Thiết kế bộ điều khiển cho máy hàn CHIPSET BGA

i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP HCM - VÕ HOA SƠN THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN CHO MÁY HÀN CHIPSET BGA LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện Mã số ngành: 605202202 TP HỒ CHÍ MINH, tháng 01năm 2013 ii BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP HCM - VÕ HOA SƠN THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN CHO MÁY HÀN CHIPSET BGA LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện Mã số ngành: 605202202 HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS: HỒ ĐẮC LỘC TS: NGUYỄN THANH PHƯƠNG TP HỒ CHÍ MINH, tháng năm 2013 iii TRƯỜNG ĐH KỸ THUẬT CƠNG NGHỆ TP HCM PHỊNG QLKH - ĐTSĐH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc TP HCM, ngày … tháng… năm 20 … NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: VÕ HOA SƠN Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh:08/01/1959 Nơi sinh: Bình Định Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện MSHV:1181031049 I- TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN CHO MÁY HÀN CHIPSET BGA II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Mục đích đề tài đáp ứng nhu cầu cấp thiết thời đại công nghệ nên đề tài đưa nhiều mẫu máy hàn chipset BGA Cơ sở máy hàn chipset BGA tốn nhiệt, điều khiền phân tích kỹ lưỡng upload miễn phí cho người Điểm đề tài Dùng hàm lượng để giải toán điều khiển theo mơ hình PID thay cho phương pháp khác Với mong muốn nước ta sớm có nhà máy sản xuất board mạch , đề tài đưa mơ hình máy đóng chipset tự động dưa sở ứng dụng kỹ thuật đồ họa tác dụng nhiệt độ curie lên vật liệu từ dùng để định vị chipset III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:21- 06 - 2012 IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM :29 – 12 - 2012 V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS HỒ ĐẮC LỘC, TS NGUYỄN THANH PHƯƠNG CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký) iv BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CƠNG NGHỆ TP HCM CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc TP Hồ Chí Minh, ngày …… tháng …… năm 201 BẢN CAM ĐOAN Họ tên học viên:Võ Hoa Sơn Ngày sinh: 08/01/1959 Nơi sinh: Bình Định Trúng tuyển đầu vào năm:2011 Là tác giả luận văn:Thiết kế điều khiển cho máy hành chip set BGA Chuyên ngành:Kỹ thuật điện Mã ngành:605202202 Bảo vệ ngày: 22 Tháng 01 năm 2013 Điểm bảo vệ luận văn:8,2 Tôi cam đoan chỉnh sửa nội dung luận văn thạc sĩ với đề tài theo góp ý Hội đồng đánh giá luận văn Thạc sĩ Các nội dung chỉnh sửa: Định dạng lại chương mục rỏ ràng cụ thể Đánh giá kết 03 sản phảm thiết kế Người cam đoan Cán Hướng dẫn (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu Luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác v Tơi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực Luận văn cảm ơn thơng tin trích dẫn Luận văn rõ nguồn gốc Học viên thực Luận văn VÕ HOA SƠN LỜI CÁM ƠN Tôi xin bày tỏ lời cám ơn sâu sắc đến PGS.TSKH Hồ Đắc Lộc, TS Nguyễn Thanh Phương tạo nhiều điều kiện, hướng dẫn cho tơi hồn thành luận văn Tơi cám ơn quý Thầy, Cô khoa Điện - Điện tử, Phòng Quản lý Khoa học - Đào tạo sau đại học, Trường Đại học kỹ thuật công nghệ TP HCM vi nhiệt tình giúp đỡ đóng góp nhiều ý kiến q giá giúp tơi hồn thiện luận văn Tôi xin cám ơn bạn bè, đồng nghiệp, gia đình động viên suốt trình học tập Tp HCM, ngày 20 tháng 12 năm 2012 Võ Hoa Sơn TÓM TẮT Đề tài thiết kế điều khiển cho máy hành chip set BGA dựa yêu cầu thiết lãnh vực kỹ thuật thời đại công nghệ Như biết, board mạch trước thiết kế linh kiện điện tử có “chân hàn” bên ngồi Ngày nay, để làm gọn nhẹ tăng tốc vii cho thiết bị, người ta thiết kế chipset có “chân bi chì ” gọi chipset BGA Các chipset BGA đời thay chipset cũ, máy hàn chipset BGA cần thiết hoạt động kỹ thuật Hàng năm phải tốn nhiều ngoại tệ nhập máy hàn chipset BGA phục vụ cho kỹ thuật Các sở đào tạo khó khăn để có phòng thực hành đóng chipset BGA đắt Từ thực tế nêu trên, đề tài giới thiệu nhiều mơ hình điều khiển máy hàn chipset BGA đưa nhiều mẫu máy hàn từ rẻ tiền đến cao cấp từ vài triệu đồng đến vài trăm triệu đồng có ý nghĩa ứng dụng thực tế Ngoài để tăng hàm lượng nghiên cứu sáng tạo đề tài đưa nhìn mơ hình PID – dùng hàm lượng với mong muốn bổ sung vào mơ hình PID theo cơng thức thực nghiệm ZIEGLER-NICHOLS mơ hình PID-MỜ xem kinh điển tối ưu điều khiển Cuối với mong muốn có nhà máy sản xuất board mạch nước tiên tiến đề tài đưa giải pháp “Dây chuyền đóng chip set nhà máy” với hai ý tưởng kỹ thuật đồ họa thiết bị hàn chipset phương pháp định vị chipset vật liệu từ với mong muốn đóng góp để hồn chỉnh ABSTRACT Threads "CONTROLLER DESIGN FOR SOLDERING BGA CHIPSET MACHINE" based on urgent requirements in the field of technology in As we know, viii the previous circuit boards are designed by the electronic components to have "solder pins " outside Today, to make to compact and acceleration devices, one designed chipset with "lead ball pins" called BGA chipset The BGA chipsets gradually replace the old chipsets Therefore, soldering BGA chipset machine is indispensable in technique activities Every year we have a lot of foreign currency to import soldering BGA chipset machines Training facilities is also very difficult to have close BGA chipset practice room because it is too expensive From the above fact, the subjest introduced many chipset soldering machine controller and offers many models from cheaper to expensive from several million to several hundred million and it is significant in practical applications In addition to increased levels of creativity research, subject was given a new look model PID that use energy desired function to add the PID model , which it is according to Ziegler-Nichols empirical formula and the PID-model has been considered a classic optimization controller Finally, with the expectation that factory circuit board as the advanced countries subject also provides chipset solutions "line close chipset solvering in factory” with two ideas are technical graphic applications for soldrering chipset machine and positioning method chipset from magnetic materials MỤC LỤC ix Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Tóm tắt iii Abtrast iv Mục lục v Danh mục từ viết tắt .x Danh mục bảng xi Danh mục biểu đồ, hình ảnh .xii MỞ ĐẦU .1 Lý chọn đề tài Mục đích đề tài .1 Điểm đề tài .2 Cấu trúc luận văn CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA SÚNG BẮN NHIỆT 1.1 Giới thiệu 1.2 Cơ sở nhiệt học 1.2.1 Các giải pháp điều chỉnh nhiệt độ 1.2.2 Giới thiệu đặt tính đóng mở loại cơng suất 1.2.3 Vai trò độ rộng xung súng bắn nhiệt 1.2.4 Bài tốn ngắt mở bán dẫn cơng suất 1.3 Các loại linh kiện bán dẫn công suất 1.3.1 GTO 1.3.2 THYRISTOR 1.3.3.TRIAC 11 1.3.4.SSR 11 1.4 Mạch động lực 12 x CHƯƠNG 2: BỘ ĐIỀU KHIỂN VI, TÍCH PHÂN TỈ LỆ 14 2.1 Giới thiệu 14 2.1.1 Bộ điều khiển ON-OFF 14 2.1.2 Bộ điều khiển PID 14 2.2 Bộ điều khiển PID dùng súng bắn nhiệt 17 2.3 Bộ điều khiển PID dùng thiết bị hàn chipset 18 2.4 Mơ hình phức hợp thiết bị hàn chipset .19 CHƯƠNG 3: LOGIC MỜ CHO SÚNG BẮN NHIỆT 21 3.1.Giới thiệu 21 3.2.Hệ thống xử lý mờ 22 3.2.1.Hệ mờ tĩnh 22 3.2.2.Logic mờ cho toán nhiệt đơn giản 23 3.3.Hệ mờ động 24 3.4.Quan điểm Logic mờ toán nhiệt 25 3.4.1.Mờ hóa 25 3.4.1.1.Hệ mờ tập vào .25 3.4.1.2.Tập mờ đầu 27 3.5.Quan điểm Logic mở toán nhiệt .30 3.5.1.