分布式加热台温度控制器研制

发布时间：2020-06-13 17:58

【摘要】：随着社会经济与技术的发展,越来越多的小型电子产品进入千家万户,但其更新换代的速度加快的同时,废弃电路板的报销量相应也在逐年上升。废弃电路板里的贵金属和经济价值高的小型贴片电子元件高效回收是回收电子废弃物产业的经济基础,若仍使用粗放式整体批量破碎的处理方式不能发挥良好的经济效益。因此,如何无损拆卸回收废弃电路板贴片电子元件成为处理电子废弃物领域的焦点。要保证废弃电路板上贴片电子元件的外观与性能良好,准确控制电子元件脱焊时的温度是关键,该文研究废弃电路板贴片元件脱焊时加热台的控温问题。首先,根据废弃电路板贴片元件拆卸装置的特点,配套设计了分布式加热台机械结构,可实现点对点拆卸芯片的效果。为了阐述所设计分布式加热台的合理性,介绍了传热学基础理论,引出有限元瞬态热概念。考虑加热媒介等外在因素,计算单个加热台理论加热和保温功率,配合使用了有限元瞬态热分析软件ANSYS workbench对分布式加热台从控制工作加热台的数量、位置、功率等因素,分析得出分布式加热台与普通加热台的最大区别是其九个铝块加热台存在耦合传热现象,得到了通过手动调整功率可解决其温度控制问题的方法。其次,从逻辑控制对分布式加热台温度控制算法进行了研究。介绍了逻辑控制的理论基础——泛布尔代数。展示了如何用泛布尔科学性的形式语言分析生产控制过程中的问题,形成规律性极强的泛逻辑图和泛逻辑表达式,实现了实际控制问题的泛布尔化。总结规律后,得到了泛布尔代数经典的九点控制器算法。结合脱焊电子元件的应用要求,又将九点控制器合理地改进为多点控制器。删去在控制过程中没必要的参数,降低温控系统的复杂程度;增加了温度控制标志线,增加了系统初期升温的动态性能。再次,对单个铝块加热台的输入输出变量进行泛布尔化,使用多点控制器控制规则,得到了针对单个铝块加热台的多点控制器算法。之后对分布式加热台耦合传热关系同样进行泛布尔化,合并使用加热器个数和手动整定功率参数的方法,得到适用于分布式加热台的耦合传热泛布尔算法。为了配合温控系统可以在单个加热台与分布式加热台相互切换,对两种算法进行进一步剖析,得到分布式加热耦合传热多点控制器算法。最后设计了一套软硬件结合的分布式加热台温控系统。硬件由主从STC15W4K56S4单片机、PT100铂电阻传感器、信号转化器、可控硅及其光电耦合器、485通信芯片MAX13487等组成。软件采样模块化设计思路便于调试包括主从机RS485及下位机与上位机串口通信模块,温度采集模块,温度控制模块,温度输入及显示模块。对单个电子元件进行熔锡加热实验,记录下加热台温度控制曲线,其满足最初温度控制设计要求。对比普通加热台与分布式加热台在不同引脚贴片元件下的拆解率,验证了分布式加热台的可靠性。
【图文】：

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电烙铁加热

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图 1.3 恒温加热台加热红外线加热方法：由如远红外石英或者碳纤维等特殊材料制成的红外加热装置，以出波长一定的红外线，当废弃电路板吸收红外线后加热到焊料熔断熔化。红外线以辐射的形式传递热量的过程中是不需要媒介的，，故触，且热量传递快，减少了由于温度过高导致的部件性能差的影响本 NEC 公司将红外加热器装置安装在二级拆卸系统中，在第一级力单元中使用红外加热，在第二级剪切力和表面剥蚀技术单元中仍结果表明电路板上元件分离率达 90%，焊料的去除率更达到 96%
【学位授予单位】：上海第二工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN41;TP273

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