Схемы паяльных станций на микроконтроллерах. Паяльная Станция на базе ATMega8A

Цифровая паяльная станция. Зачем она нужна и каковы её преимущества? Причин много: кому-то надоели отслоившиеся дорожки, кто-то подогревает паяльник зажигалкой или на газу, так как не может выпаять массивную деталь, у кого-то пробивает спираль на корпус и бьется током, кому-то нужно очень точно контролировать температуру жала паяльника, а кто просто хочет перейти на современную SMD элементную базу.

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.

3. Мягкая очистка наконечника от нагара производится о влажную целлюлозную губку, так как оксиды и карбиды из припоя и флюсов могут образовать загрязнение наконечника, приводящее к ухудшению качества пайки и снижению теплопередачи.

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.

5. Недопустимо пользоваться агрессивными флюсами, содержащими хлориды или кислоты. Используйте канифольные флюсы.

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

Паяльник - основной инструмент тех, кто хоть как-то связан с электроникой. Но большинство обычных паяльников пригодны лишь для пайки кастрюль, более-менее нормальный паяльник с термостатом и сменными жалами стоит недешево, а про паяльные станции и говорить нечего. Предлагаю собрать несложную паяльную станцию не особо отличающуюся по функциональности от серийных.

Схема

Микроконтроллер работает как термостат: получает данные от термопреобразователя и управляет транзистором, который в свою очередь, включает нагреватель. Заданная и текущая температура паяльника отображаются на семисегментном индикаторе. Кнопки S1-S4 служат для задания температуры с шагом 100°С и 10°С, S5-S6 - для включения и отключения станции (ждущий режим), S7 - переключает режим индикации температуры: текущая температура либо заданная (в этом режиме её можно изменить). Работа нагревателя отображается светодиодом LED1. В случае отключения питания последняя заданная температура сохраняется в энергонезависимую память EEPROM и при последующем включении станция начинает нагрев до этой температуры.

Детали

В станции использован сетевой трансформатор на 18В 40Вт, диодный мост любой, способный выдержать ток 2А и обратное напряжение 30В, например КЦ410. Интегральный стабилизатор напряжения 7805 нужно прикрутить к радиатору размером не менее спичечного коробка. Фильтрующие конденсаторы С1 - электролитический на 100-500мкФ, С2 при большом желании, можно убрать. Индикатор - любой на три разряда с динамической индикацией и общим анодом, лучше его спрятать за светофильтром. Токоограничительные резисторы R8-R11 сопротивлением 330Ом-1кОм. Кнопки S1-S6 без фиксации, желательно тактовые, S7 - тумблер или кнопка, но с фиксацией. Резисторы R1-R7 - любые, сопротивлением 10кОм-100кОм. Транзистор Т1 - N-канальный MOSFET, управляемый логическим уровнем, допустимым напряжением сток-исток не менее 25В и током не менее 3А, например: IRL3103, IRL3713, IRF3708, IRF3709 и др. Микроконтроллер ATmega8 с любым суффиксом и корпусом(на схеме нумерация контактов для DIP-корпуса). Из фьюзов меняем лишь CKSEL: настраиваем на внутренний генератор 8МГц CKSEL3...0=0100, остальные не трогаем. Такая схема не требует ни какой настройки и работает сразу (если её правильно собрали).

Паяльник

В схеме предусмотрено использование паяльников используемых в серийно выпускаемых паяльных станциях, например Lukey или AOYUE. Такие паяльники продаются в качестве запасных частей и стоят чуть дороже ранее упомянутых паяльников для кастрюль. Основное отличие, которое нас волнует - это тип датчика температуры, он может быть терморезистором или термопарой. Нам нужен первый. Такой тип преобразователя подходит для паяльников внутри которых находится керамический нагревательный элемент HAKKO 003 (HAKKO A1321). Пример такого паяльника используется в паяльных станциях Lukey 868, 852D+, 936 и др. Такой паяльник стоит дороже, но считается более качественным.

