Уровень миниатюризации радиоэлектронных компонентов привел к тому, что паяльником, даже самым навороченным, не всегда возможно произвести пайку или демонтаж. Во многих задачах выручает паяльный фен.
Это когда он есть… А когда его нет? Вот я и задумался о приобретении/изготовлении паяльного фена. Но покупать готовый - это не наш метод. Поэтому решил собирать самостоятельно. Тем более, уже не однократно, обещал рассказать о контроллере паяльного фена на STM32. Кому интересно, что из этого получилось, прошу под кат
(обзор большой, много фотографий).
Как и прошлый раз, когда собирал , все основные комплектующие покупал на ТаоВао. На Тао покупаю сам, без посредников, доставку в Украину осуществляю через форвардера (перевозчика, так наверное привычнее) МистЭкспресс
и его китайский филиал Meest China
. Данный перевозчик осуществляет доставку в Украину, Россию и Узбекистан. Тарифы на доставку можно посмотреть на сайте
Ссылки на комплектующие, цены в магазинах и с учетом доставки по Китаю на склад МистЭкспресс буду указывать по ходу текста.
Поскольку данный обзор является, как бы, продолжением предыдущего о паяльной станции на контроллере STM32
и некоторые конструктивные моменты аналогичны, то я иногда буду ссылаться на него.
Для сборки паяльного фена нам понадобятся:
- контроллер с органами управления и индикации
- блок питания
- корпус
- ручка паяльного фена
- подставка для ручки фена
Так же пригодятся сопутствующие товары: насадки на носик фена, силиконовый коврик на рабочий стол.
Контроллер паяльного фена с органами управления и блоком питания
В данной разработке китайской инженерной мысли контроллер фена и блок питания расположены на одной плате (будем называть её для простоты описания - плата контроллера и БП
), а органы управления и индикации вынесены на отдельную плату.
Комплект покупался . Цена на момент покупки составляла 27.74$. С учетом доставки на склад перевозчика - 29.49$. В комплекте, так же, есть 2 шлейфа для подключения платы управления и индикации к плате контроллера и БП.
Данный контроллер обеспечивает следующие параметры:
1. Диапазон рабочих температур 100÷550 ℃.
2. Автоматическая компенсация температуры холодного спая в диапазоне 9÷99 ℃.
3. Переход в режим ожидания при установке ручки паяльного фена на подставку с автоматической продувкой нагревательного элемента и понижением его температуры до 90 ℃.
4. Сохранение пресетов выставленной температуры (5 значений).
5. Режим хранителя экрана с заставкой.
6. Язык интерфейса: упрощенный китайский, английский.
Плата управления и индикации v.1.0
На плате расположен OLED 0.96" дисплей на контроллера SSD1306, подключение к плате контроллера и БП с по I2C шине и энкодер EC11.
Размеры 61х30мм.
Плата контроллера и БП v1.1
Размеры 107х58мм.
Практически всё что необходимо для работы паяльного фена расположено на этой плате.
Рассмотрим её подробнее
Блока питания.
Блок питания классический обратноходовый импульсник на основе ШИМ контроллера TNY278GN () (семейство TinySwitch-III, Power Integrations).
Схема из datasheet, реальная немного отличается.
Извините за качество фотографий радиоэлементов, маркировку на некоторых приходилось вычитывать с помощью направленного луча света и увеличительного стекла, что увы не удивительно для китайского массового производства.
Кратко рассмотрим основные компоненты БП (в скобках указаны обозначения радиоэлементов на плате):
по входу стоит предохранитель (F1) и NTC термистор (R21)
диодный мост (D7) DB107S на 1А 1000В ()
после диодного моста установлен высоковольтный электролитический конденсатор (C27) небольшой емкости 6,8mkFx450V фирмы Chang (китай-ширпотреб) с диапазоном изменения температуры окружающей среды -25÷105 ℃
потом следует входной помехоподавляющий фильтр (L3)
и ещё один высоковольтный электролитический конденсатор (C28) емкостью 33mkFx450V фирмы Nihoncon (китай-ширпотреб) с диапазоном изменения температуры окружающей среды -25÷105 ℃.
Далее ШИМ (U7) TNY278GN с практически стандартной обвязкой
на выходе импульсного трансформатора установлен диод шотки (D3) SMD-маркировка P428 и выходной CLC фильтр состоящий из электролитического конденсатора (C20) емкостью 470mkFx35V, дросселя (L1) 3,3mkH и ещё одного электролитического конденсатора (C21) емкостью 100mkFx35V. Оба электролита фирмы ZH (WANDIANTONG) с диапазоном изменения температуры окружающей среды -25÷105 ℃. Конденсатор С21 зашунтирован керамическим конденсатором С22.
между высоковольтной и низковольтной частями БП установлен межблочный конденсатор (C18) 2,2nF, в отличии от «народного» БП, правильный, с характеристикой Y1.
отличия от схемы в datasheet - каскад стабилизации заданных 24в, тут на выходе стоит прецизионный регулируемый стабилитрон (U8) TL431 () + оптрон (U6) NEC 2501 ().
Классический ИБП…
Теперь рассмотрим контроллер фена
.
«Сердцем» платы является контроллер (U1) STM32F103CBT6 ()
Стабилизированное питание микроконтроллера и его обвязки обеспечивают ИМС (U2) 2954am3-3.3 () выходное напряжение 3.3 вольта
и ИМС (U3) XC31PPS0036AM (SMD-маркировка A36W) линейный регулятор напряжения,3.6V±5%,50mA.
Оборотами турбины фена управляет MOSFET в планарном корпусе (Q2) TPC8107 ()
Силовая часть, управляющая нагревателем фена, включает:
ИМС с силовыми ключами (U9) ULN2003A (), расположена на обратной стороне платы
оптопара с симисторным выходом и переключением в любой момент времени (U5) MOC3020M ()
симистор (SCR) BTA20-600B на радиаторе ()
так же к силовой части можно отнести измерительный трансформатор тока (TU1) ZMPT107 ()
Также есть EEPROM (U4) ATMLH427, подключение к контроллеру по шине I2C
Поскольку разработчик контроллера паяльного фена и один и тот же, то не удивительно что элементная база схожа.
Внешний осмотр плат оставил двоякое впечатления – сами платы качественные, с шелкографией, флюс отмыт на четверочку, но некоторые SMD элементы стоят кривовато, явно паяли вручную, да и ещё при транспортировке был немного поврежден ферритовый сердечник дросселя в выходном фильтре БП - пришлось заменить на .
Корпус
Для паяльного фена был заказан . Цена на момент покупки составляла 11.17$. С учетом доставки на склад перевозчика - 12.38$.
В комплект входят:
- два одинаковых П-образных отрезка дюралевого профиля
размеры профиля 150х88х19мм
сечение профиля
Половинки профиля не крашены, а имеет анодированное покрытие.
- передняя панель. Она выполнена из дюралюминия, имеются декоративные фаски, а так же выемки для ручки энкодера и тонированного стекла, в ней уже просверлены все необходимые отверстия. Панель не окрашена, имеет естественный цвет дюралюминия. Надписи нанесены качественно. 
Размеры передней панели: 94х42х5мм. По периметру она немного выступает за пределы корпуса.
- задняя панель. Так же выполнена из дюралюминия, в ней имеется фрезерованное отверстие для разъема шнура питания с предохранителем и выключателем питания. Цвет панели черный, покрытие анодировано. 
Размеры: 88х38х2мм. 
- тонированное стекло имеет «дымчатый оттенок», оклеено защитной бумагой.
Размеры 38х22х3мм.
- ручка на энкодер
- крепежные винты: 4шт. декоративных под шестигранник для крепления передней панели и 4шт. с готовками впотай черного цвета для крепления задней панели.
В том же магазине, где покупался корпус был приобретен с предохранителем и выключателем питания.
Цена на момент покупки составляла 0.47$. Так как разъем покупался в том же магазине, где и корпус, то стоимость доставки на склад перевозчика у них общая.
Расписывать разъем подробно не буду, если кому интересно могут глянуть , он такой же.
Ручка паяльного фена.
Ручка паяльного фена предложенная в магазине с контроллером мне не понравилась. Фиксирование насадок типа байонет ИМХО не является надежным, могут спадать в самый не подходящий момент (проверено на практике), поэтому решил покупать ручку фена отдельно.
Была заказана такая 
Параметры заявленные магазином:
Выходная мощность: 700 Вт ± 10%
Температурный диапазон: 100÷500 ℃
Подходят насадки с фиксатором в виде хомута с посадочным диаметром 22мм.
