Паяльник на процессоре Arduino: изготовление своими руками

Основная плата

Обратите внимание наименование сенсорных площадок отличается от фото. Дело в том, что в связи с отказом от регулировки оборотов вентилятора, в коде я переназначил кнопку включения фена. В самом начале регулировка оборотов была реализована, но так как напряжение моего БП 20В (увеличил на 1В добавлением переменного резистора), а вентилятор на 24В, решил отказаться.

Сигнал с сенсорных кнопок TTP223 (включены в режиме переключателя Switch, на пин TOG подан 3.3В) считывается Arduino. Дисплей подключен через ограничительные резисторы для согласования 5В и 3.3В логики. Такое решение не совсем правильное, но уже работает несколько лет в разных устройствах.

Основная плата двухстороннего печатного монтажа. Металлизацию оставлял по максимуму, чтобы уменьшить влияние помех, а также для упрощения схемы сенсорных кнопок (для TTP223 требуется конденсатор по входу на землю для уменьшения чувствительности. Без него кнопка будет срабатывать просто при приближении пальца. Но так как у меня сделана сплошная металлизация этот конденсатор не требуется). Сделан вырез под дисплей.

На верхней стороне находятся площадки сенсорных кнопок, наклеена лицевая панель, припаивается дисплей. Площадки сенсорных кнопок и дисплей подключены к нижней стороне через перемычки тонким проводом. Типоразмер резисторов и конденсатора 0603.

На нижней стороне находится Arduino Pro mini и микросхемы сенсорных кнопок TTP223.

Описание папок в репозитории

• libraries — требуемые для компиляции прошивки библиотеки — закинуть в C://Program Files/Arduino/libraries
• src — код прошивки
• scheme — схемы подключения
• Readme_src — это вам не надо — это картинки, вставленные в README.md

Что дальше?

Планируется дорабатывать прошивку для повышения удобства работы, т. к. в этой версии, например, используется обработка энкодера без прерываний, которую я хочу в будующем доработать с помощью PCINT (Pin Change INTerrupts — прерывания на всех пинах микроконтроллера).

Плата усилителей

Схема паяльника состоит из дифференциального усилителя с резистивным мостом и полевого транзистора с обвязкой.

1. Для увеличения «полезного» диапазона выходного сигнала при низкоомном терморезисторе (в моем случае в китайской копии Hakko A1321 56 Ом при 25 градусах, для сравнения в 3д принтерах обычно стоит терморезистор сопротивлением 100 кОм при 25 градусах) применен резистивный мост и дифференциальный усилитель. Для уменьшения наводок параллельно терморезистору и в цепи обратной связи стоят конденсаторы. Данная схема нужна только для терморезистора, если в вашем паяльнике стоит термопара, то нужна схема усилителя аналогичной в схеме фена. Настройка не требуется. Только измерить сопротивление вашего терморезистора при 25 градусах и поменять при необходимости резистор 56Ом на измеренный.
2. Полевой транзистор был выпаян из материнской платы. Резистор 100 кОм нужен чтобы паяльник сам не включился от наводок если ардуина например отключится, заземляет затвор полевого транзистора. Резисторы по 220 Ом для ограничения тока заряда затвора.

Схема фена состоит из неинвертирующего усилителя и полевого транзистора.

1. Усилитель: типовая схема. Для уменьшения наводок параллельно термопаре и в цепи обратной связи стоят конденсаторы.
2. Обвязки у полевого транзистора ME9926 нет, это не случайно. Включение ничем не грозит, просто будет крутится вентилятор. Ограничения тока заряда затвора тоже нет, так как емкость затвора небольшая.

Типоразмер резисторов и конденсаторов 0603, за исключением резистора 56 Ом — 1206.

Настройка не требуется.

Нюансы: применение операционного усилителя LM321 (одноканальный аналог LM358) для дифферециального усилителя не является оптимальным, так как это не Rail-to-Rail операционный усилитель, и максимальная амплитуда на выходе будет ограничена 3.5-4 В при 5В питания и максимальная температура (при указанных на схеме номиналах) будет ограничена в районе 426 градусов.

Плата симисторного модуля

Схема стандартная с оптосимистором MOC3063. Так как MOC3063 сама определяет переход через ноль напряжения сети 220В, а нагрузка — нагреватель инерционный элемент, использовать фазовое управление нет смысла, как и дополнительных цепей контроля ноля.

Нюансы: можно немного упростить схему если применить симистор не требующий снабберной цепочки, у них так и указано snubberless.

Блок питания

Выбор был сделан по габаритным размерам и выходной мощности в первую очередь. Также я немного увеличил выходное напряжение до 20В. Можно было и 22В сделать, но при включении паяльника срабатывала защита БП.

Корпус

Корпус проектировался под мой БП, с учетом размеров плат и последующей печати на 3Д принтере. Металлический даже не планировался, приличный алюминиевый анодированный корпус дороговато и царапается, и куча других нюансов. А гнуть самому красиво не получится.

Разъемы:

1. Фен — «авиационный» GX16-8.

2. Паяльник — «авиационный» GX12-6.

На этом все.

P.S. Первую версию я сохранил в черновиках на память.

Детали для паяльной станции

Паяльная станция на ардуино собирается с использованием следующих радиодеталей:

• Плата с микроконтроллером модели arduino UNO R 3 на основе модуля ATmega328P;
• 3 энкодера для регулировки температуры жала паяльника, горячего воздуха и оборотов моторчика фена;
• Импульсный блок питания на 24 Вольта с выходной силой тока 3 Ампера;
• Понижающий преобразователь силы тока LM2596S;
• Разъемы GX16-5 и GX16-8;
• Паяльник от паяльных станций типа 852D , 853D, 878AD, 937D;
• Фен с насадками для формирования струй разогретого воздуха различной толщины;
• Небольшой жидкокристаллический черно-белый или светодиодный дисплей.

Для программирования платы необходим специальный дата-кабель.

Изготовление

Задача переноса тепла перекладывается на бесконтактные приборы, излучающие ИК-лучи.

При проектировании паяльной станции на базе Arduino приходится учитывать стандартные размеры печатных плат производителей электроники.

Инструменты и материалы

К паянным соединениям паяльной станции требуется отнестись с особым вниманием. В отличие от аппаратов, которые конструируются мастером своими руками по собственной схеме, паяльные станции на основе Arduino собираются из готовых узлов и модулей.

История

Мне давно хотелось сделать переносную паяльную станцию на аккумуляторе. Гугление выдавало то, что люди делают аккумуляторные паяльники по типу выжигателя (импульсные). Так как в трудные времена (когда после летних каникул я забыл паяльник в деревне) я паял детским выжигателем, что было ну очень неудобно, мне эта конструкция не понравилась.

И тут я решил узнать про паяльники от паяльных станций, про которые я слышал, что они очень быстро греются. И когда я пошел в магазин радиодеталей я купил первый попавшийся паяльник от станции «Lukey 702». Именно им я паяю постоянно и именно он подключается к моей станции.

Тогда мне улыбнулась удача — паяльник оказался на 24 вольта 50 ватт и он отличто работал от блока питания зарядника шуруповерта на 17 вольт. Я тогда уже знал про великое творение китайцев — повышающие модули. И когда у меня появился такой (был куплен для питания усилителя звука), я решил попробовать все 24 вольта с аккума от модели на 12 вольт. Паяльник разогрелся за считанные секунды. Тогда то и было положено начало этому проекту.

Материалы и компоненты

• Паяльник для паяльной станции Lukey 702 (Не брать с нагревателем Hakko!!!)

• Arduino NANO

• LCD1602

• Макетные платы (магазин радиодеталей, но лучше взять тут)

• Микросхема LM358 (магазин радиодеталей)

• Микросхема КР142ЕН5А (магазин радиодеталей)

• Транзистор IRF3205

• Мелкие компоненты — резисторы/конденсаторы/дроссели (перечислять не буду, есть на схемах, магазин радиодеталей)

• Энкодер (магазин радиодеталей, но дешевле взять модуль энкодера для Ардуино тут, например)

• Кнопка КМД 1-1 (советская, можно попробовать найти в магазине радиодеталей или на радиорынке, но можно поставить типо такой)

• Разъем 5.5 * 2.5 мама (магазин радиодеталей)

• Разъем DIN-5 мама папа (магазин радиодеталей)

• Колпачок на потенциометр (надо искать тот, у которого отверстие крепления полукруглое, а не круглое, т. к. это на энкодер, магазин радиодеталей)

• Радиаторы на силовой транзистор IRF3205 и на микросхему КР142ЕН5А (не обязательно, они не греются, у меня для фен-шуя))))

• Подстроечный резистор на 10 килоом (регулировка контрастности экрана, магазин радиодеталей)

• Неизвестное количество монтажного и силового провода (магазин радиодеталей, берите побольше, никогда не помешает)

• Корпус — фанера 3 мм, термоклей (для крышки, чтобы можно было оторвать, если что), клей ПВА или обычный Момент (для стенок)

Назначение устройства и органы управления

Собранная своими руками станция для пайки на базе микроконтроллеров Ардуино применяется для следующих операций:

• Пайка мелких радиодеталей – микросхем, диодов, резисторов, имеющих небольшую емкость керамических конденсаторов, тиристоров, полевых транзисторов;
• Демонтаж вышедших из строя деталей при их замене, удаление припоя со старых печатных плат.

Для контроля и регулировки температуры, включения фена, паяльника в самостоятельно собранном устройстве применяют энкодеры – поворотные датчики с функцией замыкания цепи (при нажатии на энкодере замыкается электрическая цепь, и происходит включение паяльника или фена).

Реже для регулировки температурного режима рабочих органов такого электроинструмента применяют резисторы с переменным сопротивлением и кнопки включения и отключения отдельных компонентов.

Обычные паяльники с регулятором температуры

Для регулирования температуры нагрева обычных паяльников существует простой и распространённый способ – подключить в цепь питания регулятор температуры, ограничивающий мощность, подаваемую на нагревательный элемент. Такие регуляторы устанавливаются на продукты довольно часто.

В своё время у меня была паяльная станция Weller с таким регулятором. И это было на самом деле очень удобно! Единственным недостатком такого способа является отсутствие замкнутого контура температурной обратной связи. В некоторых случаях температура паяльника будет меньше установленной регулятором, так как по мере пайки поглощающих тепло компонентов температура наконечника будет снижаться.

Чтобы компенсировать падение температуры, можно повернуть регулятор, но, стоит прекратить пайку, температура снова повысится. Время разогрева паяльника можно несколько уменьшить, если повернуть регулятор в крайнее (максимальное) положение, а после разогрева повернуть его обратно.

Цифровая паяльная станция

Я предпочитаю третий способ – самый любимый. Он довольно схож со способом использования паяльника с регулятором температуры, но при этом все действия выполняются автоматически с помощью PID-системы (системы с пропорционально-интегрально-дифференциальным регулятором).

Говоря простым языком, такая автоматизированная электронная система управления паяльной станцией «поворачивает» ручку регулятора температуры за вас. Если система обнаружит, что температура наконечника паяльника опустится ниже установленного значения, система повысит мощность до значения, необходимого для выработки тепла на наконечнике паяльника.

Если температура паяльника поднимется выше установленного значения, питание на паяльник перестанет подаваться, что приведёт к снижению температуры. С помощью такой системы ускоряется весь процесс пайки – система постоянно включает и отключает нагревательный элемент паяльника и, таким образом, поддерживает постоянную температуру на его наконечнике. Поэтому при использовании цифровых паяльных станций паяльник разогревается значительно быстрее.

Особенности

Если пытаться сделать паяльную станцию на базе Arduino, то первое, с чем сталкивается конструктор, это выбор платформы паяльника.

Особенности выбора паяльника

Для собираемой своими руками паяльной станции на основе микроконтроллеров ардуино необходим паяльник, отвечающий следующим требованиям:

• Наличие качественного несгораемого покрытия жала;
• Наличие в комплекте поставки паяльника 5 сменных наконечников для различных паечных работ;
• Конусовидная форма основного жала;
• Гибкий и надежный кабель с разъемом для подключения паяльника к корпусу;
• Удобная ручка с накладкой из несгораемого и не проскальзывающего в руке материала.

Еще одним немаловажным критерием выбора паяльника для такого самодельного устройства является наличие внутри качественной и надежной термопары, отвечающей за предоставление информации о температуре нагрева жала управляющей плате самодельного электроинструмента.

Особенности монтажа и проверки работы схемы

Собирают устройство по приведенной выше схеме, соединяя микроконтроллер с отдельной платой, на которой монтируют дисплей, энкодеры. Плату преобразователя силы тока размещают на блоке питания.

Для соединения платы ардуино с другими частями устройства применяют специальные провода различных цветов.

Проверку работоспособности самостоятельно собранного электроинструмента производят до установки его компонентов в корпус.

Прошивка для паяльной станции на arduino

Для программирования, применяемого при сборке устройства микроконтроллера, используется специальная среда разработки Arduino IDE. Совместимая со всеми операционными системами персональных компьютеров и ноутбуков она позволяет написать простую программу и при помощи установленного на плате загрузчика установить ее на микроконтроллер.

Для написания алгоритма работы процессора платы используют такие языки программирования, как C и С .

Изготовленное самостоятельно на основе различных микроконтроллеров устройство для пайки по своей надежности, набору функций и возможностей мало чем уступает, по себестоимости и вовсе превосходит заводские дорогостоящие аналоги. Собранный своими руками такой электроинструмент позволит его создателю приобрести очень ценный опыт по сборке подобного рода устройств.

Радиокот :: мини паяльная станция на жалах t12.

Схема подключения

Все указанные выше радиодетали используют для сборки паяльной станции по приведенной ниже элементарной схеме

Технические характеристики

Схема сборки, разводка печатной платы, код и файлы стандартной библиотеки шаблоновдоступны по ссылке.

Устройство и принцип действия

Основными составными частями такого самодельного электроинструмента для пайки радиодеталей являются следующие:

• Корпус;
• Рабочие органы электроинструмента – фен для бесконтактной пайки и паяльник;
• Плата с микроконтроллером;
• Светодиодный или жидкокристаллический дисплей;
• Разъемы для подключения рабочих органов к управляющей плате;
• Блок питания на 24 Вольта;
• Энкодеры для регулировки температурного режима рабочих органов электроинструмента;
• Сетевой кабель с вилкой.

Для удобства работы с таким устройством на корпусе должны быть специальные держатели рабочих органов.

Принцип работы такой паяльной станции следующий:

1. После подключения к сети и нажатия кнопки, включающей прибор, блок питания подает ток с небольшим напряжением на плату с микроконтроллером;
2. При помощи энкодеров устанавливается необходимое значение температуры;
3. Заранее запрограммированная («прошитая») плата на основе регулировок энкодера производит нагрев жала путем подачи на него напряжения в течение определенного времени;
4. Отключение нагрева производится по сигналу от установленной в паяльнике термопары.

Финишные работы

Например, очень необычно выглядят самодельные аппараты, собранные на базе старых автомобильных магнитол.

Как сделать паяльную стнцию на Arduino своими руками, смотрите далее.

Шаг 1. обычные и цифровые паяльники

Как и любой самодельщик, я взял за основу обычный паяльник. Эти паяльники отлично проявляют себя в работе, однако у них есть ряд недостатков. Любому домашнему мастеру, кто хоть однажды паял, известно, что нагрев таких паяльников занимает от 7 до 15 минут и только после этого их можно использовать по назначению.

После нагревания такие паяльники продолжают работать в максимальном температурном диапазоне. В некоторых случаях такие паяльники при длительном контакте с электронными компонентами могут их повредить. Я на своём опыте знаю, что, если неудачно дотронуться сильно разогретым наконечником паяльника до перфорированной макетной платы, можно повредить приклеенный на плату медный слой.

Шаг 11. разъём hakko 907.

У вас, как и у меня, может возникнуть проблема с 5-штырьковым DIN-разъёмом для паяльника Hakko. Штырьковый разъём можно вырезать из паяльника и заменить его на 4-штырьковый разъём (возможно, у вас такой имеется). У меня нашлась пара 5-штырьковых DIN-разъёмов, однако не та, которая используется на Hakko.

Шаг 12. подключение внешних компонентов

Такое подключение можно выполнить согласно принципиальной схеме (см. предыдущие шаги). Для дополнительной защиты я рекомендую добавить предохранитель в цепь от гнезда для подключения внешнего источника постоянного тока до платы. Я предохранитель не ставил, так как в моём блоке питания предохранитель уже имеется.

Шаг 13. программирование

ШАГИ:

1. Подключите программируемый контроллер Arduino к компьютеру.

2. Загрузите шаблон моей программы.

3. Внесите в шаблон необходимые изменения.

4. Для паяльников Hakko 907 я использовал стандартные значения.

5. После калибровки эти значения, возможно, придётся изменить.

6. Не забудьте установить библиотеки Wire.h и LiquidCrystal_I2C.h.

7. Tools > Boards > Arduino Nano.

8. Tools > Port > выбрать порт, к которому подключён контроллер Arduino.

9. Загрузить шаблон/программу.

Как работает код

Если система обнаружит, что температура наконечника паяльника опустится ниже установленного значения, система повысит мощность до значения, необходимого для выработки тепла на наконечнике паяльника. Если температура паяльника поднимется выше установленного значения, питание на паяльник перестанет подаваться, что приведёт к снижению температуры.

С помощью такой системы ускоряется весь процесс пайки – система постоянно включает и отключает нагревательный элемент паяльника и, таким образом, поддерживает постоянную температуру на его наконечнике. Поэтому при использовании цифровых паяльных станций паяльник разогревается значительно быстрее.

Контроль PID

В коде не используется техника PID. В первой версии я использовал старый PID-код, и он работает практически так же, как компараторная версия кода (в этом руководстве). Я остановился на более простой версии, так как с ней легче работать (настраивать, модифицировать и пр.). Я могу отправить по электронной почте версию PID, но она мало что изменит. Код Arduino (V1.0)

Шаг 14. отрегулируйте контрастность жк-дисплея и вставьте ручку потенциометра.

Если контроллер Arduino и 16×2 ЖК-дисплей ранее вами не использовались, первым делом нужно настроить подстроечный резистор контрастности ЖК-дисплея. После завершения настройки вставляется пластиковая ручка потенциометра контроля температуры.

Шаг 15. закройте корпус и включите устройство

Теперь можно закрепить заднюю панель корпуса. Но перед этим необходимо проверить правильность калибровки паяльной станции. В качестве источника питания можно использовать аккумуляторные батареи или любой источник питания с выпрямителем из моего списка рекомендаций по источникам питания.

Для получения максимальной производительности паяльной станции рекомендую использовать блок питания 24 В, 3 А. Таким блоком питания паяльной станции может быть импульсный источник питания в металлическом корпусе или, как вариант, зарядное устройство для ноутбука.

Если вы не хотите покупать новый источник питания, можно приобрести б/у. Зарядные устройства для ноутбуков, как правило, имеют номинал 18 В, 2,5 A. Они работают нормально, но время разогрева паяльника может достигать 37 с.Шаг 16. Бонус: как повысить теплопередачу.

Совет: для обеспечения лучшей теплопередачи я обычно наношу на наконечник паяльника Hakko 907 термопасту. Этот приём хорошо работает и значительно улучшает теплообмен! В течение первых 30 минут работы нужно не забывать обдувать наконечник воздухом, так как паста может вскипеть и начать выделять испарения.

Через 30 минут паста превратится в мелоообразное вещество. Со временем, когда нужно заменить наконечник, помните, что высушенная паста прилипнет к наконечнику и нагревательному элементу. Удалить мелоообразное вещество можно с помощью резинового молотка.

Шаг 17. станция готова к работе!

Я пользуюсь такой станцией уже почти 5 лет, и в этой статье рассказал о том, как изготовить её доработанную версию. Я внес небольшие усовершенствования в конструкцию, чтобы каждый, кого это заинтересовало, мог сделать то же самое. Интересно, получится ли у вас собрать такую станцию Hakko?

Узнайте, как прокачаться в других специальностях или освоить их с нуля:

Шаг 2. компоненты и материалы

В зависимости от того, где вы собираетесь купить компоненты станции, итоговая цена системы может оказаться разной (советую закупить компоненты на Aliexpress, так выйдет дешевле всего). Я ещё попробую выяснить, в каких именно интернет-магазинах можно приобрести самые дешёвые компоненты, и, возможно, внесу в ссылки некоторые изменения. Свои компоненты я приобрёл в местном магазине E-Gizmo Mechatronics Manila.Требуемые материалы:

• Паяльник Hakko 907 (аналог за 3 доллара).

• Программируемый контроллер Arduino Nano.

• Понижающий преобразователь (MP2303 производства D-SUN).

• Гнездовой 5-штырьковый DIN-разъём.

• Гнездо для подключения внешнего источника постоянного тока (2,1 мм).

• Источник питания 24 В, 3 A.

• ЖК-дисплей 16X2 I2C.

• Операционный усилитель LM358.

• МОП-транзистор IRLZ44N (я использовал IRLB4132, он лучше).

• Электролитический конденсатор 470 мкФ, 25 В.

• Сопротивление 470 Ом, 1/4 Вт.

• Сопротивление 2,7 кОм, 1/4 Вт.

• Сопротивление 3,3 кОм, 1/4 Вт.

• Сопротивление 10 кОм 1/4 Вт.

• Потенциометр 10 кОм.

ЗАМЕЧАНИЕ: на принципиальной схеме и печатной плате ошибочно указан транзистор IRFZ44N. Следует использовать транзистор IRLZ44N, это версия транзистора IRFZ44N логического уровня. В моей системе я использовал транзистор IRLB4132, так как его у нас легче купить.

Рекомендованные технические характеристики МОП-транзисторов:

• N-канальный МОП-транзистор логического уровня – МОП-транзисторы логического уровня можно непосредственно подключать к штыревому соединителю логической платы (цифровому штырьку Arduino). Поскольку напряжение насыщения затвора ниже обычных напряжений Vgs стандартных МОП-транзисторов, на МОП-транзисторе логического уровня предусмотрен затвор для подачи напряжений насыщения 5 или 3,3 В (Vgs). Некоторые производители не указывают это в технических характеристиках. Это отражено на кривой зависимости Vgs от Id.

• Значение Vds должно быть не менее 30 В – это предельное значение напряжения МОП-транзистора. Мы работаем на 24 В, и, в принципе, значения напряжения Vgs 24 В должно хватить, но обычно, чтобы обеспечить стабильную работу, добавляется некоторый запас. Стандартное значение напряжения Vgs для большинства МОП-транзисторов составляет 30 В. Допускается использование МОП-транзисторов с более высокими напряжениями Vgs, но только в том случае, если другие технические характеристики не выходят за пределы диапазона.

• Сопротивление Rds(on) 0,022 Ом (22 мОм): чем ниже, тем лучше. Rds(on) – это сопротивление, формируемое на контактах стока и истока МОП-транзистора в состоянии насыщения. Проще говоря, чем ниже значения сопротивления Rds(on), тем холоднее будет МОП-транзистор. При увеличении значения Rds(on) МОП-транзистор будет при работе нагреваться благодаря рассеиванию мощности из-за – хоть и небольшой, но всё-таки присутствующей – резистивности МОП-транзистора, даже если он находится в состоянии проводимости.

• Id не менее 3 А (я предлагаю более 20 А) – это максимальный ток, который может выдержать МОП-транзистор.

Шаг 3. проектирование

Внутри паяльника Hakko 907 находится нагревательный элемент, рядом с которым размещается датчик температуры. Оба этих элемента имеют керамическое покрытие. Нагревательный элемент представляет собой обычную спираль, генерирующую тепло при подаче питания.

Таинственный терморезистор Hakko

К сожалению, Hakko не приводит практически никаких данных о терморезисторе, установленном внутри нагревательных элементов. Для меня это много лет оставалось загадкой. Ещё в 2022 году я провёл небольшое лабораторное исследование, пытаясь узнать тепловые характеристики таинственного терморезистора.

Я прикрепил датчик температуры к наконечнику паяльника, подключил омметр к штырькам терморезистора и подал питание на нагревательный элемент с испытательного стенда. Увеличивая температуру паяльника, я фиксировал соответствующие сопротивления терморезистора.

В итоге у меня получился график, который оказался полезным при разработке электрической схемы. Потом я выяснил, что, возможно, этот терморезистор представляет собой терморезистор с положительным температурным коэффициентом сопротивления. Другими словами, по мере повышения температуры вблизи терморезистора сопротивление терморезистора также увеличивается.(При выполнении следующих шагов рекомендую сверяться с третьим рисунком.)

Делитель напряжения для датчика

Используется для получения полезного выхода с датчика температуры терморезистора. Мне пришлось подсоединить его с помощью делителя напряжения. Здесь повторяется та же история – технические характеристики этого таинственного датчика отсутствуют, поэтому я установил верхний резистор на делитель напряжения, чтобы ограничить максимальную мощность, рассеиваемую на датчике (я установил максимальное значение 50 мВт).

Теперь, когда на делителе напряжения появился верхний резистор, я вычислил максимальное выходное напряжение при максимальной рабочей температуре. Напряжение на выходе делителя напряжения составило приблизительно 1,6 В. Затем я попытался решить проблему совместимости АЦП для 10-разрядного программируемого контроллера Arduino Nano и в итоге обнаружил, что не могу подключить датчик делителя напряжения напрямую, так как значения получаются слишком малыми, и они могут оказаться недостаточными для получения нужного результата.

Операционный усилитель

Чтобы избавиться от возможной проблемы, связанной с пропуском температурных значений, я использовал операционный усилитель, усиливающий низкое пиковое значение выходного напряжения делителя напряжения (1,6 В). Расчёты, представленные на третьем рисунке, устанавливают требуемое минимальное значение коэффициента усиления и значение коэффициента усиления, выбранное мной для рабочей системы.

Я не стал доводить коэффициент усиления до значения, при котором 1,6 В на выходе делителя напряжения превращались бы в 5 В опорного напряжения АЦП в Arduino, так как мне хотелось обеспечить определённый запас, если другие паяльники Hakko, подключаемые к делителю напряжения, будут выдавать напряжения выше 1,6 В (что может привести к нелинейным искажениям).

Шаг 4. принципиальная схема

В качестве коммутационного устройства для регулирования напряжения методом широтно-импульсной модуляции в проекте используется простой N-канальный МОП-транзистор логического уровня. Он выступает в качестве цифрового переключателя, подающего питание на нагревательный элемент.

Нереверсивный операционный усилитель (LM358) используется для усиления очень малых напряжений, выдаваемых терморезистором делителя напряжения. В качестве регулятора температуры используется потенциометр 10 кОм, а светодиодный индикатор представляет собой обычный индикатор, который я подключил и запрограммировал таким образом, чтобы он отображал состояние активности нагревательного элемента.

Шаг 6. калибровка понижающего преобразователя.

Поскольку большинство клонов программируемого контроллера Arduino Nano способны принимать входное напряжение не более 15 В (более высокое напряжение может вывести из строя пятивольтовый регулятор AMS1117), а нагревательному элементу для оптимальной работы требуется напряжение 24 В, для совместной работы обоих этих компонентов я ввёл в схему понижающий преобразователь.

Шаги:

1. Установите напряжение на источнике питания 24 В.

2. Подключите источник питания ко входу понижающего преобразователя.

3. С помощью мультиметра отслеживайте напряжение на выходе понижающего преобразователя.

4. Отрегулируйте подстроечный резистор до значения напряжения на выходе 6,5 В.

5. Для обеспечения более высокой стабильности можно установить значение 7 В.

Шаг 7. сборка системы

Для сборки системы воспользуйтесь принципиальной схемой или схемой размещения компонентов (см. предыдущие этапы).