalWrite(relevador,HIGH);

//Configuracin del control PID//

myPID.SetOutputLimits(0, WindowSize); //Limites del PID de 0 a WindowSize

myPID.SetSampleTime (Tmuestreo); //marca el tiempo de muestreo del controlador

myPID.SetMode(AUTOMATIC); //Activa el PID

//Fin de Configuracin del control PID///

windowStartTime = millis() ;

previousMillis = 0;

Setpoint = 0;

M=0;

b1=false;

N=false;

//Inicializacin Del Men Amaury Arce//

lcd.init(); // inicializa la lcd

lcd.backlight(); //La luz de la pantalla lcd

lcd.clear(); //Limpia pantalla

lcd.setCursor(2,0);


40

lcd.print("Horno de Reflujo");

lcd.setCursor(4,2);

lcd.print("Amaury Arce");

delay(1000);

lcd.clear();

//Finalizacin Del Men Amaury Arce//

}

void loop()

{

///***Software Serial Code*****/////

//-------------------------------Cdigo para la ET-Touch 4X4---------------------------------//

// -----------Llenado de variables con los datos del puerto Serial

byte1 = mySerial.read();



//-----------------Fin de llenado de variables

delay(9.999999813); //Tiempo que tarda en mandar los 3 nmeros

if (byte1 == 82 && byte3 == 13) //(P y R en ASCII Mandados por el Teclado para indicar que se Presion y Solt el Botn)

{

// ---------Configurar Nmeros del Teclado------//

switch (byte2)

{

////Botn 0 //////

case 48:

byte2=0;

x3 = x2;

x2=x1;

x1=x0;


41

x0=byte2 ;

break;

////Fin de Boton 0///////

////Boton 1 //////

case 49:

byte2=1;

x3 = x2;

x2=x1;

x1=x0;

x0=byte2 ;

break;

////Fin de Boton 1//////

////Boton 2 //////

case 50:

byte2=2;

x3 = x2;

x2=x1;

x1=x0;

x0=byte2 ;

break;

//// Fin de Boton 2 //////

//// Boton 3 //////

case 51:

byte2=3;

x3 = x2;

x2=x1;

x1=x0;

x0=byte2 ;

break;

//// Fin de Boton 3 //////


42

////Boton 4 //////

case 52:

byte2=4;

x3 = x2;

x2=x1;

x1=x0;

x0=byte2 ;

break;

//// Fin de Boton 4 ////

////Boton 5 //////

case 53:

byte2=5;

x3 = x2;

x2=x1;

x1=x0;

x0=byte2 ;

break;

//// Fin de Boton 5 //////

////Boton 6 //////

case 54:

byte2=6;

x3 = x2;

x2=x1;

x1=x0;

x0=byte2 ;

break;

//// Fin de Boton 6 //////

////Boton 7 //////

case 55:

byte2=7;


43

x3 = x2;

x2=x1;

x1=x0;

x0=byte2 ;

break;

//// Fin de Boton 7 //////

////Boton 8 //////

case 56:

byte2=8;

x3 = x2;

x2=x1;

x1=x0;

x0=byte2 ;

break;

//// Fin de Boton 8 //////

////Boton 9 //////

case 58:

byte2=9;

x3 = x2;

x2=x1;

x1=x0;

x0=byte2 ;

break;

//// Fin de Boton 9 //////

////Boton de Clear (A) ////

case 65:

M = 0;

x0=0;

x1=0;

x2=0;


44

x3=0;

b1 = false ;

N=false;

break;

/////Fin de Boton Clear/////

////Boton Enter (D) ////

case 68: M ++;

N = true;

x3 = 0;

x2 = 0;

x1 = 0;

x0 = 0;

break;

////Fin de Boton Enter(D) ////

////Boton Regreso (E) ////

case 69:

x3 = 0;

x2 = 0;

x1 = 0;

x0 = 0;

break;

////Fin de Boton Regreso (E) ////

} //Fin de Switch

} //Fin de if

if (N==false)

{

switch(byte2)

