Терморегулятор для паяльника HAKKO 907

  • Час 25-09-2015, 20:38
  • Автор admin
  • Коментарів 0 Комент.
  • Силка url

Пристрій призначений для підтримки і регулювання температури паяльника HAKKO 907. Паяльник розрахований на напругу 24 В і потужність 50 Вт. Датчиком температури в ньому служить терморезистор опором приблизно 100 Ом при температурі навколишнього середовища 25 С. Цей паяльник був придбаний на eBay за 7$. Прилад забезпечений чотирма семисегментными світлодіодними індикаторами для відображення температури та режиму роботи. Цих режимів може бути два. Перший-це режим підтримки температури на заданому рівні. Другий це режим підтримання постійної потужність. На індикаторі відображаються відповідно як t і P. Установка температури здійснюється за допомогою енкодера. Схема пристрою зображена на малюнку.

Терморегулятор для паяльника HAKKO 907

Основою схеми є контролер ATmega8. До порту B підключена матриця з 4 семи сегментних індикаторів з загальним анодом. Як видно зі схеми індикація динамічна, анодні ключі підключені до порту C контролера. Висновки порту B до матриці підключаються через струмообмежуючі резистори опором 100 Ом. Анодні ключі включені за схемою емітерного повторювача. Обумовлено це тим що на етапі макетування аноди від матриці підключалися на пряму до виводів контролера. При цьому опір катодних токоограничивающих резисторів було завищено з метою зниження навантаження на порти мікросхеми в процесі налагодження схеми. Відповідно на етапі виготовлення фінального варіанту схеми, щоб не міняти прошивку довелося використовувати саме повторювачі а не ключі.

Силовим елементом схеми є симистор. Його управління здійснюється транзистором VT5 допомогою оптоелектронної розв'язки виконаної на MOC3023. Резистор R20 обмежує струм через світлодіод оптрона, а R21 через керуючий електрод симістора.

До порту D підключений енкодери. Резистори R1 і R2 підтягують висновки контролера до нуля. А конденсатори виконують роль найпростішого пригнічувача брязкоту. Так як без них картина на вході мікросхеми досить сумна. Хоча конденсатори такої ємності і значно затягують спад імпульсу, але при цьому стабільність роботи енкодера все-таки підвищується.

Терморегулятор для паяльника HAKKO 907

На транзисторі VT6 виконаний так званий детектор нуля. Його завдання синхронізувати час відкривання симістора з переходом через нуль живильної синусоїди. Діод VD1 служить для розв'язки сигналу управління детектором нуля і фільтром блоку живлення.

Терморегулятор для паяльника HAKKO 907

На харчуванні контролера знаходиться дільник напруги складається з резисторів R14 і R15. Напруга з виходу подається на аналоговий компаратор. Його завдання-відслідковувати зниження харчування нижче заданого рівня, а простіше кажучи вимикання пристрою з мережі. З допомогою цього сайту проводиться запис значення установки температури і потужності в EEPROM.

Пристрій живиться від трансформаторного джерела живлення. Одна обмотка трансформатора напругою 9В використовується для живлення електронної частини пристрою, а друга напругою 24 В для живлення нагрівального елемента. Стабілізатор виконаний на інтегральній мікросхемі LM7805 або вітчизняному аналогу КРЕН5.

Всі транзистори в схемі це вітчизняні КТ3102 або закордонний аналог BC547. За великим рахунком важливо тільки те, що вони зворотної провідності, насправді можна використовувати будь-які транзистори малої потужності як КТ315 і ін. У мене в пристрої коштують взагалі якісь транзистори без маркування демонтовані раніше то з монітора то з касетного магнітофона. Тиристор можна також використовувати будь-відповідний по потужності. Тільки доведеться перерахувати опір токоограничивающего резистора керуючого електрода. Відповідно при заміні оптопари на іншу теж необхідно перерахувати опір резистора обмежує струм через світлодіод.
 
Особливу увагу потрібно звернути на номінали резисторів R14 R15 утворюють дільник. Напруга на його виході повинна становити 1,33 Ст. Так як другий вихід аналогового компаратора підключений до внутрішнього джерела величиною 1,26 В. Якщо у включеному стані напруга буде нижче ніж опорне то контролер буде постійно намагатися записати значення установок в енергонезалежну пам'ять. Якщо ж напруга буде значно вище то він може просто не встигнути зберегти значення в пам'ять до остаточного розряду ємностей фільтра харчування.
 
Пара слів про прошивці. Програма використовує вбудований ацп і вимірює напругу на ADC0. Далі йде переклад напруги в одиниці температури. Для цього використовується просте лінійне рівняння зі зсувом нуля і нахилом характеристики термодатчика. Після цього поточне значення температури порівнюється з установкою. Якщо температура нижче ніж задана-10С. То нагрів йде повною потужністю. Якщо ми наближаємося до встановленої температури на відстань 10 градусів то нагрів йде половинною потужністю. Ну а якщо виміряна температура вище заданої то тиристор не включається.

Стан енкодера опитується з частотою приблизно 1 кгц. Часто енкодери вішають на переривання, але в моєму випадку дешевий китайський прилад дає дикий брязкіт контактів тому обраний алгоритм простого відстеження зміни стану енкодера. У переривання від аналогового компаратора перевіряється стан установки температури і потужності. Якщо під час роботи пристрою вони не змінювалися то запис в EEPROM не проводиться. Це зроблено для економії ресурсу пам'яті контролера.
 
Якщо пристрій підключений термодатчик то воно переходить в режим підтримки потужності. По суті звичайний фазовий регулятор потужності. Енкодером встановлюється кут відкривання тиристора. На індикаторі відображається потужність у відсотках від 0 до 100, тиристор або повністю вимкнений або повністю відкритий.

Поточний режим відображається в четвертому розряді. Буква t, означає режим термостабілізації, а p відповідно регулятор потужності. Якщо покрутити ручку енкодера, то на індикаторі буде відображатися значення установки температури. Після відпускання ручки і після закінчення приблизно 3х секунд прилад перейде в режим відображення поточної температури нагрівача.
 
Щоб не спостерігати як танцюють цифри в останньому розряді під час підтримки температури встановлений гістерезис в 5 градусів. Тобто при зміні температури на 5 градусів до плюс або мінус на екрані буде відображатися температура установки. Виходячи з цього, а також інших факторів як відсутність кварцової стабілізації частоти і вимірювання температури мультиметром пристрій не позиціонується як хоч скільки не будь точний прилад. Його завдання-це приблизно перекласти зміна опору датчика в результаті нагрівання в числову форму. А також підтримувати температуру жала в комфортній зоні для пайки.
 
 У фьюзах щодо заводських налаштувань змінюється тільки установка тактової частоти дорівнює 8МГц. Виглядають вони так.
 

Терморегулятор для паяльника HAKKO 907

 
 Налаштування пристрою полягає в отриманні коефіцієнтів для рівняння перерахунку напруги в температуру. Я використав для цього excel. Необхідно зняти характеристику терморезистора. Для цього потрібно виміряти температуру нагрівача і записати значення АЦП яка їй відповідає. Для вимірювання температури я використовував звичайний мультиметр. перед вимірюванням потрібно закоментувати рядок 148 і розкоментувати рядок 149. У першій рядку обчислюється мінлива t_frz це значення виміряної температури. У другій цієї змінної присвоюється значення АЦП без зміни, таким чином його можна буде спостерігати на індикаторі.

 Отримавши близько 20 значень будуємо графік залежності в excel додаємо діаграму на ній будуємо лінію тренда. Рівняння лінії тренда і є потрібна нам залежність напруги від температури. З нього і беруться необхідні коефіцієнти. Далі ці коефіцієнти підставляється в рядок 148, відповідно до її потрібно знову розкоментувати і закоментувати рядок 149. Детальніше про отримання рівняння написано в літературі знизу.

 Готове пристрій виглядає так.

Терморегулятор для паяльника HAKKO 907

Прошивка і исходник на С++ в CVAVR додається. Також наведено проект Proteus і друкована плата в PCAD.

Література: Малогабаритний термометр з кремінним терморезистором http://radiokot.ru/lab/controller/21/

Список радіоелементів

Позначення Тип Номінал Кількість IC1 DA VS1 U VT1-VT6 VD1-VD5 R1-R3, R22 R4-R7, R9-R12 R8, R16-R19 R14 R15 R20 R21 R23 C1, C2 C3 C4 C5 C6 HG1 L1 T1
МК AVR 8-бітATmega8-16PU1
Лінійний регуляторLM7805CT1 КРЕН5
СімісторBT134-6001
ОптопараMOC30231
Біполярний транзисторBC5476 КТ3102, КТ315
Випрямний діодFR1045
Резистор4.7 кОм4
Резистор100 Ом9
Резистор1 кОм5
Резистор7.5 кОм1
Резистор2.7 кОм1
Резистор110 Ом1
Резистор750 Ом1
Резистор500 Ом1
Електролітичний конденсатор1мкФ 6.3 В2
Конденсатор0.1 мкФ1
Конденсатор22 пФ1
Електролітичний конденсатор1000мкФ 6.3 В1
Електролітичний конденсатор1000мкФ 16В1
Індикаторkw4-361xgb1
Котушка індуктивності100uH1
Трансформатор220x24x91
Tags

Коментарі до новини