Самодельная инфракрасная паяльная станция на ардуино

Содержание

Инфракрасная паяльная станция своими руками

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!

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.

Источник

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℃

Для управления ручкой паяльника нам первым делом нужно снимать данные с датчика температуры, в этом нам поможет LM358N. 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 посмотри 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).

Очень надеюсь, что Вам это как-то поможет в создании своего проекта.

Источник

Самодельная инфракрасная паяльная станция на arduino

Содержание

Паяльные станции на базе Arduino

Сам по себе термин Arduino является зарегистрированной торговой маркой.

Приборы конкретного бренда дороги и труднодоступны. Но в свободной продаже есть множество полнофункциональных аналогов. Более того, обладая навыками радиомонтажника, мастер может собрать паяльный аппарат своими руками на базе Arduino за вполне приемлемые деньги.

Особенности

Схемотехника микроконтроллерных устройств на базе платформы Arduino долгое время была полностью открыта. В последнее время уже невозможно остановить распространение микроэлектронных устройств на базе Arduino по системе удалённых почтовых продаж. Более того, в рамках этой платформы активно распространяются микроконтроллеры конкурентов – SM32 м ESP.

Такое богатство выбора резонно вызывает интерес домашних мастеров — как на базе готового набора собрать что-нибудь полезное в быту. Учитывая, что интерес проявляют радиомастера, неудивительно, что большинство самоделок касается технологий монтажа радиоэлектронных компонентов.

Если пытаться сделать паяльную станцию на базе Arduino, то первое, с чем сталкивается конструктор, это выбор платформы паяльника.

Внутри паяльной станции находится полноценный «мозг», умеющий управлять температурой инструмента, но ему требуется сигнал от датчика температуры.

Существует три принципиально отличающиеся технологии паяльников с датчиками:

с терморезистором;
с термопарой;
инфракрасная.

Первые недороги и широко распространены. Терморезистор, как правило, представляет собой всего лишь кусочек проволоки, изготовленной из особого материала. Это дёшево, но не обеспечивает должного качества измерения температуры.

Термопара, наоборот, обеспечивает крайне точное измерение. Но для этого в комплекте с термопарой нужно использовать специальный усилитель сигнала, калибрующий выходной сигнал согласно стандартам.

При возможности выбора всегда рекомендуется вариант с термопарой. Контроллеры, управляющие такими устройствами, не только технически сложнее, они точно отображают температуру жала паяльника. У них обычно есть цифровой индикатор, ориентируясь на который можно дозировать нагрев паяльника.

Инструменты и материалы

Понадобятся привычные инструменты для работы с пластиком и лёгким металлом:

мелкозубчатая ножовка, пригодная для работы по алюминию;
крупнозубчатый лобзик, чтобы поправить корпус будущей паяльной станции;
мелкие надфили всех размеров, которые только доступны;
ножовка по металлу.

Как и при создании любого радиоэлектронного инструмента, незаменимы комплект изолированных проводников, рулон качественной изоленты и комплект материалов для пайки.

К паянным соединениям паяльной станции требуется отнестись с особым вниманием. В отличие от аппаратов, которые конструируются мастером своими руками по собственной схеме, паяльные станции на основе Arduino собираются из готовых узлов и модулей.

При этом нет уверенности, что конструкторы модуля задумывались о потребностях конечного потребителя.

Ключевым аспектом такого метода конструирования является то, что отдельные модули соединяются быстроразъёмными соединениями. Это облегчает начальное конструирование, но значительно снижает итоговую надёжность конструкции.

Для соединения обычно применяются штепсели малых калибров. Такие соединители облегчают макетное конструирование, но совсем ненадёжны. Лучшим способом соединения модулей после первоначальной отладки является соединение медными проводниками с помощью пайки.

Изготовление

Обратите внимание, что паяльная станция является прибором долговременного пользования. Поэтому, конструируя самодельный аппарат, не спешите и предпочитайте проверенные годами решения. Например, изготавливая своими руками паяльную станцию широкого применения, имейте в виду, что самодельный аппарат должен быть собран на базе самых надёжных компонентов.

Профессиональные паяльные станции обладают возможностью ИК-нагрева. Это означает, что для обеспечения должной температуры в области пайки вовсе не используются способы контактного нагрева.

Задача переноса тепла перекладывается на бесконтактные приборы, излучающие ИК-лучи.

В качестве источников нагрева в бесконтактных станциях часто используют мощные галогеновые лампы накаливания, тогда как контактные паяльники обладают простым прибором нагрева в виде нихромовой спирали вокруг массивного медного жала.

Задавшись целью создать паяльную станцию на базе Arduino, надо в первую очередь присмотреться к аккуратности изготовления готовых комплектов. Обратите внимание, что в некоторых дешёвых наборах для сборки не только нет высоковольтных проводов, но порой даже отсутствует схема соединения.

Значительное внимание следует уделить корпусу прибора. Самодельная паяльная станция должна быть одновременно компактной, аккуратной и удобной.

При проектировании паяльной станции на базе Arduino приходится учитывать стандартные размеры печатных плат производителей электроники.

В качестве примера паяльной станции на основе Arduino можно взять конструкцию, неоднократно опробованную мастерами.

Сперва нужно определиться с конструкцией отражателя нижнего нагревателя. Вполне подойдёт рефлектор обычного плафона освещения, рассчитанный на размещение четырёх ламп.
Вторым этапом будет подбор галогеновых ламп нужной мощности. Лампочки баллонной конструкции для системы нижнего подогрева на Arduino не подходят. Нужно найти длинные линейные лампы.
Важным моментом является выбор конструкции монтажного стола. Для пайки с нижним подогревом требуется прочно закрепить монтажную плату на определённом удалении от нагревательных ламп. Для этого используются монтажные «крокодильчики», закреплённые на точно отмеренном расстоянии от ламп.
Сам блок управления аппаратом можно разместить в любом подходящем корпусе. Например, многие мастера используют для своих самоделок старые блоки питания от компьютеров.

Финишные работы

Монтируя прибор, который будет ежедневно помогать, мастер всегда задумывается о финишной обработке. Примитивный вариант заключается в «обклеил липкой плёнкой и забыл». Но при долгосрочном применении такой подход перестаёт работать.

Коль скоро специалист решил построить паяльную станцию на недорогих компонентах, но своими руками, нельзя рассчитывать, что он удовлетворится стандартными решениями. Приходится применять фантазию и использовать подручные средства.

Первое, что привлекает внимание посетителя лаборатории — необычный вид электронных приборов. Проектируя самодельную паяльную станцию, это можно предусмотреть.

Например, очень необычно выглядят самодельные аппараты, собранные на базе старых автомобильных магнитол.

Построение таких аппаратов требует от конструктора глубокого знания радиотехники и обработки материалов. Но внешний вид аппаратов просто шокирует малоподготовленных посетителей. Простейшие паяльные станции, спрятанные в «потроха» древних автомобильных приёмников, компактны и неизменно привлекают внимание.

В любом случае, работая с паяльным оборудованием, не забывайте о технике безопасности. Капля припоя может нанести глубокий ожог, а пары флюса и горелой изоляции обладают свойством провоцировать раковые опухоли.