{

////Botn Flecha Arriba (B) ////

case 66:


45

b1 = false;

break;

////Fin de Botn Flecha Arriba (B) ////

////Botn Flecha Abajo (C) ////

case 67:

b1 = true ;

break;

////Fin de Botn Flecha Abajo (C) ////

}

} //Fin de if N para las Flechas

//-----Termina comparaciones para detectar los nmeros-------//

//-------------------------------Fin de Cdigo para la ET-Touch 4X4---------------------------------//

//-------------------------------Cdigo para la LCD i2c 20x4---------------------------------------//

/////--------Configuracin de tiempos y temperaturas Automtico

if (b1==false )

{

switch (M)

{

case 0:

lcd.setCursor(0, 0);

lcd.print(" Soldado Automatico ");


lcd.print(" (NC257-2 SAC305)");

lcd.blink();

delay(100);


lcd.print(" Soldado Manual ");


lcd.print(" ");

break;


46

case 1 :


lcd.print(" (NC257-2 SAC305) ");


lcd.print(" ");


lcd.blink();

lcd.print(" Aceptar ");

delay(100);

break;

case 2:

t1=75;

t2=60;

t3=45;

t4=30;

t5=120;

T1=150;

T2=175;

T3=245;

T4=217;

T5=100;

M=11;

break;

}///Fin de switch

}////Fin de If False

else

{

switch (M)

{

case 0:


47

lcd.noBlink();


lcd.print(" Soldado Automatico");


lcd.print(" (NC257-2 SAC305)");


lcd.print(" Soldado Manual ");

lcd.blink();

delay(100);


lcd.print(" ");

break;

//-------------------------------Configuracion de los Tiempos y Temperaturas Manual---------------------------------------//

case 1:


lcd.print(" t. Calentamiento ");


lcd.print(" T. Calentamiento ");

lcd.setCursor(8,3);

lcd.print("000C");

lcd.setCursor(0,1);

lcd.print(" ");

lcd.print(x3);

lcd.print(x2);

lcd.print(":");

lcd.print(x1);

lcd.print(x0);

lcd.blink();

lcd.print(" ");


48

delay(100);

t1 = (x3*600 + x2*60 + x1*10 +x0);

break;

case 2:

lcd.setCursor(8,3);

lcd.print(x2);

lcd.print(x1);

lcd.print(x0);

lcd.print("C");

T1 = x0*1+x1*10+x2*100;

break;

case 3:


lcd.print(" t. Calefaccion ");


lcd.print(" T. Calefaccion ");

lcd.setCursor(8,3);

lcd.print("000C");

lcd.setCursor(8,1);

lcd.print(x3);

lcd.print(x2);

lcd.print(":");

lcd.print(x1);

lcd.print(x0);

lcd.blink();

delay(100);

t2 = (x3*600 + x2*60 + x1*10 +x0);

break;


49

case 4:

lcd.setCursor(8,3);

lcd.print(x2);

lcd.print(x1);

lcd.print(x0);

lcd.print("C");

T2 = x0*1+x1*10+x2*100;

break;

case 5:

//lcd.clear();


lcd.print(" t. Soldadura ");


lcd.print(" T. Soldadura ");

lcd.setCursor(8,3);

lcd.print("000C");

lcd.setCursor(8,1);

lcd.print(x3);

lcd.print(x2);

lcd.print(":");

lcd.print(x1);

lcd.print(x0);

lcd.blink();

delay(100);

t3 = (x3*600 + x2*60 + x1*10 +x0);

break;

case 6:


50

lcd.setCursor(8,3);

lcd.print(x2);

lcd.print(x1);

lcd.print(x0);

lcd.print("C");

T3 = x0*1+x1*10+x2*100;

break;

case 7:

//lcd.clear();


lcd.print(" t. Preservacion ");


lcd.print(" T. Preservacion ");

lcd.setCursor(8,3);

lcd.print("000C");

lcd.setCursor(8,1);

lcd.print(x3);

lcd.print(x2);

lcd.print(":");

lcd.print(x1);

lcd.print(x0);

lcd.blink();

delay(100);

t4 = (x3*600 + x2*60 + x1*10 +x0);

break;

case 8:

lcd.setCursor(8,3);


51

lcd.print(x2);

lcd.print(x1);

lcd.print(x0);

lcd.print("C");

T4 = x0*1+x1*10+x2*100;

break;

case 9:

//lcd.clear();


lcd.print(" t. Enfriamiento ");


lcd.print(" T. Enfriamiento ");

lcd.setCursor(8,3);

lcd.print("000C");

lcd.setCursor(8,1);

lcd.print(x3);

lcd.print(x2);

lcd.print(":");

lcd.print(x1);

lcd.print(x0);

lcd.blink();

delay(100);

t5 = (x3*600 + x2*60 + x1*10 +x0);

break;

case 10:

lcd.setCursor(8,3);

lcd.print(x2);

lcd.print(x1);


52

lcd.print(x0);

lcd.print("C");

T5 = x0*1+x1*10+x2*100;

break;

} //Final de Switch2

} //Final de if true

//-------------------------Fin de la configuracin de tiempos y temperaturas--------------------//

switch (M)

{

case 11:

Input = thermocouple.readCelsius(); //La variable Input toma el valor del termopar en grados Centigrados

myPID.Compute(); //Activa el PID

now = millis();

if (isnan(Input)) { ///Mecanismo de seguridad para el termopar

lcd.setCursor(0,0);

lcd.print("Error en el sistema");

lcd.setCursor(0,1);

lcd.print("Repita el Proceso");

digitalWrite(relevador,HIGH); //Desactiva el relevador

}

else //--------- Enciende el pin de salida basado en la salida del PID-----///////

{

if((now - windowStartTime)>WindowSize)

{ windowStartTime += WindowSize;} //Tiempo para cambiar la ventana del relevador

if(Output > (now - windowStartTime))

{

digitalWrite(relevador,LOW); //Activa las resistencias

}

else

{


53

digitalWrite(relevador,HIGH);

}

} //Final Else

unsigned long currentMillis = millis();

if(currentMillis - previousMillis > interval) {

previousMillis = currentMillis;

lcd.noBlink();

lcd.setCursor(0,0);

lcd.print("xxxxxHorneandoxxxx");

lcd.setCursor(0,1);

lcd.print("Input=");

lcd.print(Input);

lcd.print(" ");

lcd.setCursor(0,2);

lcd.print("Setpoint=");

lcd.print(Setpoint);

lcd.print(" ");

lcd.setCursor(0,3);

if (t1 >0 && t2>0 && t3>0 && t4>0 && t5>0) /////Primera Condicion//////

{

t1 = t1 - 1;

Setpoint = T1;

lcd.print("Calentamiento=");

lcd.print(t1);

lcd.print(" ");

}


54

////*****************Segunda condicion **********//////

else if ( t1 0 && t3>0 && t4>0 && t5>0)

{

t1 = 0;

t2 = t2 - 1;

Setpoint = T2;

lcd.print("Calefaccion=");

lcd.print(t2);

lcd.print(" ");

}

////*****************Tercera condicion **********//////

else if ( t1 0 && t5>0)

{

t1 = 0;

t2 = 0;

t3 = t3 - 1;

Setpoint = T3;

lcd.print("Soldado=");

lcd.print(t3);

lcd.print(" ");

}

////*****************Cuarta condicion **********//////

else if ( t1


55

Setpoint = T4;

lcd.print("Mantenimiento=");

lcd.print(t4);

lcd.print(" ");

}

////*****************Quinta condicion **********//////

else if (t1


56

lcd.clear();

lcd.setCursor(5,0);

lcd.print("Terminado");

delay(5000);

M=0;

N= false;

b1 = false;

}

else{

lcd.clear();

lcd.setCursor(5,0);

lcd.print("Error-Configuracin");

M=0;

N= false;

b1 = false;

delay(2000);

}

} //Final del if conteo del horneado

break;

} //Final de switch3

} //Final del Loop

1. CAPITULO 6. CONCLUSIONES Y RESULTADOS

CONCLUSIONES

El proceso para un buen soldado es algo tardado pero necesario para que la soldadura no pierda sus caractersticas y as la tarjeta tenga una garanta de funcionamiento mayor, adems existen componentes delicados alas temperaturas, con los cuales no se puede exceder en lo ms mnimo, ya que pueden daar su funcin directamente o reducir notablemente el tiempo til que se les da.

