Паяльник Handskit с функцией сна, микроконтроллерной стабилизацией и компенсацией температуры / Инструменты / iXBT Live

Что имеет смысл переделать в контроллере

1) Контроллер греется. Не фатально, но больше желаемого. Причем главным образом его греет даже не силовая часть, а стабилизатор на 5В. Измерения показали, что ток по 5В составляет порядка 30 мА. 19В падения при 30 мА дает примерно 0.6Вт постоянного нагрева.

Из них на резисторе (120Ом) выделяется порядка 0.1Вт и еще 0.5Вт — на самом стабилизаторе. Потребление остальной схемы можно игнорировать — всего 0.15Вт, из которой заметная часть тратится на индикатор. Но плата маленькая и поставить step-down просто некуда — если только на отдельной платке.

2) Силовой ключ с большим (относительно большим!) сопротивлением. Применение ключа с сопротивлением 0.05 Ом сняло бы все проблемы его нагрева и добавило бы около ватта мощности нагревателю картриджа. Но корпус был бы уже не 2х миллиметровый dpak, а минимум на размер больше. Или вообще переделать управление на n-канал.

3) Перенос ntc в ручку. Но тогда имеет смысл перенести туда и микроконтроллер, и силовой ключ и опорное напряжение.

4) Расширение функциональности прошивки (несколько наборов параметров ПИД для разных жал и т.п.). Теоретически возможно, но лично мне проще (и дешевле!) заново слепить на каком-нибудь младшем stm32, чем утаптывать в существующую память.

В результате имеем замечательную ситуацию — переделывать можно много чего, но практически любая переделка требует выкинуть старую плату и сделать новую. Либо не трогать, к чему я и склоняюсь пока.

Quecoo sh72

Мощность

Одна из важных характеристик паяльника — максимальная мощность нагревателя. Оценить ее можно следующим образом:

1) Имеем напряжение 24В

2) Имеем жало Т12. Измеренное мной сопротивление жала в холодном состоянии составляет чуть более 8 Ом. У меня получилось 8.4, но я не берусь утверждать, что погрешность измерения менее 0.1 Ома. Предположим, что реальное сопротивление никак не менее 8.3 Ома.

3) Сопротивление ключа STD10PF06 в открытом состоянии (по даташиту) — не более 0.2 Ома, типовое — 0.18

4) Дополнительно нужно учесть сопротивление 3х метров провода (2×1.5) и разъема.

Итоговое сопротивление цепи в холодном состоянии составляет не менее 8.7 Ома, что дает предельный ток в 2.76А. С учетом падения на ключе, проводах и разъеме, напряжением на самом нагревателе будет около 23В, что даст мощность порядка 64 Вт. Причем это предельная мощность в холодном состоянии и без учета скважности.

Но не стоит особо расстраиваться — 64 Вт это весьма много. А учитывая конструкцию жала — достаточно для большинства случаев. Проверяя работоспособность в режиме постоянного нагрева, я помещал кончик жала в кружку с водой — вода вокруг жала кипела и пАрила весьма бодро.

Но вот попытка экономии с использованием БП от ноутбука имеет очень сомнительную эффективность — внешне незначительное снижение напряжения, приводит к потере трети мощности: вместо 64 Вт останется порядка 40. Стоит ли этого экономия $6?

Если наоборот, попытаться выжать из паяльника заявленные 70Вт, есть два пути:1) Немного увеличить напряжение БП. Достаточно увеличить всего на 1В.2) Уменьшить сопротивление цепи. Почти единственный вариант, как немного уменьшить сопротивление цепи — заменить ключевой транзистор.

К сожалению, практически все p-канальные транзисторы в используемом корпусе и на требуемое напряжение (на 30В я не рискнул бы ставить — запас будет минимален) имеют сходные Rdson. А так было бы вдвойне замечательно — заодно меньше бы грелась плата контроллера. Сейчас в режиме максимального разогрева на ключевом транзисторе выделяется около ватта.

Обзор конструкции

Дальнейшие выкладки будут во многом связаны со схемотехникой контроллера. Для понимания его работы точная схема не обязательно, вполне достаточно рассмотреть основные компоненты:

2) Стабилизатор на 5В, состоящий из 7805 и мощного резистора для уменьшения тепловыделения(?) на 7805, сопротивлением 120-330 Ом (на разных платах разное). Решение в высшей степени бюджетное и тепловыделяющее.