В заключение

Паяльники Lukey имеют для подключения станции разъем PS/2, у AOYUE - похож на старый советский разъем для подключения магнитофона. В интернете можно найти их распиновку, а можно просто срезать разъем и припаяться прямо к плате. Чтобы узнать где какой провод, можно померить сопротивления: у нагревателя будет около 3 Ом, а у терморезистора примерно 50 Ом (при комнатной температуре).
Почти все современные паяльники для паяльных станций имеют возможность заземлить жало, воспользуйтесь ней для защиты паяемых деталей от статических разрядов.

А вот что получилось

Паялось все ЭПСНом с намотанной на жало медной проволокой. О миниатюризации тогда не думал.

Внутренности фотографировались два года назад, когда её только сделал, поэтому внимательные читатели могут заметить реле (заменено транзистором) и преобразователь для термопары(красненькие резисторы и подстроечник в левом нижнем углу).

Давно мечтал о паяльной станции, хотел пойти и купить - но как-то не по карману мне было. И решил сделать сам, . Купил фен от Luckey-702 , и начал потихоньку собирать по приведенной схеме ниже. Почему выбрал именно эту электросхему? Так как видел фото готовых станций по ней и решил, что она рабочая на 100%.

Принципиальная схема самодельной паяльной станции

Схема простая и довольно неплохо работает, но есть нюанс - очень чувствительная к наводкам, поэтому желательно навешать побольше керамики в цепи питания микроконтроллера. И по возможности сделать плату с симистором и оптопарой на отдельной печатной плате. Но я так не делал, для экономии стеклотекстолита. Сама схема, прошивка и печатка прилагаются в архиве , только прошивка под индикатор с общим катодом. Фьюзы для МК Atmega8 на фото ниже.

Для начала разберите ваш фен и определите на какое напряжение у вас стоит моторчик, потом подключите все провода к плате кроме нагревателя (полярность термопары можно определить подключив тестер). Примерная распиновка проводов фена Luckey 702 на фото ниже, но рекомендую разобрать свой фен и посмотреть что и куда идет, сами понимаете - китайцы, они такие!

Затем подайте питание на плату и переменным резистором R5 настройте показания индикатора на комнатную температуру, потом отпаяйте резистор на R35 и подстроечником R34 отрегулируйте напряжение питания моторчика. А если он у вас на 24 вольт, то отрегулируйте 24 вольт. И после этого померяйте напряжение на 28 ноге МК - там должно быть 0,9 вольт, если это не так пересчитайте делитель R37/ R36 (для 24 вольтового моторчика соотношение сопротивлений 25/1, у меня 1 кОм и 25 кОм), напряжение на 28 ноге 0,4 вольт - минимальные обороты, 0,9 вольт максимальные обороты. После этого можете подключить нагреватель и если понадобится откорректировать температуру подстроечником R5.

Немного об управлении . Есть три кнопки для управления: Т+ ,Т-, М. Первые две изменяют температуру, нажимая один раз кнопку значение меняется на 1 градус, если удерживать то значения начинают быстро меняться. Кнопка М - память позволяет запоминать три значения температуры, стандартно это 200, 250 и 300 градусов, но вы можете изменить их как вам удобно. Для этого надо нажать кнопку М и удерживать пока не услышите дважды подряд сигнал бипера, тогда можете кнопками Т+ и Т- изменять температуру.

В прошивке есть функция охлаждения фена, кладя фен на подставку он начинает охлаждаться моторчиком, при этом нагреватель выключается и пока не остынет до 50 градусов моторчик не выключается. Когда фен на подставке, когда холодный или обороты двигателя меньше нормальных допустимых (на 28 ноге меньше 0,4 вольт) - на дисплее будет три черточки.

Подставка должна быть с магнитом, желательно посильнее или неодимовым (от винчестера). Так как в фене есть геркон который переводит фен в режим охлаждения когда он на подставке. Я пока что еще не сделал подставку.