Las tendencias actuales implementan la tecnologa de montaje superficial as como la through hole, es por esto que se necesita el conocimiento de las 2 tcnicas para as perfeccionar los diseos de circuitos PCBs.

Un horno de reflujo es un elemento indispensable para este tipo de mtodos de soldado el cual necesita, que la temperatura y el tiempo sean lo ms precisos posibles.

El control de una variable como la temperatura es muy comn encontrarlo en la mayora de procesos industriales, la cual siempre da muchos problemas en estos, al controlarla en este horno de una manera tan precisa y con cambios de tiempo cortos me ayudado a tener un manejo o un cierto conocimiento el cual se podr implementar industrialmente.

Este prototipo me permiti aplicar muchos de los conocimientos que adquir durante la carrera, los cuales eran necesarios para poder hacerlo funcionar.

Implementar un control PID de manera digital tiene mucha ms complejidad que la manera analgica ya que se requiere de conocimientos de control un poco avanzados para poder programarlo, pero este tipo de control aun que ya lleva bastantes aos an es muy til para ciertos procesos industriales.

A un que existen bastantes tipos de soldadura, comercialmente solo se encuentran pocas en el mercado, despus de una bsqueda exhaustiva solo encontr una soldadura en pasta en la regin, la cual fue la que se program para que funcionara de manera automtica en el horno, debido a que los estudiantes del tecnolgico que utilicen este dispositivo tendrn fcil acceso para conseguirla y as gastaran lo menos posible.

El resultado obtenido fue un horno completamente funcional y practico en el cual se pueden configurar todos los tiempos y temperaturas que el usuario requiere de una manera muy amigable y con la opcin de que este los configure de manera automtica, adems muestra en tiempo real el cmo se est comportando la temperatura con que velocidad se llega a la deseada y la reduccin del tiempo que fue programado.

CAPITULO 6. CONCLUSIONES Y RESULTADOS

58

AGRADECIMIENTOS

Agradezco a mis padres y a mis hermanos por haberme apoyado en todo el transcurso de mi carrera, ya que sin ellos no me hubiera sido posible realizarlos, gracias a su apoyo tanto econmico como moral he logrado cumplir mis objetivos y metas.

A mis maestros los cuales han dedicado gran parte de su tiempo y esfuerzo en transmitirme sus conocimientos tanto acadmicos como morales.

A mi novia Miriam Ramos Berenice la cual me ha apoyado incondicionalmente en mi carrera y en esta tesis ayudndome con la presentacin de las imgenes.

A mi compaero Aureliano Martnez Santacruz el cual me brind la oportunidad de vivir con l y su to con el cual estoy muy agradecido, para poder culminar mis estudios en este tecnolgico

A mis compaeros con los cuales he pasado momentos difciles durante la carrera y gracias a su apoyo en estas situaciones logr salir adelante.

A todos los que directa e indirectamente me ayudaron en la realizacin de este proyecto.

Por ultimo terminare con una reflexin ma.

El xito de una persona no se logra con ser inteligente, alguien exitoso la utiliza para cumplir sus objetivos, al aprender de sus errores y volverlos su fortaleza.


