Идея создания самодельной паяльной станции у меня возникла давно, но потому что я программирую микроконтроллеры не более года, и на просторах интернета подходящей мне паяльной станции я не нашел, то решил сделать паяльную станцию своими руками. Те, кто скажут, что можно купить готовую – могут дальше не читать.
Преимущество данной конструкции в том, что она имеет небольшое количество компонентов и все реализовано на одном микроконтроллере. Также в схеме присутствует дополнительный выход «EXT», куда можно дополнительно подключать паяльник на 40-500Вт / 220В или любую другую инерционную нагрузку.
Характеристики
— напряжение питания – 220В / 50Гц
— максимальная нагрузка выхода «EXT» — не более 1кВт (зависит от симмистора T1)
— номинальная нагрузка выхода «FEN» — около 200-300Вт.
— ток потребления цифровой части схемы – не более 150мА.
— диапазон регулирования температуры паяльника 150 – 350 °C **.
— точность стабилизации температуры ±2 °C
— дискретность установки температуры фена — 10 °С **;
— дискретность установки температуры паяльника — 5 °С **;
— широтно-импульсное пропорциональное регулирование с возможностью подбора коэффициентов пропорциональности, для более точной стабилизации температуры;
— программная корректировка наклона температурной характеристики с установкой коэффициента наклона) ***;
— защита от обрыва термопары;
** (путем изменения прошивки диапазон можно расширить).
*** (программно данная опция отключена, но в исходнике присутствует).
Принципиальная схема паяльной станции приведена ниже.
Элементная база
За основу данной самодельной станции взят микроконтроллер фирмы Atmel ATMega8, который имеет у себя на борту 10-ти битный аналогово-цифровой компаратор, 3-х канальный ШИМ (2 канала по 10 бит и 1 канал 8 бит), аппаратный USART, целую кучу портов ввода-вывода и другие вкусности, но мы их использовать не будем. (IC1 – ATMega8) настроена на работу от внутреннего RC генератора 4MHz. Также включен загрузчик на 512 байт (об этом ниже).
Регистр сдвига (U2 – 74HC595) используется для управления светодиодами. В схеме нарисовано 4 светодиода, на самом деле это два, но 2-хцветных (в «Proteus-е» и «DipTrace» подходящих я не нашел). Светодиоды подключаются через токоограничительные резисторы. Остальные 4 пина не используются, но могут быть использованы для чего угодно (зуммер, светодиоды, релюшки. и т.д.)
Регистр сдвига (U3 – 74HC595) и (U1 – CD4028B) используется для управления динамической индикацией и опросом кнопок. Индикаторы подключены к выходу дешифратора (U1) через эмиттерные повторители на транзисторах.
Стабилизатор (U7 – LM317) служит для управления скоростью вращения вентилятора фена (обвязка из даташита), а (Q1 – IRFZ44) включает и выключает его.
Стабилизатор (U9 – 78L05) служит для питания всей цифровой части схемы. Его обязательно нужно устанавливать на радиатор, потому что на нем гасится около 6 ватт.
Усилители термопар выполнены на (U5 – LM358). От себя хочу добавить, что самая «слабая» часть схемы – это именно они. Сколько я не пытался, но добиться линейности показаний у меня так и не получилось.
На транзисторах VT1 и VT2 реализована схема детектора пересечения нуля (программно это ещё не реализовано).
Блок симисторов:
Ничего сверхъестественного – обычный MOC3063 с автоматическим детектором пересечения нуля, и его обвязка взята из даташита.
Блок управления и отображения информации:
В устройстве используется 3 спаренных 3-хзнаковых семисегментника с общим катодом, выдранных из телефона «Русь», 2 2-хцветных светодиода, 9 кнопок управления (2 из которых не задействованы).
Также в схеме «Proteus-а» имеется 2 кнопки (Х1, Х2) которые используются для эмулирования нажатия 2-х кнопок (+/-) одновременно.
Блок питания:
Трансформатор от магнитофона «Романтика 222» 4.704.282 или любой другой с напряжением вторичной обмотки 24 вольта (у меня 22 вольта). Диодный мост (D14 – RS407) и диод (D17 – S20C40) от блока питания компьютера.
Прошивка + загрузчик (Bootloader):
Так как мне хотелось поскорее запустить собранное устройство, было принято решение оставить свободным USART для дальнейших издевательств, поэтому на плате не предусмотрено место под MAX232. Хотя оно особо и не нужно. У меня переходника нет, а вместо него я использую обычный телефонный переходник на PL2303, подключенный напрямую.
Прошивка контроллера содержит подробные комментарии и без переделки может быть залита в кристалл без загрузчика. Но Fuse биты придется немного изменить.
Прошивка загрузчика (Bootloader-а) полностью взята easyelectronics.ru/avr-uchebnyj-kurs-ispolzovanie-bootloadera.html у DI HALT-а, единственное, я ее немного переделал под себя (о чем имеются комментарии «//***** МОЙ КОД ****» в исходнике загрузчика). Его работу описывать не буду, всё есть на страничке источника.
Положительным результатом входа в загрузчик, является появление на дисплее буквы «F» с точкой в 6-м сегменте.
Загрузчик имеет размер 512 байт, умеет читать и писать Flash и Eeprom, для начала – более чем! Одно НО – выставляйте скорость USART BAUDRATE 19200. Я первое время ставил 9600 и долго не мог понять, почему нет связи с контроллером. Для прошивки через загрузчик используется программа, которая идет в составе AvrStudio4 и находится в папке, она так и называется «AvrProg.exe»
В случае, если Вы не хотите использовать загрузчик при прошивке контроллера необходимо убрать галочку на бите «BOOTRST».
Фен:
Фен самый обыкновенный от паяльной станции Lukey-702 и был куплен за 212 грн.
Паяльник:
Паяльник как видно на фото рассчитан на 220В. «Made in Podval» – сгорел он у меня примерно через два дня. Потом на радиорынке я купил нагревательный элемент Lukey-SENSOTRONIK (для 702/898/852D+FAN) нагреватель 24В, 48Вт со встроенной термопарой, но он оказался меньшего диаметра и длины, поэтому пришлось доматывать алюминиевую фольгу. Теплоотдача никакая, но хватает.
Работа с паяльной станцией
Светодиоды: при нагревании до заданной температуры горит «красный» светодиод, если температура находится в районе +/-5 градусов от заданной – горит «зеленый» светодиод, если температура превышает заданную более чем на 5 градусов – мигает «красный» светодиод. В случае обрыва термопары попеременно мигает «красный» и «зеленый» и на индикаторе показывает «Err» (нагрузка при этом обесточивается).
Паяльник:
Работа с паяльником осуществляется 3-мя кнопками «Solder on/off», «+5», «-5»
— при включенном паяльнике нажатие на «+5», «-5» соответственно увеличивают/уменьшают заданную температуру о чем свидетельствует мигание индикатора.
— при выключенном паяльнике и продолжительном одновременном нажатии «+5» и «-5» на экран выводится «поправочный коэффициент» в единицах ШИМ (у меня 415 – это число означает, сколько единиц нужно добавить к расчетной ШИМ, чтобы удерживать заданную температуру).
Фен:
Работа с феном осуществляется 3-мя кнопками «Fen on/off», «+10», «-10»
— при включенном фене нажатие на «+10», «-10» соответственно увеличивают/уменьшают заданную температуру о чем свидетельствует мигание индикатора;
— при выключенном фене и продолжительном одновременном нажатии «+10» и «-10» на экран выводится «поправочный коэффициент» в единицах ШИМ (у меня 160);
— после выключения фена на индикаторе мигает текущая температура фена и работает вентилятор пока фен не остынет до температуры менее 30 градусов. Если в это время продолжительно нажать «+10» и «-10» на экран выводится «поправочный коэффициент» (см. выше), после чего отображение падения температуры возобновляется.
Переменным резистором (VR1) можно варьировать скорость вращения вентилятора фена.
Распиновка выводов фена:
Красный, Белый — Нагревательный элемент, 220В.
Зеленый — Корпус, Заземление.
Коричневый — + питания моторчика.
Черный — — питания моторчика.
Сиреневый — + термопары.
Желтый — Общий провод (термопара и геркон).
Синий — Геркон.
Работа с внешней нагрузкой осуществляется 1-й кнопкой «EXT on/off» (кнопки «+», «-» программно не задействованы).
Переменным резистором (VR4) можно варьировать мощность в нагрузке от 0 до 99,9 %.
ВНИМАНИЕ: Схема в «PROTEUS» кардинально отличается от оригинала и предназначена лишь для отладки и проверки работоспособности системы! Названия и номиналы деталей не совпадают!
