Паяльная станция на ардуино своими руками
Добавил пользователь Владимир З. Обновлено: 04.10.2024
Ардуино – понятие, объединяющее известную итальянскую компанию и выпускаемые ею различные модели печатных плат с микроконтроллерами. Высокая популярность таких радиодеталей производства данного бренда в последнее время обусловлена простотой их использования, большим набором функций, несложным процессом программирования с целью создания на их основе управляющих модулей для различных устройств. Одним из таких устройств, собираемых на основе продукции итальянского бренда, является самодельная паяльная станция.
Паяльная станция – один из основных инструментов мастеров-радиоэлектроников и радиолюбителей, занимающихся пайкой чувствительных к высоким температурам радиодеталей. Однако приобрести качественно изготовленную и надежную паяльную станцию по карману далеко не каждому из данной категории людей. Выходом из такой ситуации, а также первым опытом по сборке и работе с подобным электроинструмент является самостоятельная сборка такого электроинструмента на основе микроконтроллера Ардуино – очень распространенной платы с процессором, обладающей небольшой ценой, высокой надежностью, возможностью самостоятельной прошивки.
Самостоятельная сборка такого электроинструмента с использованием микроконтроллеров Ардуино подразумевает минимальные знания радиоэлектроники и схемотехники, азов пайки мелких радиодеталей.
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.
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:
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.
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.
Схема подключения
Все указанные выше радиодетали используют для сборки паяльной станции по приведенной ниже элементарной схеме
Важно! Пайку деталей производят при помощи импульсного паяльника или другой паяльной станции. Категорически запрещается производить паечные работы с использованием простых нерегулируемых паяльников – использование подобных электроинструментов может привести не только к перегреву чувствительных к высоким температурам радиодеталей, но и к возникновению электрического пробоя.
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.
Видео
Уже давно я задумался над тем, паяльную станцию своими руками и чинить на ней свои старые видеокарты, приставки и ноутбуки. Для нагрева можно использовать старую галогеновую грелку, ножку от старой настольной лампы можно использовать для удержания и перемещения верхнего нагревателя, платы будут лежать на алюминиевых поручнях, спираль от душа будет держать термопары, а плата Ардуино будет следить за температурой.
Сперва разберемся с тем, что такое паяльная станция. Современные чипы на интегральных схемах (ЦПУ, ГПУ и т.д.) не имеют ножек, зато имеют массив шариков (BGA, Ball grid array). Для того чтобы припаять\отпаять такой чип, нужно иметь устройство, которое нагреет всю IC до температуры в 220 градусов и при этом не расплавит плату, а также не подвергнет IC термическому шоку. Именно поэтому нам нужен контроллер температуры. Такие аппараты стоят в диапазоне $400-1200. Это проект должен уложиться примерно в $130. Про BGA и паяльные станции вы можете почитать на Википедии, а мы начнём работать!
- Четырёхламповый галогеновый нагреватель ~1800w (в качестве нижнего подогрева)
- 450w керамический ИК (верхний нагреватель)
- Алюминиевые рейки для занавесок
- Спиральный кабель для душа
- Прочная толстая проволока
- Ножка от настольной лампы
- Плата Ардуино ATmega2560
- 2 платы SSR 25-DA2x Adafruit MAX31855K (или сделайте сами, как сделал я)
- 2 термопары типа K
- Блок питания постоянного тока 220 на 5v, 0.5A
- Буквенный модуль LCD 2004
- 5v пищалка
Шаг 1: Нижний нагреватель: отражатель, лампы, корпус
Найдите галогеновый нагреватель, откройте его и выньте отражатель и 4 лампы. Будьте аккуратны, не сломайте лампы. Здесь вы можете приложить воображение и создать свой корпус, который будет держать лампы и отражатель. Например, вы можете взять старый корпус ПК и поместить лампы, отражатель и провода внутрь него. Я использовал металлические листы толщиной 1 мм и сделал из них корпуса для нижнего и верхнего нагревателя, а также корпус для контроллера Ардуино. Как я и сказал прежде — вы можете быть креативными и придумать для корпуса что-то своё.
Используемый мною нагреватель был на 1800W (4 лампы на 450w параллельно). Используйте провода из нагревателя и параллельно соедините лампы. Вы можете встроить штекер для переменного тока, как сделал это я, или соединить кабель напрямую от нижнего нагревателя к контроллеру.
Шаг 2: Нижний нагреватель: система крепления плат
После создания корпуса нижнего нагревателя, измерьте бОльшую длину его окна и отрежьте два куска алюминиевой рейки такой же длины. Вам также нужно будет отрезать еще 6 кусков, каждая размером в половину от меньшей стороны окна нагревателя. Просверлите отверстия по двум концам больших кусков реек, а также на одном конце каждой из 6 небольших реек и на длинной части окна. Перед тем, как прикручивать части к корпусу, нужно создать механизм крепления на гайках, по типу такого, который я сделал на фотографиях. Это нужно для того, чтобы меньшие рейки могли скользить по бОльшим рейкам.
После того, как вы проденете гайки в рейки и скрутите всё вместе, используйте шуруповёрт для перемещения и закрепления шурупов, чтобы система крепления подходила под размер и форму вашей платы.
Шаг 3: Нижний нагреватель: держатели термопары
Для изготовления держателей термопары, замерьте диагональ окна нижнего нагревателя и отрежьте два куска спирального кабеля для душа такой же длины. Раскрутите жесткий провод и отрежьте два куска, каждый на 6 см длиннее, чем спиральный кабель от душа. Пропустите жесткий провод и термопару через спиральный кабель и загните оба конца провода так, как это сделал я на картинках. Оставьте один конец длиннее другого для того, чтобы закрутить его одним из винтов рейки.
