В этой статье мы хотим познакомить вас с проектом паяльной станции, которую каждый может собрать своими руками.
Представляет она собой паяльник с блоком установки и регулировки температуры. В статье вы найдете схемы, чертежи плат, прошивку для микроконтроллера, а также рекомендации по сборке и настройке.
Собрав ее, вы получите опыт работы с компонентами поверхностного монтажа (SMD) и, конечно, полезное устройство.
Описание
Паяльная станция отличается от простого сетевого паяльника тем, что в ней есть стабилизация температуры. И это очень важно при работе с различной мелочью. Сетевой паяльник всегда рассеивает одну и ту же мощность. То есть если он лежит на месте, то может нагреться даже до 500 градусов, а когда вы начинаете паять, то резко остывает.
С другой стороны, если в паяльник встроена термопара, то можно организовать обратную связь. Это дает возможность регулировать мощность на нагревателе с целью поддержания стабильной температуры.
Нашей целью была разработка именно паяльной станции на базе распространенного и дешевого паяльника с термопарой. Она обладает следующими характиеристиками:
- 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)
Печатная плата
Плата двухсторонняя, но адаптированная для изготовления в домашних условиях. В конце статьи вы найдете ссылку на файл для SprintLayout.
Если вас интересует схема устройства, то найти ее можно здесь. На ней отличаются только позиционные обозначения элементов и номера выводов микроконтроллера. По сути, все сделано на микроконтроллере Atmega8, к которому подключен семисегментный индикатор, энкодер, нагреватель через ключ и сигнал с термопары, усиленный операционным усилителем.
Список компонентов
Для сборки печатной платы и корпуса потребуются следующие компоненты и материалы:
- BQ1. Энкодер EC12E24204A8
- C5. Конденсатор танталовый 35В, 10мкФ, типоразмер С
- C1-C4, C7-C9. Конденсаторы керамические 0.1мкФ в корпусе 0805
- C6. Конденсатор танталовый 16В, 22мкФ, типоразмер С
- DD1. Микроконтроллер ATmega8A-AU в корпусе TQFP32
- DA1. Стабилизатор L7805ACD2T-TR на 5В в корпусе D2PAK
- DA2. Операционный усилитель LM358ADT в корпусе SO8
- 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
- R1,R6. Резисторы 300 Ом, корпус 0805 — 2шт
- R4, R7-R20. Резисторы 1кОм, корпус 0805 — 15шт
- R3. Резистор 100кОм, корпус 0805
- R5. Резистор 1МОм, корпус 0805
- R2. Резистор подстроечный 3296W 100кОм
- VT1. Полевой транзистор IRF3205SPBF в корпусе D2PAK
- VT2-VT4. Транзисторы BC547BTA в корпусе SOT323 — 3шт
- XS2. Клемма на два контакта с шагом выводов 5,08мм
- XS1. Клемма на два контакта с шагом выводов 3,81мм
- XS3. Клемма на три контакта с шагом выводов 3,81мм
- XS4. Разъем программирования PLS-06
- Разъем для подключения паяльника
- Выключатель питания SWR-45 B-W(13-KN1-1)
- Паяльник. О нем мы еще позже напишем
- Детали из оргстекла для корпуса (ссылки на файлы для резки оргстекла в конце статьи)
- Ручка энкодера. Можно купить ее, а можно напечатать на 3D-принтере. Файл для скачивания модели в конце статьи
- Стойки. Их также можно напечатать, но можно использовать обычные втулки с отверстием 3мм и высотой 10мм
- Винт М3х60 — 4шт
- Гайка М3 — 8шт
- Шайба М3 — 4шт
- Шайба М3 увеличенная — 8шт
- Шайба М3 гроверная — 8шт
- Также для сборки потребуются монтажные провода, стяжки и термоусадочная трубка
Вот так выглядит набор всех деталей:
Монтаж печатной платы
При сборке удобно пользоваться сборочными чертежами:
Начать необходимо с установки SMD-компонентов. Установите элементы на платы согласно перечню элементов. При установке элементов важно следить за ориентацией танталовых конденсаторов и операционного усилителя. Первый вывод DA2 определяется по скосу на корпусе.
Если все собрано верно, то плата должна выглядеть следующим образом
Обратите внимание, что мы использовали резисторы на 1кОм без маркировки.
