Паяльная станция своими руками на базе Arduino / Хабр

Изготовление корпуса и нагревательных элементов

Для основы самодельной ИК паяльной станции, собранной своими руками, можно взять дверцу от антресоли либо фанеру 10-12 мм, прикручиваем к ней ножки. На этом этапе важно примерно прикинуть компоновку исходя из размеров нагревателей и ПИД-регуляторов. От этого будет зависеть высота «боковин» и скосов передней панели.

Алюминиевые уголки используются для формирования «скелета» конструкции. Заранее позаботьтесь о «начинке», в работе пригодятся и старые видеомагнитофоны, ДВД-проигрыватели и тому подобное. Можно обойти специализированных уличных лоточников.

Теперь ищем антипригарный поддон. Да, именно тот, что можно купить в обычном магазине бытовой техники. Здесь же можно и присмотреть качественный паяльник для паяльной станции.

Важно! Возьмите с собой рулетку. Ваша задача – найти противень оптимальной ширины и глубины. Размеры зависят от высоты ИК-излучателей и их количества.

Как пользоваться паяльной станцией

Для новичков будет не лишним узнать некоторые особенности работы с паяльными станциями.

Перечислим некоторые из них:

1. Для монтажа или демонтажа крупных деталей проще использовать фен. Так как он охватывает необходимую площадь.
2. Температура нагрева подбирается методом «тыка». Начиная с минимально возможной. К примеру, пасты для монтажа SMD-компонентов имеют меньшую температуру плавления, нежели ПОС-61.
3. Обзаведитесь обыкновенной спиртоканифолью. Пригодится для обезжиривания.
4. Перед монтажом компонентов используйте специальный флюс. Он продаётся в отделах для ремонта сотовых.
5. Очень выручает обыкновенная иголка. Ею можно поддеть перепаиваемые детали и при необходимости их перевернуть.
6. Контактные площадки в обязательном порядке очищаются от припоя.

Работа с паяльной станцией требует определённых навыков.

Получить любую информацию можно также в обучающих видео, в этом вы узнаете о том, как выбрать паяльную станцию.

Общие характеристики и принцип работы паяльной станции

Анатомия паяльной станции достаточно проста и максимально отвечает необходимым условиям: аккуратная, «умная» пайка элементов. Сердце прибора − блок питания, внутри которого находится трансформатор, выдающий напряжение двух вариантов 12 или 24 Вольта.

Для справки! Некоторые устройства оборудованы специальной подставкой, которая нагревает печатную плату во время пайки, что помогает избежать её деформации.

С помощью блока управления также может быть реализована функция запоминания температуры и программирования кнопок. Мастера «прокачивают» прибор, используя процессор, благодаря которому появляется возможность измерять температуру в ходе пайки.

Разберём особенности работы термовоздушной паяльной станции: поток воздуха с помощью специальных спиралевидных или керамических элементов (они находятся прямо внутри трубки термофена) нагревается, а затем через специальные насадки направляется в точку пайки. Такая система позволяет нагреть необходимую поверхность равномерно, исключив точечную деформацию.

В качестве ещё одного дополнительного элемента может выступать специальный инфракрасный нагреватель. Принцип его похож на работу термофена, он нагревает не место стыка, а определённую площадь. Однако, в отличие от термофена, здесь отсутствует поток тёплого воздуха.

Особенности изготовления своими руками паяльной станции на atmega8 (атмега8)

Схема на контроллере Atmega8 довольно простая и не требует больших знаний. Самое главное, разбираться в кодах программ на языке C . Это позволит редактировать его под себя.

В открытых интернет-источниках есть разные вариации паяльных станций на основе разных контроллеров.

Одно из обучающих видео по сборке паяльной станции в этом видео.

Паяльная станция своими руками на базе arduino

/*

 // Пины подключения индикаторов
 ANODES:
 D0 - a
 D1 - b
 D2 - c
 D3 - d
 D4 - e
 D5 - f
 D6 - g
 D7 - dp (digital point)
 
      a
   ********
   *      *
 f *      * b
   *  g   *
   ********
   *      *
 e *      * c
   *  d   *
   ******** # dp
 
 CATHODES:
 D8 - cathode 3
 D9 - cathode 2
 D10 - cathode 1
 */

// -------------------------------------------------- не изменять, это для Сегментов -----------------------------------------------
byte const digits[] = {
  B00111111,B00000110,B01011011,B01001111,B01100110,B01101101,B01111101,B00000111,B01111111,B01101111};

int digit_common_pins[]={8,9,10};  // пины для разрядов сегментов(при изменении убедитесь что Ваш порт не используется)
int refresh_delay = 5;
int count_delay = 300; // COUNTING SECONDS IF count_delay = 1000
long actual_count_delay = 0;
long actual_refresh_delay = 0;
int increment = 0;   //Стартовое значение на сегментах
int max_digits =3;  //  Кол-во знаков
int current_digit=max_digits-1;
int increment_max = pow(10,max_digits);
// -------------------------------------------------- не изменять, это для Сегментов -----------------------------------------------


//--------------------- переменные паяльника -----------------------------
int knup = 3; //Пин кнопки вверх in(красный светодиод)
int kndn = 2; //Пин кнопки вниз in(синий светодиод)

int nagr = 11; // пин вывода нагревательного элемента(через транзистор)
int tin = 0; // Пин Датчика температуры IN Analog через LM358N
int tdat =  0; //Переменная Датчика температура
int ustt =  210; // Выставленная температура по умолчанию (  увеличение и уменьшение при нажатии кнопок)
int mintemp = 140; // Минимальная температура
int maxtemp = 310; // Максимальная температура 
int nshim = 0; // Начальное значение шим для нагрузки 

void setup(){
  
  pinMode(nagr,OUTPUT);     // Порт нагрузки (паяльника) настраиваем на выход
  analogWrite(nagr, nshim);     //Вывод шим в нагрузку паяльника (выводим 0 - старт с выключенным паяльником - пока не определим состояние температуры)
  
 
  // -------------------------------------------------- не изменять, это для Сегментов -----------------------------------------------
  DDRD = B11111111;
  for (int y=0;y<max_digits;y  )
          {
           pinMode(digit_common_pins[y],OUTPUT);
           digitalWrite(digit_common_pins[y], HIGH);    
          }
  // -------------------------------------------------- не изменять, это для Сегментов -----------------------------------------------

}

void loop() {
    show(increment);   // Вывести значение переменной на экран (LED)
   
   if (tdat < ustt ){   // Если температура паяльника ниже установленной температуры то:
      
            if ((ustt - tdat) < 16 & (ustt - tdat) > 6 ) // Проверяем разницу между установленной температурой и текущей паяльника,
                                     // Если разница меньше 10 градусов, то 
                             { 
                              nshim = 99;  // Понижаем мощность нагрева (шим 0-255, мы делаем 99) - таким образом мы убираем инерцию перегрева
                              }
             else  if ((ustt - tdat) < 7 & (ustt - tdat) > 3)
                                                                {              
                                                                  nshim = 80;  // Понижаем мощность нагрева (шим 0-255, мы делаем 99) - таким образом мы убираем инерцию перегрева
                                                                 }
                              
                         else if ((ustt - tdat) < 4 )
                                                      {              
                                                       nshim = 45;  // Понижаем мощность нагрева (шим 0-255, мы делаем 99) - таким образом мы убираем инерцию перегрева
                                                       }  
                                                     
                                                     
                            else {
                                  nshim = 230; // Иначе поднимаем мощность нагрева (шим 0-255, мы делаем 230) на максимум для быстрого нагрева до нужной температуры
                                 }
                        