3) Силовой транзистор STD10PF06 с обвязкой. Работает в ключевом режиме на низкой частоте. Ничего выдающегося, старый.

4) Усилитель напряжения термопары. Подстроечный резистор регулирует его усиление. Имеет защиту на входе (от 24В) и подключен на один из входов АЦП МК.

5) Источник опорного напряжения на TL431. Подключен на один из входов АЦП МК.

6) Датчик температуры платы. Также подключен к АЦП.

7) Индиктор. Подключен к МК, работает в режиме динамической индикации. Подозреваю, что один из основных потребителей 5В

8) Ручка управления. Вращение регулирует температуру (и другие параметры). Линия кнопки в очень многих моделях не запаяна или разрезана. Если соединить, то позволяет настраивать дополнительные параметры.

Как несложно заметить, все функционирование определяется микроконтроллером. Почему китайцы ставят именно такой — мне неизвестно, он не сильно дешевый (около $1, если брать несколько штук) и впритык по ресурсам. В типовой китайской прошивке остаются свободными буквально десяток байт памяти программ. Сама прошивка написана на С или чем-то аналогичном (там видны явные хвосты библиотеки).

Паяльник handskit с функцией сна, микроконтроллерной стабилизацией и компенсацией температуры / инструменты / ixbt live

Залог хороших результатов в любой работе – это знания, опыт и конечно же хороший инструмент. Пайка не исключение и сегодня рассмотрим недорогой, компактный и удобный паяльник Handskit-927 мощностью 90 Вт с цифровой регулировкой температуры и термостабилизацией, цифровым дисплеем, функцией сна и термокомпенсацией.

Бренд/модель: Handskit-927
Мощность: 90 Вт
Питание: AC 220 В 50-60 Гц
Диапазон температур: 180-480 ℃
Температурная стабильность: около 2 ℃
Диапазон калибровки температуры:  99 ℃
Единица измерения температуры: ℃ / F
Нагреватель: керамический PTC
Спящий режим: автоматически через 15 минут
Дисплей: LED

Картонная фирменная упаковка с изображением паяльника содержит информацию о характеристиках паяльника и производителе. Напряжение питания актуализировано наклейкой на коробке – 220 Вольт, но есть версия и на 110.

За свои деньги покупатель получает не просто паяльник с инструкцией, а еще и набор принадлежностей – подставку с губкой для чистки жала, защитный кожух, набор жал 900-й серии и тубу с припоем.

Подставка простенькая, но сложностей тут и не требуется. Опору из стальной проволоки для приведения в рабочее состояние нужно переставить в соседние пазы, а конец спирали припоя можно продеть в отверстие в крышке для удобного использования.

Дополнительных жал в комплекте пять. Это широко распространенные жала 900-й серии и наиболее востребованные в повсеместной практике. Если их будет недостаточно, то всегда можно купить хоть онлайн, хоть оффлайн.

Внешние диаметры жал колеблются в диапазоне 6-6,2 мм, глубина 24,9-25,5 мм, внутренние диаметры 4,5-4,6 мм. Жала не гильзованные, из желтого сплава. Даже если они и выгорят со временем, всегда можно купить что-то получше, это расходники.

Сетевой шнур паяльника длиной 1,5 метра средней жесткости входит в ручку через рукав, предохраняющий шнур от изломов, вилка европейская.

Конусообразная рукоятка паяльника сделана из пластика, на ней нет противоскользящей силиконовой рубашки, но по бокам выбраны площадки для пальцев и хват получается вполне удобный. На лицевой стороне рукоятки указано наименование бренда. Центральная кнопка служит для включения, выключения паяльника. Кнопками – и регулируем и калибруем температуру. При обычном, скажем так карандашном хвате, кнопки и табло цифрового дисплея не закрываются рукой, а случайные переключения практически исключены.

На обратной стороне имеется этикетка с наименованием модели, производителя и мощностью паяльника. Под нею скрывается один из пяти саморезов, скрепляющих корпус. На этот раз мы без разборки не обойдемся – нам нужно убедиться в наличии нормального термоконтроля.

В широкой части диаметр рукоятки 25,5 мм, расстояние между площадками для пальцев 21 мм. В целом держать паяльник удобно, дискомфорта нет.

Всего имеем шесть жал и одно из них уже установлено в паяльник. Гильза, крепящая жало, имеет отверстия для вентиляции, облегчающие температурный режим жала и нагревательного элемента. Фиксируется гильза, и соответственно жало, ребристой гайкой.

В передней части рукоятки можно заметить крупную резьбу на пластиковом фланце. На нее накручивается защитный чехол, предохраняющий жало и их крепление во время хранения или выезда на «полевые» работы.

Смена жал не вызывает затруднений.  Сняв кожух и жало видим керамический нагревательный элемент с характерными круговой и продольной бороздками. Внутренняя гильза, прикрывающая нижнюю часть нагревательного элемента, обычно съемная, тут плотно впрессована во фланец с гайкой.

Вылет нагревательного элемента составляет 21,1 мм, и учитывая глубину жал 24,9-25,5 мм, нагревательному элементу продольная деформация при нагреве и разрушение не грозят.

Неплотное крепление жал в Handskit-927 исключается приличным зазором между фланцем с резьбой и внешним кожухом. Жало опирается на неподвижную внутреннюю гильзу, накрывается внешним кожухом, а он притягивается гайкой, и вся конструкция надежно фиксируется. Т.е. какие-либо физические повреждения нагревательного элемента исключены.

Внутри видим симистор BT137-800 и действительно микроконтроллер. Флюс не отмыт, но на работоспособность не влияет и является повсеместным явлением. Тут же можно увидеть четыре пятачка пайки выводов нагревательного элемента.

Выводы хорошо заметны с другой стороны платы и термоконтроль тут не фейк – два вывода для нагрева, два для контроля температуры. Рядом установлен датчик наклона или вибрации. Он то и отвечает за функцию сна паяльника. Есть в схеме и предохранитель на 2 Ампера.

Включение Handskit-927 в розетку еще не означает его нагрев. Жало холодное, а на табло светится надпись OFF. Для включения нагрева нужно зажать центральную кнопку на 3 секунды и паяльник начнет быстро набирать температуру. Предустановленным значением были 350 градусов. Нагрев происходит за каких-то 10-15 секунд и температура поддерживается схемой контроля.

Температура регулируется кнопками плюс, минус с шагом в один градус. Делать это можно одиночными нажатиями кнопок или длительным удержанием, тогда цифры на индикаторе начинают меняться быстрее. Отрегулировать температуру можно в диапазоне 180-480 градусов Цельсия. Температура может отображаться и в градусах Фаренгейта. Для смены единиц измерения нужно зажать кнопки плюс и минус когда паяльник выключен и на табло светятся символы OFF и кнопками плюс, минус выбрать нужный. Выбранное паяльник запомнит автоматически.

Заявленная мощность паяльника является усредненной и в момент включения достигает почти 220 Вт и начинает быстро снижаться. Нагревшись паяльник потребляет При поддержании температуры колеблется в районе 25-75 Вт. В общем, все верно, 90 Вт постоянно тут никому не нужны, нагрев происходит дозированно, а для быстрого достижения требуемой температуры паяльник приспособлен.

Еще одной полезной функцией паяльника является калибровка температуры. Далеко не всегда число на индикаторах паяльников отображает действительное значение температуры. Встречал это не раз и обозреваемый паяльник не стал исключением, но калибровка есть, всегда можно проверить и провести настройку на  99 градусов.

Так при сравнении разница составила 26 градусов.

Для входа в режим компенсации нужно вынуть вилку паяльника из розетки, зажать кнопки плюс и минус, и включить вилку в розетку. Теперь кнопками можно ввести поправку на 25 градусов и результаты измерений совпадают, значит температура откалибрована.

Крайне полезной функцией паяльника является функция сна. Во-первых, она не даст зря расходовать ресурс нагревательного элемента и жал, во-вторых сказывается на расходе электроэнергии. И на конец, в-третьих – с нею безопаснее. Мало ли по какой причине можно отвлечься от работы и забыть выключить паяльник. Не страшно, он выключится сам. Для активации,  когда паяльник находится в режиме OFF, нужно зажать кнопку плюс (ON сон) или минус (OFF сон) для ее отключения,

Теперь, если паяльник не трогать 15 минут, он уходит в сон и прекращает поддерживать заданную температуру. На экране при этом светятся три черточки. Но стоит встряхнуть паяльник, как сразу же начнется, нагрев до ранее заданной температуры.

