使用 Arduino Mega 控制板和一个 MKS Base v1.4 基板构建一个独立的印刷电路板预热器

该项目将一台闲置的 Tevo Tarantula 加热床改造成了一个独立的 PCB 预热器，其使用了 Arduino Mega 控制器和 MKS Base v1.4(12 伏/24 安)控制器。

其设计用途在于电子元件的返修，而非回流焊接：能够均匀加热印刷电路板(温度约为 80 至 120 摄氏度)，从而使得焊接和热风处理过程更加迅速、安全且对元件造成的压力更小。

该控制器完全独立自足，具备以下功能：

•旋转编码器 + 20×4 液晶用户界面

•双热敏电阻输入(床体 + 工作表面)

•蜂鸣器反馈

•散热风扇

•EEPROM 存储的设定值

•严格的安全限制和自动超时机制

这并非是对打印机固件的篡改——而是一个全新的、专门设计的控制器。

所用硬件

核心

•Arduino Mega 2560

•MKS 基础版 v1.4(额定电压 12 伏，额定电流 24 安)

•RepRap折扣版智能控制器(2004款，配备液晶显示屏、编码器和蜂鸣器)

加热与感应

•特沃蜘蛛加热床(12 伏铝制印刷电路板床)

•床用热敏电阻(原床用传感器)

•“工作”型热敏电阻(热端热敏电阻被重新用作表面/工艺探头)

电力与冷却

•12 伏 / 24 安电源适配器

•12 伏风扇(与 MKS 基础风扇输出端相连，用于主板散热)

为何选择 MKS Base v1.4 版本?

MKS 基础版 1.4 版在此场景中非常适用，因为它已经具备以下功能：

•用于床铺的高电流 MOSFET

•用于加热器电流的接线端子

•场效应管输出端

•带有适当上拉电阻的热敏电阻输入端

•Arduino Mega 引脚兼容性

您是在使用已验证的打印机硬件，但并未采用马林(Marlin)系统或 G 代码。

特点/特征

•加热床控制(点动控制 + 滞后控制)

•两次温度测量数据

•床体温度(控制与安全参考值)

•工作温度(即您的印刷电路板实际所承受的温度)

•两次温度读数：床体温度(控制温度和安全参考值);工作温度(您所使用的印刷电路板实际所处的温度)

旋转编码器用户界面

•旋转 = 设置温度

•压力 = 开启/关闭加热功能

•长按 = 紧急停止

•旋转编码器 UI 旋转 = 设置温度 按压 = 启用/禁用加热 长按 = 紧急停止

蜂鸣器反馈

•开机啁啾声

•加热“有生命的”鸣叫声

•设定值达到，发出双声提示

•超时 三声蜂鸣声

蜂鸣器反馈开机时的提示音“有电”提示音、“正常运行”提示音、设定值达到双倍时间的提示音、超时的三声提示音

板式风扇控制

当温度达到或超过 40 摄氏度时自动开启

板式风扇控制：当温度升高或床面温度超过 40 摄氏度时，风扇会启动。

EEPROM 存储的设定值

高温时设备会自动关闭以保障安全。

EEPROM 中保存的设置值会使系统始终处于关机状态以确保安全。

自动 1 小时超时机制

•如果无人看管就一直开着，加热器就会自动关闭。

•如果无人看管，自动 1 小时定时器会自动关闭。

传感器故障及过热保护

布线

加热器与传感器(MKS 基础版 v1.4)

•功能

•MKS 基座插针/插头

•床头加热器

•BED型螺丝接线端子

•床用热敏电阻器

•A13

•工作热敏电阻

•A15

•散热风扇

•风扇接线端子

•电源输入

•12 伏主电源端子

FAN 的输出为低侧开关式(始终存在 12 伏电压，MOSFET 接地)。这很正常。

RepRap折扣版智能控制器 → Arduino Mega引脚

这些与 MKS/RAMPS 系统常用的通用马林映射规则相匹配：

功能

•Arduino 端口

•编码器 A

•D31

•编码器 B

•D3

•编码器按钮

•D35

•蜂鸣器

•D37

•LCD RS

•D16

•液晶显示开启

•D17

•LCD D4 - D7

•D23、D25、D27、D29

如果您的控制器与 Marlin 的 REPRAP_DISCOUNT_SMART_CONTROLLER 兼容，那么它在这里也能正常工作。

安全温度指南

这是一个预热器，而不是加热板。

典型用法：

•灯板：80 - 90 摄氏度

•一般返工温度范围：90 - 110 摄氏度

•厚型多层板：110 - 120 摄氏度

硬件现状：

•持续安全工作温度范围：约 110 至 120 摄氏度

•短时间、受监督使用：最高温度约 130 摄氏度

在此之上再添加任何内容都是不必要的，而且还会凸显出印刷电路板加热器的存在。

校准说明

使用哑光黑色的胶带或记号笔来进行精确的红外线检查。

红外温度计在铝制床面上测量时往往会显示偏低的温度值，这是因为铝的发射率较高。为确保测量准确，应使用哑光黑色的胶带或记号笔进行红外线测量。

这是正常且有用的——它能反映出实际的印刷电路板温度。

该工作探头的读数通常会偏低，除非通过良好的热接触方式将其固定住。这种情况是正常的，也是有用的——它能反映出实际的印刷电路板温度。

用户界面

第 1 行：床温 + 工作温度 第 2 行：设定值 第 3 行：加热/风扇状态 第 4 行：指导信息或故障消息

所有行均采用固定宽度(20 个字符)设置，以避免液晶显示屏出现换行错误。

安全行为(至关重要)

•开机时热功能不会自动启动

•长按按钮 = 即刻停止 + 目标重置

•热敏电阻故障 → 加热器关闭

•温度过高 → 加热器关闭

•1 小时无人值守超时 → 加热器关闭

这是为了确保万无一失而设计的。

代码

将完整的最终草图粘贴到这里(带有以下内容的版本：)

•双热敏电阻器

•蜂鸣器

•风扇逻辑

•EEPROM 保存

•液晶显示器固定宽度渲染

•(1 小时超时)

可能的改进措施

•PID 控制(在设定值附近实现更精准的控制)

•预设温度档位(80/90/100/110 摄氏度)

•柔和坡道/浸泡模式

•自动冷却计时器

•床下的围板或隔热层

结束语

这个项目得以开展是因为许多人有以下需求：

•旧的印刷机床

•备用打印机电子元件

•并且无意从零开始重新设计温度控制系统

如果你已经停用了一台 3D 打印机，那么这台机器就有了新的“生命”——它将成为一个真正实用的实验室工具。

本文编译自hackster.io