Вроде все хорошо, но пробные включения принесли разочарование - большое несоответствие установленной температуры и реальной на выходе сопла, почти в 150 ℃.
Проведя ряд пробных подключений ручек фена от других паяльных станций Юра, ака , пришел к довольно таки неприятным выводам: данный контроллер паяльного фена жестко «заточен» под конкретную модель ручки фена, точнее сопротивление нагревательного элемента. Ручка фена от паяльной станции Lukey-702 с сопротивлением нагревателя 70 Ом показала наилучшее соответствие установленной температуры и реальной на выходе сопла, практически разбежность равнялась 0.
Вывод по контроллеру
: стабилизация температуры «завязана» на протекающий через нагревательный элемент ток (используется измерительный трансформатор тока (TU1) ZMPT107).
Вывод по ручке фена
: для данного контроллера не подходит
, сопротивление нагревательного элемента
86 Ом. Конструктивные особенности нагревательного элемента и большое отличие его сопротивления от требуемых 70 Ом, не позволили подогнать сопротивление под заданную величину.
Пришлось заказывать другую ручку фена.
Покупать ручку паяльного фена от паяльной станции Lukey-702 не хотелось. Уже был приобретен и пылился в ящике стола именно с хомутом. Поэтому была приобретена ручка фена от паяльной станции . 
Цена на момент покупки составляла 8.76$. С учетом доставки на склад перевозчика - 10.07$.
Краткие характеристики:
Рабочее напряжение: 220 В переменного тока ± 10% 50Гц
Выходная мощность: 650 Вт
Диапазон температуры горячего воздуха: 100÷480 ℃
Расход воздуха 120 л/мин (макс.)
Посадочное место под насадки диаметром 22мм.
Рассмотрим ручку фена по подробнее
Ручка фена выполнена из пластмассы, типа полистирол, черного цвета.
Форма «классическая» для ручек с турбиной внутри корпуса
На данном фото хорошо видны воздухозаборные отверстия
Гильза нагревательного элемента имеет явно выраженное сопло. Сопло имеет посадочное место для насадок с фланцем, его внешний диаметр 21,5мм, так же имеется рассекатель, который должен закручивать поток воздуха
Заглянем что находится внутри ручки фена.
Для разборки корпуса ручки необходимо открутить 2 самореза
и снять защитный кожух гильзы нагревательного элемента
Аккуратно рассоеденяем половинки ручки и лице зреем внутренности
под турбиной расположена соединительная плата
Ну и фото всех компонентов в отдельности:
турбина на 24В центробежного типа, на выходном отверстии имеется уплотнительное резиновое кольцо
геркон для определения момента постановки ручки фена на подставку
нагревательный элемент - нихромовая спираль на керамическом каркасе
при монтаже в гильзу нагревательный элемент предварительно обматывается теплоизоляцией - несколько слоев слюды
на самом краю нагревательного элемента располагается термопара
коммутация компонентов ручки фена и провода к паяльной станции осуществляется с помощью соединительной платы
Плата имеет токопроводящие дорожки с двух сторон, которые соединены между собой с помощью металлизированных отверстий.
На токопроводящих дорожках есть надписи, указывающие что и куда следует подпаивать.
Провод для подключения ручки к паяльной станции 8 жильный, жилы отличаются цветом. Длинна провода 95см, провод гибкий, к сожалению не термостойкий, паяльник изоляцию плавит. В будущем, думаю, придется заменить на что-нибудь термостойкое.
При работе паяльным феном нужна специальная подставка для его ручки.
И если в случае с паяльником, подставка может быть любая (), главное что бы удобно было ей пользоваться. То для ручки фена любая не подойдет…
На Тао была приобретена . Цена на момент покупки составляла 1.71$. С учетом доставки на склад перевозчика получится 2.88$.
В комплекте: сама подставка с Г образным кронштейном и 2 винтика М3
Подставка выполнена из пластмассы, типа полистирол, черного цвета и представляет собой U образное ложе в которое упускается ручка паяльного фена
Если подставка закреплена не горизонтально, а под небольшим углом, то что бы ручка фена не выскальзывала на ней есть утолщение (роль которого выполняет защитный кожух гильзы нагревателя), а на самой подставке есть фаска
Положение ручки фена на подставке, при котором защитный кожух гильзы нагревателя упирается в фаску подставки, является основным положением. Именно в таком положении 2 мощных магнита, расположенных в боковых стенках подставки, взаимодействуют с герконом в ручке фена.
Магниты достаточно мощные, винты «прилипают» очень хорошо
от выпадания, магниты зафиксированы клеем
Кронштейн подставки представляет собой стальной уголок, прикреплен к подставке с помощью 4 саморезов (видно на картинке выше). Для крепления подставки к вертикальной поверхности в кронштейне есть 2 отверстия овальной формы
Как и куда крепить свою подставку пока не придумал…
Все основные компоненты рассмотрены, пора переходить к сборке.
Начнем с передней панели
.
Как и в случае с контроллером паяльника, передняя панель требует доработки.
Необходимо просверлить маленькое отверстие для упора энкодера, вклеить тонированное стекло и установить разъем GX16-8 для провода к ручке фена.
Если с отверстием и стеклом проблем не возникло, то монтаж разъема потребовал «серьезных» слесарных вмешательств.
Отверстие изначально рассчитанное для разъемы GX12-5 и имеющее диаметр 12мм необходимо рассверлить до 16мм. А так же необходимо шестигранную гайку разъема GX16-8 по наружной кромке обточить до кольца с внешним диаметром 28-29мм и для удобства фиксации сделать 2 запила.
Что в итоге получилось
Корпус
так же не избежал доработки. Были установлены ножки (). Так же на внутренние поверхности половинок корпуса были приклеены полоски изоляционного материала (по моему целлулоид, применяется в БП компов, между платой и корпусом БП) для электроизоляции корпуса от компонентов платы контроллера. Для лучшей фиксации применил тонкий двусторонний скотч.
Делать стойки для фиксации платы в корпусе не стал, а выпилил из текстолита «уши» (ссылка на )
напаял на них гайки М3
закрепил «уши» на плате контроллера и БП, подогнал всю конструкцию по ширине корпуса и установил в пазы, как БП в моей 
Корпус в сборе.
Со слесарными работами закончили, приступаем к пайке.
Приведу схема подключения платы контроллера к периферии (ссылка на )
Ничего сложного, главное правильно всё распаять и соеденить
Ответных частей разъемов платы контроллера и БП в комплекте не было, что-то нашел в «загашнике», что-то прикупил на радиорынке.
Разъем PWR используется для логического включения контроллера паяльного фена, если данный контроллер используется в составе паяльной станции совместно с паяльником
Поскольку у меня паяльный фен будет отдельным устройством, то просто установил перемычку (хорошо подходят перемычки с HDD поколения IDE или материнских плат).
Теперь доделаем ручку фена
.
Для подключения ручки фена используется 8-ми жильный кабель.
Схема подключения (в оригинале не так, переделывал)
Добавил термистор
припаял одним контактом к геркону (у них есть общий контакт GND), усадил в термоусадку и зафиксировал термоклеем, перекоммутировал провода на соединительной плате
Приведу распиновку разъема GX16-8 (мой вариант, у кого-то может быть по своему)
1 - красный - минус двигателя турбины
2 - белый - нагреватель фена
3 - серый - нагреватель фена
4 - зеленый - термистор NTC
5 - синий - + термопары
6 - желтый - геркон
7 - коричневый - плюс двигателя турбины
8 - черный - GND
Собираем ручку фена, подключаем разъем к контроллеру, подаем питание и скрестив пальцы, включаем - работает!
Теперь рассмотрим работу паяльного фена.
Устанавливаем ручку фена на подставку и подаем питание. На 2-3 секунды включится турбина фена, на экране появится изображение - паяльный фен запустился и перешел в дежурный режим.
Сначала разберемся с органами управления и меню
.
Управление паяльным феном осуществляется с помощью ручки энкодера и геркона в ручке. Доступны разные комбинации управления энкодером: вращение ручки ±, нажатие кнопки ручки, нажатие+вращение ручки ±.
Итак что же мы видим на экране:
- в левом верхнем углу отображается режим работы и выставленная температура для текущего режима
- в правом верхнем углу отображается процент мощности блока питания, которая поступает на нагревательный элемент паяльного фена в данный момент времени
- слева по центру экрана видим текущую температуру на нагревательном элементе паяльного фена
- справа от текущей температуры отображается время работы паяльного фена в рабочем режиме
- в левом нижнем углу отображается скорость воздушного потока в процентном соотношении от максимальной
- в правом нижнем углу отображается знак термометра и температура термодатчика, используемая для компенсации температуры холодного пая.
