Самодельная цифровая паяльная станция DSS.

Евгений Князев

Привет ВСЕМ! Пополняем свою лабораторию самодельным инструментом – на этот раз это будет самодельная цифровая паяльная станция DSS. До этого у меня ничего подобного не было, поэтому и не понимал, в чем ее плюсы. Пошарив по интернету, на форуме «Радиокота» нашел схему, в которой использовался паяльник от паяльной станции Solomon или Lukey.

До этого все время паял таким паяльником, с понижающим блоком, без регулятора и естественно без встроенного термо-датчика:

Для будущей своей паяльной станции, прикупил уже современный паяльник со встроенным термо-датчиком (термопарой) BAKU907 24V 50W. В принципе подойдёт любой паяльник, какой Вам нравится, с термо-датчиком и напряжением питания 24 вольта.

И пошла потихоньку работа. Распечатал печатку для ЛУТ на глянцевой бумаге, перенёс на плату, протравил.

Сделал также рисунок для обратной стороны платы, под расположение деталей. Так легче паять, ну и выглядит красиво.

Плату делал размером 145х50 мм, под покупной пластиковый корпус, который уже был приобретён ранее. Впаял пока детали, какие были на тот момент в наличии.

R1 = 10 кОм
R2 = 1,0 МОм
R3 = 10 кОм
R4 = 1,5 кОм (подбирается)
R5 = 47 кОм потенциометр
R6 =120 кОм
R7 = 680 Ом
R8 = 390 Ом
R9 = 390 Ом
R10 = 470 Ом
R11 = 39 Ом
R12 =1 кОм
R13 = 300 Ом (подбирается)
C1 = 100нФ полиэстр
C2 = 4,7 нф керамика, полиэстр
C3 = 10 нФ полиэстр
C4 = 22 пф керамика
C5 = 22 пф керамика
C6 = 100нФ полиэстр
C7 = 100uF/25V электролитический
C8 = 100uF/16V электролитический
C9 = 100нФ полиэстр
С10 = 100нФ полиэстр
С11 = 100нФ полиэстр
С12 = 100нФ полиэстр
Т1 = симистор ВТ139-600
IC1 = ATMega8L
IC2 = отпрон МОС3060
IC3 = стабилизатор на 5 v 7805
IC4 = LM358P опер. усилитель
Cr1 = кварц 4 мГц
BUZER = сигнализатор МСМ-1206А
D1 = светодиод красный
D2 = светодиод зелёный
Br1 = мост на 1 А.

Для компактности плату сделал так, что Mega8 и LM358 будут располагаться за дисплеем (во многих своих поделках использую такой метод – удобно).

Плата, как уже говорил, имеет размер по длине 145мм, под готовый пластиковый корпус. Но это на всякий случай, т.к пока ещё не было силового трансформатора и в основном от него зависело, каким будет окончательный вариант корпуса. Или это будет корпус БП от компьютера, если трансформатор не влезет в пластиковый корпус, или если влезет, то готовый пластиковый покупной. По этому поводу заказал через интернет трансформатор ТОР 50Вт 24В 2А (они мотают на заказ).

После того, как трансформатор оказался дома, сразу стал ясен окончательный вариант корпуса для паяльной станции. По габаритам вполне должен был влезть в пластик. Примерил его в пластиковый корпус – по высоте подходит, даже есть небольшой запас.

Как уже говорил, что когда разрабатывал плату, то в первую очередь, конечно, учитывал размеры пластикового корпуса, поэтому плата в него подошла без проблем, только пришлось подрезать немного углы.

Переднюю панель для паяльной станции, как и в других своих поделках, сделал из акрила (оргстекла) 2мм. По оригинальной заглушке сделал свою. Пленку до окончания работы не снимаю, чтоб лишний раз не поцарапать.

Контроллер прошил, плату собрал. Пробные подключения готовой платы (пока без паяльника) прошли успешно.

Собираю все составные части паяльной станции в одно целое. Для паяльника поставил «Соломоновский» разъём (гнездо).

Подошло время для подключения самого паяльника и тут облом – разъём. Изначально в паяльнике был установлен такой разъём.

Пошёл в магазин за разъёмом. В магазинах у нас в городе ответной части не нашел. Поэтому в станции гнездо оставил, какое было, а на паяльнике разъём перепаял на наш советский от магнитофонов (СГ-5 вроде, или СР-5). Идеально подходит.

Теперь упаковываем всё в корпус, крепим окончательно трансформатор, переднюю панель, делаем все соединения.

Наша конструкция приобретает законченный вид. Получилась не большой, на столе займёт не много места. Ну и финальные фото.

Как работает станция, можно посмотреть это видео, которое я скинул на Ютюб.

Если будут какие нибудь вопросы по сборке, наладке — задавайте их , по возможности постараюсь ответить.
P.S.
По наладке:

1. Определить где у паяльника нагреватель, а где термопара. Померить омметром сопротивление на выводах, там где сопротивление меньше, там и будет термопара (нагреватель обычно имеет сопротивление выше термопары, у термопары сопротивление единицы Ом). У термопары соблюсти полярность при подключении.
2. Если сопротивление у измеренных выводов практически не отличается (мощный керамический нагреватель), то определить термопару и её полярность ,можно следующим способом;
— нагреть паяльник, отключить его и цифровым мультиметром на самом малом диапазоне (200 милливольт) замерить напряжение на выводах паяльника. На выводах термопары будет напряжение несколько милливольт, полярность подключения будет видна на мультиметре.
3. Если на всех выводах паяльника измеренное сопротивление (попарно) больше 5-10-ти Ом (и более) на двух парных выводах (нагреватель и искомая термопара), то возможно у паяльника вместо термопары стоит терморезистор. Определить его можно с помощью омметра, для этого измеряем сопротивления на выводах, запоминаем, затем нагреваем паяльник. Снова измеряем сопротивление. Там где величина показаний изменится (от запомненного), там и будет терморезистор.
Ниже на рисунке показана распиновка разъёма «Соломоновского» паяльника

4. Подобрать значение R4.

В прикреплённом архиве находятся все необходимые файлы.
Архив для статьи

Данный регулятор позволяет регулировать мощность на нагрузке двумя способами.

1. Фазоимпульсным — изменение угла открытия симистора.
2. По пропуску нужного кол-ва полупериодов.

Для второго способа распределение импульсов находится по алгоритму Брезенхема, исходный код данного решения я полностью взял из статей и постов на форумах уважаемого Ридико Леонида Ивановича, большое ему спасибо!

Регулятор управляется тремя кнопками:

1. SET – при удержании более 2сек вход в режим настроек, при кратковременном нажатии листание трех быстрых уставок мощности.
2. Минус.
3. Плюс.

Регулятор позволяет хранить 3 быстрые настройки мощности. Есть функция авто выключения, если в течении 30 минут не было нажатий на кнопки, индикатор начинает мигать, далее, через 10 минут произойдет выключение нагрузки.

Блок схема управления в режиме настроек.

При нажатии SET с удержанием более 2сек на экран выводится надпись РЕГ, далее кнопками плюс/минус выбирается нужный алгоритм

• PAU — алгоритм Брезенхема.
• FI – фазоимпульсный.

Если выбран алгоритм FI
ЧИС – регулировка от 0..145. То есть полупериод разбит на 145 значений. ПРЦ – регулирование от 0 до 100%, то есть идет автоматический пересчет шкалы 145 в проценты Далее идут три быстрых уставки мощности “-1-” ”-2- ” ”-3-”.
INC – шаг на который будет увеличиваться/уменьшаться мощность кнопками плюс/минус.
_t_ — управление функцией авто-выключения ON-включено, OFF-выключено.

Как видно из блок-схемы быстрые устваки мощности для режимов PAU и FI(ПРЦ) используются одни и те же, так как их диапазон 0..100. Для FI(ЧИС) свои уставки, так как их диапазон 0..145.

Доступно быстрое включение регулятора на полную мощность нажатием двух кнопок SET+ПЛЮС (кнопку SET следует нажимать немного ранее), при этом на экран выведется надпись “on”. Быстрое выключение по нажатию SET+МИНУС, при этом на экран выведется надпись “OFF”.

Диагностические сообщения.

• noC – нет синхроимпульсов, при этом запрещается подача управляющих импульсов на симистор.
• EEP – ошибка данных в EEPROM, лечится заходом в режим настроек, после редактирования параметров надпись пропадает.

Схема.

В железе.

Файлы.

Печатная плата. Обращаю Ваше внимание, что на ней не установлены резисторы для индикатора, они у меня установлены на самом индикаторе.
Модель для протеуса.
Исходник, прошивки.
Прошивки скомпилированны для микроконтроллеров AtMega48 и AtMega8.
Причем AtMega48 тактируется от внутреннего RC генератора 1Мег. Скрин fuse для PonyProg:

AtMega8 тактируется от внутреннего RC генератора 4Мег. Скрин fuse для PonyProgАРХИВ:

Минимальная обвязка ATmega8, 168, 328

Не всегда удобно либо дорого по бюджету оставлять плату Arduino в проекте. После отладки все можно перенести на голый контроллер . В данной статье расскажем о том, что и для чего нужно для запуска ATmega8, 168, 328.

Питание контроллера

Питание контроллера (IC1) делится на цифровую часть (VCC, GND) и аналоговою (AVCC, AGND), и для ATmega8, 168, 328 должно лежать в пределах 5 вольт. В нашем случае можно смело объединить VCC с AVCC и GND c AGND.

В контроллере также присутствует вывод AREF. Напряжение, присутствующее на данном выводе, будет задавать опорное для аналоговых входов. Если данный вывод ни к чему не подключен, что мы и имеем на платах Arduino, то контроллер автоматом задает значение опорного напряжения равное 5 вольтам.

Для фильтрации ВЧ помех рекомендуется установить конденсатор (C1) емкостью 0.1 мкФ между питанием контроллера и землей.

Кварцевый генератор

В контроллерах ATmega8, 168, 328 имеется внутренний кварцевый генератор работающий на частоте 8 МГЦ, т.е если нам не очень важна частота, то во внешнюю обвязку можно внешний кварц и не включать. Однако при таком варианте, потребуется прошивать соответствующий бутлоадер и добавлять новые платы в boards,txt

Большинство плат Arduino работает на частоте 16 МГц, в связи с этим необходима установка внешнего кварца. Кварц (Q1) ставится на ноги 9 и 10 (выводы XTAIL1/XTAIL2) и далее через конденсаторы (C2, C3), нужного для работы кварца номинала (в нашем случае 18-22p), кидаются на землю.

Перезагрузка контроллера

Для возможности осуществления перезагрузки контроллера предусмотрен вывод RESET.

Когда на выводе присутствует положительный потенциал, для этого притягиеваем резистором (R1) к +5 вольтам, контроллер работает по заданной программе. Для осуществения сброса МК, вывод RESET необходимо замкнуть на землю, для этих целей служит кнопка (S1).

Вот и все, ничего сложного нет, на этой обвязке контроллер должен уверенно запуститься.

Получение напряжения для работы контроллера

Не всегда под рукой можно найти стабилизированные 5 вольт. Самым простым способом решения данной проблемы явлеется установка широкораспространенного стабилизатора 7805, в простонародье Кренка.

Для сглаживания входного и выходного напряжений в обвязку кренки необходимо установить конденсаторы (C4, C5). Кренка будет работать и без них, однако напряжение может поскакивать.

Интерфейсы

Связь с внешним миром в контроллерах ATmega8, 168, 328 представлена 3 видами интерфейсов. Сильно углубляться здесь не буду, скопирую инфомацию из Википедии, от себя для наглядности добавлю цветовую маркировку.

I2C (Inter-Integrated Circuit) — последовательная шина данных для связи интегральных схем, использующая две двунаправленные линии связи (SDA и SCL). Используется для соединения низкоскоростных периферийных компонентов с материнской платой, встраиваемыми системами и мобильными телефонами.

UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter) — узел вычислительных устройств, предназначенный для связи с другими цифровыми устройствами. Преобразует заданный набор данных в последовательный вид так, чтобы было возможно передать их по однопроводной цифровой линии другому аналогичному устройству. Метод преобразования хорошо стандартизован и широко применялся в компьютерной технике.

SPI (Serial Peripheral Interface, SPI bus) — последовательный периферийный интерфейс, шина SPI) — последовательный синхронный стандарт передачи данных в режиме полного дуплекса, разработанный компанией Motorola для обеспечения простого и недорогого сопряжения микроконтроллеров и периферии. SPI также иногда называют четырёхпроводным (англ. four-wire) интерфейсом.

Схема регулятора для паяльника

Как в процессе работы оценить на каком уровне мощности работает паяльник? Кто-то оценивает достаточность мощности по положению колпачка регулятора, но мы предлагаем собрать регулятор с цифровой индикацией и кнопочным управлением. Предлагаемый регулятор собран на основе популярного контроллера PIC16F628A. Тактирование микроконтроллера осуществляется встроенным генератором на частоте 4 МГц. На плате предусмотрены посадочные места под кварцевый резонатор, что позволяет применять и другие МК без внутреннего тактирования. На плате предусмотрена установка индикатора с общим анодом, путем перепайки соответствующей перемычки. В исходниках программы есть заготовки под контроллер PIC16F628A и LED индикатор с общим анодом.

Одной кнопкой увеличиваем уровень мощности и температуру нагрева паяльника, другой – снижаем. Задержки, определяющие уровень мощности, подобраны экспериментально. Их можно легко изменить в программе и подобрать для себя необходимые уровни. Всего 10 уровней. Символ «0» на индикаторе означает, что симистор закрыт. Символ «9» означает, что симистор постоянно открыт и устройство работает на полную мощность. Для проверки работоспособности регулятора мощности можно подключить лампу накаливания.

После сборки и успешного запуска, пришла мысль объединить два блока (второй для низковольтного паяльника на 12 В). На фотографиях вы видите электронный трансформатор Tashibra 220-12 в центре корпуса. И вот что получилось:

В настоящее время пользуюсь данным регулятором почти год, работает без перебоев. Как более простой вариант — можно взять схему обычного тиристорного регулятора. Схема была впервые опубликована на radiokot.ru, сборка и фото — sterc.

Форум

Обсудить статью РЕГУЛЯТОР НА МИКРОКОНТРОЛЛЕРЕ ДЛЯ ПАЯЛЬНИКА

Стабилизированный регулятор мощности паяльника на микроконтроллере

Несмотря на обилие в продаже китайских паяльников и паяльных станций с регулировкой температуры многие все еще предпочитают пользоваться паяльниками старого типа отечественного производства. Действительно, современные регулируемые паяльники наряду с несомненными достоинствами имеют ряд существенных недостатков: хрупкость, недостаточная надежность, достаточно высокая цена, а так же, нередко, низкая точность регулировки. Кроме того, такие паяльники мощностью 60 – 100 Вт большая редкость, а иногда требуется паять достаточно массивные детали. Как бы то ни было, но до сих пор немало тех, что пользуются старыми советскими (российскими) паяльниками, добротными с медным жалом. Однако часто требуется, чтобы мощность и температура паяльника регулировались. Ведь кроме необходимости разных работ, в большинстве местностей очень нестабильное сетевое напряжение, как правило, заниженное. Простая регулировка мощности паяльника, например диммером, только понижает входное напряжение, а значит и мощность. Но на практике чаще наблюдается именно заниженное сетевое напряжение.

Для решения указанных задач было разработано устройство для питания стандартного паяльника, предназначенного для работы от 220В. Данное устройство, конечно же не превращает простой паяльник в полноценную паяльную станцию, но значительно повышает удобство пользования оным, предоставляя следующие возможности:

— плавная регулировка напряжения питания паяльника с возможностью цифровой индикации как напряжения, так и выходной мощности;

— удобное управление с помощью двух кнопок;

— возможность как понижения, так и повышения исходного сетевого напряжения;

— поддержание установленных выходных значений при изменении сетевого напряжения в широких пределах;

— форсированный начальный разогрев повышенной мощностью с возможностью регулирования длительности и напряжения этого процесса;

— регулируемое время автовыключения при отсутствии воздействия на органы управления;

— всевозможные защиты от разного рода аварийных ситуаций и выхода входного напряжения и выходного тока за допустимые пределы;

— программная калибровка;

— возможность установки индикатора как с ОА, так и с ОК без всяких других манипуляций;

— малые габариты и вес.

Основные технические характеристики устройства.

Напряжение питания (переменное, Вольт) ……………………………………. 150 – 250

Стабилизированное выходное напряжение (среднеквадратичное, Вольт) …. 50 – 250

Максимальная мощность используемого паяльника (Вт) …………………… 99

Способ регулирования выходного напряжения ……………………………… ШИМ

Частота выходного напряжения (Герц) ………………………………………. 240

Напряжение форсированного разогрева (Вольт) ……………………………..150 – 250

Время форсированного разогрева (сек.) ……………………………………… 0 – 250

Период отключения без воздействия на кнопки (часов) …………………….. 0.5 – 9.5

Точность поддержания выходного напряжения не хуже:

— для PIC16F73 (%) ……….. 3

— для PIC16F873A (%) ……. 2

Время срабатывания защиты от КЗ в нагрузке не более (мкс) ……………. 200

Перейдем теперь к рассмотрению работы принципиальной схемы.

Собственно паяльник подключен к напряжению примерно 300 Вольт через MOSFET транзистор VT2 типа IRF840, на затвор которого через транзистор VT1 поступает ШИМ сигнал с порта RC2 микроконтроллера (МК) PIC16F73. Данный МК выбран из-за его дешевизны и доступности при достаточных количестве портов и функционалу. У него два основных недостатка: отсутствие памяти EEPROM и лишь 8-разрядный АЦП. Первый преодолен использованием дополнительной микросхемы энергонезависимой памяти (для проверки прибор временно можно включать без него – тогда начальными будут значения по умолчанию), что же касается разрядности АЦП, то в данном применении ее вполне достаточно. Впрочем, МК безболезненно можно заменить на PIC16F873A, лишенный этих недостатков, с некоторым улучшением параметров прибора — прошивка прилагается и для него.

Принцип работы прибора состоит в том, что с помощью кнопок S1 и S2 выбирается требуемое напряжение, а программа вычисляет необходимую скважность ШИМ сигнала внутреннего модуля CCP, включенного в режиме ШИМ так, чтобы при амплитуде импульсов, равном амплитуде сетевого напряжения, на паяльнике действовало требуемое среднеквадратичное напряжение. Транзистор VT1 служит для увеличения открывающего напряжения на затвор VT2 с 5В до 12В. Цепочка R18, VD1 защищает VT1 и остальную часть схемы в случае пробоя VT2. Низкая используемая частота переключения транзистора позволила обойтись без специального усилителя (драйвера) для перезарядки входной емкости VT2 при приемлемом температурном режиме последнего.

Напряжение с резистора R23, пропорциональное току паяльника, поступает на вход AN1 МК. Посредством же входа AN0 МК измеряет высокое входное (примерно равное амплитудному сетевому) напряжение через цепочку R25, R26, R27, C9, R31. Верхнее плечо делителя составлено из двух резисторов для защиты от случайного пробоя одного из них.

На DA1 и R12 организовано опорное напряжение системы АЦП МК. Четырехразрядный светодиодный индикатор подключен к МК непосредственно разрядными выводами и через токоограниченные резисторы — сегментными. Порядок подключения сегментных выводов к портам МК выбран исходя из удобства “разводки” печатной платы. При включении прибора программа определяет тип индикатора (ОА или ОК) с помощью сигнала, поступающего на вход AN2 через R3 посредством специального алгоритма, в соответствии с которым подается положительный потенциал через штатный токоограничивающий резистор на один из сегментов при “нуле” на одном из разрядов, и по падению напряжения делается вывод о том, прямое или обратное включение светодиода получилось. Индикация организована динамическая, в прерываниях от таймера TMR0 с интервалом 4 мс. Частота ДИ равна примерно 63 Гц. Элементы X1, C3, C4 используются в тактовом генераторе МК. Внешняя EEPROM типа 24С02 подключена к портам RC3 и RC4, посредством которых организована программно шина I2C. Резисторы R13 и R14 “подтягивают” шину I2C к +5В. Они должны быть установлены даже при тестировании без DD2, иначе программа “зависнет”!

В дополнение к программному контролю превышения предельных напряжения и тока, прибор имеет еще и аппаратные средства защиты от аварийных ситуаций. Эти цепи собраны на управляемых стабилитронах TL431A DA3 и DA4, включенных в данном случае в режиме компаратора. На DA4 и элементах C8, R28-R30 собрана быстродействующая схема защиты от короткого замыкания в нагрузке. При превышении током паяльника максимального значения более чем на 30%, потенциал на входе RB7 сменяется с высокого на низкий. С данного входа активировано прерывание по изменению уровня, поэтому вышеизложенное событие активирует прерывание и прибор переходит в режим защиты через время менее 200 мкс. Так как ток VT2 еще ограничен в пределах 2-2.5 А резистором R23, благодаря вышеуказанной защите он (VT2) уцелеет с большой долей вероятности. На элементах DA3, R20, R21, C7, R24, VD3 и VD4 организована схема защиты от чрезмерного снижения напряжения питания +12В при низком сетевом напряжении. Такое снижение может привести к недостаточному напряжению открывания на затворе VT2, его перегреву и выходу из строя. При величине этого напряжения ниже 10В, нормально открытый DA3 закрывается, высокий уровень с его катода через диоды VD3 и VD4 воздействует на вход МК, программа интерпретирует это как аварийное превышение сетевого напряжения и прибор переходит в режим защиты. При входном напряжении, близком к нижнему пределу, на резисторе R27 будет примерно 1.2 Вольта. На катоде открытого DA1 при нормальной работе присутствуют 1.8 – 2 Вольта. Разность этих напряжений могла бы открыть один кремниевый диод, поэтому применена цепочка из двух диодов для исключения воздействия напряжения катода DA3 на измерительную цепь в рабочем режиме. Номиналы резисторов R20 и R21 могут отличаться от указанных на схеме не более чем на 1%, иначе, возможны ложные срабатывания защиты либо отсутствие таковой!

Микроконтроллер и микросхема DD2 питаются через интегральный стабилизатор типа 78L05 DA2.

Блок питания прибора собран по классической схеме: низковольтная часть состоит из сетевого трансформатора, диодного моста, фильтрующих конденсаторов и стабилизатора типа 7812, а высокое напряжение получено путем непосредственного выпрямления и сглаживания сетевого напряжения. Терморезистор 5D-11 ограничивает бросок тока при включении из-за зарядки достаточно существенной емкости С2.

Все детали устройства собраны на двух печатных платах, далее будем их называть плата управления и плата блока питания. Они выполнены из стеклотекстолита с односторонней металлизацией, размерами соответственно 50мм на 60мм и 50мм на 90мм. На плате управления размещены все детали, изображенные на первой схеме, за исключением сильноточных и высоковольтных частей схемы (элементы VT2, VD2, R22, R23, R25, R26 расположены на плате БП). Все SMD резисторы и конденсаторы применены типономинала 0802. Выводные резисторы – мощностью 0.125 Вт, кроме R23 (2 Вт) и R25, R26 (0.5 Вт). Микросхемы DD1, DD2 установлены на панельках. Микросхему 24С02 можно заменить на более емкие 24С04 либо 24С08. При использовании контроллера PIC16F873A (прошивка для этого МК так же прилагается), элементы DD2, R13, R14 не нужно устанавливать. Кнопки – тактовые, высотой 15 мм. VT2 установлен с небольшим радиатором из медной или алюминиевой пластины размерами 12 мм на 40 мм и толщиной 1 мм, согнутой в виде буквы “П”. В этой позиции можно применить IRF740, но у него ниже допустимое напряжение. Стабилитроны VD1, VD2 – любые на напряжение 12 – 15 В, VT1 – любой из серии КТ3102, диоды 1N4148 можно заменить отечественными серий КД521, КД522. Индикатор подойдет FYQ3641 с любой буквой. Резисторы R20 и R21 обязательно должны быть с допуском не хуже 1%! TL431 можно везде использовать без буквы, но параметры их будут чуть хуже.

Детали следует впаивать в следующей последовательности: сначала SMD, потом перемычки, далее колодки для микросхем и остальные детали. На плате БП терморезистор в крайнем случае можно заменить резистором 3 Ома на 5 Вт, диодные мосты – собрать из диодов серии 1N1007. Сетевой трансформатор при входном напряжении 220 В должен выдавать на выходе без нагрузки15-16 В переменного напряжения. Неплохо подходит трансформатор от блока питания польской антенны с усилителем, называемой в народе “сетка”.

Соединения между платами – разъемное, можно использовать любые подходящие разъемы “провод – плата” с шагом 2.5 мм. Провода от сети и паяльника подключаются к плате БП при помощи винтовых разъемов. Ниже изображены соответственно чертеж рисунка проводников, вид на детали со стороны металлизации и обратной стороны платы управления, а так же рисунок платы и расположение деталей платы БП.

Внешний вид печатных плат устройства. Небольшие расхождения между чертежами и фотографиями плат объясняются последующим улучшением конструкции и оптимизацией рисунков плат. На чертежах – последние версии.

Конструктивно устройство размещено внутри корпуса от удлинителя на 4 розетки. В нем оставлена одна розетка, а все остальное место использовано для размещения двух печатных плат устройства. Мешающие части вырезаны лобзиком, а на образовавшийся сверху вырез прикручена декоративная пластина из пластмассы с отверстиями для кнопок и окном для индикатора, который заклеен красным прозрачным оргстеклом.

Внимание! Все детали устройства гальванически соединены с сетью 220В! Конструкция прибора должна исключать возможность прикосновения к деталям – корпус из изоляционного материала и т.д. Особенно следует проследить, чтобы под напряжением не оказались элементы крепежа плат, которые доступны снаружи корпуса.

Программа для микроконтроллера написана на языке Си и оттранслирована в среде MikroC. К статье прилагаются проект, код на Си и прошивка-HEX для обоих упомянутых ранее контроллеров.

Правильно без ошибок собранное устройство не требует налаживания и начинает работать сразу при условии точного соблюдения номиналов деталей. Только желательно произвести программную калибровку, описанную ниже.

Рассмотрим теперь подробно работу с устройством. После подключения прибора к сети, прежде всего, происходит автоматическое определение типа индикатора и считывание данных с энергонезависимой памяти (EEPROM). Затем на индикаторе высвечивается на 1с знак “U”. В это время происходит плавный рост выходного напряжения до начального значения, считанного из EEPROM. Это значение обычно устанавливается больше номинального, для форсированного нагрева паяльника, и действует в течении времени от 30 с до 4 мин. И напряжение и время его действия можно менять в настройках, после чего они сохраняются в EEPROM. Форсированный нагрев подтверждается миганием всех знаков индикатора, где в данный момент высвечивается текущее значение напряжения или мощности, в зависимости от последнего режима до выключения. Форсированный режим можно прервать, не дожидаясь указанного времени, путем нажатия любой из двух кнопок.

После этого индикатор перестает мигать, что означает начало основного режима работы прибора. Здесь, как и ранее, прибор показывает выходные напряжение или мощность. При коротком нажатии на две кнопки одновременно, на экране высвечивается “U__P” с миганием знака “U” или “P”, в зависимости от текущего режима. Нажатием кнопок “+” и “-“ можно менять мигающий знак. По истечении 8 с без нажатия кнопок, либо при коротком нажатии двух кнопок одновременно, прибор переходит в основной режим с индикацией напряжения или мощности, в зависимости от нашего выбора, он (выбор) так же сохраняется в памяти и при следующем включении прибор продолжит работать в этом режиме. Напряжение прибор индицирует с разрешением в 1В, а мощность – 0.1 Вт. Мощность вычисляется реальная, исходя из напряжения и замеряемого тока потребления.