Паяльник не дорогой, но сделан хорошо и оснащен полезными функциями. Для любительского, домашнего или нечастого профессионального пользования вполне подходит. Зачастую, когда стоит задача приобретения паяльника, некоторые останавливаются на дешевом хорошо известном варианте «с синей ручкой». Потом начинаются муки и доработка напильником, но результат все равно печальный.

Зачем, когда есть нормальный паяльник? Чуть дороже, но гораздо лучше.

Handskit-927 однозначно достойный вариант паяльника и стоит своих денег. Здесь нормальная эргономика и не греется ручка. В комплекте шесть жал 900-й серии для разных случаев. Паяльник имеет полноценный термоконтроль, точную регулировку и калибровку температуры. Функция сна делает Handskit-927 более безопасным в отличии от других паяльников, не оснащенных такой возможностью.

Актуальная цена на АлиЭкспресс – 19,19 $

Цена с купоном BG1737759 в магазине Banggood – 15,88 $

Точность/стабильность поддержания температуры

Кроме мощности, не менее важна стабильность поддержания температуры. Причем лично для меня стабильность даже важнее точности, поскольку если значение на индикаторе можно и опытным путем подобрать — обычно я так и делаю (и не очень важно, что при выставке 300 градусов реально на жале — 290), то вот нестабильность таким образом не побороть. Впрочем, по ощущениям, стабильность поддержания температуры на T12 заметно лучше, чем на жалах 900-й серии.

Часть 1 — конструкция

После макетной проверки работоспособности, встал вопрос о выборе конструкции.

Имелся почти подходящий блок питания (24v 65W), высотой практически 1:1 с платой управления, чуть уже ее и длиной около 100мм. Учитывая, что этот блок питания питал какую-то сдохшую (не по его вине!) связную и не дешевую lucent-овскую железку, а в его выходном выпрямителе стоят две диодные сборки на суммарные 40А, я решил, что он не сильно хуже распространенного здесь китайца на 6A. Заодно и валяться не будет.

Тестовая проверка на проверенном временем эквиваленте нагрузки (ПЭВ-100, выкручен на примерно 8 Ом)

показала, что БП практически не греется — за минут 5 работы ключевой транзистор, несмотря на свой изолированный корпус, нагрелся градусов до 40 (чуть теплый), диоды потеплее (но руку не обжигает, держать вполне комфортно), а напряжение по прежнему 24 вольта с копейками.

В результате минимальные габариты были определены (БП плата управления), следующим этапом шел корпус.

Поскольку одним из требований была портативность, вплоть до возможность распихать по карманам, вариант с готовыми корпусами отпал. Доступные универсальные пластмассовые корпуса совсем не годились по размерам, китайские алюминиевые корпуса под T12 для карманов куртки тоже великоваты, да и ждать еще месяц не хотелось.

Вариант с «напечатанным» корпусом не проходил — ни прочности, ни теплостойкости. Прикинув возможности и вспомнив пионерскую молодость, решил сделать из древнего одностороннего фольгированного стеклотекстолита, валяющегося еще со времён СССP. Толстенная фольга (микрометр на тщательно разглаженном кусочке показал 0.2мм!) все равно не позволяла травить дорожки тоньше миллиметра из-за бокового подтравливания, а для корпуса — самое то.

Но лень вкупе с нежеланием пылить категорически не одобрила распиловку ножовкой или резаком. После прикидки имеющихся технологических возможностей, решил попробовать вариант распиловки текстолита на электрическом плиткорезе. Как оказалось — в высшей степени удобный вариант.

Диск режет стеклотекстолит без всяких усилий, кромка получается практически идеальная (с резаком, ножовкой или лобзиком даже не сравнить), ширина по длине реза тоже одинаковая. И, что немаловажно, вся пыль остается в воде. Понятно, что если нужно отпилить один маленький кусочек, то разворачивать плиткорез слишком долго. Но даже на этот маленький корпус нужно было под метр реза.

Далее был спаян корпус с двумя отделениями — одно под блок питания, второе для платы управления. Первоначально, я не планировал разделение. Но, как и при сварке, припаянные в угол пластины при остывании стремятся уменьшить угол и дополнительная перепонка очень полезна.

Передняя панель согнута из алюминия в форме буквы П. В верхнем и нижнем отгибе нарезана резьба для фиксации в корпусе.