Переключением режимами паяльного фена управляет геркон в ручке:
- при снятии ручки фена с подставки - рабочий режим (на экране в левом верхнем углу SET
)
- при установке ручки фена на подставку - дежурный режим (на экране в левом верхнем углу SBY
)
При вращение ручки энкодера ± переходим в режим установки температуры, вращение ручки ± изменяет значение, доступные значения 100÷550 ℃.
При нажатии на кнопку энкодера переходим в режим установки скорости воздушного потока, вращение ручки ± изменяет значение, доступные значения 20÷100%.
При нажатии на кнопку энкодера и повороте его ручки по часовой стрелке попадаем в меню выбора пресетов
Вращением ручки энкодера ± выбираем один из пяти (G1÷G5) пресетов, нажатие на кнопку энкодера применяет выбранные параметры.
Для сохранения пресета сначала необходимо выставить желаемые значения температуры и скорости воздушного потока, потом перейти в меню пресетов, выбрать «SAVE» и нажать на кнопку энкодера, откроется меню выбора необходимой ячейки памяти. Вращением ручки энкодера ± выбрать один из пяти (G1÷G5) пресетов и нажатием на кнопку энкодера сохранить выбранные параметры. Пункт меню «QUIT» - выход на основной экран.
Нажатие на кнопку энкодера и поворот его ручки против часовой стрелки никаких изменений в работе паяльного фена не привносит.
Длительное нажатие на ручку энкодера (более 2-х секунд) позволяет попасть в меню настроек Setup Menu
. Всего доступно 10 пунктов меню. Переход между пунктами осуществляется вращением ± ручки энкодера, вход в конкретный пункт - нажатием кнопки ручки.
Рассмотрим пункты меню настроек
01. Stepping
- шаг изменения значений температуры и воздушного потока
- TempStep - шаг изменения температуры при вращении ручки энкодера (1÷50℃)
- FlowStep - шаг изменения скорости воздушного потока при вращении ручки энкодера (1÷20%)
02. Cold end
- компенсация холодного пая
В данном пункте меню настраивается коррекция температуры нагревательного элемента в зависимости температуры окружающей среды:
- Mode - тип используемого термодатчика: CPU - термометр внутри микроконтроллера/ NTC - выносной датчик в ручке паяльного фена
- Temp - значение температуры холодного пая (-9÷99℃)
03. Buzzer
- бузер (пищалка)
В данном пункте меню настраивается состояние бузера: ON - включен/OFF - выключен.
04. OpPrefer
- выбор предпочтений
В данном пункте меню настраивается какой параметр при вращении ± ручки энкодера изменять предпочтительней
- TempFirst - сначала температура
- FlowFirst - сначала скорость воздушного потока
05. Screen Saver
- хранитель экрана
В данном пункте меню настраивается:
- Switch - включение хранителя экрана: ON - включена/OFF - выключена
- DlyTime - интервал времени по истечении которого запускается хранитель экрана (1÷60минут)
При индикации хранителя экрана формируется картинка с указанием текущего режима работы (Standby) и температуры нагревательного элемента.
06. Password
- парольная защита входа в меню настроек.
В данном пункте меню выставляется:
- Switch - переключатель защиты: ON - включена/OFF - выключена.
- LockTime - время до начала блокировки меню настроек (1÷60минут).
- Password - сам пароль. Состоит из четырех цифр, выставляются по разрядно.
07. Language
- выбор языка.
В данном пункте меню выбирается язык системы: упрощенный китайский или английский.
08. Sys Info
- информация о системе. 
В данном пункте меню на экране отображается:
- SW Version:1.04 - версия прошивки.
- Power: 240V/49Hz - параметры питающей сети: напряжение 240вольт, частота 49Гц
08. Init
- сброс параметров паяльного фена на заводские настройки. 
Из данного пункта меню перезапускается прошивка паяльного фена, происходит её инициализация. После удачного запуска предлагается выбрать язык системы и приступить к работе со станцией.
10. Exit
- выход из меню настроек.
Как видим никаких вариантов калибровки рабочей температуры или коррекции температуры и скорости воздушного потока при использовании фена с насадками или без них в меню нет. Обидно…
С управлением разобрались.
Теперь рассмотрим работу паяльного фена
.
При поднятии ручки паяльного фена с подставки, он переключается в рабочий режим.
Запускается турбина на оборотах, обеспечивающих заданную скорость воздушного потока и начинает расти его температура. Выход на заданную температуру происходит за 10-20 секунд, при этом наблюдаются незначительные забеги как вверх, так и вниз с амплитудой до 10℃. Момент, когда текущее значение сравнялось с заданным, сопровождается сигналом бузера, так же правее текущей температуры - таймер начинает отсчет времени работы в данном режиме. При смене температуры ручкой энкодера или смене пресета, таймер сбрасывается (так и не понял зачем он нужен, если кто знает для чего этот таймер, подскажите, добавлю в обзор).
При установке ручки паяльного фена на подставку, он переключается в режим ожидания, обороты турбины автоматически повышаются до 100% и происходит быстрое охлаждение нагревательного элемента до 90℃, после чего турбина отключается. После остановки турбины температура немного повышается до ~100℃ и начинает медленно опускаться.
Снятие показаний и тестирование
Первоначально прокалил спираль на температуре 500℃ в течении 5-10 минут.
Для снятия показаний соорудил из подручных средств стенд
Снятие показаний проводилось внешней термопарой на расстоянии ~5мм от среза сопла паяного фена.
В ходе тестирования изменял температуру с шагом 50℃. При каждом измерении ждал пока температура на термопаре ручки паяльного фена не совпадет с установленной.
Так же в ходе снятия показаний изменял скорость воздушного потока (100%-75%-50%)
Результаты измерений в таблице
Как видно из таблицы реальные показания, хоть и незначительно, но отличаются от установленных в контроллере паяльного фена, калибровка по 2-3 точкам не помешала бы. Так же не помешала бы коррекция температуры и при смене скорости воздушного потока, но, к сожалению, в данном контроллере (его программной части) не реализована.
Чуть ниже я расскажу о наборе насадок для паяльного фена, а тут представлю таблицу с измерениями температуры для некоторых из них. Снятие показаний проводилось внешней термопарой на расстоянии ~5мм от среза сопла насадки паяного фена. 
При измерении скорость воздушного потока была максимальной - 100%. Результаты измерений в таблице
Как можно увидеть из таблицы, чем меньше диаметр насадки тем выше погрешность реально измеренной температуры.
Коррекция температуры от диаметра сопла и типа насадки так же не помешала бы, но, к сожалению, в данном контроллере (его программной части) не реализована.
Дополнительные аксессуары
, наличие которых желательно, но не обязательно.
Насадки на носик паяльного фена.
Как уже отмечал выше, для паяльного фена были куплены , набор 8шт. Цена на момент покупки составляла 2.16$. С учетом доставки на склад перевозчика - 3.32$.
В набор входят насадки с таким диаметром выходных сопел: 3мм, 4мм, 5мм, 6мм, 7мм, 8мм, 10мм, 12мм.
Внутренний диаметр насадки 22мм
Толщина стенки самой насадки 0,8мм
Толщина стенки трубки сопла 0,6мм
Высота насадки 45мм
Материал из которого выполнены насадки - сталь. Насадки имеют никелированное покрытие
Фиксирование на ручке фена осуществляется с помощью хомута и винта с резьбой М3.
Силиконовый коврик на рабочий стол.
При использовании паяльного фена рабочую поверхность стола желательно закрывать каким-либо теплостойким материалом. Хорошую теплостойкость обеспечивают силиконовые коврики. Поиск на Тао привел в
Предложенный ассортимент заставил задуматься: а что же выбрать? Хотелось по максимуму накрыть стол, иметь ячейки для всякой мелочевки, возможность размещать дополнительное оборудование и инструмент
Но любимое земноводное напоминало - это не первоочередная покупка, будь скромнее в желаниях. В итоге был приобретен коврик размером 350х250х5мм. Фото с магазина
Цена на момент покупки составляла 2.91$. С учетом доставки на склад перевозчика получится 3.93$.
Коврик достаточно тяжелый - 0,25кг. Учитывайте это при покупке на Тао, при доставке вес имеет значение.
Данный коврик подходит как для пайки паяльным феном, так и паяльником, он имеет большую площадь и он самый толстый из представленных в магазине.
Эксплуатация данного коврика на протяжении 3-х месяцев убедила меня в правильности выбора. Рекомендую.
Теперь о затратах.
