Паяльная станция на Ардуино
Содержание
Чтобы проще было понимать процесс построения паяльной станции, надо понимать функциональное назначение основных составляющих элементов.
![Возможные элементы, которыми можно управлять через Ардуино](http://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/kartinka-1-obshchaja-2-441x600.jpg?x44801)
Возможные элементы, которыми можно управлять через Ардуино
Ардуино
Этот процессор, установленный на небольшой печатной плате, имеет определенный объем памяти. По периметру платы сделаны отверстия, и установлены контактные панели для подключения самых разнообразных электротехнических элементов. Это могут быть светодиоды, датчики различной конструкции и назначения, реле, электромагнитные замки и многое другое, что работает от электропитания и управляется электрическими сигналами. В нашем случае это будет паяльная станция, собранная на Ардуино.
Особенность процессора Ардуино в том, что он легко программируется для управления подключенными устройствами по установленному алгоритму. Это позволяет самостоятельно конструировать автоматические системы управления бытовой электротехникой и другими электротехническими элементами.
Паяльник
Для работы с печатными платами электронных схем большим спросом у потребителей пользуются модели паяльников Мосфет, китайского производства с ручками серии 907 A1322 939, они недорогие, надежные и удобные.
Характеристики:
- Напряжение питания – 24В, ток постоянный (DC);
- Мощность – 50Вт;
- Рабочая температура для пайки – 200-400 ̊С.
В этом режиме прогрева и поддержания температуры устройства управления будут коммутировать ток величиной 2-3 А, но для этого требуется соответствующий блок питания.
![Внешний вид паяльника для станции](http://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/risunok-2-pajalnik-400x600.jpg?x44801)
Внешний вид паяльника для станции
Особенности выбора паяльника
В разъеме паяльника 5 проводов:
- Два – подключаются к нагревательному элементу;
- Два – к термодатчику;
- Один контактирует с наконечником и выходит на заземление, одновременно проводник выполняет роль нейтрализации статического напряжения.
Определить назначение проводов можно мультиметром, измеряя сопротивление между проводами от термодатчика 45-60 Ом. Сопротивление нагревательного элемента несколько Ом. Таким способом можно отличить термопару от датчика и нагревающего элемента, ее сопротивление несколько Ом и при измерении, если поменять щупы местами, показания будут отличаться. Последние модели стандартизированы обычно: красный-белый – провода датчика, черный и синий – от нагревателя, зеленый – заземление. Ответная часть к разъему шнура паяльника поставляется в комплекте, при необходимости обе составляющие разъема продаются в магазинах радиодеталей.
Блок питания
Некоторые умельцы используют блоки питания от ПК, на 12В используют адаптеры для повышения напряжения до 24В. В этих случаях схема управления работает нормально, но бывают проблемы долгого нагревания по причине слабого тока.
![Внешний вид блока питания Venom Standart](http://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/kartinka-3-pitanie-600x600.jpg?x44801)
Внешний вид блока питания Venom Standart
Надежнее использовать промышленные изделия, идеально подходит 24V 60Вт Venom Standart, который обеспечивает ток для нагрузки в 2,5 А. Он имеет небольшие габариты и прочный корпус из металлической пластины, легко монтируется в общий корпус для паяльной станции с Ардуино.
Схема подключения
Многими мастерами широко используется проверенная надежная схема Flex Link. Она относительно простая и имеет доступные элементы, начинающие любители в состоянии собрать своими руками такую схему.
![Схема подключения Ардуино к другим элементам станции](http://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/kartinka-4-shema-600x341.jpg?x44801)
Схема подключения Ардуино к другим элементам станции
Кроме схемы Ардуино (UNO), блока питания и паяльника, в составе общей схемы понадобятся еще некоторые элементы:
- Операционный усилитель LM358N для снятия показаний с датчика температуры на паяльнике. Не вдаваясь в теоретические подробности, для согласования его работы с платой Ардуино в схему включаются 2 конденсатора по 0.1 мкф, 3 сопротивления: 10; 1; 13 кОм;
- Для управления включением и выключением питания на паяльнике, в зависимости от сигналов с датчика температуры, используется импульсный транзистор IRFZ44, подключенный через сопротивления 1к и 100Ом к плате Ардуино;
![Включение импульсного транзистора IRFZ44](http://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/kartinka-5-tranzistor-1-600x301.jpg?x44801)
Включение импульсного транзистора IRFZ44
- Блок питания в 24В рассчитан для нагрева паяльника, для питания схемы Ардуино и LM358N требуется +5В. Это напряжение обеспечивает стабилизатор напряжения 24/5В, подключенный к основному блоку питания
![Один из вариантов стабилизатора напряжения для питания Ардуино и операционного усилителя LM358N](http://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/kartinka-6-stabilizator-600x472.jpg?x44801)
Один из вариантов стабилизатора напряжения для питания Ардуино и операционного усилителя LM358N
Есть несколько вариантов запитать Ардуино и отдельные элементы схемы, на выходе стабилизатора можно установить 5В и подать на вход Ардуино через USB.
![Способы питания Ардуино](http://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/kartinka-7-adruino-600x428.jpg?x44801)
Способы питания Ардуино
Другой вариант – установить на выходе 12В и подать через классический цилиндрический разъем. 5 вольт для схемы можно взять со встроенного в Ардуино стабилизатора.
![Стабилизаторы на плате Ардуино и разъемы для их подключения](http://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/kartinka-8-razmy-600x287.jpg?x44801)
Стабилизаторы на плате Ардуино и разъемы для их подключения
Плата Ардуидо в нашем случае используется как контроллер, кнопки управления подключаются от питания +5В через сопротивления 10кОм. Трехразрядный (в каждом разряде по 7 сегментов) светодиодный индикатор позволяет наглядно отслеживать температуру паяльника.
В нашем случае сегменты подключаются через сопротивления 100Ом, распиновка контактов происходит по следующей последовательности:
Аноды:
- D0 – a;
- D1 – b;
- D2 – c;
- D3 – d;
- D4 – e;
- D5 – f;
- D6 – g;
- D7 – dp.
Катоды:
- D8 – cathode 3;
- D9 – cathode 2;
- D10 – cathode 1.
Для упрощения кнопки подключаются на аналоговый контакт А3, А2, и память и скорость процессора достаточны, чтобы отметить это в программе. На плате Ардуино UNO любителям, не имеющим достаточного практического опыта, тяжело определить цифровые пины: 14, 15, 16.
Для того чтобы нагревательный элемент не перегревался на максимально допустимой температуре, схема должна автоматически управлять процессом подогрева в режиме ШИМ модуляции. На начальном этапе включается 24В на полную мощность для скорейшего достижения установленной температуры. После достижения заданной величины температуры мощность понижается до 30-45 % при минимальном отклонении. Например, на 10 ̊С от установленной температуры – паяльник будет отключаться или включаться в зависимости больше или меньше температура от установленной, такой режим позволяет использовать 30-35 % мощности для поддержания паяльной станции в рабочем режиме, снимается инерция перегрева.
Для поддержания схемой такого режима пишется несложная программа, прошивается процессор. Написание программ требует детального рассмотрения в отдельной статье. Когда существуют проблемы, можно обратиться к специалистам, которые для блоков Ардуино за несколько минут напишут программу, задающую алгоритм работы контроллера для паяльной станции. На многих сайтах опубликованы различные варианты использования Ардуино, представлены схемы, варианты печатных плат и программное обеспечение. Можно купить за 1-5 долларов программу, Ардуино с прошитым под заданную схему с определенным алгоритмом процессором и собрать схему самостоятельно. На этом сайте http://cxem.net/programs.php можно заказать изготовление печатной платы, Ардуино с прошитой программой по заказу 5$. На этом сайте делаются расчеты, составляется схема, подбирают все необходимые детали и присылают заказчику комплектом с описанием процесса сборки. Как конструктор сделай сам, заказчик имеет возможность оценить свои способности, выбрать, что сделает своими руками, что купит и соберет станцию самостоятельно.
Особенности монтажа и проверки работы схемы
Особенность этого варианта в том, что паяльная станция на Ардуино делается на отдельных блоках. Печатные платы (блоки) легко размещаются в общем корпусе, отдельные элементы, как светодиодный индикатор, разъем для подключения паяльника, кнопки выводятся на лицевую панель.
![Пример размещения элементов на отдельных платах](http://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/kartinka-9-bloki-600x450.jpg?x44801)
Пример размещения элементов на отдельных платах
На отдельной плате можно разместить дополнительные элементы, транзистор IRFZ44, операционный усилитель LM358N, со всеми конденсаторами, сопротивлениями и разъемом для включения паяльника. Все соединения между блоками сделать по схеме через разъемы.
![Пример корпуса паяльной станции](http://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/kartinka-10-korpus-600x450.jpg?x44801)
Пример корпуса паяльной станции
На данном примере рассмотрен конкретный вариант сборки с определенными элементами. Существуют различные блоки питания, стабилизаторы, Ардуино, индикаторы и другие элементы, при сборке обязательно надо учитывать совместимость параметров изменения в распиновке и программировании. Но общий алгоритм подборки элементов и проверки и написания программы управления остается прежним.