59

INDICE DE TABLAS

Tabla 2.1 Parmetros de ajuste de la curva de temperatura para aleacin de soldadura comn....... 12

Tabla 2.2 Parmetros de la soldadura SAC305 .................................................................................. 12

Tabla 3.1 Cronograma de Actividades ................................................................................................ 14

Tabla 5.1 Bytes enviados por el teclado ............................................................................................. 30

Tabla 5.2 Cdigo en ASCII del teclado byte intermedio ...................................................................... 31

INDICE DE FIGURAS

Figura 2.1 Perfil de Soldado y funcionamiento. ................................................................................... 11

Figura 2.2 Perfil de reflujo para tarjetas de baja densidad .................................................................. 13

Figura 2.3 Perfil de reflujo para tarjetas de alta densidad. .................................................................. 13

Figura 3.1 Diagrama a bloques del sistema de control del horno. ...................................................... 15

Figura 3.2 Touch Pad 4x4 ................................................................................................................... 17

Figura 3.3 Arduino Uno ....................................................................................................................... 17

Figura 3.4 Blue LCD 20X4 .................................................................................................................. 18

Figura 3.5 Adafruit Max31855 ............................................................................................................. 18

Figura 3.6 Termopar Tipo K ................................................................................................................ 19

Figura 3.7 Horno tostador Hamilton Beach 31137 .............................................................................. 19

Figura 4.1 Diagrama de Conexiones .................................................................................................. 20

Figura 4.2 Diseo en Isis .................................................................................................................... 21

Figura 4.3 Circuito ruteado.................................................................................................................. 21

Figura 4.4 Circuito perforado .............................................................................................................. 22

Figura 4.5 Shield con componentes .................................................................................................... 22

Figura 4.6 Shield con dispositivos conectados ................................................................................... 23

Figura 4.7 Horno desarmado vista frontal ........................................................................................... 24

Figura 4.8 Horno desarmado vista lateral ........................................................................................... 24

Figura 4.9 Componentes analgicos del horno................................................................................... 25

Figura 4.10 Vista frontal conexiones de CA ........................................................................................ 25

Figura 4.11 Vista trasera conexiones de CA ....................................................................................... 26

Figura 4.12 Horno con aislante trmico .............................................................................................. 26

Figura 4.13 Horno con dispositivos conectados. ................................................................................. 27

Figura 4.14 Pantalla y teclado armados en el horno. .......................................................................... 27

Figura 4.15 Tapa forrada con aislante trmico. ................................................................................... 28

Figura 4.16 Vista frontal del horno terminado ..................................................................................... 28

Figura 4.17 Vista lateral del horno terminado ..................................................................................... 29

Figura 5.1 Grafico del teclado en funcin del tiempo .......................................................................... 30

Figura 5.2 Valores los bytes intermedios del teclado .......................................................................... 31

Figura 5.3 Algoritmo del teclado y pantalla ......................................................................................... 32

Figura 5.4 Men de Pantallas ............................................................................................................. 33

Figura 5.5 Algoritmo reduccin de tiempo y cambio de temperaturas ................................................ 35

Figura 5.6 Algoritmo para el control de temperatura ........................................................................... 37


60

HOJAS DE DATOS

Teclado 4X4

- 16 Keys, 4x4 touching pad (capacitive sensing technology)

- Compatible with 3.3V and 5.0V system

- Interfaces directly to any microcontroller or microprocessor

- LED indication and beeper sound for each individual keypress provide feedback to operator

- Running lights and sound at the start up

- Serial (UART-9600baud) and Parallel (BCD8421) outputs

- Include 2mm thick clear plastic face plate (other materials can be use)

- A special function (FUN) key can be used with another keypress to expand the number of

keypresses (pressing two keys simultaneously)

- Automatically enter Sleep Mode after 8 sec. of no activity

- 2mA current consumption in Sleep Mode

- Cost effective

Features


61

UART Header: It is 4-PIN 0.1 male connector use for power and sends out keypress data in RS232-TTL (UART). The baud rate is fixed at 9600. TX and RX pins can be connecting directly to the MCU. DO NOT attaches this module directly to a computer serial port. You will need a RS232 level shifter circuitry. Doing so may damage the module or the computer.

Once the keypress is detected, the TX pin send out ASCII P (0x50) or upon keypress released the ASCII R (0x52). Then follow by the Key Code and 0x0D (total of 3 bytes).