Стоимость комплектующих (на момент покупки) в магазине на ТаоВао / с учетом доставки на склад МистЭкспресс:
- контроллер 27.74$ / 29.49$
- корпус в сборе 11.17$ / 12.38$
- разъем шнура питания 0.47$ / 0.47$
- ручка фена 8.76$ / 10.07$
- подставка под ручку фена 1.72$ / 2.88$
Итого 49.86$ / 55.29$ + стоимость доставки.
Стоимость дополнительных аксессуаров:
- насадки 2.16$ / 3.32$
- силиконовый коврик 2.91$ / 3.93$
Вес собранного паяльного фена с ручкой и подставкой
составил 0.652
кг.
Учитывая, что, согласно тарифам МистЭкспресс, доставка самолетом составляет 8$ за 1кг, плюс консолидация 1$ за 1кг плюс 1$ на оформление посылки - получим стоимость доставки данного паяльного фена ~7$.
Напоследок субъективные выводы.
Рассмотренный контроллер паяльного фена оставил двоякое впечатления – с одной стороны очень хорошо проработана аппаратная часть, хоть БП и имеет некоторые упрощения по сравнению с datasheet (на работу абсолютно не влияют), контроллер STM32 и его обвязка порадовали. Есть всё необходимое, даже больше… А вот программная часть никакая, от слова совсем… Базовый функционал есть, а вот изюминки, как в паяльной станции на контроллере STM32 нет. Всё просто и примитивно. Такое впечатление, что разработчик начал проект, разработал принципиальную схему, а при написании программы - забросил… Вполне возможно так и было, поскольку у этого разработчика появился очередной проект - контроллер паяльника и фена на STM32.
Как итог:
плюсы:
- базовый функционал, но хотелось бы большего, особенно не хватает калибровки
- простое, удобное управление
- информативный дисплей
- 5 пресетов
- малые габариты и вес
минусы:
- жесткая привязка к конкретной модели ручки паяльного фена
- отсутствие калибровки
- нет коррекции температуры и скорости воздушного потока при установке насадок
- цена, не многие захотят отдать 50$
за «обычный паяльный фен».
Стоит ли покупать этот контроллер или нет решать Вам.
Выражаю особую благодарность земляку Юре, ака , за идейное вдохновение, моральную и техническую поддержку.
Всем спасибо за внимание, жду конструктивную критику и комментарии.
P.S. Если у кого-то с Украины возникнет потребность купить что-либо на ТаоВао
, стучите в личку, помогу.
P.P.S. Если кто-то «шарит» в написании программ для STM32 и есть желание «поковырять» прошивку - стучитесь в личку…
Прошивку кому интересно берём +84
Добавить в избранное
Обзор понравился
+73
+201
Чем отличается паяльная станция от обычного паяльника, или даже паяльника с регулятором? В паяльной станции есть, говоря нашими терминами, обратная связь. При касании жалом массивной детали температура жала падает, соответственно уменьшается напряжение на выходе термопары. Это падение напряжения, усиленное ОУ, поступает на микроконтроллер, и он сразу же подает на нагреватель больше мощности, повышая температуру жала (точнее напряжение на выходе ОУ) до того уровня, который записан в память. Прочитав данную статью, собрав необходимую комплектацию, и не забыв предварительно прошить контроллер, вы в последний раз воспользуетесь своими старыми, надоевшими и не совершенными паяльниками, перейдя на более профессиональный уровень пайки схем. Итак, представляю вашему вниманию самодельную цифровую паяльную станцию. Функционально схема состоит из двух частей – блока контроля и блока индикации.
В авторском варианте стабилизатор 7805 подключен к диодному мосту, выход с которого идет на нагрев паяльника, но там минимум 24 вольта. Поэтому лучше использовать для этих целей более низковольтную обмотку трансформатора, если такова имеется, или отдельный источник питания, в качестве которого я использовал ЗУ от мобильного телефона. Если зарядное выдает стабильно 5 вольт, то можно отказаться от применения стабилизатора.
Почти все детали размещены на одной плате. и прошивки взяты с сайта radiokot. Скачать их можно в архиве. Диодный мост и электролитический конденсатор находятся вне платы. В центре диодного моста имеется отверстие, с помощью которого он закреплен на корпусе паяльной станции. Электролит припаян прямо на него.
Комплектация: ATmega8, LM358, IRFZ44, 7805, рассыпуха, трехразрядный светодиодный семисегментный индикатор А-563G-11, пять тактовых кнопок (можно и три) и пятивольтовый биппер со встроенным генератором. Номиналы элементов:
R1 - 1M
R2 - 1k
R3 - 10k
R4 - 82k
R5 - 47k
R7, R8 - 10k
R индикатора -0.5k
C3 - 1000mF/50v
C2 - 200mF/10v
C - 0,1mF
Q1 - IRFZ44
IC4 – 78L05ABUTR
Диодные мосты использовал разные, главное чтобы тянули по току. Трансформаторы - ТС-40. Правда подключаю только одну половинку трансформатора, поэтому он греется, но работает уже пару лет. В принципе, можно использовать простой , с запасом по мощности, чтобы избежать применения кулеров. В таком случае можно будет использовать компактный, недорогой пластиковий корпус. Плюс биппера подключается к 12-му выводу микроконтроллера (или к 14-му в случае применения контроллера в ДИП корпусе). Минус подключается на землю.
Технические характеристики паяльной станции. Температура от 50 до 500гр, (нагрев до 260гр примерно 30 секунд), две кнопки +10гр и -10гр температуры, три кнопки памяти - длинное нажатие (до моргания) - запоминание установленной температуры (ЕЕ), короткое - установка температуры из памяти. После подачи питания схема в спящем режиме, после нажатия кнопки - включается установка из первой ячейки памяти. При первом включении температуры в памяти 250, 300, 350 градусов. На индикаторе моргает установленная температура, затем бежит и потом горит температура жала с точностью до 1*С в реальном времени (после нагревания иногда забегает на 1-2*С вперед, потом стабилизируется и изредка поскакивает на +-1*С). Через 1 час после последней манипуляции с кнопками засыпает и остывает (реально может вырубиться и раньше). Если температура более 400*С, засыпает через 10 минут (для сохранности жала). Бипер пикает при включении, нажатиях кнопок, записи в память, достижении заданной температуры, три раза предупреждает перед засыпанием (двойной бип), и при засыпании (пять-бип). После сборки паяльную станцию необходимо откалибровать. Калибруется она с помощью подстроечника R5 и термопары, которая идет в комплекте со многими мультиметрами. У меня DT-838. Сверял с промышленной термопарой. Точность показаний порадовала.
Фузы:
Теперь о паяльниках. В нашей самодельной станции можно применять паяльники от паяльных станций разных производителей. В своём варианте использую ZD-929 на 24 Вольта и 48 Ватт.
Вот распиновка его разъема:
И LUKEY, модель не знаю, но тоже на такое напряжение:
Позже выяснилось, что LUKEY значительно уступает своим качеством и мощностью. За непродолжительное время эксплуатации в нем полетела термопара. Кроме того, он слабее ZD-929. Разъем люкея такой же, как компьютерный PS/2, поэтому его сразу же отрезал и заменил на РШ2Н-1-17. Так понадежней будет.
Сопротивление нагревателя – 18 Ом, сопротивление термопары 2 Ома. У термопары необходимо соблюдать полярность. "+” термопары идет на R3, "–" на массу. Полярность термопары можно определить тестером, установив его на 200 мВ и прогревая паяльник зажигалкой. Итак, мы перешли на новейшие монтажные технологии, а что дальше? А теперь необходимо прочесть правила эксплуатации, чтобы не запороть дорогостоящих, зато долго работающих жал.
1.
Многослойные паяльные наконечники не требуют (и не допускают) никакой заточки.
2.
Неоправданно высокая температура сокращает срок службы наконечника. Используйте минимально возможную температуру.
4.
При непрерывной работе, не реже раза в неделю необходимо снимать наконечник и полностью очищать его от окислов. Припой на наконечнике должен оставаться даже в холодном состоянии.
Пару слов о "мягкой целлюлозной губке”. Ее вы должны приобрести там же, где покупали паяльник. Но не спешите тыкать в нее жалом. Перед этим ее необходимо намочить, в результате чего она разбухнет, и выжать. Теперь губка готова к эксплуатации. В крайнем случае вместо губки можно использовать Х/Б салфетку.
Вот мы и подошли к концу. Теперь самое интересное – фотографии готовых девайсов.
Самодельной станции:
Модернизированный под изогнутые жала местного радиозавода ZD-929 в подставке из двух винчестеров:
Люкей в покупной подставке. Визуально подставка похожа на аналогичную фирмы Pace (на что я и повелся при заказе), но только вместо литого металла там пластик:
Конструкцию собрал и испытал: Troll
Обсудить статью САМОДЕЛЬНАЯ ПАЯЛЬНАЯ СТАНЦИЯ
В интернете очень много схем различных паяльных станций, но у всех есть свои особенности. Одни сложны для новичков, другие работают с редкими паяльниками, третьи не закончены и т.д. Мы сделали упор именно на простоту, низкую стоимость и функциональность, чтобы каждый начинающий радиолюбитель смог собрать такую паяльную станцию.
Для чего нужна паяльная станция
Обычный паяльник, который включается напрямую в сеть просто греет постоянно с одинаковой мощностью. Из-за этого он очень долго разогревается и никакой возможности регулировать температуру в нем нет. Можно диммировать эту мощность, но добиться стабильной температуры и повторяемости пайки будет очень сложно.
Паяльник, подготовленный для паяльной станции имеет встроенный датчик температуры и это позволяет при разогреве подавать на него максимальную мощность, а затем удерживать температуру по датчику. Если просто пытаться регулировать мощность пропорционально разности температур, то он будет либо очень медленно разогреваться, либо температура будет циклически плавать. В итоге программа управления обязательно должна содержать алгоритм ПИД-регулирования.
В своей паяльной станции мы, конечно, использовали специальный паяльник и уделили максимум внимания стабильности температуры.
Технические характеристики
- Питание от источника постоянного напряжения 12-24В
- Потребляемая мощность, при питании 24В: 50Вт
- Сопротивление паяльника: 12Ом
- Время выхода на рабочий режим: 1-2 минуты в зависимости от питающего напряжения
- Предельное отклонение температуры в режиме стабилизации, не более 5ти градусов
- Алгоритм регулирования: ПИД
- Отображение температуры на семисегментном индикаторе
- Тип нагревателя: нихромовый
- Тип датчика температуры: термопара
- Возможность калибровки температуры
- Установка температуры при помощи экодера
- Светодиод для отображения состояния паяльника (нагрев/работа)
Принципиальная схема
Схема предельно простая. В основе всего микроконтроллер Atmega8. Сигнал с оптопары подается на операционный усилитель с регулируемым коэффициентом усиления (для калибровки) и затем на вход АЦП микроконтроллера. Для отображения температуры использован семисегментный индикатор с общим катодом, разряды которого включены через транзисторы. При вращении ручки энкодера BQ1 задается температура, а в остальное время отображается текущая температура. При включении задается начальное значение 280 градусов. Определяя разницу между текущей и требуемой температурой, пересчитав коэффициенты ПИД-составляющих, микроконтроллер при помощи ШИМ-модуляции разогревает паяльник.
Для питания логической части схемы использован простой линейный стабилизатор DA1 на 5В.
Печатная плата
Печатная плата односторонняя с четырьмя перемычками. Файл печатной платы можно будет скачать в конце статьи.
Список компонентов
Для сборки печатной платы и корпуса потребуются следующие компоненты и материалы:
- BQ1. Энкодер EC12E24204A8
- C1. Конденсатор электролитический 35В, 10мкФ
- C2, C4-C9. Конденсаторы керамические X7R, 0.1мкФ, 10%, 50В
- C3. Конденсатор электролитический 10В, 47мкФ
- DD1. Микроконтроллер ATmega8A-PU в корпусе DIP-28
- DA1. CСтабилизатор L7805CV на 5В в корпусе TO-220
- DA2. Операционный усилитель LM358DT в корпусе DIP-8
- HG1. Семисегментный трехразрядный индикатор с общим катодом BC56-12GWA.Также на плате предусмотрено посадочное место под дешевый аналог .
- HL1. Любой индикаторный светодиод на ток 20мА с шагом выводов 2,54мм
- R2,R7. Резисторы 300 Ом, 0,125Вт — 2шт
- R6, R8-R20. Резисторы 1кОм, 0,125Вт — 13шт
- R3. Резистор 10кОм, 0,125Вт
- R5. Резистор 100кОм, 0,125Вт
- R1. Резистор 1МОм, 0,125Вт
- R4. Резистор подстроечный 3296W 100кОм
- VT1. Полевой транзистор IRF3205PBF в корпусе TO-220
- VT2-VT4. Транзисторы BC547BTA в корпусе TO-92 — 3шт
- XS1. Клемма на два контакта с шагом выводов 5,08мм
- Клемма на два контакта с шагом выводов 3,81мм
- Клемма на три контакта с шагом выводов 3,81мм
- Радиатор для стабилизатора FK301
- Колодка для корпуса DIP-28
- Колодка для корпуса DIP-8
- Выключатель питания SWR-45 B-W(13-KN1-1)
- Паяльник . О нем мы еще позже напишем
- Детали из оргстекла для корпуса (файлы для резки в конце статьи)
- Ручка энкодера. Можно купить ее, а можно напечатать на 3D-принтере. Файл для скачивания модели в конце статьи
- Винт М3х10 — 2шт
- Винт М3х14 — 4шт
- Винт М3х30 — 4шт
- Гайка М3 — 2шт
- Гайка М3 квадратная — 8шт
- Шайба М3 — 8шт
- Шайба М3 гроверная — 8шт
- Также для сборки потребуются монтажные провода, стяжки и термоусадочная трубка
Вот так выглядит комплект всех деталей:
Монтаж печатной платы
При сборке печатной платы удобно пользоваться сборочным чертежом:
Подробно процесс монтажа будет показан и прокомментирован в видео ниже. Отметим только несколько моментов. Необходимо соблюдать полярность электролитических конденсаторов,светодиода и направление установки микросхем. Микросхемы не устанавливать до тех пор, пока корпус полностью не собран и не проверено питающее напряжение. С микросхемами и транзисторами необходимо обращаться аккуратно, чтобы не повредить их статическим электричеством.
После того, как плата собрана, она должна выглядеть вот так:
Сборка корпуса и объемный монтаж
Монтажная схема блока выглядит следующим образом:
То есть осталось всего навсего подвести к плате питание и подключить разъем паяльника.
К разъему паяльника требуется припаять пять проводов. К первому и пятому красные, к остальным черные. На контакты надо сразу надеть термоусадочную трубку, а свободные концы проводов залудить.
К выключателю питания следует припаять короткий (от переключателя к плате) и длинный (от переключателя к источнику питания) красные провода.
Затем выключатель и разъем можно установить на лицевую панель. Обратите внимание, что выключатель может входить очень туго. При необходимости доработайте лицевую панель надфилем!
На следующем этапе все эти части собираются вместе. Устанавливать контроллер, операционный усилитель и прикручивать лицевую панель не нужно!
Прошивка контроллера и настройка
HEX-файл для прошивки контроллера вы сможете найти в конце статьи. Фьюз-биты должны остаться заводскими, то есть контроллер будет работать на частоте 1МГц от внутреннего генератора.
Первое включение следует производить до установки микроконтроллера и операционного усилителя на плату. Подайте постоянное напряжение питания от 12 до 24В (красный должен быть "+", черный "-") на схему и проконтролируйте, что между выводами 2 и 3 стабилизатора DA1 присутствует напряжение питания 5В (средний и правый выводы). После этого отключите питание и установите микросхемы DA1 и DD1 в панельки. При этом следите за положением ключа микросхем.
Снова включите паяльную станцию и убедитесь, что все функции работают правильно. На индикаторе отображается температура, энкодер ее изменяет, паяльник нагревается, а светодиод сигнализирует о режиме работы.
Далее необходимо откалибровать паяльную станцию.
Оптимальный вариант при калибровке – использование дополнительной термопары. Необходимо выставить требуемую температуру и проконтролировать ее на жале по эталонному прибору. Если показания различаются, то произведите подстройку многооборотным подстроечным резистором R4.
При настройке помните, что показания индикатора могут отличаться незначительно от фактической температуры. То есть, если вы установили, например, температуру "280", а показания индикатора в небольшой степени отклоняются, то по эталонному прибору вам нужно добиваться именно температуры 280°С.
Если под рукой нет контрольного измерительного прибора, то можно установить сопротивление резистора около 90кОм и потом подбирать температуру опытным путем.
После того, как паяльная станция проверена, можно аккуратно, чтобы не потрескались детали, установить лицевую панель.
Видео работы
Мы сняли краткое видео-обзор
…. и подробное видео, на котором показан процесс сборки:
В статье рассматривается самодельный микроконтроллерный блок управления паяльной станции, в состав которой входят низковольтный паяльник и паяльный фен промышленного изготовления. Блок может применяться также, как двухканальный измеритель температуры общего назначения с термопарами в качестве её датчиков и как одноканальный регулятор температуры.
В радиолюбительской практике очень часто возникает необходимость в удобном миниатюрном паяльнике для работы с мелкими радиодеталями, имеющем низкое напряжение питания, регулируемую температуру жала и возможность его заземления. Последнее значительно снижает риск повреждения электронных компонентов разрядами статического электричества.
В литературе опубликовано много описаний конструкций паяльников и паяльных фенов (далее - просто фенов), но самостоятельное изготовление большинства из них требует специального оборудования, подходящих материалов и существенных затрат времени. Однако сегодня есть возможность приобрести за небольшую цену уже готовые удобные в работе паяльник и фен со сменными насадками.
Можно выделить два распространённых варианта конструкции паяльников, различающихся способами нагревания жала и измерения его температуры. В первом варианте нагреватель охватывает паяльный стержень (как в классических электропаяльниках). Температуру измеряют с помощью термопары, прижатой к его хвостовику, противоположному острию. В такой конструкции нагревательная спираль надёжно защищена от механических нагрузок и повреждений. Но показания датчика температуры, удалённого на значительное расстояние от фактического места пайки, имеют заметную инерционность. Требуется некоторое время, чтобы отбор тепла от острия (жала) привёл к снижению температуры хвостовика. На практике этот недостаток компенсируется некоторым запасом по температуре стержня и его большой теплоёмкостью, обеспечивающей быстрый прогрев места пайки. Система регулирования фиксирует снижение температуры лишь при продолжительной непрерывной пайке и возвращает её к заданному значению, увеличивая мощность, отдаваемую в нагреватель.
Второй вариант отличается тем, что нагреватель расположен внутри стержня, адатчиктемпературы прижаткнему уближайшей кместупайки точки нагревателя. Этим обеспечена более быстрая реакция на изменение температуры острия в процессе пайки. В таких паяльниках обычно используют хрупкий керамический нагреватель, который легко повредить при падении паяльника на твёрдую поверхность или в случае других сильных механических нагрузок, либо внутренних механических напряжений, возникающих вследствие неравномерного отбора тепла (например, при работе с нестандартным жалом).
Ещё один рабочий инструмент современной паяльной станции - фен. С его помощью бесконтактно нагревают нужныеучастки печатной платы до температуры плавления припоя воздушным потоком заданной силы и температуры. Фен удобен и при групповой пайке пассивных электронных компонентов. Их предварительно раскладывают на печатной плате, покрыв места пайки слоем паяльной пасты. В процессе пайки эти компоненты самоцентри-руются на контактных площадках платы благодаря силам поверхностного натяжения расплавленного припоя.
Большую популярность фен получил у ремонтников, поскольку с его помощью можно оперативно выпаивать и запаивать многовыводные микросхемы с мелким шагом выводов. Фен также очень удобен для прогревания термоусаживаемых трубок и для продувки труднодоступных участков конструкций тёплым или холодным воздухом.
Ранее паяльные фены работали от компрессора, который находился в отдельном корпусе и подавал воздух по шлангу в ручку фена, в которой устанавливались нагреватель и датчик температуры. Необходимость выносного компрессора и его высокая цена сдерживали распространение таких фенов на рабочих местах радиолюбителей. С появлением фенов со встроенными вентиляторами оказалось возможным отказаться от громоздких компрессоров.
На рис. 1 представлен фотоснимок разобранных паяльника от паяльной станции Solomon SL-10/30 с датчиком температуры, установленным согласно первому из описанных выше вариантов, и фена от паяльной станции Lukey 852D+ FAN со встроенным вентилятором. Именно для работы с ними разрабатывался предлагаемый блок управления.
В металлическом кожухе передней части фена установлены нихромовый нагреватель и датчик температуры. По конструкции нагреватель аналогичен тем, что применяются в фенах для сушки волос. Напряжение питания нагревателя - 220 В, мощность - около 250 Вт. В расширенной части ручки фена находится центробежный вентилятор с напряжением питания 24 В (потребляемый ток 120 мА). Хочу обратить внимание, что внешний диаметр металлической части сопла у этого фена 25 мм в отличие от популярных "компрессорных" с наружным диаметром сопла 22 мм. В результате для него требуются специальные насадки, а для установки других необходим переходник. Самодельную насадку с круглым выходным отверстием небольшого диаметра, показанную на рис. 2, автор изготовил из старого оксидного конденсатора К50-3 20 мкФ на 350 В и автомобильного хомута.
Учитывая, что паяльником и феном обычно не пользуются одновременно, было решено упростить разрабатываемый блок, совместив органы управления этими инструментами и используя для отображения их температуры и режима работы одни и те же индикаторы.
Основные технические характеристики
Напряжение и частота питания, В (Гц) ...............220 (50)
Напряжение питания нагревателя паяльника, В............24
Мощность нагревателя паяльника, Вт....................48
Максимальная температура
Паяльника, оС.................420
Напряжение питания нагревателя фена, В...............220
Мощность нагревателя фена, Вт.......................250
Максимальная температура
Потока воздуха, оС............480
Дискретность отображения
Температуры, оС................1
Схема блока управления паяльной станции с подключёнными к нему паяльником и феном представлена на рис. 3. Имеющаяся в фене кнопка, обозначенная на схеме SB2, не используется. Блок управления построен на базе микроконтроллера PIC16F887 (DD1), который имеет в своём составе десятиразрядный АЦП и сконфигурирован на работу от встроенного тактового генератора частотой 8 МГц. Для программирования микроконтроллера предусмотрен разъём X4. Керамические конденсаторы C14 и C15 устанавливают как можно ближе к выводам питания микроконтроллера. Для подачи звуковых сигналов предназначен излучатель звука со встроенным генератором HA1, который управляется сигналами с вывода 40 (RB7) микроконтроллера через электронный ключ на транзисторе VT3.
Температуру измеряют с помощью термопар BK1 и BK2, установленных соответственно внутри фена и паяльника. ОУ DA1.1 и DA1.2 усиливают их тер-моЭДС. Холодные спаи термопар физически находятся в ручках паяльника и фена, компенсация изменений их температуры не предусмотрена. На практике отсутствие такой компенсации не вызывает заметных неудобств, так как пайка обычно производится в помещениях с мало изменяющейся температурой.
В качестве образцового напряжения АЦП микроконтроллера использовано напряжение его питания (5 В). Это не привело к появлению заметной погрешности. Вывод входа внешнего образцового напряжения АЦП оставлен свободным и при желании может быть использован для подключения внешнего источника образцового напряжения повышенной стабильности, например, микросхемы MCP1541 (4,096 В) или MCP1525 (2,5 В). При изменении образцового напряжения потребуется соответствующая корректировка коэффициентов усиления ОУ DA1.1 и DA1.2. Эти коэффициенты заданы с помощью резисторов R4, R8 для DA1.1 и R6, R9 для DA1.2. Их следует подбирать так, чтобы при максимальной температуре напряжение на выходе ОУ не превысило значения образцового напряжения АЦП.
В случае обрывов в цепях термопар (в том числе при отключённых от разъёмов X2 и X3 в пальнике или фене) через резисторы R2 и R3 на неинвертирующие входы ОУ поступает напряжение +12 В. Цепи R5C1 и R7C2 - фильтры, подавляющие высокочастотные наводки. Резисторы R10 и R11 совместно с находящимися внутри микроконтроллера защитными диодами защищают входы АЦП от перегрузки.
Управление мощностью нагревателя паяльника организовано с помощью аппаратного модуля ШИМ микроконтроллера. Импульсы переменной скважности он формирует на выводе 17 (RC2). С помощью мощного ключа на полевом транзисторе VT1 они включают и выключают нагреватель, изменяя среднюю потребляемую им мощность. Среднее значение напряжения, подаваемого на вентилятор фена, изменяется с помощью ШИМ, реализованной программно. Импульсы с вывода 16 (RC1) микроконтроллера поступают на двигатель M1 вентилятора через ключ на полевом транзисторе VT2.
Регулировка мощности нагревателя фена выполняется за счёт периодического пропуска некоторого числа периодов сетевого напряжения. Сигнал управления формируется микроконтроллером на выводе 10 (RE2) и поступает в цепь питания нагревателя через динисторный оптрон U1, оснащённый узлом синхронизации включения с моментом перехода через ноль приложенного к его выходной цепи напряжения, и симистор VS1. Светодиод HL1 предназначен для визуального контроля работы нагревателя фена.
