Термовоздушная паяльная станция на Ардуино — Сделай своими руками

Propaiku.ru — простая цифровая паяльная станция

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.

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.

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.

Паяльная станция на arduino своими руками

Показания на экране паяльной станции в различных ситуациях

Фен и паяльник не подключены к разъемам.

Фен и паяльник подключены к разъемам, выключены.

Фен и паяльник подключены к разъемам, выключены после работы.температура термопар больше 50 C

Фен и паяльник включены.

Паяльник включен. Фен выставлен на максимальную температуру, обороты вентилятора фена на минимум.Сработка защиты фена

Предистория

Собрали мы с друзьями паяльные станции на несколько человек.
Описание и схема паяльной станции на arduino.

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.

Скетч для паяльной станции.

#define Gerkon 1 // 1 вкл. геркон 0 выкл
#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>

//LiquidCrystal_I2C lcd(0x3F, 16, 2); //Адрес экрана
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);

int pinSolderOut = 5;  // Выход для паяльника
int pinSolderIn = A0;  // Потенциометр паяльника
int pinSolderTCouple = A7;  // Термопара паяльника
int pinSolderButton = 13;  // Кнопка вкл. и выкл. паяльника

int pinHotAirOut = 6;  // Выход для фена
int pinHotAirIn = A1;  // Потенциометр фена
int pinHotAirTCouple = A6;  // Термопара фена
int pinHotAirCoolerOut = 9;  // Выход для вентилятора фена ( PWM )
int pinHotAirCoolerIn = A2;  // Потенциометр вентилятора фена
int pinHotAirButton = 2;  // Кнопка вкл.и выкл. фена
int pinGerkon = A3; // Геркон фена 28ая нога
int pinRele = 3; //На управление реле(13я нога меги)
int work_fen = 0; //правление феном
int SolderInAverage[10] = {0,0,0,0,0,0,0,0,0,0};
int HotAirInAverage[10] = {0,0,0,0,0,0,0,0,0,0};
int SolderTCoupleAverage[10] = {0,0,0,0,0,0,0,0,0,0};
int HotAirTCoupleAverage[10] = {0,0,0,0,0,0,0,0,0,0};
int count_aver=10; //Количество значений для среднего
int Cooler = 1;
int Cooler_ON = 2;

byte f0[8] = { 0b00000, 0b00000, 0b11001, 0b01011, 0b00100, 0b11010, 0b10011, 0b00000 }; //вентилятор
byte f1[8] = { 0b00000, 0b00000, 0b11000, 0b01000, 0b00100, 0b00010, 0b00011, 0b00000 };
byte f2[8] = { 0b00000, 0b00000, 0b00100, 0b00110, 0b00100, 0b01100, 0b00100, 0b00000 };
byte f3[8] = { 0b00000, 0b00000, 0b00001, 0b00011, 0b00100, 0b11000, 0b10000, 0b00000 };
byte f4[8] = { 0b00000, 0b00000, 0b00000, 0b01000, 0b11111, 0b00010, 0b00000, 0b00000 };
byte fy[8] = { 0b10001, 0b10001, 0b11001, 0b10101, 0b10101, 0b10101, 0b11001, 0b00000 }; //ы
byte fd[8] = { 0b00001, 0b00010, 0b00100, 0b01111, 0b00010, 0b00100, 0b01000, 0b10000 }; // молния

void setup()
{
  TCCR1B = TCCR1B & 0b11111000 | 0x02; //кулер фена 24v. Частота ШИМ 11 и 3
  pinMode(pinSolderOut, OUTPUT);
  pinMode(pinSolderButton, INPUT);
  pinMode(pinHotAirOut, OUTPUT);
  pinMode(pinHotAirButton, INPUT);
  pinMode(pinGerkon, INPUT);
  pinMode(pinRele, OUTPUT);

  lcd.begin(16, 2);
  lcd.init();
  lcd.backlight();
  lcd.createChar(0, f0);
  lcd.createChar(1, f1);
  lcd.createChar(2, f2);
  lcd.createChar(3, f3);
  lcd.createChar(4, f4);
  lcd.createChar(5, fd);
  lcd.createChar(6, fy);

  String SOLDERING = "               SOLDERING                 ";
  String STATION =   "                STATION 2                ";
  byte i;

for (i=0;i<16;i  ) {
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print(SOLDERING.substring(i,i 16)); //SOLDERING 
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print(STATION.substring(24-i,24-i 16)); //STATION
   delay(200);
 }

  delay(1000);
  lcd.clear();
  lcd.setCursor(1, 0);
  lcd.print("Especially for");//для
  lcd.setCursor(3, 1);
  lcd.print("TEXHOKPAT"); //Технократ
  lcd.print(char(6));     //ы
  delay(1000);
  lcd.clear();

}

void loop()
{

  if (Gerkon == 1) //проверка геркона
  {
    digitalRead(pinGerkon);
  }
  else {
    pinGerkon = HIGH; //откл геркон
  }

  // Преобразовываем значения
  int setSolderTemp = map(analogRead(pinSolderIn), 0, 1023, 0, 480);             //регулировка паяльника
  int solderTCouple = map(analogRead(pinSolderTCouple), 0, 750, 0, 480);         //показания
  int setHotAirTemp = map(analogRead(pinHotAirIn), 0, 1023, 0, 480);             //регулировка фена
  int hotAirTCouple = map(analogRead(pinHotAirTCouple), 0, 750, 0, 480);         //показания
  int setHotAirCooler = map(analogRead(pinHotAirCoolerIn), 0, 1023, 130, 255);
  int displayHotAirCooler = map(analogRead(pinHotAirCoolerIn), 0, 1023, 0, 99);

  // Защита, если не работает термопара
  if (solderTCouple > 481) {
    setSolderTemp = 0;
  }
  if (hotAirTCouple > 481) {
    setHotAirTemp = 0;
  }

// расчет десяти последних средних показателей дя сглаживания показателей
// если разница в показанияъ меньше 10 
// определение вращение потенциометра 
  for (int i=0; i < count_aver-1; i  ){
    if (abs(SolderInAverage[i]-setSolderTemp) >10) {SolderInAverage[i]=setSolderTemp;}
        else {SolderInAverage[i] = SolderInAverage[i 1];}
    if (abs(HotAirInAverage[i]-setHotAirTemp) >10) {HotAirInAverage[i]=setHotAirTemp;}
        else {HotAirInAverage[i] = HotAirInAverage[i 1];}
    SolderTCoupleAverage[i] = SolderTCoupleAverage[i 1];
    HotAirTCoupleAverage[i] = HotAirTCoupleAverage[i 1];
    }

  SolderInAverage[count_aver-1] = setSolderTemp; 
  HotAirInAverage[count_aver-1] = setHotAirTemp; 
  SolderTCoupleAverage[count_aver-1] = solderTCouple;
  HotAirTCoupleAverage[count_aver-1] = hotAirTCouple;

  int SolderInWork = 0;
  int HotAirInWork = 0;
  int SolderTCoupleWork = 0;
  int HotAirTCoupleWork = 0;

  for (int i=0; i < count_aver; i  ){
    SolderInWork = SolderInWork   SolderInAverage[i];
    HotAirInWork = HotAirInWork   HotAirInAverage[i];
    SolderTCoupleWork = SolderTCoupleWork   SolderTCoupleAverage[i];
    HotAirTCoupleWork = HotAirTCoupleWork   HotAirTCoupleAverage[i];
   }
    SolderInWork = SolderInWork / count_aver;
    HotAirInWork = HotAirInWork / count_aver; 
    SolderTCoupleWork = SolderTCoupleWork / count_aver;
    HotAirTCoupleWork = HotAirTCoupleWork / count_aver;

  // Поддержка установленной температуры паяльника (средние показатели)
  if (SolderInWork >= solderTCouple && digitalRead(pinSolderButton) == HIGH)
  {
    digitalWrite(pinSolderOut, HIGH);
  }
  else {
    digitalWrite(pinSolderOut, LOW);
  }

  //Защита от пробоя симистора/замыкания термопары (замыкаем реле)
  if (digitalRead(pinHotAirButton) == HIGH && setHotAirTemp   100 > pinHotAirTCouple && pinHotAirTCouple < 480) {
    digitalWrite(pinRele, HIGH);
  }
  else {
    digitalWrite(pinRele, LOW);
  }

  //проверить Фен выключен или на подставке 0, в работе 1
  if (digitalRead(pinHotAirButton) == LOW || digitalRead(pinGerkon) == LOW) {
   work_fen = 0; 
   }
   else {
   work_fen = 1;
   }

  //Установка оборотов вентилятора фена с изображением вентилятора (средние показатели)
  if (HotAirTCoupleWork <= 50 && work_fen==0) {  //При температуре < 50 отключить
    analogWrite(pinHotAirCoolerOut, 0);
    Cooler_ON=0;
  } else 
    if (HotAirTCoupleWork > 75 || work_fen ==1) { //При температуре от 75 или включеном фене 
    analogWrite(pinHotAirCoolerOut, setHotAirCooler);
    if (HotAirTCoupleWork < 481) {
       Cooler_ON=1;
      } else {   //Если фен не подключен, вывести молнию
       Cooler_ON=2;
       lcd.setCursor(14, 1);
       lcd.print(char(5));
       lcd.print(char(5));
      }
    } else
  if (HotAirTCoupleWork >60  && work_fen==0) { //При температуре от 50, подождать до 60 и продуть на максимуме
    analogWrite(pinHotAirCoolerOut, 255);
    Cooler_ON=1;
  }

  //Вывод изображения кулера
  lcd.setCursor(14, 0);
  if (Cooler_ON == 0) {
    lcd.print(char(0));
    lcd.print(char(0));
  } else if (Cooler_ON == 1) {
       lcd.print(char(Cooler));
       lcd.print(char(Cooler));
       Cooler  ; if (Cooler == 5) {Cooler=1;}
   } else {
       lcd.print("  ");
   }

 
  // Поддержка установленной температуры фена (реальные показатели)
  if (setHotAirTemp >= hotAirTCouple && work_fen == 1)
  {
    digitalWrite(pinHotAirOut, HIGH);
    delay(setHotAirTemp-hotAirTCouple 60);  //Изменяемое время включение термопары
    digitalWrite(pinHotAirOut, LOW);
  }
  else {
    digitalWrite(pinHotAirOut, LOW);
    delay(90);
  }


//Расположение значений на экране
//0123456789012345
//Sol: 300 200  **
//Fen: 300  60  99

  // Данные паяльника на дисплей
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print("Sol: ");
  if (solderTCouple > 500) {
      lcd.print("Not found"); //Паяльник не подключен в разъем. 
  } else
  if (solderTCouple > 480) {
      lcd.print("Error   "); //Паяльник перегрет. 
  } else
  if (digitalRead(pinSolderButton) == HIGH) { //Паяльник подключен в разъем и включен. 
      lcd.print(myprint(SolderInWork));
      lcd.print(" ");
      lcd.print(myprint(SolderTCoupleWork));
      lcd.print("  ");
    } else {            //Паяльник подключен в разъем и выключен. 
      lcd.print("Off ");
      if (SolderTCoupleWork > 50) {
        lcd.print(myprint(SolderTCoupleWork));
        lcd.print("  ");
      } else {
       lcd.print("    ");
      }
    }

  // Данные фена на дисплей
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print("Fen: ");
  if (hotAirTCouple > 500) {
      lcd.print("Not found  "); //Фен не подключен в разъем. 
   } else
  if (hotAirTCouple > 480) {
      lcd.print("Error      "); //Фен перегрет 
   } else
  if (digitalRead(pinHotAirButton) == HIGH) { //Фен подключен в разъем, и включен
      lcd.print(myprint(HotAirInWork));
      lcd.print(" ");
      lcd.print(myprint(HotAirTCoupleWork));
      lcd.print("  ");
      lcd.setCursor(14, 1);
      if (displayHotAirCooler<10) {lcd.print("0");}
      lcd.print(displayHotAirCooler);
      if (digitalRead(pinGerkon) == LOW ) //геркон замкнут, мигаем уст. температурой (ловим по земле)
      {
        delay(150);
        lcd.setCursor(5, 1);
        lcd.print("    ");
       }
    } else { //Фен подключен в разъем, и выключен
      lcd.print("Off ");
      lcd.setCursor(9, 1);
      if (HotAirTCoupleWork > 50) {  //Вывод температуры фена >50
        lcd.print(myprint(HotAirTCoupleWork));
      } else {
        lcd.print("    ");
      }
      lcd.print("     ");
    }

  delay(60);
}

//Функция вывода форматированного значения
String myprint(int arg){
 String result;
  result = String(arg); 
  if (arg<10) {result=String(" " result);}
  if (arg<100) {result=String(" " result);}
 return result;
}

ArduinoПрограммирование

Пожалуйста, оцените и ВЫ эту статью:

Список изменений

Упорядочен вывод информации на экран. Правда при этом пришлось сокращать названия:sol: — Паяльникfen: — фенпервое значение — установка температурывторое значение — температура с термопарытретье значение — обороты вентилятора фена до 99%Добавлена сигнализация вращения фентилятора фена, и сигнализация высокого напряжения при отключеном фене.

Определение подключили или нет фен и паяльник к станции.Уменьшение «дребезга» при снятии данных с потенциометров путем организации массива.Отключение вентилятора выключенного фена или фена на подставке при температуре меньше 50От 50 до 75 продув выключеного фена (на подставке) на максимальных оборотах (от 50 до 60 режим «последнего состояния»)

Схема подключения

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

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.