Паяльная станция Do-It-Yourself с ATmega8
Могучий паяльник. Если вам это нужно, захотите, или просто любите строить вещи, то этот проект для вас.
Что является одним из наиболее важных инструментов в наборе электротехники «Схема» src = "// www.allaboutcircuits.com/uploads/articles/Untitled_Diagram_(1).png" />
Прежде всего, давайте поговорим о PID. Чтобы объяснить это прямо, давайте рассмотрим наш частный случай здесь с паяльной станцией. Система постоянно контролирует ошибку, которая является разницей между заданной точкой (в нашем случае, необходимой нами температурой и нашей текущей температурой). Он регулирует выход микроконтроллера, который управляет нагревателем через PWM, исходя из следующей формулы:
, Как видим, существуют три параметра Kp, Ki, Kd. Параметр Kp пропорционален ошибке в настоящее время. Параметр Ki учитывает ошибки, которые накопились с течением времени. Параметр Kd является предсказанием будущей ошибки. В нашей установке мы используем библиотеку PID Brett Beauregard для адаптивной настройки, которая имеет два набора параметров: агрессивный и консервативный. Когда текущая температура далека от заданного значения, контроллер использует агрессивные параметры, в противном случае он использует консервативные. Это позволяет нам иметь низкое время нагрева, сохраняя при этом точность.
Вот схематика. Он использует 8-битный микроконтроллер ATMEGA8 в DIP (вы можете использовать ATMEGA168-328, если у вас есть один из них), что очень распространено, а вариант 328 найден в Arduino UNO. Я выбрал его, потому что очень просто программировать с помощью Arduino IDE, в котором также есть хорошие библиотеки, готовые к работе.
Температура считывается термопарой, встроенной в паяльник. Мы усиливаем напряжение, создаваемое термопарой примерно в 120 раз, используя ОП-усилитель из-за термоэлектрического эффекта. Выход подключается к выходу ADC0 микроконтроллера, который превращает напряжение в значение от 0 до 1023.
Уставка задается потенциометром, который используется в качестве делителя напряжения. Он подключен к выходу ADC1 в ATMEGA8. Диапазон 0-5 В (выход горшка) изменяется на 0-1023 с помощью АЦП и снова на 0-350 градусов Цельсия с помощью функции «карта».
Билль о материалах
| Справка | Стоимость | подсчитывать |
|---|---|---|
| IC1 | ATMEGA8-П | 1 |
| U1 | LM358 | 1 |
| Q1 | IRF540N | 1 |
| R4 | 120k | 1 |
| R6, R3 | 1k | 2 |
| R 5; R1 | 10k | 2 |
| С3; С4; С7 | 100nF | 3 |
| Y1 | 16МГц | 1 |
| С1; С2 | 22pF | 2 |
| R2 | 100 | 1 |
| U2 | LM7805 | 1 |
| С5; С6 | 100uF (может быть ниже) | 2 |
| R7; R8; R9, R10, R11, R12, R13, R14 | 150 | 8 |
Вот список материалов, экспортируемых из Кикада. Кроме того, вам понадобятся:
- Паяльник Hakko clone, самый популярный на сайтах eBay и на китайском языке (с термопарой, а не термистором)
- 24V 2A (рекомендую SMPS, но вы можете использовать трансформатор с выпрямительным мостом)
- 10k потенциометр
- Электрическая штепсельная вилка с 5 контактами
- Электрический разъем на панели
- печатная плата
- Выключатель
- 2, 54 мм штыревые наконечники
- Много проводов
- Разъемы Dupont
- Случай (I 3D напечатанный мой)
- Один трехдиапазонный светодиодный дисплей
- AVR-программист (для этого вы можете использовать Arduino).
Разумеется, вы можете легко заменить светодиодную матрицу ЖК-дисплеем или использовать кнопки вместо потенциометра, в конце концов, это ваша паяльная станция. Я изложил свои варианты дизайна, но вы можете сделать это, как хотите. Если вам нужна помощь с кодом или если вы меняете компоненты, оставьте комментарий, и я помогу вам!
Инструкции по сборке
Во-первых, вы должны сделать PCB. Используйте тот способ, который вы предпочитаете, я рекомендую перенос тонера, поскольку это самый простой способ. Кроме того, моя печатная плата длиннее, потому что я хотел, чтобы она была размером с SMPS, поэтому я могу поставить один поверх другого. Не стесняйтесь изменять его, вы можете скачать файлы и отредактировать их с помощью Kicad. После этого припаяйте все детали к печатной плате.
Обязательно установите переключатель между источником питания и разъемом питания. Используйте относительно толстые провода для сети, а также соединение между источником питания и печатной платой, а также между выходом MOSFET (H на печатной плате) и провод заземления для вывода. Для подключения потенциометра подключите 1-й контакт 5 В, 2-й вывод к POT и 3-й вывод к земле. Все необходимые вам соединения находятся на печатной плате. Обратите внимание, что для светодиодной матрицы я использовал общий анод, но ваш может отличаться. Вам придется немного изменить код, но инструкции прокомментированы в эскизе. Подключите контакты E1-E3 к общим анодам / катодам и контакты a-dp к соответствующим контактам на вашем массиве. Вы должны проконсультироваться с таблицей данных. Наконец, установите вилку для паяльной станции и припаяйте соединения. Картина со схемой должна помочь вам здесь.
Теперь идет интересная часть, загружая код. Для этого вам понадобится библиотека PID. Если у вас есть программатор AVR ISP, вы знаете, что вам нужно делать. Подключите контакты + 5v, Ground и MISO, MOSI, SCK и RESET, загрузите эскиз Arduino, откройте его (на вашем компьютере должна быть установлена IDE Arduino) и нажмите «Загрузить».
Если у вас его нет, вы можете использовать Arduino для этого. Подключите свой Arduino (UNO / NANO) к компьютеру, перейдите в файл -> примеры -> ArduinoISP и загрузите его. Затем перейдите к инструментам -> программисту -> Arduino как ISP. Подключите, как показано ниже (ИЗОБРАЖЕНИЕ), а затем загрузите эскиз Arduino, откройте его и нажмите «Эскиз» -> «Загрузить» с помощью «Программиста».
ВНИМАНИЕ! Если вы используете, как я, ATMEGA8 вместо 168/328, а версия Arduino больше 1.6.0, вам необходимо следовать этим инструкциям:
Вот и все. Теперь вы можете наслаждаться своей паяльной станцией, построенной своими умелыми руками.
калибровка
Я солгал, это не так. Теперь нам нужно его откалибровать. Так как нагреватели и термопары внутри имеют вариации, особенно если вы не используете оригинальный паяльник Hakko, нам нужно его откалибровать.
Во-первых, вам нужен цифровой мультиметр с термопарой для измерения температуры наконечника, хотя лучший способ сделать это - купить термометр наконечника (eBay имеет некоторые поддельные Hakko, которых должно быть достаточно). После того, как вы измерили температуру, вам необходимо отрегулировать значение по умолчанию «510» в этой строке в схеме: map (Input, 0, 510, 25, 350), используя эту формулу:
где TempRead - это температура, которая появляется на вашем цифровом термометре, а TempSet - это температура, установленная вами на паяльной станции. Это приблизительная настройка, но должна быть достаточной, вам не нужна предельная точность для пайки. Я использовал Цельсий, потому что это то, что обычно используется в электронике, но вы можете перейти на Fahrenheit в коде, если хотите.
Трехмерный печатный футляр (опция)
Я разработал и напечатал себе случай, потому что я могу складывать SMPS и PCB, чтобы быть красивым и аккуратным. К сожалению, для использования этого случая вам нужно будет найти точный тип SMPS. Если у вас есть один и вы хотите его создать, или если вы хотите изменить его в соответствии с вашими потребностями, вы можете загрузить файлы. Я напечатал шахту с заполнением 20%, толщиной 0, 3 слоя. Вы можете использовать более высокий уровень заполнения и меньшую высоту слоя, если у вас есть время и терпение.
Вывод
Есть еще много вещей, которые можно улучшить, например, с помощью специализированной термопары IC с компенсацией холодного спая. Если у вас есть какие-либо предложения, хотите какие-либо новые функции или у вас возникнут проблемы во время сборки, оставьте комментарий.
Я оставлю вас внимательно прочитать инструкции; найти свои детали и построить вещь. Я желаю вам безжоговой пайки!
Скачать код
Попробуйте этот проект сами! Получить спецификацию.