В основном режиме, при нажатии левой или правой (S1 и S2 согласно схемы на рис.1) кнопки, соответственно уменьшается или увеличивается напряжение на индикаторе на единицу (при индикации мощности вычисляется соответственно новое значение). При длительном (3 с) нажатии кнопки значение меняется автоматически с частотой 0.5 Гц. Такое действие кнопок (имеется в виду характер воздействия на значение, имеющееся на данный момент на индикаторе) сохраняется во всех режимах работы прибора. При достижении предельных значений напряжения 50 или 250 В, значения дальше не меняются и мигает знак “U” или “P”. При очень низком сетевом напряжении возможен случай, когда выходное напряжение не может достичь требуемого значения даже при максимальном коэффициенте заполнения выходных импульсов, ведь амплитудным значением ШИМ сигнала является выпрямленное и сглаженное конденсатором сетевое напряжение (Ua = U~ * 1.41), и оно может быть меньше 250 Вольт. В этом случае, после достижения максимально возможного значения (скважность стала равной 1), начинает мигать знак режима, а при отпускании кнопки, показания возвращаются к максимально возможному напряжению, а индикатор перестает мигать. Напряжение не растет по нажатию правой кнопки (хоть даже оно еще меньше 250 В) так же в случае, если при текущем напряжении уже достигнута предельная мощность в 99 Вт. Это может происходить при подключенном паяльнике большой мощности (более 80 Вт).

При любых изменениях сетевого напряжения, прибор вычисляет новое значение скважности импульсов так, что среднеквадратичное значение выходного напряжения равно установленному на индикаторе, стабилизируя напряжение, а значит и мощность паяльника.

Если удерживать нажатыми обе кнопки в течении 4 с, то прибор переходит в режим изменения настроек. При нажатиях кнопок на индикаторе сменяются следующие значения:

— “FSt.U” – напряжение форсированного старта (меняется в пределах 150 – 250В).

— “FSt.t” — время форсированного старта в секундах (30 – 250с).

— “t.oFF” – время до отключения нагрузки при отсутствии воздействия на кнопки в часах (0.5 – 9.5 ч).

— “CALI” – калибровка измерения напряжения и тока.

Непосредственно в конкретный режим настройки можно перейти коротким нажатием обеих кнопок. Во время настройки мигает первый слева знак индикатора. Выход – так же или ничего не делать в течении 8 с.

Про режим форсированного старта уже было сказано. Рассмотрим остальные два. Отключение нагрузки происходит в целях пожарной безопасности по истечении установленного времени. При этом, на индикаторе мигает надпись “OFF” и на нагрузку не подается напряжение. При нажатии любой кнопки прибор возвращается в обычный режим работы с прежними данными.

Калибровка

При попадании в этот режим, на индикаторе появляется мигающая надпись “t.oFF” – turn off, что означает необходимость извлечения вилки паяльника из гнезда прибора. После этого (прибор сам определяет, что паяльник отключен) выводы розетки прибора для подключения паяльника подключаются к “сетевому” конденсатору (С2 по схеме на рис.2), и на индикаторе высвечивается напряжение на нем. В гнезда розетки прибора следует подключить щупы образцового вольтметра и кнопками установить на индикаторе рассматриваемого устройства значение, как можно ближе к показаниям образцового вольтметра. Затем, нужно сохранить это значение коротким нажатием обоих кнопок одновременно либо просто ожидая индикацию следующего этапа. Внимание! Если воткнуть вилку паяльника в розетку прибора до этого, прибор перейдет в обычный режим без сохранения установленного значения. После сохранения калибровочного значения напряжения, на экране появляется мигающая надпись “t_on” – turn on, что означает необходимость подключения паяльника к устройству. Предварительно надо по точнее измерить его (паяльника) сопротивление. На индикаторе будет вычисленное прибором значение сопротивления. Кнопками надо установить значение, наиболее близкое к ранее измеренному, и сохранить одновременным нажатием кнопок либо ожиданием 16 с. Следует отметить, что при смене паяльника нет необходимости повторять калибровку, но она точнее получается с более мощным паяльником. Для исключения погрешности калибровки из-за колебаний температуры нагревателя, а значит, и его сопротивления (хоть ТКС нихрома и невелик), калибровку следует производить сразу при включении холодного паяльника, прервав форсированный нагрев и сразу перейдя в этот режим. Собственно во время калибровки тока (установки сопротивления) на паяльнике действует в среднем не более 10 В, а значит существенного нагрева его на происходит.

При включении прибора в сеть, считываются из EEPROM следующие параметры: время форсированного старта, напряжение форсированного старта, калибровочные константы для тока и напряжения, режим индикации (напряжение или мощность), последнее до выключения значение выходного напряжения, но с нижеследующей оговоркой. Это значение сохраняется только по истечении 10 минут после его изменения (нажатия кнопок). Сделано это для исключения запоминания кратковременных изменений мощности для работ, которые больше не требуются. Сохраняя значение спустя 10 минут, запоминается только установившееся напряжение, которое выбирает пользователь. При самом первом включении, либо при сбоях в EEPROM, загружаются значения по умолчанию, которые при первом включении еще и сохраняются в памяти.

Прибор имеет развитую систему защиты от перегрузки, как по току, так и по напряжению, которые рассмотрены выше. При срабатывании защиты, устройство полностью обесточивает нагрузку и выводит на индикатор мигающее сообщение о причине перегрузки: “I.out” – аномальный выходной ток, либо “U_In” – аномальное входное напряжение. Вывести устройство из этого состояния можно лишь полным отключением питания.

В заключение следует отметить, что питание паяльника импульсами с крутыми фронтами, тем более частотой 240 Гц, увеличивает вероятность пробоя паяемых деталей наводками от сети через емкость между корпусом и нагревателем, из-за чего очень желательно заземление корпуса паяльника. Впрочем, данное утверждение можно отнести ко всем импульсным регуляторам, включая тиристорные (диммеры).

Практика показала, что для четкого срабатывания защиты от КЗ, необходимо ограничить скорость нарастания выходного тока установкой последовательно с нагрузкой (паяльником) дросселя с индуктивностью 100-150 мкГн и, обязательно, с незамкнутым сердечником. Я намотал его на стержне из феррита размерами 6 х 6 х 30 мм — 50 витков проводом 0.55 мм. Размеры позволяют легко разместить его в корпусе прибора.