Фен можно остановить двумя способами - кладя на подставку или скручивая обороты моторчика до нуля. Ниже фото моей готовой паяльной станции.

Видео работы паяльной станции

В общем схема, как и предполагалось, вполне толковая - можете смело повторять. С уважением, AVG .

Обсудить статью СХЕМА ПАЯЛЬНОЙ СТАНЦИИ

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

В данной статье пойдет речь о таком востребованном помощнике радиолюбителя, как паяльная станция. На момент написания этой статьи, мной было найдено очень большое количество различных схем паяльных станций - от самых простых, до сложных и навороченных "монстров", аналогов которым и в магазине не найдешь. Идеей собрать паяльную станцию я загорелся еще достаточно давно, но повторять чью-то конструкцию не было желания, а на разработку своей схемы - времени. Но пару месяцев назад срочно понадобилась паяльная станция (закупил микроконтроллеры в корпусах TQFP, а обычный паяльник мало того что и имел толстое жало, но оно еще и нещадно перегревалось и обгорало).

Требования к устройству были следующими:

Возможность запоминания температуры
Управление энкодером от оптической мыши
Использование МК ATmega8 (они были в наличии)
Отображение информации на LCD

Изначально планировалось не изобретать велосипед, а просто собрать одну из схем, представленных в интернете. Но потом, прикинув все "за" и "против",решил все же заняться составлением собственной схемы.

Результат работы представлен ниже:

** Я был очень удивлен, когда просматривал схемы паяльных станций в интернете. Практически у всех встреченных мной вариантах ОУ был включен просто по схеме неинвертирующего усилителя. В данной конструкции используется дифференциальное включение операционного усилителя (самый простой вариант, но тем не менее, работающий гораздо лучше, нежели "простое" включение).

В данной схеме есть еще одна особенность - для питания LCD пришлось использовать стабилизатор на 3.3В - LM1117-3.3. От него и питается МК вместе с LCD. Операционный усилитель же для питания используется 5В, которые снимаются от линейного стабилизатора LM7805, находящегося за пределами печатной платы, а потому не отображенном на схеме.

Для управления нагрузкой применен мощный полевой транзистор Q1 IRFZ24N, но так как потенциала в 3.3В явно недостаточно для его открытия, пришлось добавлять маломощный биполярный транзистор Q2 - КТ315.

Для отображения информации в устройстве применен LCD дисплей от мобильного телефона Siemens A65 (так же встречается в A60, A62 и т.д.).

ВНИМАНИЕ! Необходим дисплей с желтым текстолитом, имеющий надпись LPH8731-3C. Дисплеи с зеленой подложкой имеют другие контроллеры, не совместимые с данным.

Распиновка дисплея показана ниже:

На 6 вывод подается 3.3В от стабилизатора LM1117-3.3, а питание подсветки происходит от 5В через резисторы 100 Ом.

Печатная плата выполнена на двухстороннем фольгированном материале (текстолит или гетинакс), и имеет размеры 77х57 мм. Она рассчитана под микроконтроллер ATmega8 в корпусе TQFP32, и ввиду этого особой простотой похвастаться не может. Но позволит без проблем с ней справиться (я рисовал дорожки лаком).

Топология печатной платы показана ниже:

В итоге, устройство получило следующие возможности:

Установка начальной (стартовой) температуры
Возможность задавать три профиля (температуры), и быстро переключаться между ними
Регулировка значений происходит с помощью энкодера, что позволило избежать дополнительных кнопок
При достижении заданной температуры включается звуковой сигнал (можно отключить в меню)
Нажатия кнопок так же могут сопровождаться звуковыми сигналами (можно отключить в меню)
Границу звукового сигнала так же можно изменить
Для поддержания заданной температуры используется ШИМ
Возможно задать границу температуры, при достижении которой будет включаться ШИМ
Яркость подсветки регулируется
Присутствует режим ожидания
Температура режима ожидания регулируется
Время до включения режима ожидания регулируется
Четыре варианта отображения температуры на выбор (только установленная, только реальная, уст. + реал., уст. + реал. поочередно)

В данной схеме используется энкодер от оптической мыши, и достать его не составит труда.

Распиновка энкодера:

Микроконтроллер, увы, заменить нельзя даже на аналогичный без индекса "L", так как питание схемы - 3.3В. По поводу дисплея уже упоминалось ранее. В схеме в основном применены smd резисторы типоразмера 0805, но присутствует и 4 обыкновенных МЛТ-0,125. Все конденсаторы, за исключением электролитических, так же типоразмера 0805. В качестве стабилизатора 3.3В можно использовать любой, аналогичный LM1117-3.3, к примеру AMS1117-3.3. Вместо транзисторов BC547 и КТ315 можно использовать любые кремниевые маломощные структуры n-p-n, например, КТ312, КТ315, КТ3102 и т.д. Транзистор IRFZ24N можно заменить на IRFZ44N, либо аналогичный.Программа для микроконтроллера написана в . Я не буду описывать в статье код, так как это повлечет за собой большой объем текста.

Если у вас возникнут вопросы, задавайте их в комментариях, или в теме на форуме.

Все необходимые файлы для самостоятельной компиляции проекта есть в архиве, прикрепленном к статье.

При программировании микроконтроллера необходимо снять перемычку JP1, и подключить к верхнему (по схеме) контакту 5В с программатора, минуя стабилизатор 3.3В. Так же перед программированием необходимо отключить LCD дисплей, так как он не предназначен для использования с питающим напряжением 5В (хотя у меня работал, но рисковать не стоит). Прошивку в микроконтроллер я заливал с помощью программы и программатора .

Скриншот установки fuse-битов представлен ниже:

Для точной настройки коэффициента усиления ОУ необходимо установить ручки подстроечных резисторов RV1 и RV2 так, что бы суммарное сопротивление RV1+R7 и RV2+R16 было ровно в 100 раз больше, нежели сопротивление R8 и R10. Далее, необходимо измеряя реальную температуру жала паяльника, например, мультиметром с термопарой, проверить - совпадают ли значение температуры на экране устройства и данные мультиметра. Если показания значительно расходятся, необходимо подкорректировать их резисторами RV1 и RV2.

Для произвольного включения/отключения режима ожидания предусмотрена отдельная кнопка (SB3).

И напоследок фото и видео работы устройства:

Список радиоэлементов

Обозначение	Тип	Номинал	Количество	Примечание	Мой блокнот
U1	МК AVR 8-бит	ATmega8-16PU	1	Индекс "L"	В блокнот
U2	Операционный усилитель	LM358N	1		В блокнот
U3	Линейный регулятор	LM1117-3.3	1		В блокнот
LCD1	LCD-дисплей	LPH8731-3C	1	Желтый текстолит	В блокнот

Q2, Q3	Биполярный транзистор	BC547	2		В блокнот
Q1	MOSFET-транзистор	IRFZ24N	1		В блокнот

R1 - R3, R13, R14, R17	Резистор	100 Ом	6	R1 - R3, R17 (0805), R13 - R14 (МЛТ-0,125)	В блокнот
R8, R10, R15	Резистор	1 кОм	3	0805	В блокнот
R11	Резистор	4.7 кОм	1	МЛТ-0,125	В блокнот
R6, R12	Резистор	10 кОм	2	0805	В блокнот
R4, R5	Резистор	47 кОм	2	0805	В блокнот
R7, R16	Резистор	91 кОм	2	0805	В блокнот
RV1, RV2	Подстроечный резистор	10 кОм	2		В блокнот

C1, C4 - C5	Конденсатор	100 нФ	3	0805	В блокнот
C2, C3	Электролитический конденсатор	100 мкФ х 50 В	2		В блокнот

L1	Катушка индуктивности	100 мГн	1		В блокнот

D2	Светодиод	Красный	1	5мм