В блоке использован четырёхразрядный семиэлементный светодиодный индикатор HG1 - RL-F5610GDAW/D15с общими катодами элементов каждого разряда. Аноды элементов подключены к порту D микроконтроллера DD1 через токоограничительные резисторы R24- R31, которые подобраны так, что суммарный ток через все выводы порта D при отображении любого знака не превышает 90 мА. Общие катоды разрядов индикатора коммутируют ключи на транзисторах VT5-VT8 по сигналам, формируемым на выводах RC4-RC7 микроконтроллера.
Светодиоды HL4-HL11 включены в общую систему динамической индикации как элементы дополнительного пятого разряда, включаемого транзистором VT9 по сигналу на выводе RC3 микроконтроллера. Светодиод HL4 слу-жит для индикации включения фена, а HL5 - резервный, его предполагается использовать при совершенствовании блока. Светодиоды HL6-HL11 образуют дискретную шкалу, включаясь по одному и показывая установленный в данный момент уровень мощности нагревателя паяльника (или фена, если он включён) ступенями по 1/6 полной мощности. Большей мощности соответствует светодиод с меньшим позиционным номером.
В качестве U2 - преобразователя сетевого переменного напряжения 220 В в постоянное 24 В - использован готовый импульсный блок питания PS-65-24 мощностью 65 Вт. Оксидный конденсатор C5 размещён рядом с ним и уже от этого конденсатора идут отдельные провода к каждому потребителю напряжения 24 В. Для получения из него напряжения 12 В служит импульсный понижающий преобразователь постоянного напряжения в постоянное на микросхеме MC33063 (DA2), аналогичный описанным в и . Делитель напряжения R17R19 подобран так, что на выходе преобразователя поддерживается напряжение 12 В. О его наличии свидетельствует свечение светодиода HL2. Далее линейный интегральный стабилизатор DA3 доводит напряжение до 5 В, необходимых для питания микроконтроллера DD1.
Сетевое напряжение 220 В поступает на блок питания U2 при нажатии на кнопку SB1. Программа микроконтроллера после выполнения инициализации устанавливает на его выходе RE0 (выводе 8) высокий логический уровень, который открывает транзистор VT4. Конденсатор C9 обеспечивает подачу в момент открывания транзистора полного напряжения 12 В на обмотку реле и его уверенное срабатывание. По завершении зарядки конденсатора ток через обмотку снижается до ограниченного резистором R23 значения, обеспечивающего лишь удержание якоря реле в сработавшем состоянии. Светодиод HL3 показывает, что напряжение на обмотку реле подано.
Сработавшее реле K1 своими контактами K1.1 шунтирует кнопку SB1. Теперь её можно отпустить, питание блока управления останется включённым, пока микроконтроллером не будет закрыт транзистор VT4.
После включения питания на индикаторе HG1 кратковременно появляется надпись с номером версии программы и звучит звуковой сигнал. Включается режим работы с паяльником, который плавно разогревается до температуры, установленной в предыдущих сеансах работы и записанной в EEPROM микроконтроллера. Текущее значение температуры отображается на индикаторе HG1, а уровень подводимой к паяльнику мощности - с помощью светодиодов HL6-HL11.
Чтобы исключить тепловой удар, до достижения температуры 100 °C уровень мощности ограничен до 40 % максимальной, а в интервале 100...300 °C - до 80 %. Это увеличивает время выхода на рабочую температуру, но продлевает срок службы паяльника. По достижении заданной температуры она стабилизируется на этом уровне. Вращением ручки энкодера S1 температуру можно изменить.
При нажатии на кнопку SB3 включается светодиод HL4, паяльник переводится в щадящий режим (его температура снижается до 150 оС), включается вентилятор фена, а затем его нагреватель. Температура потока воздуха из фена повышается по алгоритму, аналогичному разогреву паяльника. Нужную температуру устанавливают вращением ручки энкодера S1. После однократного нажатия на эту ручку её вращением можно регулировать интенсивность воздушного потока.
Повторным нажатием на копку SB3 нагреватель фена выключают, а паяльник переводят в рабочий режим. Вентилятор фена продолжит работать, пока температура потока воздуха не снизится до 60 оС. После этого он будет выключен автоматически.
При последовательных нажатиях на кнопку энкодера на индикатор HG1 поочерёдно выводятся названия следующих параметров:
AIR - интенсивность потока воздуха фена (только когда он включён);
StA0 - коэффициент А0 для паяльника;
StA1 - коэффициент А1 для паяльника;
FtA0 - коэффициент А0 для фена;
FtA1 - коэффициент А1 для фена.
Коэффициенты A0 и A1 используются программой микроконтроллера для определения температуры жала паяльника или подаваемого феном потока воздуха по полученному в результате работы АЦП числу N, линейно зависящему от термоЭДС соответствующей термопары. Температура T (в градусах Цельсия) вычисляется по формуле
При вращении ручки энкодера значение выбранного параметра изменяется и выводится на индикатор в мигающем виде вместо его названия. Если в течение нескольких секунд ручку не вращать и не нажимать, на индикатор возвратится текущее значение температуры паяльника или потока воздуха из фена.
При нажатии на кнопку SB5 микроконтроллер сохраняет текущие значения параметров в энергонезависимой памяти, выключает нагреватели паяльника и фена. Если в этот момент фен был активен, продувка нагревателя холодным воздухом продолжается, пока температура потока на его выходе не снизится до 60 оС, после чего микроконтроллер устанавливает низкий уровень напряжения на выходе RE0. Транзистор VT4 закрывается, и реле K1 размыкает свои контакты, отключая блок управления от питающей сети.
Кнопка SB4 - резервная. Её можно использовать при совершенствовании и расширении функциональных возможностей блока.
Вместо источника питания PS-65-24 (U2) для блока управления паяльной станцией может быть применён любой другой импульсный или трансформаторный блок сетевого питания, который обеспечивает стабилизированное постоянное напряжение 24 В при токе нагрузки не менее 2 А. Если использовать в качестве U2 блок, имеющий кроме выхода напряжения +24 В ещё один напряжением +12 В с допустимой нагрузкой не менее 300 мА, понижающий преобразователь на микросхеме MC33063AP1 из устройства можно исключить. Если этот преобразователь используется, микросхема MC33063AP1 в нём может быть заменена на MC34063AP1.
Реле K1, оптрон U1 и симистор VS1 размещены на отдельной печатной плате. Это необходимо для максимального удаления низковольтных цепей от тех, что находятся под напряжением 220 В.
Применено реле WJ112-1A с обмоткой на 12 В. Вместо него подойдёт и другое с контактами, рассчитанными на коммутацию переменного напряжения не менее 250 В при токе не менее потребляемого блоком управления и нагревателем фена. Если выбрано реле с номинальным напряжением катушки 24 В, её следует питать от источника этого напряжения.
Вместо оптрона MOC3063 можно использовать любой динисторный, способный напрямую управлять симисто-ром с допустимым напряжением не ниже 600 В. Чтобы не увеличивать уровень создаваемых в сети помех, желательно и на замену выбирать оптрон с узлом контроля перехода приложенного к его выходу напряжения через ноль.
Симистор BT138X-600 в изолированном пластиковом корпусе можно заменить аналогичным по параметрам BT138-600 в обычном корпусе TO-220 с металлическим фланцем или другим, выдерживающим в выключенном состоянии напряжение не менее 600 В, а во включённом - ток не менее 6 А. Симистор работает в блоке управления без теплоотвода.
Кнопки SB1, SB3-SB5 применены типа DS-502, но они могут быть заменены другими, удобными для монтажа. Кнопка SB1 должна быть рассчитана на переменное напряжение между разомкнутыми контактами не менее 250 В и выдерживать пусковой ток импульсного блока питания U2. Следует обязательно убедиться, что в выбранном блоке имеется терморезистор, ограничивающий пусковой ток. При его отсутствии следует обязательно установить последовательно с кнопкой SB1 или в самом блоке питания терморезистор с сопротивлением в холодном состоянии 5...10 Ом (например, SCK-052 или SCK-101).
Применённый энкодер ED1212S-24C24-30F - с механическими контактами, дающими 12 импульсов на оборот, и встроенной кнопкой. Может быть использован и другой, в том числе оптический энкодер с соответствующими узлами питания и формирования выходных импульсов.
Индикатор RL-F5610GDAW/D15 может быть заменён любым другим светодиодным с общими катодами элементов каждого разряда, например KEM-5641.
Для блока управления использован корпус Z-1, имеющийся в продаже. Его лицевая панель была заменена прозрачной, вырезанной из листового поликарбоната. С обратной стороны к ней прижата прозрачная плёнка для струйной печати, на которой напечатан рисунок передней панели.
На этой панели установлены кнопки SB1, SB3-SB5 и розетки разъёмов для подключения паяльника (X2 - пятиконтактная DIN 41524 или ОНЦ-ВГ-4-5/16-Р, известная также как СГ-5) и фена (X3 - восьмиконтактная DIN 45326 или ОНЦ-ВГ-5-8/16-Р). Описание этих разъёмов можно найти в . За прозрачной панелью укреплена плата с индикатором HG1 и светодиодами. Внешний вид блока вместе с паяльником и феном показан на рис. 4.
Если блок управления паяльной станцией собран правильно и микроконтроллер запрограммирован, он начинает работать сразу, требуется лишь задать коэффициенты А0 и А1 для паяльника и фена. Для этого сразу после подачи питания с помощью энкодера устанавливают на индикаторе HG1 температуру ниже комнатной. Далее нажатиями на кнопку энкодера выбирают установку коэффициента A0 для паяльника и, изменяя его, добиваются, чтобы индикатор показал текущую температуру в помещении. Затем, перейдя к установке коэффициента A1, вращением ручки энкодера получают на индикаторе его значение 1,0.
После этого закрепляют на жале паяльника термопару или другой датчик образцового измерителя температуры. Жало с прикреплённым к нему внешним датчиком желательно изолировать от окружающей среды каким-либо плохо проводящим тепло материалом, соблюдая при этом требования пожарной безопасности. С помощью энкодера устанавливают на индикаторе HG1 какую-либо не очень высокую температуру (например, 100 оС) и дожидаются стабилизации показаний образцового термометра. Если он показывает температуру выше заданной, значение коэффициента А1 следует уменьшить, в противном случае - увеличить. Подбирая этот коэффициент, добиваются, чтобы различие между измеренной образцовым термометром и установленной температурой не превышало 5 оС.
Не следует допускать роста температуры жала выше 300...400 оС (по образцовому термометру). Если это происходит, следует проверить напряжение на выходе ОУ DA1.2 и при необходимости подобрать его коэффициент усиления так, чтобы при максимально возможной температуре паяльника выходное напряжение ОУ не превышало образцового напряжения АЦП микроконтроллера. В завершение рекомендуется задать температуру жала, при которой предполагается выполнять большинство паек, и повторно подобрать коэффициент А1.
Аналогично подбирают коэффициенты А0 и А1 для фена. При этом интенсивность потока воздуха устанавливают средней и помещают датчик температуры образцового термометра на расстоянии 1 см от сопла фена. После подборки всех коэффициентов паяльная станция готова к работе.
С описанным блоком управления можно применять любой паяльник со встроенной термопарой и низковольтным нагревательным элементом. Фен должен быть с нагревательным элементом на напряжение 220 В и тоже со встроенной термопарой. Следует убедиться и в том, что вентилятор фена рассчитан на работу от напряжения 24 В. Обратите внимание, что цвета изоляции проводов, идущих от фена к разъёму, указанные на схеме рис. 3, не стандартизованы и могут быть другими.
Иногда встречаются паяльники и фены с терморезисторами в качестве датчиков температуры. Использовать их с описанным блоком управления нельзя без внесения существенных изменений в его измерительный тракт (узлы на микросхеме DA1) и корректировки программы микроконтроллера.
Альтернативным применением рассмотренной конструкции может стать двухканальный измеритель температуры любых объектов с датчиками в виде термопар и одноканальный регулятор температуры. Если регулировка температуры не требуется, то после установки коэффициентов А0 и А1 энкодер можно удалить.
Программу микроконтроллера блока управления можно скачать
Литература
1. PS-65 series 65W Single Output Switching PowerSupply. - http://www.meanwell.com/ search/ps-65/ps-65-spec.pdf.
2. MC34063A, MC33063A, SC34063A,SC33063A, NCV33063A 1.5 A, Step-Up/Down/ Inverting Switching Regulators. - http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/MC3 4063A-D.PDF.
3. Бирюков С. Преобразователи напряжения на микросхеме КР1156ЕУ5. - Радио, 2001, № 11, с. 38-42.
4. Разъём DIN. - http://ru.wikipedia.org/ wiki/Разъём%20DIN.
Дата публикации: 31.10.2013
Мнения читателей
- Сергей
/ 19.11.2014 - 18:58
как можно связаться с автором данной статьи!? - Сергей
/ 05.11.2014 - 18:34
какой программой открывать программу скажите пожалуйста - Владимир
/ 27.09.2014 - 17:40
Есть схема проще и дешевле,с открытым исходником (от ребят из МВТУ).
Добрый день, Уважаемые Читатели! Сегодня речь пойдет о сборке паяльной станции. Итак, поехали!
А началось всё с того, что я наткнулся на вот этот трансформатор:
Он на 26 Вольт, 50 Ватт.
Как только я его увидел, мне в голову сразу пришла блестящая мысль: собрать паяльную станцию на основе этого трансформатора. На Али я нашёл вот этот . По параметрам он идеально подходит – рабочее напряжение 24 вольта, а потребляемый ток 2 ампера. Я его заказал, через месяц он пришел в ударостойкой упаковке. На картинке жало немного пригорело, ибо уже подключал паяльник к трансформатору. Разъем я приобрёл на рынке, сразу с коннектором для четырёх проводов.
Но подключать паяльник напрямую к трансформатору слишком просто, неинтересно, да и жало так быстро испортится. Поэтому я сразу начал думать над блоком управления температуры паяльника.
Вначале я продумал алгоритм: микросхема будет сравнивать значение с переменного резистора со значением на терморезисторе, и, исходя из этого, будет либо всё время подавать ток (нагрев паяльника), либо подавать его «пачками» (удержание температуры), либо не подавать и вовсе (когда паяльник не используется). Для этих целей отлично подойдёт микросхема lm358 – два операционных усилителя в одном корпусе.
Схема регулятора паяльной станции
Что ж, перейдем непосредственно к самой схеме:
Список деталей:
- DD1 – lm358;
- DD2 – TL431;
- VS1 – BT131-600;
- VS2 – BT136-600E;
- VD1 – 1N4007;
- R1, R2, R9, R10, R13 – 100 Ом;
- R3,R6,R8 – 10 кОм;
- R4 – 5,1 кОм;
- R5 – 500 кОм (подстроечный, многооборотный);
- R7 – 510 Ом;
- R11 – 4,7 кОм;
- R12 – 51 кОм;
- R14 – 240 кОм;
- R15 – 33 кОм;
- R16 – 2 кОм (подстроечный);
- R17 – 1 кОм;
- R18 – 100 кОм (переменный);
- C1, C2 – 1000uF 25v;
- C3 – 47uF 50v;
- C4 – 0,22uF;
- HL1 – зелёный светодиод;
- F1, SA1 – 1A 250v.
Изготовление паяльной станции
На входе схемы стоит однополупериодный выпрямитель (VD1) и гасящий ток резистор.
Далее на DD2,R2,R3,R4,C2 собран блок стабилизации напряжения. Этот блок понижает напряжение с 26 до 12 вольт, нужных для питания микросхемы.
Затем идёт сам блок управления на микросхеме DD1.
И заключающий блок – это силовая часть. С выхода микросхемы через индикаторный светодиод сигнал поступает на симистор VS1, который управляет более мощным VS2.
Также нам понадобится несколько проводов с коннекторами. Это не обязательно (провода можно и напрямую паять), но для Фен-Шуя в самый раз.
Для печатной платы нам понадобится текстолит размерами 6х3 см.
Переносим рисунок на плату лазерно-утюжным методом. Для этого распечатываем вот этот файл, вырезаем. Если что-то не перенеслось, дорисовываем лаком.
(cкачиваний: 262)
Далее бросаем плату в раствор перекиси водорода и лимонной кислоты (соотношение 3:1) + щепотку поваренной соли (она – катализатор химической реакции).
Когда лишняя медь растворится, достаём плату, промываем проточной водой
Затем снимаем тонер и лак ацетоном, сверлим отверстия
И всё! Печатная плата готова!
Осталось залудить дорожки и правильно впаять компоненты. Впаивайте, ориентируясь на эту картинку:
Следующие места надо соединить перемычками:
Так, плату мы собрали. Теперь надо бы всё это поместить в корпус. Основанием послужит квадрат из фанеры размером 12.6х12.6 см.
Трансформатор будет посередине, закреплённый шурупами на небольших деревянных брусках, плата будет «жить» рядом, прикрученная к основанию через уголок болтом.
Эта схема может питаться и от 12V, что делает её универсальной. Для этого надо исключить из общей схемы DD2,R2,R3,R4 и C2. Также терморезистор на схеме следует заменить постоянным резистором номиналом 100 Ом.
На этом моя статья подходит к концу. Всем удачи в повторении!
P.S. Если паяльник не запустится, проверьте каждое соединение на плате!