Налаживание
Налаживание устройства начинают с проверки монтажа. Подаем питание и на индикаторах горят прочерки, далее мы одновременно нажимаем 4 кнопки «+10», «-10», «+5», «-5» — в результате чего в EEPROM записываются стандартные значения температуры паяльника и фена равные 230 и 300 градусам соответственно и поправочные коэффициенты паяльника и фена равные 300 и 0 единицам соответственно (см. исходник) и мигнут все светодиоды.
После этого включаем паяльник и ждем пока он прогреется. Показания температуры при этом не будут соответствовать действительности. Берем спичечный коробок и в углу паяльником расплавляем небольшое количество олова так, чтобы жало в него погрузилось. Сюда же окунаем термопару мультиметра и сравниваем показания. Вращением подстроечного резистора VR2 добиваемся одинаковых показаний на индикаторе и мультиметре. После этого, изменением «поправочного коэффициента» добиваемся удержания температуры в заданных пределах.
Настройку фена производим по аналогичной методике.
Программа написана на «С» с использованием компилятора CodeVision. Будет интересно услышать отзывы по поводу оптимизации кода или каких-то доработках.
При разработке использовались следующие источники и программы:
1. Proteus 7.7 sp2
2. CodeVisionAVR 2.04.4a Advanced
3. AVR Studio 4.18
4. DipTrace ver 2.1.0.7
5. Sprint-Layout 6
6. FrontDesigner 3.0
Исходник загрузчика — core_boot.zip
Исходник паяльной станции — core.zip
Печатные платы — print.zip
Схема — Solder_mega_schematic.zip
Схемы в PROTEUS — proteus.zip
Лицевая панель — my_new_cool_project.zip
Автор конструкции и статьи – Васильченко Максим aka MakSVs (Украина), e-mail: maksvs@bk.ru, ICQ: 321032970.
При полном одобрении SanyaSan и kraso2li4ka aka Жена 😉
Список радиоэлементовОбозначение
Тип
Номинал
Количество
ПримечаниеМагазинМой блокнот
FEN, M1, TP_FEN, Gerkon
Фенк паяльной станции Lukey-7021
Электромотор, нагревательный элемент, термопара, герконDS1, TP_SOLDER
Паяльник24 В 48 Вт1
нагревательный элемент Lukey-SENSOTRONIK (для 702/898/852D+FAN), встроенная термопара IC1
МК AVR 8-битATmega81
U1
Кодер, декодерCD4028B1
CD4028BCJU2, U3
Сдвиговый регистрCD74HC5952
U4, U9-U16
7-сегментный светодиодный индикатор3 разряда / общий катод3
U5
Операционный усилительLM358N1
U6, U17
ОптопараMOC3063M2
U7
Линейный регуляторLM3171
LM317HU8
Линейный регуляторLM7805CT1
Q1, Q2
MOSFET-транзисторIRFZ442
VT1-VT11
Биполярный транзисторBC847B11
T1, T2
СимисторBT138-6002
D1-D4
Светодиод4
D5-D13, D15, D16
Диод11
D14
Диодный мостRS4071
800 В / 4 АD17
Диод сдвоенныйS20C401
Из компьютерного БПC1, C3, C4, C6, C7, C9, C11
Конденсатор100 нФ7
C2
Конденсатор1 мкФ1
C5
Электролитический конденсатор4700 мкФ1
C8
Электролитический конденсатор1500 мкФ1
Электролитический конденсатор22 мкФ1
C10R1-R8, R18-R21, R47
Резистор330 Ом13
R9-R17, R31, R32, R38, R39, R42
Резистор1 кОм14
R22, R40, R44
Резистор10 кОм3
R23, R27
Резистор510 Ом2
R24, R25, R28, R29
Резистор390 Ом4
R26, R30
Резистор39 Ом2
R33
Резистор30 кОм1
R34, R36
Резистор5.6 кОм2
R35
Резистор22 кОм1
R37
Резистор240 Ом1
R41
Резистор180 кОм1
R43, R46
Резистор100 кОм2
R45
Резистор60 Ом1
VR1
Переменный резистор4 кОм1
VR2, VR3
Переменный резистор50 кОм2
VR4
Переменный резистор5 к1
T3
Трансформатор220 В — 22-24 В1
PB1
Кнопка с фиксацией220 В1
Кнопказамыкающая9
Gerkon
Герконзамыкающий1
J1, J4, J5, J13, J15
Разъём2 контакта1
J6
Разъём4 контакта1
J11
Сетевой разъём220 В1
Радиатордля симисторов1
Добавить все
Скачать список элементов (PDF)
Прикрепленные файлы:
- dss1.rar (691 Кб)