Список радиоэлементов

Обозначение	Тип	Номинал	Количество	Примечание	Магазин	Мой блокнот
	Блок управления
DD1	МК PIC 8-бит	PIC16F73	1	PIC16F873A	Поиск в Utsource	В блокнот
DD2	Микросхема	24С02	1	24C04	Поиск в Utsource	В блокнот
HL1	Индикатор	FYT3641	1	FYQ3641	Поиск в Utsource	В блокнот
DA2	Линейный регулятор	L78L05	1		Поиск в Utsource	В блокнот
DA1, DA3, DA4	ИС источника опорного напряжения	TL431	3	TL431A	Поиск в Utsource	В блокнот
VT2	MOSFET-транзистор	IRF840	1	IRF740	Поиск в Utsource	В блокнот
VT1	Биполярный транзистор	КТ3102Г	1	КТ342	Поиск в Utsource	В блокнот
VD1	Стабилитрон	1N4743A	1	13V	Поиск в Utsource	В блокнот
VD2	Стабилитрон	1N4744A	1	15V	Поиск в Utsource	В блокнот
VD3, VD4	Выпрямительный диод	1N4148	2	КД521	Поиск в Utsource	В блокнот
X1	Кварцевый резонатор	4 МГц	1		Поиск в Utsource	В блокнот
S1, S2	Кнопка тактовая	15мм	2		Поиск в Utsource	В блокнот
C1, C2, C7	Конденсатор	100 нФ	3		Поиск в Utsource	В блокнот
C3, C4	Конденсатор	22 пФ	2		Поиск в Utsource	В блокнот
C5	Электролитический конденсатор	47мкФ	1		Поиск в Utsource	В блокнот
C6	Конденсатор	470 пФ	1		Поиск в Utsource	В блокнот
C8	Конденсатор	330 пФ	1		Поиск в Utsource	В блокнот
C9	Электролитический конденсатор	22мкФ	1		Поиск в Utsource	В блокнот
R1, R2	Резистор	33 кОм	2		Поиск в Utsource	В блокнот
R3,	Резистор	3.3 кОм	1		Поиск в Utsource	В блокнот
R4-R12, R31	Резистор	1 кОм	10		Поиск в Utsource	В блокнот
R13, R14, R21, R24, R28, R30	Резистор	10 кОм	6		Поиск в Utsource	В блокнот
R15, R16	Резистор	22 кОм	2		Поиск в Utsource	В блокнот
R17	Резистор	4.7 кОм	1		Поиск в Utsource	В блокнот
R18	Резистор	330 Ом	1		Поиск в Utsource	В блокнот
R20, R29	Резистор	30 кОм	2		Поиск в Utsource	В блокнот
R22	Резистор	47 кОм	1		Поиск в Utsource	В блокнот
R23	Резистор	3.3 Ом	1	2 W	Поиск в Utsource	В блокнот
R25, R26	Резистор	240 кОм	2		Поиск в Utsource	В блокнот
R27	Резистор	3 кОм	1		Поиск в Utsource	В блокнот
	Блок питания
DA1	Линейный регулятор	LM7812	1		Поиск в Utsource	В блокнот
Tr1	Трансформатор сетевой	20 В при 20 мА	1		Поиск в Utsource	В блокнот
D1, D2	Выпрямительный диод	2W06G	2	Диодный мост	Поиск в Utsource	В блокнот
RTC	Терморезистор	5D-11	1		Поиск в Utsource	В блокнот
FU2	Предохранитель	2A	1		Поиск в Utsource	В блокнот
FU1	Предохранитель	1A	1		Поиск в Utsource	В блокнот
C1	Электролитический конденсатор	470 мкФ 35 В	1		Поиск в Utsource	В блокнот
C2	Электролитический конденсатор	100 мкФ 400 В	1		Поиск в Utsource	В блокнот
C3	Электролитический конденсатор	100 мкФ 16 В	1		Поиск в Utsource	В блокнот
						Добавить все

Прикрепленные файлы:

Паяльная Станция на базе ATMega8A

Всем привет! Начну я с небольшой предыстории. Как-то ранее я работал над проектом «Автомат подачи звонка» для своего учебного заведения. В последний момент, когда работа шла к завершению, я проводил калибровку устройства и исправлял косяки. В конце концов один из косяков мне спалил микросхему на программаторе. Было конечно немного обидно, программатор у меня всего один был, а проект нужно было быстрее заканчивать.

В тот момент у меня была запаснаяSMD микросхема для программатора, но паяльником её фиг отпаяешь. И я начал задумываться над приобретением паяльной станции с термо-феном. Залез в интернет магазин, увидел цены на паяльные станции, и приофигел… Самая убогая и дешёвая станция на тот момент стоила около 2800грн(более 80-100$). А хорошие, фирменные — еще дороже! И с того момента я решил заняться следующим проектом о создании своей паяльной станции с полного «Нуля».

Для своего проекта за основу был взят микроконтроллер семейства AVRATMega8A. Почему чисто «Атмегу», а не Arduino? Сама «мега» очень дешёвая (1$), а ArduinoNanoи Uno значительно подороже будет, да и программирование на МК начинал с «Меги».

Ладно, довольно истории. Перейдём к делу!

Для создании паяльной станции мне первым делом нужен был сам Паяльник, Термофен, Корпус и так далее:

-Паяльник я приобрёл самый простой YIHUA – 907A(6$) в котором есть керамический нагреватель и термопара для контроля температуры;

-Паяльный фен той же фирмыYIHUA(17$)во встроенной турбиной;

-Был приобретён «Корпус N11AWЧёрный»(2$);

-ЖК дисплей WH1602 для отображения показателей температури статуса(2$);

— МК ATMega8A(1$);

— Пара микро тумблиров(0,43$);

-Энкодер со встроенной тактовой кнопкой – от куда-то отковырял;

— Операционный усилитель LM358N (0,2$);

— Две оптопары: PC818 иMOC3063(0,21 + 0,47);

— И остальная различная расыпуха, которая у меня завалялась.

И в сумме станция обошлась мне примерно 30$, что в разы дешевле.

Паяльник и фен имеют следующие характеристики:

*Паяльник: Напряжение питания 24В, мощность 50Вт;

*Паяльный Фен: Спираль 220В, Турбина 24В, Мощность 700Вт, Температура до 480℃;

Так же была разработана не слишком замудрённая, но, на мой взгляд, вполне хорошая и функциональная принципиальная схема.

Принципиальная схема Паяльной Станции

Источники питания станции

В качестве источника паяльника для паяльника был взят понижающий трансформатор (220В-22В) на 60Вт.

А для схемы управления был взят отдельный источник питания:-зарядное устройство от смартфона. Данный источник питания был немного доработан и теперь он выдаёт 9В. Далее, с помощью понижающего стабилизатора напряжения ЕН7805, мы понижаем напряжение до 5В и подаем его на схему управления.

Управление и контроль

Для управления температурой Паяльника и Фена нам в первую очередь нужно снимать данные с датчиков температур, и в этом нам поможет операционный усилитель LM358.Т.к. ЕДС у термопарыTCK очень мало (несколько милливольт), то операционныйусилитель снимает этуЕДС с термопары и увеличивает её в сотни раз для восприятия АЦП микроконтроллераATMega8.

Так же меняя сопротивление подстроечным резистором R7 иR11можно изменять коэффициент усиления ОС, что в свою очередь, можно легко калибровать температуру паяльника.

Так как зависимость напряжения на оптопареот температуры паяльникаu=f(t)– примерно линейная, то калибровку можно осуществить очень просто: ставим жала паяльника на термопару мультиметра, выставляем мультиметр в режим «Измерение температуры», выставляем на станции температуру в 350℃, ждём пару минут пока паяльник нагреется, начинаем сравнивать температуру на мультиметре и установленную температуру и если показания температуры отличаются друг от друга – начинаем изменять коэффициент усиления на ОС (резистором R7 иR11) в большую или в меньшую сторону.

Далее Нам нужно управлять нагревательным элементом Паяльника и Фена.

-Паяльником мы будем управлять силовым полевым транзистором VT2 IRFZ44 и оптопарой U3 PC818(для создания гальванической развязки). Питание на паяльник подаётся с трансформатора мощностью60Вт, через диодный мостVD1 на 4А и фильтрующий конденсатор наC4=1000мкФ иC5=100нФ.

-Так как на фен подаётся переменное напряжение 220В то управлять Феном будем Симистором VS1 BT138-600и оптопарой U2 MOС3063.

Обязательно нужно установить Снаббер!!! Состоящий из резистораR20 220 Ом/2Вт и керамического конденсатораC16 на 220нФ/250В. Снаббер предотвратит ложные открывания симистораBT138-600.