UART Header Pin-out:

+VDD, GND = Power and ground for the module. The module

is accepting 5V (for 5V microcontroller, MCU) or

3.3V (for 3.3V MCU).

RX(TTL) = Receive serial UART data from user (not used).

TX(TTL) = Transmit serial UART keypress data.

NOTE: In a situation when the FUN key is use as a regular key (single key) the user can use either P#/R or ST# pin to check for the keypress status. However, when use FUN key simultaneously with other key it is necessary to check both of these pins for the status.


62

ASCII CODE

Action/Data Status Key

(Byte 1)

Key Code

(Byte2)

End Byte

(Byte 3)

PRESS P (0x50) 0-9, A-F 0x0D

RELEASE R (0x52) 0-9, A-F 0x0D

TX and RX pins can be connecting directly to the MCU. The baud rate is fixed at 9600. DO

NOT attaches this module directly to a computer serial port. You will need a RS232 level

shifter circuitry. Doing so may damage the module or the computer.


63

Arduino Uno

Microcontroller ATmega328

Operating Voltage 5V

Input Voltage (recommended) 7-12V

Input Voltage (limits) 6-20V

Digital I/O Pins 14 (of which 6 provide PWM output)

Analog Input Pins 6

DC Current per I/O Pin 40 mA

DC Current for 3.3V Pin 50 mA

Flash Memory 32 KB (ATmega328) of which 0.5 KB used by bootloader

SRAM 2 KB (ATmega328)

EEPROM 1 KB (ATmega328)

Clock Speed 16 MHz


64

LCD - I2C

LCD

Description

The HD44780U dot-matrix liquid crystal display controller and driver LSI displays alphanumerics, Japanese kana characters, and symbols. It can be configured to drive a dot-matrix liquid crystal display under the control of a 4- or 8-bit microprocessor. Since all the functions such as display RAM, character generator, and liquid crystal driver, required for driving a dot-matrix liquid crystal display are internally provided on one chip, a minimal system can be interfaced with this controller/driver.

A single HD44780U can display up to one 8-character line or two 8-character lines.

The HD44780U has pin function compatibility with the HD44780S which allows the user to easily replace an LCD-II with an HD44780U. The HD44780U character generator ROM is extended to

generate 208 5 8 dot character fonts and 32 5 10 dot character fonts for a total of 240 different

character fonts.

The low power supply (2.7V to 5.5V) of the HD44780U is suitable for any portable battery-driven product requiring low power dissipation.

Features

5 8 and 5 10 dot matrix possible

Low power operation support:

2.7 to 5.5V

Wide range of liquid crystal display driver power

3.0 to 11V

Liquid crystal drive waveform

A (One line frequency AC waveform)

Correspond to high speed MPU bus interface

2 MHz (when VCC = 5V)

4-bit or 8-bit MPU interface enabled

80 8-bit display RAM (80 characters max.)

9,920-bit character generator ROM for a total of 240 character fonts

208 character fonts (5 8 dot)


64 8-bit character generator RAM


65



16-common 40-segment liquid crystal display driver

Programmable duty cycles

1/8 for one line of 5 8 dots with cursor

1/11 for one line of 5 10 dots with cursor 1/16 for two lines of 5 8 dots with cursor

Wide range of instruction functions: Display clear, cursor home, display on/off, cursor on/off, display

character blink, cursor shift, display shift

Pin function compatibility with HD44780S

Automatic reset circuit that initializes the controller/driver after power on

Internal oscillator with external resistors

Low power consumption Ordering Information

Type No. Package CGROM

HD44780UA00FS HCD44780UA00 HD44780UA00TF

FP-80B Chip TFP-80F

Japanese standard font

HD44780UA02FS HCD44780UA02 HD44780UA02TF

FP-80B Chip TFP-80F

European standard font

HD44780UBxxFS HCD44780UBxx HD44780UBxxTF

FP-80B Chip TFP-80F

Custom font


66

I2C Module

General description

The PCA8574/74A provide general purpose remote I/O expansion for most microcontroller families via the two-line bidirectional I

2C-bus (serial clock (SCL), serial data (SDA)).