Đặt vấn đề 30 3.5.2.Mơ hình điều khiển theo PID-MỜ 33 3.6.Phương pháp dùng hàm lượng 35 3.6.1.Cơ sở lý thuyết 35 3.6.2.Cơ sở tính tốn .36 3.6.2.1.Thành phần tích phân 37 3.6.2.2.Thành phần vi phân .37 3.6.2.3.Thành phần tỉ lệ 38 3.6.3 Thuật giải .38 3.6.4 Kết luận .339 cv 5.4.6.4.Mẫu hồn chỉnh Hình 5.28 Mẫu hoàn chỉnh Kết luận: Mẫu PLC ưa chuộng thiết bị hàn chipset BGA Tuy nhiên giá thành cao nên có sở chuyên nghiệp có Trong lãnh vực tự động việc sản xuất máy hàn chipset BGA hồn tồn có khả thi , cần phải có sách bổ trợ cạnh tranh sản phâm nước từ TRUNG QUỐC cvi Chương NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ĐỒ HỌA TRONG MÁY HÀN CHIPSET BGA 6.1 Đặt vấn đề Trong chương trước, khảo sát nhiều kiểu máy hàn chipset BGA tùy theo “túi tiền” yêu cầu xử dụng Tuy nhiên, thiết bị thường dùng cho “ chuyên viên “ kỹ thuật có tay nghề cao, lẽ đơn giản đặt chipset BGA lên vật cần hàn ta không thấy trùng khớp bi chì điểm hàn board mạch Thông thường “chuyên gia” dựa vào vạch đánh dấu board mạch nhờ sức căng mặt mà hàn chipset vào ( gọi dán chipset ), điều nầy làm hạn chế việc sản suất độ xác thiết bị cơng nghệ cao Vấn đề đặt ra, giả sử dây chuyền cần đóng 1000 chipset ta cần phải có 1000 chuyên viên làm nhiệm vụ nầy – thật bất hợp lý Nếu ta tự động hóa khâu nầy giải phóng trói buộc cơng nghệ, có đại hóa công nghệ , chống tụt hậu phát huy tất trí tuệ cho kỹ thuật cao nước nhà Với nước tiên tiến, việc nầy tiến hành nhà máy trình độ khoa học kỹ thuật cao, có mức đầu tư lớn, tài liệu khó lòng lọt ngồi Khơng lẽ lại “ bó tay” Nên có thi lãnh vực nầy, để tập trung trí tuệ cho sản xuất nước nhà Để góp phần cho ý tưởng nầy, chúng tơi đưa giải pháp dùng kỹ thuật đồ họa tác dụng nhiệt đến từ, để làm việc nầy cần giải cho vấn đề lớn : Đặt chipset tự động lên board mạch Chỉnh cho bi chì điểm hàn trùng khớp cvii Đây ý kiến cá nhân, trùng lắp, chúng tơi hy vọng ý tưởng nầy bổ sung nhiều ý kiến quý báu ngày có nhà máy kỹ thuật cao riêng – không ? 6.2 kỹ thuật đồ họa thiết bị hàn chipset 6.2.1: hệ trục tương đối chiều Ta có mặt phẳng ( xoy x’o’y’ ), mặp phẳng x’o’y’ chứa board mạch xoy chứa chipset BGA, chuyển động tương đối giửa mặt phẳng cho điều chỉnh mong muốn H6.1 thao tác hàn chipset BGA tự động Dựa vào h6.1 ta thấy đề thao tác hàn xác bi chì chipset phải đặt vị trí board mạch Để làm việc nầy tối ưu giữ cố định dịch chuyển cho trùng khớp  Nếu thực tay board mạch cố định ‘chuyên gia’ đặt chipset vào  Nếu tự động hóa chipset cố định (trục xoy ) , board mạch dịch chuyển ( trục x’o’y’ ) o x O’ X’ cviii Mặt phẳng chứa board mạch Mặt phẳng chứa chipset H 6.2 Mô tả trục tọa độ Vấn đề lớn thứ nhứt chỉnh trùng khớp vòng trắng đen 6.2.2 Kỹ thuật đồ họa cho toán trùng khớp Để giải tốn nầy thực có nhiều phương pháp từ sơ khai tới đại xuất phát từ quan điểm phương pháp ‘đánh dấu ‘ Theo phương pháp nầy “ khơng thấy vị trí thực vật ta dùng vị trí thấy suy “ xuất phát từ quan điểm nầy , mà cơng trình định vị phát triển không ngừng : từ công thức tốn học , thuật tốn dò tìm , chương trình mơ mà đỉnh cao kỹ thuật đồ họa Để thẳng vào vấn đề, khơng cố cơng tìm nguồn gốc bản, khơng vào thuật tốn mà thẳng vào kỹ thuật “lưa ảnh dịch chuyển ảnh” kỹ thuật đồ họa Vấn đề mơ tả sau : Hình 6.3 Mơ tả Như vậy, trước tiến hành đóng chipset ta xem vị trí chipset board mạch thơng qua camera , sau tiến hành chỉnh gá đỡ board mạch ( mặt phẳng xoy) cho trùng khớp , cuối lấy đỡ tiến hành đóng chipset cix Windows củng hổ trợ với điều kiện Card hình có hai cổng (loại mới) gắn hai card hình lên motherboard  Thiết lập hệ thống Camera: Để hiển thị hình độc lập hình thực tế có nhiều cách nhiều phần mềm làm việc nầy ( desktops window, dexpot , Virtual PC… ) Ngồi có phần mềm hổ trợ cho card phần cứng chuyên dùng đồ họa capture ,bryce … phần nầy chia làm chủ đề : thứ nhứt thiết lập ( trọng vào lắp ráp ,cài đặt ) thứ hai hoàn toàn tự động (Chú trọng tới thuật giải chương trình) Chúng ta cần hình chia làm hình độc lập làm đại diện cho hệ trục xoy x’o’y’ hình chứa chipset làm hệ chuẩn hệ tương đối ( cố định ) , hình hiển thị board mạch ( di chuyển gá ) Hình 6.4 hiển thị hình Sau kích hoạt, hình máy tính hai hình với hai kích thước khác nhau.- Màn hình gọi hình 1, hình lại hình Màn hình pin chipset camera có góc nhìn lên ghi nhận lưu tạm vào nhớ Màn hình phụ pin Mainboard camera có góc nhìn xuống cx Khi ta điều chỉnh gá Mainboard hình ảnh ghi nhận mainboard thay đổi , ta chỉnh gá cho hai mặt trùng khớp Như , toán thứ nhứt giải dễ dàng Hiện , ứng dụng đồ họa WINDOWS cho phép thực ý tưởng trên, ví dụ việc chia hai hình đơn giản nhứt có sẵn powerpoint, ta cài đặt phần mềm quản lý Camera ( webcam) dễ dàng thiết lập hệ thống nầy , cách thực sau: Bước 1: bạn nhấn chuột phải hình desktop chọn Properties/ chọn thẻ settings Trong hộp thoại bạn thấy xuất hai hình Trường hợp bạn thấy hình phải cài đặt lại driver phần mềm tiện ích kèm cho phần điều khiển hình laptop bạn Extend my Windows desktop into this monitor.Bạn chọn hình số 2: đánh dấu check vào mục Bước 2: Vào chương trình PPT bạn chọn mục Slide Show / Setup Slide show Chọn mục Show presenter view / bạn chọn hình Monitor cho bàn hình trình chiếu chọn Primary hình desktop củ sử dụng Bấm OK Bước 3: Soạn chi tiết cho trang báo cáo bạn: vào mục View / Notes page Nhập nội dung cần hỗ trợ cho trang báo cáo Bước 4: Trình chiếu: bạn bấm nút F5 Slide Show hình chiếu ngồi trang thơng tin khác khơng lên bạn nhìn vào máy tính có thích bên trang hỗ trợ Ngoài ,để chuyên nghiệp , ta dùng phần mềm card đồ họa chuyên dụng cxi Hình 6.5 Màn hình hiển thị dùng phần mềm chuyên dụng DEXPOT Hoặc phần mềm kỹ xảo capture ứng dưng tốt Traction softwave tải địa http://www.download.com.vn/timkiem/capture/index.aspx 6.3 Phương pháp định vị chipset BGA vật liệu từ Vấn đề thứ hai chương nầy cố gắng tìm chất đáp ứng hai điều kiện : Giữ cố định chipset vào đầu súng bắn nhiệt Nhả nhiệt độ tới giá trị 6.3.1 Sự liên hệ nhiệt độ vật liệu từ Như biết , vật chất theo hướng từ chi làm loại : chất thuận từ, chất nghịch từ chất sắt từ  Mơ hình cấu trúc mơmen từ chất thuận từ: hệ mômen từ chất thuận từ xem nam châm nhỏ, độc lập, khơng tương tác Thuận từ chất có từ tính yếu (trong ngành từ học xếp vào nhóm phi từ, có nghĩa chất khơng có từ tính) Tính chất thuận từ thể khả hưởng ứng thuận theo từ trường ngồi, có nghĩa chất có mơmen từ ngun tử (nhưng giá trị nhỏ), có tác dụng từ trường ngồi, mơmen từ bị quay theo từ trường ngoài, làm cho cảm ứng từ tổng cộng chất tăng lên  Chất nghịch từ (Diamagnetic substances), chất khơng có môment từ nguyên tử Tổng môment từ điện tử chất khơng có từ trường cxii ngồi Khi đặt vào từ trường, hiểu giống quy tắc cảm ứng điện từ sinh từ trường phụ bù trừ với từ trường (B'