В этой же цепи управления установлены светодиоды HL1 иHL2, сигнализирующие о работы Паяльника или Паяльного Фена. Когда светодиод постоянно горит, то происходит нагрев, а если они моргают, то происходит подержание заданной температуры.

Принцип стабилизации температуры

Хочу обратить внимание на способ регулировки температуры Паяльника и Фена. Изначально хотел осуществить ПИД регулировку (Пропорциональны Интегральный Дифференциальный регулятор), но понял, что это слишком сложно и не рентабельно, и я остановился просто на Пропорциональном регулировании с помощью ШИМ-модуляции.

Суть регулирования такова: При включении паяльника будет подана максимальная мощность на паяльник, при приближении к заданной температуре мощность начинает пропорционально понижаться, и при минимальной разнице между текущей и заданной температурой – подаваемая мощность на паяльник или фен держится на минимуме. Таким образом мы удерживаем заданную температуру и устраняем инерцию перегрева.

Коэффициент пропорциональности можно задать в программном коде. По умолчанию установлено «#define K_TERM_SOLDER 20»

«#define K_TERM_FEN 25»

Разработка печаткой платы

и внешнего вида станция

Для Паяльной Станции была разработана небольшая печатная плата в программе Sprint-Layout и изготовлена технологией «ЛУТ».

К сожалению я не чего не лудил, боялся что дорожки перегреются и они отлепятся от текстолита

Первым делом пропаял перемычки и SMD-резисторы, а потом всё остальное. В конце концов получилось как-то так:

Я остался доволен результатом!!!

Далее я занялся корпусом. Заказал себе небольшой чёрный корпус и начал ломать голову над лицевой панелью станции. И после одной неудачной попытки, наконец-то смой проделать ровные отверстия, вставить органы управления и закрепить их. Получалось как-то так, просто и лаконично.

Следом на заднюю панель были установлены разъём для шнура, выключатель, предохранитель

В корпус разместил трансформатор для паяльника, сбоку от него источник питания для схемы управления и посередине радиатор с транзисторомVT1(КТ819), который управляет турбиной на фене. Радиатор желательно ставить побольше чем у меня!!! Ибо транзистор сильно греется из-за падения напряжения не нём.

Собрав всё в кучу, станция приобрела вот такой внутренний вид:

И внешний вид:

Из обрезка текстолита были изготовлены подставки для паяльника и фена.

Конечный Вид Станции

Прошивка

Прошивка для микроконтроллера разрабатывалась с полного «Нуля» в программной среде «AVRStudio 5.0″на языке “С++”. Прошивалось программатором AVR USB ASPв программе «Khazama AVR Programmer».

В фьюзах меняем только частоту процессора на 2 МГц, всё остальное по – умолчанию:

Прошивка и исходный код можно в конце статьи

Примечания

1. Транзистор VT1 Установить на хороший теплоотвод.

2. Диод VD2, в цепи высокого напряжения, пропуская полупериод и уменьшает подаваемую мощность на Фена в 2 раза. Если нужно, чтобы Фен работал в полную мощность – вместо диода устанавливаем перемычку.

3. В подставку для фена установлен неодимовый магнит. Когда фен кладётся на подставку, то срабатывает геркон и фен начинает остывать до 80℃.Как только снимается с подставки, он начинает нагреваться до ранее установленной температурой.

4. При выключении фена турбина продолжает работать до тех пор пока фен не остынет до 80℃.

5. Когда паяльник или фен не подключены к станции, то высвечиваетсянадпись: «SolderERROR»или «HotAirERROR».

6. Ножки микроконтроллераATMega8A: 2,3,6,23 – не используются.

7. Переменный резисторR1 в цепи ЖК дисплея – настраивает контрастность экрана.

8. Ножки ЖК дисплея: 7,8,9,10 – весят в воздухе.

Вывод: Очень доволен аппаратом! Прошло уже пол месяца как я его собрал, и всё работает на ура!!! В дальнейшем планирую немного его доработать, а именно внедрить в неё простой лабораторный блок питания (1,3-30В) ток 3А и выводить показания напряжения и тока на ЖК-дисплей. Специально для этого приобрёл DC-DC понижающий преобразователь.

Что является одним из самых важных инструментов в наборе инженера, работа которого связана с электроникой. Это то, что вы, вероятно, любите и ненавидите, – паяльник. Вам необязательно быть инженером, чтобы он вам вдруг понадобился: достаточно быть просто умельцем, которые ремонтирует что-либо у себя дома.

Для базовых применений хорошо справляется и обычный паяльник, который вы включаете в розетку; но для более деликатной работы, такой как ремонт и сборка электронных схем, вам понадобится паяльная станция. Регулирование температуры имеет решающее значение, так как не сжигает компоненты, особенно микросхемы. Кроме того, вам также может потребоваться, чтобы она была достаточно мощной, чтобы поддерживать определенную температуру, когда вы будете что-то припаивать к большому земляному полигону.

В данной статье мы рассмотрим, как можно собрать собственную паяльную станцию.

Как это работает

Прежде всего, давайте поговорим о ПИД (пропорционально-интегрально-дифференцирующих, PID) регуляторах. Чтобы прояснить всё сразу, давайте рассмотрим наш частный случай с паяльной станцией. Система постоянно отслеживает ошибку, которая является разницей между заданной точкой (в нашем случае, необходимой нам температурой) и нашей текущей температурой. Он подстраивает выход микроконтроллера, который управляет нагревателем с помощью ШИМ, исходя из следующей формулы:

\

Как можно увидеть, есть три параметра Kp, Ki и Kd. Параметр Kp пропорционален ошибке в настоящее время. Параметр Ki учитывает ошибки, которые накопились с течением времени. Параметр Kd является предсказанием будущей ошибки. В нашем случае мы для адаптивной настройки мы используем PID библиотеку Бретта Борегарда (Brett Beauregard), которая имеет два набора параметров: агрессивный и консервативный. Когда текущая температура далека от заданного значения, контроллер использует агрессивные параметры; в противном случае, он использует консервативные параметры. Это позволяет нам получить малое время нагрева, сохраняя при этом точность.

Ниже приведена принципиальная схема. Станция использует 8-битный микроконтроллер ATmega8 в DIP корпусе (вы можете использовать ATmega168-328, если они есть у вас под рукой), который очень распространен, а вариант 328 содержится в Arduino Uno. Я выбрал его, потому что его легко прошить, используя Arduino IDE, в котором также есть готовые к использованию библиотеки.

Температура считывается с помощью термопары, встроенной в паяльник. Мы усиливаем напряжение, создаваемое термопарой, примерно в 120 раз с помощью операционного усилителя. Выход операционного усилителя подключается к выводу ADC0 микроконтроллера, который превращает напряжение в значения от 0 до 1023.

Заданное значение устанавливается с помощью потенциометра, который используется в качестве делителя напряжения. Он подключен к выводу ADC1 контроллера ATmega8. Диапазон 0–5 вольт (выход потенциометра) преобразуется в значения 0–1023 с помощью АЦП, а затем в значения 0–350 градусов Цельсия с помощью функции «map».

Список комплектующих

Обозначение	Номинал	Количество
IC1	ATMEGA8-P	1
U1	LM358	1
Q1	IRF540N	1
R4	120 кОм	1
R6, R3	1 кОм	2
R5, R1	10 кОм	2
C3, C4, C7	100 нФ	3
Y1	16 МГц	1
C1, C2	22 пФ	2
R2	100 Ом	1
U2	LM7805	1
C5, C6	100 мкФ (можно и меньше)	2
R7, R8, R9, R10, R11, R12, R13, R14	150 Ом	8

Это список компонентов, экспортированный из KiCad. Кроме того, вам понадобятся:

• клон паяльника Hakko, самого популярного в китайских онлайн магазинах (с термопарой, а не с термистором);
• источник питания 24 В, 2 А (я рекомендую использовать импульсный, но вы можете использовать трансформатор с выпрямительным мостом);
• потенциометр 10 кОм;
• электрическая штепсельная вилка авиационного типа с 5 контактами;
• электрический разъем, устанавливаемый на заднюю панель для подачи питания 220 В;
• печатная плата;
• выключатель питания;
• штырьковые разъемы 2,54 мм;
• много проводов;
• разъемы Dupont;
• корпус (я напечатал его на 3D принтере);
• один тройной семисегментный светодиодный индикатор;
• программатор AVR ISP (для этого вы можете использовать Arduino).

Конечно, вы можете легко заменить светодиодный индикатор LCD дисплеем или использовать кнопки, вместо потенциометра, ведь это ваша паяльная станция. Я изложил свой вариант дизайна, но вы можете по-своему.

Инструкции по сборке

Схема блока управления паяльной станцией

Во-первых, вы должны изготовить печатную плату. Используйте тот способ, который предпочитаете; я рекомендую перенос рисунка платы тонером лазерного принтера, поскольку это самый простой способ. Кроме того, печатная плата у меня удлинена, потому что я хотел, чтобы она совпадала по размеру с источником питания, и я мог бы установить ее на него. Не стесняйтесь изменять плату, вы можете скачать файлы проекта и отредактировать их с помощью KiCad. После того, как изготовите печатную плату, припаяйте к ней все компоненты.

Обязательно установите выключатель между источником питания и разъемом питания. Используйте относительно толстые провода для соединений источника питания с печатной платой и выходного разъема со стоком MOSFET транзистора (точка H на плате) и земли на печатной плате. Для подключения потенциометра подключите 1-ый контакт к линии +5В, 2-ой – к точке POT, и 3-ий – к земле. Обратите внимание, что я использую светодиодный индикатор с общим анодом, что может отличаться от того, что у вас. Вам придется немного изменить код, но все инструкции в коде программы прокомментированы. Подключите выводы E1–E3 к общим анодам/катодам, а выводы a–dp к соответствующим выводам вашего индикатора. Для более подробной информации смотрите техническое описание на него. И наконец, установите выходной разъем паяльной станции и припаяйте к нему все соединения. Вам должна помочь картинка, приведенная выше, со схемой и цоколевкой разъема.

Теперь начинается интересное, загрузка кода. Для этого вам понадобится PID библиотека ().

#include <PID_v1.h> // Этот массив содержит сегменты, которые необходимо зажечь для отображения на индикаторе цифр 0-9 byte const digits = { B00111111, B00000110, B01011011, B01001111, B01100110, B01101101, B01111101, B00000111, B01111111, B01101111 }; int digit_common_pins = {A3, A4, A5}; // Общие выводы для тройного 7-сегментного светодиодного индикатора int max_digits = 3; int current_digit = max_digits — 1; unsigned long updaterate = 500; // Изменяет, как часто обновляется индикатор. Не ниже 500 unsigned long lastupdate; int temperature = 0; // Определяет переменные, к которым мы подключаемся double Setpoint, Input, Output; // Определяет агрессивные и консервативные параметры настройки double aggKp = 4, aggKi = 0.2, aggKd = 1; double consKp = 1, consKi = 0.05, consKd = 0.25; // Задать ссылки и начальные параметры настройки PID myPID(&Input, &Output, &Setpoint, consKp, consKi, consKd, DIRECT); void setup() { DDRD = B11111111; // установить выводы Arduino с 0 по 7 как выходы for (int y = 0; y < max_digits; y++) { pinMode(digit_common_pins, OUTPUT); } // Мы не хотим разогревать паяльник на 100%, т.к. это может сжечь его, поэтому устанавливаем максимум на 85% (220/255) myPID.SetOutputLimits(0, 220); myPID.SetMode(AUTOMATIC); lastupdate = millis(); Setpoint = 0; } void loop() { // Прочитать температуру Input = analogRead(0); // Преобразовать 10-битное число в градусы Цельсия Input = map(Input, 0, 450, 25, 350); // Отобразить температуру if (millis() — lastupdate > updaterate) { lastupdate = millis(); temperature = Input; } // Прочитать установленное значение и преобразовать его в градусы Цельсия (минимум 150, максимум 350) double newSetpoint = analogRead(1); newSetpoint = map(newSetpoint, 0, 1023, 150, 350); // Отобразить установленное значение if (abs(newSetpoint — Setpoint) > 3) { Setpoint = newSetpoint; temperature = newSetpoint; lastupdate = millis(); } double gap = abs(Setpoint — Input); // Расстояние от установленного значения if (gap < 10) { // мы близко к установленному значению, используем консервативные параметры настройки myPID.SetTunings(consKp, consKi, consKd); } else { // мы далеко от установленного значения, используем агрессивные параметры настройки myPID.SetTunings(aggKp, aggKi, aggKd); } myPID.Compute(); // Управлять выходом analogWrite(11, Output); // Отобразить температуру show(temperature); } void show(int value) { int digits_array = {}; boolean empty_most_significant = true; for (int z = max_digits — 1; z >= 0; z—) // Цикл по всем цифрам { digits_array = value / pow(10, z); // Теперь берем каждую цифру из числа if (digits_array != 0 ) empty_most_significant = false; // Не отображать впереди стоящие нули value = value — digits_array * pow(10, z); if (z == current_digit) { if (!empty_most_significant || z == 0) // Проверить, что это у нас не ведущий ноль, и отобразить текущую цифру { PORTD = ~digits]; // Удалить ~ для общего катода } else { PORTD = B11111111; } digitalWrite(digit_common_pins, HIGH);// Изменить на LOW для общего катода } else { digitalWrite(digit_common_pins, LOW); // Изменить на HIGH для общего катода } } current_digit—; if (current_digit < 0) { current_digit = max_digits; // Начать сначала } }

Если у вас есть программатор AVR ISP, вы знаете, что нужно делать. Подключите контакты +5V, GND, MISO, MOSI, SCK и RESET, скачайте скетч Arduino, откройте его (вам понадобится установленная на компьютере Arduino IDE) и нажмите «Загрузить».

Если у вас нет программатора, то можете использовать Arduino. Подключите свою плату Arduino (Uno/Nano) к компьютеру, перейдите в меню Файл → Примеры → ArduioISP и загрузите его. Затем перейдите в Инструменты → Программатор → Arduino as ISP. Подключите свою плату к плате Arduino, скачайте скетч, а затем выберите Скетч → Загрузить через программатор.

Вот и всё. Теперь вы можете наслаждаться работой паяльной станцией, собранной собственными руками.