The devices consist of an 8-bit quasi-bidirectional port and an I2C-bus interface. The

PCA8574/74A have low current consumption and include latched outputs with 25 mA high current drive capability for directly driving LEDs.

The PCA8574/74A also possess an interrupt line (INT) that can be connected to the interrupt logic of the microcontroller. By sending an interrupt signal on this line, the remote I/O can inform the microcontroller if there is incoming data on its ports without having to communicate via the I

2C-bus.

The internal Power-On Reset (POR) initializes the I/Os as inputs.

Features

n 400 kHz I2C-bus interface n 2.3 V to 5.5 V operation with 5.5 V tolerant I/Os n 8-bit remote I/O pins that default to inputs

at power-up n Latched outputs with 25 mA sink capability for directly driving LEDs n Total package sink capability of 200 mA n Active LOW open-drain interrupt output

n 8 programmable slave addresses using 3 address pins n Readable device ID (manufacturer, device type, and revision) n

Low standby current (10 A max.) n 40 C to +85 C operation

n ESD protection exceeds 2000 V HBM per JESD22-A114, 200 V MM per

JESD22-A115, and 1000 V CDM per JESD22-C101 n Latch-up testing is done to JEDEC standard JESD78 which exceeds 100 mA n Packages offered: DIP16, SO16, TSSOP16, SSOP20


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V CC

GN

D

T

+ T-

S

O SCK

CS

MICROCONTROLLE

R MISO

SCK

S

S

0.1 F

MAX31855

MAX31855

Cold-Junction Compensated Thermocouple-to-Digital Converter

Typical Application CircuiT

General Description The MAX31855 performs cold-junction compensation and digitizes the signal from a K-, J-, N-, T-, S-, R-, or E-type thermocouple. The data is output in a signed 14-bit, SPI-compatible, read-only format. This converter resolves

temperatures to 0.25C, allows

readings as high as +1800C and as

low as -270C, and exhibits

thermocouple accuracy of 2C for

temperatures ranging from -200C to

+700C for K-type thermocouples. For full range accuracies and other thermocouple types, see the Thermal Characteristics specifications. Applications Industrial Appliances HVAC Automotive

Features

Cold-Junction Compensation

14-Bit, 0.25C Resolution

Versions Available for K-, J-, N-, T-, S-, R-, and E-Type Thermocouples (see Table 1)

Simple SPI-Compatible Interface (Read-Only)

Detects Thermocouple Shorts to GND or VCC

Detects Open Thermocouple Ordering Information appears at end of data sheet. For related parts and recommended products to use with this part, refer to:


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Termopar tipo K

MAXIMUM TEMPERATURE RANGEThermocouple Grade+ ThermocoupleGradeRevised Thermocouple 328

to 2282F 200 to 1250CReference Tables

Extension Grade

32 to 392F

0 to 200C

LIMITS OF ERROR Nickel-Chromium

(whichever is greater)

Standard: 2.2C or 0.75% Above 0C vs.

Clean Oxidizing and Inert; Limited Use in TYPEK

2.2Special:C or 2.0% Below 0C1.1C or 0.4% Nickel-Aluminum + ReferenceTables COMMENTS, BARE WIRE ENVIRONMENT:

N.I.S.T.

Vacuum or Reducing; Wide Temperature Monograph 175

Range; Most Popular Calibration Extension Revised to

TEMPERATURE IN DEGREES FREFERENCE JUNCTION AT 32F Grade ITS-90

Thermoelectric Voltage in Millivolts

Relevador 12V-DC

MAIN FEATURES

Switching capacity available by 10A in spite of

Small size design for highdensity P.C. board mounting technique.

UL,CUL,TUV recognized.

Selection of plastic material for high temperature and better chemical solution performance.

Simple relay magnetic circuit to meet low cost of mass production

APPLICATIONS

Domestic appliance, office machine, audio, equipment, automobile, etc.

( Remote control TV receiver, monitor display, audio equipment high rushing current use application.)


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BIBLIOGRAFA

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Horno de Reflujo

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