Далее необходимо установить выводные элементы на плату в соответствии с перечнем элементов. Длинный вывод светодиода – плюс. Семисегментный индикатор устанавливается “точками” вниз.
Вот так выглядит лицевая сторона печатной палаты в сборе:
Сборка корпуса и объемный монтаж
Подключение питания и паяльника производится по следующий схеме:
Перед сборкой корпуса необходимо подготовить выключатель и разъем. Выключатель надо подключить в разрыв красного провода так, чтобы на одном контакте выключателя был короткий отрезок красного толстого провода, а на втором длинный.
К первому и пятому контактам разъема паяльника требуется подключить короткие красные провода, а к остальным черные.
На выключатель и разъем необходимо надеть термоусадочные трубки и залудить все свободные концы проводов, чтобы потом удобнее их было прикручивать в клеммы.
Далее необходимо установить выключатель и разъем паяльника на лицевую панель. Обратите внимание, что выключатель может устанавливаться туго и может возникнуть необходимость доработать прорезь под него надфилем.
Затем следует подключить первый контакт разъема к первому контакту платы, второй ко второму, и т.д. в соответствии с приведенным ранее рисунком. К плюсу питания на плате надо подключить красный короткий провод от выключателя, а к минусу черный провод.
Прошивка микроконтроллера и первое включение
В левом верхнем углу платы расположен стандартный ISP-разъем для прошивки AVR-микроконтроллеров.
Вы можете прошить микроконтроллер любым имеющимся у вас программатором, например USBasp'ом. Если программатор подает сам подает питание 5В, то подключать внешнее не требуется. Сам файл прошивки вы также сможете найти в конце статьи.
Биты конфигурации! Необходимо включить CKSEL0, CKSEL2, CKSEL3, SUT0, BOOTSZ0, BOOTSZ1 и SPIEN! То есть требуется смена дефолтных установок для запуска контроллера на тактовой частоте 2МГц.
Теперь можно подключить паяльник и подать входное питающее напряжение (от 12 до 24В). После включения паяльник должен начать нагреваться, а показания температуры на индикаторе увеличиваться. При вращении вала энкодера должно изменяться значение требуемой температуры.
Завершение сборки
Теперь можно прикрутить плату к лицевой панели. Допускается при этом использовать обычные стойки высотой 10мм, но мы подготовили специальные стойки, обеспечивающие лучшую фиксацию платы. Модель для 3D-печати также можно будет найти в конце статьи.
Боковые стенки устанавливаются без каких-либо креплений. Теперь остается только вставить в пазы заднюю крышку, закрутить гайки, продернуть провода для питания через отверстие и закрепить их при помощи кабельных хомутов. Помните, что детали из оргстекла достаточно хрупкие и не перетягивайте крепеж!
Калибровка
Для точной подстройки температуры используется подстроечный резистор. В лицевой панели есть специальное отверстие для доступа к нему.
При калибровке в первую очередь необходимо довести жало до той температуры, при которой плавится припой. Можно просто энкодером установить сразу очень высокую температуру. Затем, набрав шарик припоя на жало, требуется разогреть им термопару. Есть специальные измерительные приборы для таких целей, но подойдет и обычный мультиметр с термопарой. Далее вращением вала подстроечного резистора добейтесь того, чтобы измеренное значение паяльной станцией совпадало с показаниями внешней термопары.
Во время калибровки помните, что чем больше времени вы даете паяльнику для стабилизации температуры, тем точнее вы в итоге сможете его настроить. Также обратите внимание на то, что подстроечный резистор многообортный и один оборот очень незначительно изменяет температуру. То есть крутить его надо смело и много.
Видео
Также мы подготовили видео-инструкцию:
Ссылки
Прямые ссылки на все необходимые файлы для скачивания вы сможете найти на основной странице проекта.
У этого устройства также есть версия на односторонней плате с использованием только выводных компонентов. Найти ее можно здесь
Еще раз хочу подчеркнуть, что мы предоставляем все необходимую и очень подробную информацию для самостоятельного изготовления этого устройства, и дополнительно предоставляем возможность приобрести его в виде набора (один, два, три).
P.S.: а еще мы готовим фен) спасибо за интерес к нашей деятельности!
Автор: ssg1712