Шаг 4: Верхний нагреватель: керамическая пластина
Для изготовления верхнего нагревателя я использовал керамический инфракрасный нагреватель на 450W. Вы можете найти такие на Алиэкспресс. Хитрость заключается в том, что нужно создать для нагревателя хороший кейс с правильным током воздуха. Далее приступаем к держателю нагревателя.
Шаг 5: Верхний нагреватель: держатель
Найдите старую настольную лампу на ножке и разберите её. Для того чтобы правильно разрезать лампу, нужно точно всё рассчитать, так как верхний инфракрасный нагреватель должен достигать всех углов нижнего нагревателя. Итак, сначала прикрепите корпус верхнего нагревателя, сделайте разрез по оси X, произведите правильные расчёты и, наконец, сделайте разрез по оси Z.
Шаг 6: ПИД-регулятор на Ардуино
Найдите правильные материалы и создайте прочный и безопасный кейс для Ардуино и других принадлежностей.
Можно просто отрезать и с прикрепить провода, соединяющие контроллер (верхнее/нижнее питание, контролер питания, термопары), используя паяльник или раздобыть коннекторы и сделать всё аккуратно. Я не знал точно, сколько тепла будет излучать SSR, поэтому добавил на корпус вентилятор. Будете вы устанавливать вентилятор, или нет, но вам обязательно нужно нанести на SSR термопасту. Код прост и из него понятно, как соединить кнопки, SSR, экран и термопары, так что соединить все вместе будет просто. Как управлять устройством: для значений P, I и D нет автонастройки, так что эти значения нужно будет вбить вручную в зависимости от ваших настроек. Есть 4 профиля, в каждом из них можно установить количество шагов, значения Ramp (C/s), dwel(время ожидания между шагами), порог нижнего нагревателя, целевую температуру для каждого шага и значения P,I,D для верхнего и нижнего нагревателей. Если вы, например, выставите 3 шага, 80, 180 и 230 градусов с порогом нижнего нагревателя 180, то ваша плата будет прогрета снизу только до 180 градусов, дальше температура снизу будет держаться на 180 градусах, а верхний нагреватель разогреется до 230 градусов. Код до сих пор нуждается во множестве улучшений, но из него вы можете понять, как все должно работать. Это руководство описано не в деталях, ведь в нём присутствует множество самодельных элементов, и каждая сборка будет отличаться от других. Я надеюсь, что вы вдохновитесь этой инструкцией и сделаете по ней свою ИК паяльную станцию.
Код на Дропбоксе: Ссылка
Рассказываю как сделать какую-либо вещь с пошаговыми фото и видео инструкциями.
только вентилятор у моего фена оказался на 24 вольта пришлось перекинуть и вместо микроконтроллера я применил Ардулино pro mini так дешевле и собрал на макетной плате плату вытравливать не хотелось. И вообще в этой схеме есть ошибки!
Здесь схема была всего с одной опечаткой (исправил) рассчитана сразу на ардуино pro mini, управляется кнопками и геркон включен и вообще технологичней со слов автора.
И есть второй вариант с питанием паяльника от трансформатора.
И выбор пал на этот вариант.
Блок питания использовал от струйного принтера.
Убрал один стабилитрон в обратной связи для получения 24 Вольт.
Всю схему собрал на монтажной плате, за неимением лазерного принтера плату рисовать не стал.
Кнопки взял из того же принтера усадив их на гетинакс. Резистор R7=10 кОм пришлось поменять на 15 кОм.
В конце нагреватель фена не хотел работать, заморачиваться не стал закоротил светодиод VD2 возле оптопары, и все заработало.
Разъемы 5 пин на паяльнике не трогал, а на фен 8 пин(фен разбирал) припаял такой разводкой.
На корпусе возникла проблема из чего сделать кнопки лицевой панели, применил сгоревшие светодиоды (еле нарыл).
Программировал при помощи программатора.
Самое дорогое это это сам фен здесь купил . 1400р или здесь за 1089р, здесь 850р
Простыми паяльниками пользуются в основном начинающие радиолюбители. Те, кому приходится паять часто – покупают универсальные паяльные станции. Или делают их сами, ведь ничего сложного здесь нет. В этом проекте мы вам покажем, как создать на основе модуля Arduino простую паяльную станцию для стандартного паяльника JBC. Схема простая – но тут всё как положено: термопара, регулятор мощности, LCD дисплей и система поддержки температуры жала на стабильном уровне.
Схема принципиальная
Детали для паяльной станции
- 1x тороидальный трансформатор
- 2x 2W10 выпрямитель диодный
- 1x BTB26-600 симистор
- 1x MOC3020 оптрон
- 1x 4N25 оптрон
- 1x Arduino Pro Mini
- 1x SPI OLED LCD 96 x 64 на драйвере SSD1331
- 1x MAX6675 микросхема
- 2x 1000µF конденсатор
- 3x 100 Ом, 1x 330 Ом, 1x 2 кОм резисторы
- 1x 50к потенциометр
Код прошивки
В общем архиве имеется код для микроконтроллера Arduino к самодельной паяльной станции. Перед загрузкой убедитесь, что вы также загрузили и включили нужные библиотеки.
Далее смотрите фотографии готовой собранной схемы и электрических соединений внутри паяльной станции. Естественно вы можете делать её исходя из своей фантазии и имеющегося в наличии корпуса.
Читайте также: