Simple Solder MK936. Паяльная станция для тех, кто хочет сам / Хабр

Всем привет! Как-то я затронул тему паяльной станции на Arduino и сразу меня завалили вопросами (как/где/когда). Учитывая массовость запросов, я решил написать обзор простой паяльной станции (только паяльник) на базе Arduino.

Почему Arduino? Ведь существует уйма контроллеров быстрее и дешевле. В таких случаях я обычно отвечаю: — Дёшево, практично, быстро.

Действительно, ведь Arduino Pro Mini сейчас стоит 1,63$ за 1 шт (недавно прислали), а atmega8 стоит 1$ (оптовая цена). Получается, что плата Pro Mini с обвесом (кварц, конденсаторы, стабилизаторы) стоит не так-то и дорого, плюс ко всему экономит время. Также время очень сильно экономит IDE-оболочка для Arduino, легко и быстро в ней справляется даже школьник. Учитывая популярность и дешевизну я решил собрать именно на Arduino.

Для создания паяльной станции нам первым делом нужна ручка паяльной станции, зачастую это китайские станции типа 907 A1322 939.

Начнём
Характеристики ручки:

Напряжение: 24V DC
Мощность: 50W (60W)
Температура: 200℃~ 480℃

Для управления ручкой паяльника нам первым делом нужно снимать данные с датчика температуры, в этом нам поможет LM358N. Эта схема уже работает у меня почти 2 года.

Далее нам нужно управлять(включать и выключать) нагревательный элемент паяльника, в этом на поможет импульсный транзистор IRFZ44. Его подключение очень простое:

Хочу обратить Ваше внимание на будущий режим работы нагревательного элемента. Его мы будем включать в три этапа путём ШИМ-модуляции. При старте программы будет включаться почти максимальная мощность (скважность 90%), при приближении к заданной температуре мощность понижается (скважность 35-45%), и при минимальной разнице между текущей и заданной температуры мощность держится на минимуме (скважность 30-35%). Таким образом мы устраняем инерцию перегрева. Повторюсь, паяльная станция стабильно работает почти 2 года, и термоэлемент не находится в постоянной предельной нагрузке (что продлевает его жизнь). Все настройки в программе можно отредактировать.

Подключать ручку нужно по схеме:

Обратите внимание, разъём на панели станции, а не на ручке.

Очень настаиваю: проверяйте ручки перед пуском, раскрутите и проверьте целостность нагревательного элемента, а также правильность распайки проводов на разъёме.

Далее нам нужен контроллер. Для демонстрации я выбрал Arduino Uno – как самый популярный и удобный. Заметьте, что паяльную станцию я делаю блочной и это даёт возможность самому выбрать контроллер. Также нам нужны две кнопки подтянутые к 5В сопротивлениям 10кОм и 7-ми сегментный индикатор на три разряда. Выводы сегментов я подключил через сопротивления 100 Ом.

ANODES:
D0 — a
D1 — b
D2 — c
D3 — d
D4 — e
D5 — f
D6 — g
D7 — dp (точка)

CATHODES:
D8 — cathode 3
D9 — cathode 2
D10 — cathode 1

Хочу также заметить, что кнопки мы сажаем на аналоговые пины 3 и 2. И в программе я их опрашиваю как аналог. Сделал я это для того, чтобы не вводить в заблуждение молодое поколение. Не каждый знает где найти пин 14, 15 и 16. А учитывая, что скорости достаточно и памяти в контроллере много, то так будет проще.

Давайте посмотри что получилось:

Вы можете заметить пустую панельку возле индикатора, это заготовка под LM358N, просто аналог KA358 показал плохие результаты в работе. Поэтому я воспользовался блоком термодатчиков на LM358N для паяльной станции с феном.

Далее необходимо выбрать источник питания. Я взял блок питания от какого-то ноутбука на 22V 3А, его хватает с запасом. Потребление при старте паяльника 1,5 А а при поддержке температуры 0,5А. Поэтому выбирайте себе подходящий блок питания, желательно 24V DC 2A.

На фото выше видно жмут проводов и многих это пугает. Поймите, это демо, вариант под любой контроллер, станцию можно собрать и компактно, к примеру:

Это наглядный пример для реализации Вашего проекта паяльной станции. Видео, которое наглядно поможет понять Вам как собрать самому:

Вот тест программы, писал под версией IDE 1.5.2. Учтите всё вышесказанное и сильно не критикуйте (программу пытался написать просто и доступно).

/*

 // 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();     
 }

}

Очень надеюсь, что Вам это как-то поможет в создании своего проекта.

Цифровая паяльная станция.

Состав: ATmega8, LM358, IRFZ44, 7805, мост, 13 резисторов, один потенциометр, 2 электролита, 4 конденсатора, трехразрядный светодиодный семисегментный индикатор, пять кнопок. Все размещается на двух платах размерами 60х70мм и 60х50мм, расположенных под углом 90гр.

Паяльник приобрел от паяльных станций…

Паяльник имеет керамический нагреватель и встроенную термопару.
Распиновка разъема паяльника для ZD-929:

Функционал:
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 спит, после нажатия кнопки — включается установка из первой ячейки памяти. При первом включении температуры в памяти 250, 300, 350гр. На индикаторе моргает установленная температура, затем бежит и потом горит температура жала с точностью до 1 гр в реальном времени (после нагревания иногда забегает на 1-2 гр вперед, потом стабилизируется и изредка поскакивает на -1гр). Через 1 час после последней манипуляции с кнопками засыпает и остывает (защита от забывания выключить). Если температура более 400гр, 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).

Схема устройства:

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 — 7805

Для схемы:

1. Трансформатор и диодный мост выбирается исходя из напряжения питания и мощности используемого паяльника. У меня это 24 В / 48 Вт. Для получения 5 В используется линейный стабилизатор 7805. Или необходим трансформатор с отдельной обмоткой для питания цифровой части с напряжением 8-9 В. Я надыбал БП от какого-то старого брендового компа — ДЕЛЬТАПОВЕР, импульсник, 18 вольт, 3 ампера, размер как две пачки сигарет, работает отлично, даже без кулера.

2. Полевой транзистор на выходе ШИМ — любой подходящий (у меня стоит IRFZ44).

3. LED первый попавшийся в радиомагазине, разочаровался, когда дома прозвонил и узнал, что внутри сегменты знаков не запараллелены, поэтому плата усложнилась. Имеет маркировку на боку «BT-C512RD», светит зеленым. Можно использовать любой индикатор или три с соответствующей корректировкой платы, а если анод общий, то и прошивки- /вариант прошивки ниже/.

4. Бипер со встроенным генератором, подключается к 14 ноге меги, — к минусу питания (на схеме и плате нету, т.к. придумал позже).

5. Назначение кнопок:
S1: Вкл / -10гр.С
S2: 10гр.С
S3: Память 1
S4: Память 2
S5: Память 3
Прошивку контроллера можно осуществить на внешнем программаторе, контроллер установлен на розетке, с «J-tag-ом» заморачиваться не стал. При прошивке включается внутренний 8МГц RC-генератор кристалла, в AVR значение бита «установлен» соответствует логическому нулю, в Пони-Прог это выглядит так:

Теперь по поводу прошивок. Из всех имевших место в ходе разработки актуальны 2 финальных варианта:

1. Для LED с общий катод.
2. Для LED с общий анод.

Это моя законченная конструкция: