В интернете очень много схем различных паяльных станций, но у всех есть свои особенности. Одни сложны для новичков, другие работают с редкими паяльниками, третьи не закончены и т.д. Мы сделали упор именно на простоту, низкую стоимость и функциональность, чтобы каждый начинающий радиолюбитель смог собрать такую паяльную станцию.
Для чего нужна паяльная станция
Обычный паяльник, который включается напрямую в сеть просто греет постоянно с одинаковой мощностью. Из-за этого он очень долго разогревается и никакой возможности регулировать температуру в нем нет. Можно диммировать эту мощность, но добиться стабильной температуры и повторяемости пайки будет очень сложно.
Паяльник, подготовленный для паяльной станции имеет встроенный датчик температуры и это позволяет при разогреве подавать на него максимальную мощность, а затем удерживать температуру по датчику. Если просто пытаться регулировать мощность пропорционально разности температур, то он будет либо очень медленно разогреваться, либо температура будет циклически плавать. В итоге программа управления обязательно должна содержать алгоритм ПИД-регулирования.
В своей паяльной станции мы, конечно, использовали специальный паяльник и уделили максимум внимания стабильности температуры.
Технические характеристики
- Питание от источника постоянного напряжения 12-24В
- Потребляемая мощность, при питании 24В: 50Вт
- Сопротивление паяльника: 12Ом
- Время выхода на рабочий режим: 1-2 минуты в зависимости от питающего напряжения
- Предельное отклонение температуры в режиме стабилизации, не более 5ти градусов
- Алгоритм регулирования: ПИД
- Отображение температуры на семисегментном индикаторе
- Тип нагревателя: нихромовый
- Тип датчика температуры: термопара
- Возможность калибровки температуры
- Установка температуры при помощи экодера
- Светодиод для отображения состояния паяльника (нагрев/работа)
Принципиальная схема
Схема предельно простая. В основе всего микроконтроллер Atmega8. Сигнал с оптопары подается на операционный усилитель с регулируемым коэффициентом усиления (для калибровки) и затем на вход АЦП микроконтроллера. Для отображения температуры использован семисегментный индикатор с общим катодом, разряды которого включены через транзисторы. При вращении ручки энкодера BQ1 задается температура, а в остальное время отображается текущая температура. При включении задается начальное значение 280 градусов. Определяя разницу между текущей и требуемой температурой, пересчитав коэффициенты ПИД-составляющих, микроконтроллер при помощи ШИМ-модуляции разогревает паяльник.
Для питания логической части схемы использован простой линейный стабилизатор DA1 на 5В.
Печатная плата
Печатная плата односторонняя с четырьмя перемычками. Файл печатной платы можно будет скачать в конце статьи.
Список компонентов
Для сборки печатной платы и корпуса потребуются следующие компоненты и материалы:
- BQ1. Энкодер EC12E24204A8
- C1. Конденсатор электролитический 35В, 10мкФ
- C2, C4-C9. Конденсаторы керамические X7R, 0.1мкФ, 10%, 50В
- C3. Конденсатор электролитический 10В, 47мкФ
- DD1. Микроконтроллер ATmega8A-PU в корпусе DIP-28
- DA1. CСтабилизатор L7805CV на 5В в корпусе TO-220
- DA2. Операционный усилитель LM358DT в корпусе DIP-8
- HG1. Семисегментный трехразрядный индикатор с общим катодом BC56-12GWA.Также на плате предусмотрено посадочное место под дешевый аналог .
- HL1. Любой индикаторный светодиод на ток 20мА с шагом выводов 2,54мм
- R2,R7. Резисторы 300 Ом, 0,125Вт — 2шт
- R6, R8-R20. Резисторы 1кОм, 0,125Вт — 13шт
- R3. Резистор 10кОм, 0,125Вт
- R5. Резистор 100кОм, 0,125Вт
- R1. Резистор 1МОм, 0,125Вт
- R4. Резистор подстроечный 3296W 100кОм
- VT1. Полевой транзистор IRF3205PBF в корпусе TO-220
- VT2-VT4. Транзисторы BC547BTA в корпусе TO-92 — 3шт
- XS1. Клемма на два контакта с шагом выводов 5,08мм
- Клемма на два контакта с шагом выводов 3,81мм
- Клемма на три контакта с шагом выводов 3,81мм
- Радиатор для стабилизатора FK301
- Колодка для корпуса DIP-28
- Колодка для корпуса DIP-8
- Выключатель питания SWR-45 B-W(13-KN1-1)
- Паяльник . О нем мы еще позже напишем
- Детали из оргстекла для корпуса (файлы для резки в конце статьи)
- Ручка энкодера. Можно купить ее, а можно напечатать на 3D-принтере. Файл для скачивания модели в конце статьи
- Винт М3х10 — 2шт
- Винт М3х14 — 4шт
- Винт М3х30 — 4шт
- Гайка М3 — 2шт
- Гайка М3 квадратная — 8шт
- Шайба М3 — 8шт
- Шайба М3 гроверная — 8шт
- Также для сборки потребуются монтажные провода, стяжки и термоусадочная трубка
Вот так выглядит комплект всех деталей:
Монтаж печатной платы
При сборке печатной платы удобно пользоваться сборочным чертежом:
Подробно процесс монтажа будет показан и прокомментирован в видео ниже. Отметим только несколько моментов. Необходимо соблюдать полярность электролитических конденсаторов,светодиода и направление установки микросхем. Микросхемы не устанавливать до тех пор, пока корпус полностью не собран и не проверено питающее напряжение. С микросхемами и транзисторами необходимо обращаться аккуратно, чтобы не повредить их статическим электричеством.
После того, как плата собрана, она должна выглядеть вот так:
Сборка корпуса и объемный монтаж
Монтажная схема блока выглядит следующим образом:
То есть осталось всего навсего подвести к плате питание и подключить разъем паяльника.
К разъему паяльника требуется припаять пять проводов. К первому и пятому красные, к остальным черные. На контакты надо сразу надеть термоусадочную трубку, а свободные концы проводов залудить.
К выключателю питания следует припаять короткий (от переключателя к плате) и длинный (от переключателя к источнику питания) красные провода.
Затем выключатель и разъем можно установить на лицевую панель. Обратите внимание, что выключатель может входить очень туго. При необходимости доработайте лицевую панель надфилем!
На следующем этапе все эти части собираются вместе. Устанавливать контроллер, операционный усилитель и прикручивать лицевую панель не нужно!
Прошивка контроллера и настройка
HEX-файл для прошивки контроллера вы сможете найти в конце статьи. Фьюз-биты должны остаться заводскими, то есть контроллер будет работать на частоте 1МГц от внутреннего генератора.
Первое включение следует производить до установки микроконтроллера и операционного усилителя на плату. Подайте постоянное напряжение питания от 12 до 24В (красный должен быть "+", черный "-") на схему и проконтролируйте, что между выводами 2 и 3 стабилизатора DA1 присутствует напряжение питания 5В (средний и правый выводы). После этого отключите питание и установите микросхемы DA1 и DD1 в панельки. При этом следите за положением ключа микросхем.
Снова включите паяльную станцию и убедитесь, что все функции работают правильно. На индикаторе отображается температура, энкодер ее изменяет, паяльник нагревается, а светодиод сигнализирует о режиме работы.
Далее необходимо откалибровать паяльную станцию.
Оптимальный вариант при калибровке – использование дополнительной термопары. Необходимо выставить требуемую температуру и проконтролировать ее на жале по эталонному прибору. Если показания различаются, то произведите подстройку многооборотным подстроечным резистором R4.
При настройке помните, что показания индикатора могут отличаться незначительно от фактической температуры. То есть, если вы установили, например, температуру "280", а показания индикатора в небольшой степени отклоняются, то по эталонному прибору вам нужно добиваться именно температуры 280°С.
Если под рукой нет контрольного измерительного прибора, то можно установить сопротивление резистора около 90кОм и потом подбирать температуру опытным путем.
После того, как паяльная станция проверена, можно аккуратно, чтобы не потрескались детали, установить лицевую панель.
Видео работы
Мы сняли краткое видео-обзор
…. и подробное видео, на котором показан процесс сборки:
Я задался вопросом изготовления корпуса для этой станции. Конечно, можно использовать станцию и в таком виде, но очень уж это опасно и для самой станции (платы могут закоротить друг друга при случайном прикосновении) и для окружающих людей.
В качестве вариантов для изготовления корпуса я рассматривал следующие идеи:
- Напечатать на 3Д-Принтере
- Нарезать куски любого плоского материала (акрил, ламинат, ДСП) и собрать из кусков
- Приспособить пододящую по размеру коробку
Первые два варианта подразумевают тщательную подготовку в виде проектировки корпуса, а третий сводится просто к поиску коробки подходящего размера, а новый год уже на носу и запустить паяльную станцию хочется побыстрее, поэтому пока я решил попробовать третий путь, а потом, если не понравится — переделаю!
Если вы очень уж жадный человек, то в качестве корпуса вы можете использовать пластиковую упаковку от корейской морковки или от солёной селёдки, но гораздо красивее будет смотреться пластиковый контейнер, приобретённый в Оптовике или в Юпитере .
Я нашёл подходящий по размеру контейнер, разложил внутри него платы, чтобы они не касались друг друга. Приложил штекеры, экран и потенциометры на их будущие места, проверил чтобы они не касались плат. Отверстия под выступающие элементы я делал дрелью, если они требовались круглые, и раскалённом на огне скальпелем, если другой формы. Штекеры GX-16 и гнездо входного провода 220в с предохранителем пришлось отсоединять от платы, так как вставляются они в отверстия СНАРУЖИ! При этом не перепутайте провода при их подключении на место! Платы внутри были закреплены на термоклей, но впоследствии я собираюсь добавить им более надёжное крепление — на кабельные стяжки или на металлические винты.
А после сборки устройства в корпусе я случайным образом обнаружил, что полученная конструкция в пластиковой коробке размерами 191х129мм отлично помещается на нижнем уровне стандартного 12-дюймового контейнера для инструментов! Таким образом на верхнем уровне этого же контейнера можно хранить фен и паяльник отключенные от паяльной станции, а на оставшейся части нижнего уровня — припой, и прочие паяльные принадлежности!
Каждый шаг изготовления и сборки я описывать не буду, вместо этого предлагаю ознакомиться с фотоотчётом. Как говорится, лучше один раз увидеть!
Как располагать компоненты? Располагаем компоненты Примерка На верхней полке будет храниться фен и паяльник Уже врезаны внешние элементы Экран и потенциометры на местах Выключатель и предохранитель GX-16 Пробное включение Проверка паяльника Будущее место хранения Размеры коробки пропечатаны на крышке 12-дюймовый кейс Верхняя полка
Добравшийся до меня за две недели заказанный на AliExpress набор для сборки паяльной станции застал врасплох, ибо ещё даже и не пытался задумываться куда его, собрав, помещу. Точно знал только одно - покупать коробушку из дешёвой пластмассы за сумму в половину стоимости набора не буду. Уж если берётся набор для сборки, который, по сути, является основополагающей комплектацией будущего устройства, то радиолюбитель по умолчанию должен быть готов к хлопотам по его дополнению всем необходимым. В противном случае правильнее взять полностью готовое изделие. Однако желание быстрейшего запуска в эксплуатацию подвигло не изготавливать корпус с нуля, а подобрать что-то подходящее.
Донором был назначен модем, который уже давно и без всякой надежды, вернуться к выполнению своих прямых обязанностей, пылился по углам. Примерка имевшегося блока питания прошла успешна, и теперь предстояло размещение в нём платы управления паяльной станции.
Корпус в целом прекрасно подходящий для размещения в нём ПС был в передней части излишне плоским - не хватило буквально нескольких миллиметров для установки платы управления в первозданном виде. Что впрочем, как выяснилось в дальнейшем, оказалось и к лучшему. Выпаял с платы энкодер и не выпаивая выгнул в горизонтальную плоскость электролитический конденсатор и разъём питания. Так как авиационный разъём, энкодер и светодиод индикации предстояло разместить непосредственно на корпусе то для соединения их с платой к последней были припаяны соответствующие провода. На сайте продавца соединение платы управления и паяльника были показаны минуя авиационный разъём, что несколько неудобно при монтаже - дорисовал.
На следующем этапе работ убрал с поверхности корпуса излишние надписи (сначала жёстким кусочком войлока со средством для очистки пригоревшей кухонной посуды - пемолюксом, затем мягким кусочком войлока с зубной пастой, паста ГОИ тут не подошла - пластмасса для неё слишком мягкая). Врезал энкодер и авиационный разъём, сняв светофильтр из оргстекла прорезал необходимый проём и установил по краям в уже имеющиеся отверстия светодиоды, их два, один отображает включение блока питания, второй работу паяльной станции в целом.
Выключатель поставил взятый с калькулятора из СССР, он «отрубает» и фазу и ноль, что важно, ибо сетевая вилка паяльной станции будет постоянно находится в розетке. В задней частим внутренней полости корпуса размещены разъём для подключения внешних потребителей 24-х вольтового питания (например вентилятор или ручная сверлилка) и ещё один выключатель дающий возможность отключить в устройстве функцию «ПС» и использовать только один блок питания. Места для соединительных проводов в корпусе, как видите, оказалось предостаточно.
С блоком питания просто повезло, и встал по месту как надо, и в наличии необходимые (для полного счастья) 24 вольта 3 ампера. Дно корпуса уже имело достаточное количество вентиляционных отверстий, так что ничего сверлить не потребовалось. Сменил только информационную этикетку.
Общий вид внутреннего устройства, хочу особо отметить, что в корпусе уже имелись практически все проёмы и отверстия для установки комплектующих, только что-то немного где-то увеличить при помощи надфиля или сверла и всё.