                              
      analogWrite(nagr, nshim);     //Вывод в шим порт (на транзистор) значение мощности
    }
   else { //Иначе (если температура паяльника равняется или выше установленной) 
            
            nshim = 0;  // Выключаем мощность нагрева (шим 0-255  мы делаем 0)  - таким образом мы отключаем паяльник
            analogWrite(nagr, nshim);   //Вывод в шим порт (на транзистор) значение мощности
          } 
  
    
  if(millis() - actual_count_delay > count_delay) // это для сегментов 

  {  
    actual_count_delay = millis();
     // Здесь мы пишем нашу прогу по считыванию состояния кнопок (это место в счетчик не будет тормозить вывод на сегменты)
   
    tdat = analogRead(tin); // Считать состояние датчика температуры и присвоить tdat
    tdat =map(tdat,0,430,25,310); // калибровка п умолчанию 0,430,25,310
    increment = tdat; // присвоить текущее значение температуры переменной сегмента
     
    if (analogRead(kndn) < 1)  // Если нажата синяя кнопка, то понизить температуру на 5
                               {
                               if( ustt <= mintemp || (ustt-5) <= mintemp )
                                                          {
                                                            ustt= mintemp;
                                                            increment = ustt;
                                                          }
                                       else { 
                                             ustt=ustt-5;
                                             increment = ustt;
                                              } 
                                 
                                 
                              
                               }
  
          else if (analogRead(knup) < 1)  // Если нажата красная кнопка, то повысить температуру на 5
                                       {
                                       ustt=ustt 5;
                                       if( ustt >=maxtemp)
                                                          {
                                                            ustt= maxtemp;
                                                          }
                                       increment = ustt;
                                       } 
  
} 



}

void show(int value) { //------------------------------- подпрограмма для вывода на сегменты - лучше не изменять ---------------------------------------------
  int digits_array[]={};  
  int y=0;
  boolean empty_most_significant = true; 
  

  
  if(millis() - actual_refresh_delay >= refresh_delay)
  {  

  for (int z=max_digits-1;z>=0;z--)
  {


    digits_array[z] = value / pow(10,z); //rounding down by converting from float to int
    
    if(digits_array[z] != 0 ) empty_most_significant = false;  // DON'T SHOW LEADING ZEROS
    
    value = value - digits_array[z] * pow(10,z);




 
   if(z==current_digit)
   {
    if(!empty_most_significant || z==0){ // DON'T SHOW LEADING ZEROS EXCEPT FOR THE LEAST SIGNIFICANT
            
                        PORTD = digits[digits_array[z]];
               }
    else
    {
      PORTD = B00000000;  
    }

  
     digitalWrite(digit_common_pins[z], LOW);
   }else{
     digitalWrite(digit_common_pins[z], HIGH);
    }

}
  

      current_digit--;
      if(current_digit < 0) 
      {
        current_digit= max_digits; // NEED AN EXTRA REFRESH CYCLE TO CLEAR ALL DIGITS
      }
 
 actual_refresh_delay =  millis();     
 }

}

Паяльный фен своими руками: универсальная схема

Термофен – специальное устройство, которое нагревает место пайки потоком горячего воздуха.

Проще всего собрать прибор с феном на вентиляторе, а в качестве нагревателя использовать спираль.

Если покупать нагреватель механический, то он достаточно дорогой. И при резких перепадах температур может простой треснуть. Не все могут самостоятельно сконструировать компрессор. В качестве поддувала можно использовать обычный малогабаритный вентилятор. Подойдёт кулер от домашнего ПК. Для знакомства с устройством такого прибора изучим схему паяльной станции своими руками.

Вентилятор расположим около термофена. К нему аккуратно присоединяем трубку для подачи тёплого воздуха. На торце кулера вытачиваем отверстие под сопло. С противоположной стороны кулер необходимо закрыть, чтобы обеспечить необходимую тягу.

Теперь подошла очередь сборки нагревательного элемента. Для этого необходимо накрутить нихромовую проволоку спиралью на основание нагревателя. Причём витки обязательно не должны касаться друг друга. Витки наматываются с учётом того, что сопротивление должно быть 70-90 Ом. Основание выбирают с плохой теплопроводностью и хорошей стойкостью к большим температурам.

Приступаем к поиску деталей для сопла. Лучше всего для этого подойдёт труба из керамики или фарфора. Оставляем небольшой зазор между стенками сопла и спиралью. Сверху поверхность обматываем изоляционными материалами. Можно использовать асбестовый слой, стекловолокно и т.д.

Простая паяльная станция с диммером

Рассмотрим самый простой вариант аналоговой паяльной станции без фена, только с паяльником. С работой справится пользователь с минимальными навыками.

Что потребуется:

• паяльники обычные с нихромовой нитью накаливания. Лучше взять с большой мощностью, например, на 60, 80 Вт, диапазон регулировки будет шире;
• розетка (внутренняя), подойдет старая советская на 5 А;
• диммер — устройство для регулировки напряжения, например, для настройки интенсивности света лампочек накаливания. Так как экономное диодное освещение распространенно, устройство может быть незатребованным среди бытового хлама, его можно и купить, стоит дешево. Диммер по своему типоразмеру, принципу монтажа похож на розетку, только сверху селектор регулировки;
• корпус: ДВП, лобзик, шурупы, силиконовый клей. Можно взять старый корпус компьютерного БП, распаячную коробку;
• шнур с вилкой к сети питания. Взять от сломанного любого прибора, приобрести разборную вилку и 2 или 3-жильный (с жилой заземления) провод.

Далее, иллюстрированные этапы сборки с объяснением.

Выпиливаем из ДСП и собираем корпус. Применяем силиконовый клей, шурупчики, снизу — болтики, эту часть делаем съемной.  Отверстия: спереди под розетку, а точнее, под ее крепежный винт и провода, узел зафиксируем на поверхности, сверху — большое, под балласт диммера.

Внутри соединяем проводками диммер и розетку. Далее, присоединяем провод с вилкой для сети 220 В, выводим его из корпуса. При этом порядок проводков, полярность не имеет значения.

Устройство готово к работе, паяльник втыкаем в розетку базы, аппарат подключаем к сети. Установку можно использовать и так, но лучше сделать градуировку на диммере, чтобы четко определить, при каком положении будет перегрев или нужная температура.

Используем амперметр, нельзя его подключать параллельно — просто щупы к отверстиям подключенной розетки, — иначе он сгорит. Амперметр подсоединяется только последовательно нагрузке, то есть у нас паяльник должен быть включен в цепь. Поэтому берем еще одну разборную вилку с выведенными контактами, втыкаем ее в розетку станции.

При отключенной установке один вывод приматываем изолентой к зубчику вилки паяльника, второй — к одному из щупов амперметра. Подключаем станцию к сети. Ко второму зубчику вилки шнура паяльника касаемся другим щупом. Определяем величину тока, степень нагрева, делаем (ножом, надфилем, маркером и подобным) градуировку около селектора.

Разновидности паяльных станций по конструкции

Существуют как простые паяльные станции, оборудованные привычным нам классическим паяльником, так и более продвинутые. Причём вариаций сочетания компонентов и систем может быть великое множество. Без труда можно в одной станции совместить контактный паяльник и фен, вакуумный или термопинцет и оловоотсос. Для удобства приведём таблицу основных типов паяльных станций.

По механизму стабилизации температуры и принципу работы управляющих блоков паяльные станции можно разделить также на аналоговые и цифровые. В первом случае нагревательный элемент включён, пока паяльник не прогреется до нужной температуры, самая близкая аналогия – нагрев обычного утюга.

А вот второй тип паяльника отличается сложной системой контроля и регулирования температуры. Здесь размещён PID-регулятор, который подчиняется программе микроконтроллера. Такой метод стабилизации температуры намного эффективнее аналогового. Ещё одна классификация позволяет разделить все ПС на монтажные и демонтажные.

Такие паяльные системы снабжены специальной ёмкостью для удаления припоя, который, в свою очередь, отсасывается специальной насадкой, снабжённой компрессором.

К сведению! Существуют комбинированные станции, позволяющие проводить как монтажные, так и демонтажные работы. Они снабжены двумя видами паяльников, различающихся по мощности.

Сборка комплекта на жалах hakko

Простая паяльная станция, а точнее комплекты для ее сборки на специальных жалах Hakko, популярные на торговой площадке Алиэкспресс. На сайтах продавцов также есть инструкция и схема соединений. Пользователю останется только найти корпус и соединить детали.

Особенность установки — инновационные жала HAKKO T12 которые чрезвычайно быстро разогреваются и не прогорают.

Потребуется выключатель, разъем для питающего шнура тип AS-Евровилка. Эти элементы могут быть в комплекте или же их можно заказать вместе с основными частями. На лицевую сторону выносятся разъемы для паяльника, пульт управление температурой и иными параметрами.

На плате дорожка («test») для управления настройками не соединенная, для доступа к регулировке ее контакты надо спаять.

В настройках есть возможность выставлять шаг регулировки t°, делать ее программную калибровку. Такая функция доступная прямо в процессе работы паяльника — реж. Р10, Р11. Как это сделать: нажать на энкодер, удерживать его пару сек., перейдем в Р10, затем кратковременным нажимом меняем шаг (сотни, десятки, единицы).

Если зажать включатель энкодера и подавать питание к контроллеру, то попадем в более объемное меню:

Блок питания надо докупить отдельно, хватит на 24 В, в зависимости от значения, на которое рассчитан паяльник. Можно обойтись и внешним БП 24 В, выдающим до 4 А.

БП можно создать и самостоятельно из следующего:

• понижающий советский трансформатор;
• готовая сборка с диодным мостом KBPC5019;
• сетевые фильтры, они же электролитические конденсаторы для сглаживания пульсаций;
• три параллельно соединенных полевых транзистора IRF730;
• микросхема LM317;
• радиатор охлаждения, вентилятор, подключенный через свой диодный мост.

Напряжение в нашем случае подается на управляющую плату (24.4 В). Опишем, как работает схема. На трансформатор идет напряжение от сети (220 В, 50 Гц), понижается им до 28 В. Выпрямляется диодным мостом, фильтруется конденсаторами, значение возрастает до 35 В.

Сообщества › электронные поделки › блог › простая паяльная станция своими руками

Однажды паяя какую-то, сейчас уже не помню какую, штуку, лицом к лицу столкнулся с тем, что мне надо было довольно быстро менять жала у паяльника. С тонкой иголочки на более массивное жало «паяльный нож».

И надо было это сделать несколько раз. После этого я задумался о втором паяльнике. Чтобы можно было просто менять паяльник в паяльной станции, а не жало.

Если бы это случилось полгода назад, то я бы просто пошел в магазин, и купил бы вторую станцию. Сейчас простенькие аналоговые паяльные станции стали немного дороговаты. Решено было делать самому.

Встал вопрос о схемотехнике. Т.е. какую станцию делать, цифровую? Аналоговую? Или просто тупо ШИМ-регулятор для нагревателя? Здесь надо сказать, что у меня есть доступ к цифровой паялке (у меня есть Lukey 852D Fan).

И доступ к аналоговой Xytronic 136ESD (вроде бы правильно написал название). Этот Кситроник покупался более 10 лет назад, стоил огромных денег, настоящая американсая (вроде как) паялка. Очень надежная, отлично работающая.

Надо еще сказать, что сам рабочий орган — паяльник — у обоих этих станций одинаковый. У Xytronic не так давно сгорел родной нагревательный элемент, и был установлен такой же, как у Lukey, т.е, Hakko 1321. Это керамический нагревательный элемент с терморезистором в качестве термодатчика.

Так же надо сказать, что какой-то огромной разницы при работе паяльником на микроконтроллере и разницы при работе аналоговой станции я не замечаю. Посему было решено остановиться на аналоговом регуляторе мощности паяльника с поддержанием температуры.

Такие схемы строятся, как правило, по одному и тому же принципу. Вначале стоит каскад, который является усилителем для термодатчика, затем стоит компаратор. На компараторе строится задатчик мощности паяльника. Схему, не мудрствуя лукаво, тиснул с forum.propaiku.ru (forum.propaiku.ru/index.php?…23872&

st=300#entry2041935). Но она у меня целиком и полностью не заработала. Видимо, термодатчик был у меня не той системы. Немного пришлось ее доработать. Собственно, вся доработка свелась к:1. Некоторой коррекции коэффициэнта усиления первого ОУ.2. Модификации силового каскада. Был удален симистор, и вместо него установлен полевой транзистор.