В результате получился такое (с устройством я до сих пор «играюсь», поэтому покраска пока очень черновая, из остатков старого балончика и без шлифовки):

Габаритные размеры самого корпуса — 73 (ширина) x 120 (длина) x 29 (высота). Ширину и высоту сделать меньше нельзя, т.к. размеры платы управления 69 x 25, да и найти более короткий блок питания тоже не просто.

Сзади установлен соединитель под стандартный электропровод и выключатель:

К сожалению, черного микровыключателя в хламе не оказалось, надо будет заказать. С другой стороны — белый заметнее. А вот соединитель я специально ставил стандартным — это позволяет в большинстве случаев не брать с собой дополнительный провод. В отличие от варианта с ноутбучной розеткой.

Вид снизу:

Черный изолятор из резиноподобного материала остался от исходного блока питания. Он довольно толстый (чуть меньше миллиметра), теплостойкий и очень плохо режется (отсюда и грубый вырез для пластиковой распорки — чуть-чуть не влезало). По ощущениям — как асбест, пропитанный резиной.

Слева от блока питания — радиатор выпрямителя, справа — ключевого транзистора. В оригинальном БП радиатором была тонкая полоска алюминия. Я решил «усугубить» на всякий случай. Оба радиатора изолированы от электроники, поэтому могут свободно прилегать к медным поверхностям корпуса.

На перепонке смонтирован дополнительный радиатор для платы управления, контакт с d-pak корпусами обеспечивается термопрокладкой. Пользы не много, но все лучше воздуха. Что бы исключить замыкание, пришлось чуть обкусить выступающие контакты «авиационного» разъема.

Для наглядности — паяльник рядом с корпусом:

Результат:1) Паяльник работает примерно как заявлено и вполне помещается в карманах куртки.2) В старом хламе утилизированы и более не валяются: блок питания, кусок стеклотекстолита 40-летней давности, балончик с нитроэмалью 1987 года выпуска, микровыключатель и небольшой кусок алюминия.

Разумеется, с точки зрения экономической целесообразности существенно проще купить готовый корпус. Пусть материалы были и практически бесплатны, но «время-деньги». Просто в моем списке задач вообще не фигурировала задача «сделать дешевле».

Часть 2 — заметки о функционировании

Как можно заметить, в первой части я вообще не упомянул о том, как все это работает. Мне показалось целесообразным не смешивать описание своей личной конструкции (довольно «колхозно-самопальной» на мой взгляд) и функционирование контроллера, который идентичен или похож у многих.

В качестве некоторого предварительного предупреждения хочу сказать:1) Разные контроллеры имеют несколько разную схемотехнику. Даже у внешне одинаковых плат могут быть немножко отличающиеся компоненты. Т.к. у меня имеется только одно мое конкретное устройство, я никак не могу гарантировать совпадение с другими.2)

Прошивка контроллера, которую я анализировал, не единственная имеющаяся. Она распространенная, но у Вас может стоять другая прошивка, функционирующая другим образом. 3) Я нисколько не претендую на лавры первооткрывателя. Многие моменты уже были ранее освещены другими обозревателями.4)

Заключение

C другой стороны, имеющийся контроллер и отсутствие средств автоматической идентификации конкретного типа жала усложняет работу с T12. Ну что мешало Hakko засунуть какой-нибудь идентифицирующий резистор/диод/чип внутрь картриджа? Было бы идеально, если в контроллере имелось несколько слотов под индивидуальные настройки жал (хотя-бы штуки 4) и при смене жала он автоматом загружал нужные.

А в существующей системе можно как максимум сделать ручной выбор жала. Прикидывая объем работ понимаешь, что овчинка не стоит выделки. Да и картриджи по стоимости соизмеримы с целой паяльной станцией (если не брать китай по $5). Да, разумеется можно экспериментально вывести таблицу поправок температур и приклеить табличку на крышку.

Если отбросить мысли-мечты, то выходит следующее:1) Если паяльной станции нет, но хочется — лучше забыть про 900 и брать T12. 2) Если нужно дешево и точные режимы пайки не сильно нужны — лучше взять простой паяльник с регулировкой мощности.3) Если паяльная станция на 900х уже есть, то достаточно T12-К — универсальность и портативность получилась на высоте.

Лично я покупкой доволен, но и заменять все имеющиеся 900-е жала на T12 пока не планирую.

Это первый мой обзор, поэтому заранее приношу извинения за возможные шероховатости.