Вот что получилось в итоги хлопот. Всё разместил как мне удобно - авиационный разъём справа и паяльник в правой руке - соответственно кабель так же справа, вне зоны пайки, энкодер можно крутить левой и ничто не закрывает глазам обзор индикационной информации. Автор Babay iz Barnaula.
Обсудить статью КОРПУС ДЛЯ ПАЯЛЬНОЙ СТАНЦИИ
Добрый день, Уважаемые Читатели! Сегодня речь пойдет о сборке паяльной станции. Итак, поехали!
А началось всё с того, что я наткнулся на вот этот трансформатор:
Он на 26 Вольт, 50 Ватт.
Как только я его увидел, мне в голову сразу пришла блестящая мысль: собрать паяльную станцию на основе этого трансформатора. На Али я нашёл вот этот . По параметрам он идеально подходит – рабочее напряжение 24 вольта, а потребляемый ток 2 ампера. Я его заказал, через месяц он пришел в ударостойкой упаковке. На картинке жало немного пригорело, ибо уже подключал паяльник к трансформатору. Разъем я приобрёл на рынке, сразу с коннектором для четырёх проводов.
Но подключать паяльник напрямую к трансформатору слишком просто, неинтересно, да и жало так быстро испортится. Поэтому я сразу начал думать над блоком управления температуры паяльника.
Вначале я продумал алгоритм: микросхема будет сравнивать значение с переменного резистора со значением на терморезисторе, и, исходя из этого, будет либо всё время подавать ток (нагрев паяльника), либо подавать его «пачками» (удержание температуры), либо не подавать и вовсе (когда паяльник не используется). Для этих целей отлично подойдёт микросхема lm358 – два операционных усилителя в одном корпусе.
Схема регулятора паяльной станции
Что ж, перейдем непосредственно к самой схеме:
Список деталей:
- DD1 – lm358;
- DD2 – TL431;
- VS1 – BT131-600;
- VS2 – BT136-600E;
- VD1 – 1N4007;
- R1, R2, R9, R10, R13 – 100 Ом;
- R3,R6,R8 – 10 кОм;
- R4 – 5,1 кОм;
- R5 – 500 кОм (подстроечный, многооборотный);
- R7 – 510 Ом;
- R11 – 4,7 кОм;
- R12 – 51 кОм;
- R14 – 240 кОм;
- R15 – 33 кОм;
- R16 – 2 кОм (подстроечный);
- R17 – 1 кОм;
- R18 – 100 кОм (переменный);
- C1, C2 – 1000uF 25v;
- C3 – 47uF 50v;
- C4 – 0,22uF;
- HL1 – зелёный светодиод;
- F1, SA1 – 1A 250v.
Изготовление паяльной станции
На входе схемы стоит однополупериодный выпрямитель (VD1) и гасящий ток резистор.
Далее на DD2,R2,R3,R4,C2 собран блок стабилизации напряжения. Этот блок понижает напряжение с 26 до 12 вольт, нужных для питания микросхемы.
Затем идёт сам блок управления на микросхеме DD1.
И заключающий блок – это силовая часть. С выхода микросхемы через индикаторный светодиод сигнал поступает на симистор VS1, который управляет более мощным VS2.
Также нам понадобится несколько проводов с коннекторами. Это не обязательно (провода можно и напрямую паять), но для Фен-Шуя в самый раз.
Для печатной платы нам понадобится текстолит размерами 6х3 см.
Переносим рисунок на плату лазерно-утюжным методом. Для этого распечатываем вот этот файл, вырезаем. Если что-то не перенеслось, дорисовываем лаком.
(cкачиваний: 262)
Далее бросаем плату в раствор перекиси водорода и лимонной кислоты (соотношение 3:1) + щепотку поваренной соли (она – катализатор химической реакции).
Когда лишняя медь растворится, достаём плату, промываем проточной водой
Затем снимаем тонер и лак ацетоном, сверлим отверстия
И всё! Печатная плата готова!
Осталось залудить дорожки и правильно впаять компоненты. Впаивайте, ориентируясь на эту картинку:
Следующие места надо соединить перемычками:
Так, плату мы собрали. Теперь надо бы всё это поместить в корпус. Основанием послужит квадрат из фанеры размером 12.6х12.6 см.
Трансформатор будет посередине, закреплённый шурупами на небольших деревянных брусках, плата будет «жить» рядом, прикрученная к основанию через уголок болтом.
Эта схема может питаться и от 12V, что делает её универсальной. Для этого надо исключить из общей схемы DD2,R2,R3,R4 и C2. Также терморезистор на схеме следует заменить постоянным резистором номиналом 100 Ом.
На этом моя статья подходит к концу. Всем удачи в повторении!
P.S. Если паяльник не запустится, проверьте каждое соединение на плате!
