Паяльная станция своими руками на базе Arduino

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 поможетLM358N. 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 посмотрим, 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 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.

Взято с ресурса habrahabr.ru