Схема, уже с учетом внесенных изменений:

Далее была разведена печатная плата под какой-то найденный корпус, и приготовлено вот такое устройство:

На нижней части корпуса закреплена печатная плата, к верхней прикручены внешние органы управления — регулятор температуры (переменный резистор), гнездо для паяльника (микрофонный 4-х пиновый разъем), кнопка Вкл/Выкл, и два LED-индикатора. Один индикатор — показометр включенного питания, второй — показометр нагрева.

Как видно, получилось довольно компактная вещица. Кстати, размеры (в миллиметрах) ПП:

Компактность была достигнута за счет использования современной элементной базы на основе компьютерных технологий (мосфет с материнской платы компа) и за счет использования внешнего источника питания. ИП — адаптер питания для ноутбука, 20В, 4.7А. Можно использовать практически любой адаптер, который на выходе даст выше 15-24 вольта с током от 2-х ампер.

Паяльник был куплен за 350 рублей. В нем оказался нихромовый нагреватель (а чего вы хотели за эти деньги?). Но корпус у него был в лучших традициях клона Hakko 907. В общем, из него были выкинуты родные внутренности, инсталлирован нагреватль Hakko. Так же был оборван родной короткий и дубовый шнур. И был установлен шнур от шариковой мышки, длинный и очень эластичный.

Трехдевная работа паяльником показала, что получилась станция, которая ничуть не хуже в работе, чем заслуженный Кситроник и цифровой китаец.

Список компонентов

Для сборки печатной платы и корпуса потребуются следующие компоненты и материалы:

1. BQ1. Энкодер EC12E24204A8
2. C5. Конденсатор танталовый 35В, 10мкФ, типоразмер С
3. C1-C4, C7-C9. Конденсаторы керамические 0.1мкФ в корпусе 0805
4. C6. Конденсатор танталовый 16В, 22мкФ, типоразмер С
5. DD1. Микроконтроллер ATmega8A-AU в корпусе TQFP32
6. DA1. Стабилизатор L7805ACD2T-TR на 5В в корпусе D2PAK
7. DA2. Операционный усилитель LM358ADT в корпусе SO8
8. HG1. Семисегментный трехразрядный индикатор с общим катодом BC56-12GWA.Также на плате предусмотрено посадочное место под дешевый аналог.
9. HL1. Любой индикаторный светодиод на ток 20мА с шагом выводов 2,54мм
10. R1,R6. Резисторы 300 Ом, корпус 0805 — 2шт
11. R4, R7-R20. Резисторы 1кОм, корпус 0805 — 15шт
12. R3. Резистор 100кОм, корпус 0805
13. R5. Резистор 1МОм, корпус 0805
14. R2. Резистор подстроечный 3296W 100кОм
15. VT1. Полевой транзистор IRF3205SPBF в корпусе D2PAK
16. VT2-VT4. Транзисторы BC547BTA в корпусе SOT323 — 3шт
17. XS2. Клемма на два контакта с шагом выводов 5,08мм
18. XS1. Клемма на два контакта с шагом выводов 3,81мм
19. XS3. Клемма на три контакта с шагом выводов 3,81мм
20. XS4. Разъем программирования PLS-06
21. Разъем для подключения паяльника
22. Выключатель питания SWR-45 B-W(13-KN1-1)
23. Паяльник. О нем мы еще позже напишем
24. Детали из оргстекла для корпуса (ссылки на файлы для резки оргстекла в конце статьи)
25. Ручка энкодера. Можно купить ее, а можно напечатать на 3D-принтере. Файл для скачивания модели в конце статьи
26. Стойки. Их также можно напечатать, но можно использовать обычные втулки с отверстием 3мм и высотой 10мм
27. Винт М3х60 — 4шт
28. Гайка М3 — 8шт
29. Шайба М3 — 4шт
30. Шайба М3 увеличенная — 8шт
31. Шайба М3 гроверная — 8шт
32. Также для сборки потребуются монтажные провода, стяжки и термоусадочная трубка

Вот так выглядит набор всех деталей: