В советские времена радиодетали микросхем имели довольно крупные размеры. Поэтому и мастера по ремонту аппаратуры для монтажа использовали обычный паяльник. Сегодня с приходом SMD-элементов печатные платы стали компактными, что уменьшило размеры техники. Однако у этой медали есть и обратная сторона – перегрев SMD-элементов приводит к их выходу из строя, а специальное оборудование имеет высокую стоимость. Неплохим выходом может стать паяльная станция своими руками, изготовление которой не потребует больших затрат. Сегодня поговорим о подобном приборе, разберёмся, насколько сложно его сделать самостоятельно и что для этого потребуется.

Читайте в статье:

Для чего нужна паяльная станция: области применения

Обычный паяльник может разогреваться до 400°С. Такая температура вполне подходит для пайки проводов или ремонта микросхем времён СССР. Но если нужно работать с новыми печатными SMD-платами, нужен совершенно другой температурный режим – 260−280°С. В противном случае место замены одной радиодетали мастер испортит несколько элементов вокруг. Здесь и приходит на помощь паяльная станция, которая позволяет настроить оптимальную температуру.

Полезная информация! Работа с паяльной станцией (ПС) требует некоторых навыков. Поэтому перед тем как выбрать паяльную станцию и использовать её для ремонта дорогостоящего и сложного оборудования, стоит потренироваться на ненужных печатных платах. В противном случае есть риск окончательно испортить технику.

Принцип работы ПС, общие характеристики оборудования

Если утрировать, то принцип работы ПС можно сравнить с обычным паяльником, подключённым через реостат. Однако современная паяльная станция – более сложное электронное устройство, имеющее множество дополнительных функций. К тому же ПС может быть и бесконтактной (воздушной).

Основными функциями современных паяльных станций являются:

• возможность регулировки нагрева жала. Чем точнее и плавней осуществляется регулировка, тем проще работать мастеру;
• обязательное наличие защиты от перегрева;
• температура жала контролируется автоматически, по мере остывания мощность увеличивается.

Каждая модель имеет свои дополнительные функции. При самостоятельном изготовлении можно остановиться на простейшем варианте. Особенно если опыта в создании подобных приборов нет. Но перечисленные параметры обязательны. При отсутствии даже одного из пунктов в характеристиках назвать собранное оборудование станцией будет нельзя.

Разделение ПС на виды по конструктивным особенностям

Паяльная станция может быть воздушной (термовоздушной), контактной, комбинированной или инфракрасной. Каждый из этих видов имеет свою область применения. Для начала рассмотрим общую информацию по каждому из видов, а после разберёмся, как самостоятельно изготовить наиболее востребованные из них – термовоздушную и инфракрасную.

Контактная паяльная станция: особенности прибора

Контактная ПС представляет собой обычный паяльник, оборудованный терморегулятором. Регулятор температуры может быть механическим или электронным. Цена такой паяльной станции значительно ниже, чем стоимость остальных видов. Подобное оборудование можно приобрести за 900−1000 руб. Немного выше стоимость контактной ПС с функцией стабилизации нагрева при касании поверхностей. При прикосновении жала к неразогретой печатной плате автоматика увеличивает мощность.

Бесконтактная инфракрасная ПС: что она собой представляет

Самый современный из всех видов. Благодаря инфракрасному излучению прибор разогревает поверхность печатной платы. При этом нагрев радиодеталей, находящихся на её поверхности, минимален. Стоимость такого оборудования выше, чем у остальных видов. К примеру, инфракрасную ПС «TornadoInfra Pro» можно приобрести по цене 22000 руб.

Термовоздушное оборудование для пайки

В конструкцию устройства включён компрессор. Воздух, подаваемый им, проходит через паяльник, нагреваясь от жала. Именно этот нагретый поток воздуха и разогревает печатную плату и припой.

Интересно знать! Существуют специализированные демонтажные термовоздушные паяльные станции. Их компрессор работает в обратную сторону – на всасывание, что позволяет сразу удалять частицы припоя с поверхности.

Стоимость демонтажной станции значительно выше. Если обычную термовоздушную ПС «Lukey 852D+ с паяльником» можно приобрести за 5300 руб., то демонтажная «AOYUE 701A++» обойдётся в 13000 руб.

Комбинированные ПС и их особенности

В этих станциях присутствует два вида – контактная и термовоздушная. При помощи термофена разогревается печатная плата, после чего довольно легко элементы выпаиваются жалом.

Мнение эксперта

Консультант по подбору инструмента ООО "ВсеИнструменты.ру"

Спросить у специалиста

“Наиболее распространённый рабочий диапазон температур – от +120 до +420°С. Этого достаточно для работы со всеми разновидностями радиоаппаратуры, существующей на сегодняшний день”.

Примеры паяльных станций различных видов:

Термовоздушная паяльная станция: нюансы изготовления своими руками

Работа по изготовлению самодельной паяльной станции с феном своими руками производится в несколько этапов. Сначала конструируется термофен, после − блок управления, а затем станция собирается и настраивается. При этом сам термофен можно приобрести в магазине или на интернет-ресурсах. Стоимость его невысока, а работу по изготовлению ПС такое приобретение сильно упростит. Однако лучше всего изготовить своими руками фен для пайки, который не требует электронного блока управления. В работе он достаточно удобен, а стоимость деталей для его сборки стремится к нулю. Нам потребуется:

• стеклянная трубка от электрокамина;
• нихромовая спираль оттуда же;
• силиконовый шланг;
• тонкая стеклянная трубка;
• старый, можно нерабочий паяльник.

Разберёмся пошагово с использованием примеров, как выполняется эта работа.

Паяльная станция своими руками: пошаговая инструкция

Иллюстрация	Выполняемое действие
	Внутрь стеклянной трубки от электрокамина вставляем нихромовую спираль от него же. Одну сторону придётся растянуть так, чтобы контакты выходили на один край трубки.
	Закрепляем простой изолентой протянутую снаружи вдоль стеклянной трубки нихромовую нить. Теперь нужно надеть корпус паяльника со стороны концов спирали так, чтобы с краю остались контакты, к которым мы присоединим питание. Сами контакты лучше защитить изоляторамиот того же старого паяльника, оставшимися после его разборки.
	Соединяем силиконовую и тонкую стеклянную трубку. Стеклянную помещаем внутрь корпуса паяльника. Именно по этим трубкам будет поступать воздух.
	Собранную воедино конструкцию обматываем слоем лакоткани. Это делается для того, чтобы можно было свободно держать наштермофен в руках. Подобный материал продаётся в любом магазине хозяйственных товаров.
	Вот практически и всё, воздушная паяльная станция готова. Остаётся подать воздух (жёлтая стрелка) и питание 220В (красная стрелка). Воздух можно подать с помощью обычного аквариумного компрессора.

Как видим, процесс изготовления такого термофена довольно прост при минимальных затратах. Если же говорить об оборудовании заводского исполнения, купить паяльную станцию с феном можно по стоимости около 5000 руб. Согласитесь, неплохая экономия. Если всё же решено приобрести подобный прибор, прежде чем это сделать, следует разобраться, как паять феном от паяльной станции. В этом поможет наша видеоинструкция.

Как пользоваться паяльной станцией с термофеном: видеоинструкция

Надеемся, что после просмотра видеоурока у наших читателей не осталось вопросов по пользованию термовоздушной ПС. Подводя итог этому разделу, предлагаем ознакомиться с несколькими схемами паяльных фенов, которые можно собрать самостоятельно.

Простые схемы паяльных фенов своими руками

Здесь редакция сайт представляет вашему вниманию схемы простейших термофенов, а также пример того, как изготовить корпус для него.

Бюджетная инфракрасная паяльная станция своими руками – возможно ли это

Не каждый может запросто заплатить 20000 руб. и более за подобное оборудование. А если к тому же паять требуется нечасто, то смысла приобретать заводскую ПС и вовсе нет. Попробуем рассмотреть вариант, при котором у вас в руках окажется бюджетный инфракрасный паяльник, сделанный своими руками.

Иллюстрация	Описание действия
	Нам потребуется обычный автомобильный прикуриватель. Разбираем его, оставив только спираль на шпильке. Она станет основой нашего ИК паяльника.
	Разбираем паяльник, купленный в магазине за 100 руб. Такое изделие использовать по прямому назначению нельзя, а вот для нашей цели оно подходит идеально. Оставляем изоляторы и, присоединив спираль прикуривателя, устанавливаем получившуюся конструкцию внутрь корпуса паяльника.
	Нужно приварить к корпусу паяльника спираль прикуривателя. Если нет возможности воспользоваться подобным аппаратом, можно использовать «холодную сварку».
	Вот так производится работа нашей инфракрасной паяльной станции. Многие могут сказать, что необходим регулятор напряжения, однако, это заблуждение. Редакция сайт пришла к выводу, что проще и удобнее для регулировки интенсивности нагрева приближать или отодвигать спираль. Но…
	…если Вам кажется, что регулировка необходима, можно включить в схему вот такой диммер. Не возбраняется и установка кнопки включения на ручку паяльника, но в этом случае в схему придётся включить реле. В противном случае кнопка моментально сгорит.

Самодельная паяльная ИК станция своими руками – это очень просто, как вы могли убедиться.

Паяльная станция на «Ардуино» своими руками: особенности изготовления

Для изготовления подобной ПС нам потребуется паяльник для паяльной станции. Такую ручку можно приобрести через интернет, как и микросхему Arduino. Не будем углубляться в подробности потому, что для человека, далёкого от радиотехники и цифровых технологий, изготовление подобной ПС практически невозможно, а тем, кто сведущ в этой теме, объяснять технологию программирования и сборки не имеет смысла. Скажем лишь, что на базе подобного микроконтроллера можно собрать полноценную паяльную станцию, не уступающую по характеристикам прибору заводского исполнения.

Особенности паяльных станций своими руками на Atmega8

Паяльная станция своими руками на базе микроконтроллера Atmega 8 ничем не уступает предыдущему варианту, однако, здесь есть одно отличие, которое для кого-то может стать решающим. Микроконтроллер Arduino стоит около 3$, в то время как Atmega 8 − всего 1$. В остальном такие ПС будут практически идентичны. Предлагаем ознакомиться со схемами подобного оборудования на базе микроконтроллеров Atmega 8 и Arduino.

Подведём итог

Конечно, если подобное оборудование используется на профессиональном уровне (и при этом постоянно), то лучше приобрести ПС заводской сборки. А вот для разовых ремонтов электроники изготовление паяльной станции своими руками может стать идеальным решением. Надеемся, что информация, изложенная в сегодняшней статье, была полезна нашим читателям. Если же у вас остались какие-либо вопросы, не стесняйтесь их задать в обсуждениях ниже.. Возможно, у вас есть опыт собственноручной сборки паяльных станций? Тогда убедительная просьба – поделитесь своими мыслями на эту тему с менее опытными домашними мастерами. Это поможет им научиться чему-то новому. Пишите, спрашивайте, общайтесь. А напоследок мы предлагаем посмотреть ещё одно короткое видео по сегодняшней теме.

Долго думал, писать ли статью про эту самоделку или нет. В интернете можно насчитать наверно с десяток статей по этой схеме. Но так как на мой взгляд именно это схемотехническое решение наиболее удачное - делюсь конструкцией с вами, уважаемые посетители сайта "Технообзор". Сразу хочу по благодарить автора схемы за проделанную работу, и за то, что он выложил ее для общего пользования. Паяльная станция довольно проста в изготовлении и очень нужно в радиолюбительской практике.

Когда только начинал свой путь радиолюбителя, то о ни каком и не думал. Паял мощным 60 ватным паяльником. Делалось все навесным монтажом и толстыми проводами. С годами немного набравшись опыта дорожки все становились тоньше, а детали меньше. Покупались соответственно паяльники меньшей мощности. Приобрел как-то паяльник от паяльной станции LUKEY-702 с максимальной мощностью 50 ватт и встроенной термопарой. Схему для сборки подобрал сразу. Простая и надежная, а также минимум деталей.

Схема самодельной паяльной станции

Список деталей для схемы:

• R1 - 1M
• R2 - 1k
• R3 - 10k
• R4 - 82k
• R5 - 47k
• R7, R8 - 10k
• R индикатора -0.5k
• C3 - 1000mF/50v
• C2 - 200mF/10v
• C - 0,1mF
• Q1 - IRFZ44
• IC4 – 78L05ABUTR

Контроллер взял в DIP корпусе. Программировать их не сложно. Использовать можно любой соответствующий программатор, даже самый простой из 5 проводов и резисторов. Надеюсь здесь трудностей не возникнет. Прошивки для индикаторов с ОА и ОК находятся . Картинка с фьюзами также находиться там.

Силовой трансформатор был взят с проигрывателя пластинок. Его имя - ТС-40-3. Нечего не перематывал. Все соответствующие напряжения на нем уже есть. Для питания самого паяльника были соединены две обмотки параллельно.Он выдает около 19 вольт. Нам вполне достаточно. Для этого на данной модели трансформатора надо поставить перемычки между выводами трансформатора 6 и 8, а также 6’ и 8’ на другой катушке. Снимаем напряжение с выводов 6 и 6’.

Для питания микроконтроллера блока управления паяльной станции и ОУ нам надо напряжение от 7,5 до 15 вольт. Можно конечно и до 35, но это будет предел для микросхемы - стабилизатора 78L05. Она будет сильно нагреваться. Для этого я соединил обмотки последовательно. Получилось напряжение 12 вольт. На 8 выводе трансформатора припаяны два провода. Отпаиваем, что тоньше, и перекладываем его на свободную клемму. Перемычку надо поставить на 10 вывод трансформатора и отпаянный провод. Напряжение снимается с 10’ и 12 вывода. Вышеописанное только для трансформатора ТС-40-3.

Силовые диоды В1 применены КД202К. Как раз подходят для этой цели. Для питания МК взял мало-габаритную диодную сборку В2. В качестве светодиодных индикаторов был применен E30361-L-0-8-W с общим катодом. Развел также свою печатную плату под свой индикатор. Она получилась двусторонняя. Односторонняя не смог. Слишком много перемычек. Плата не самая лучшая, но проверена и рабочая. Также перепаял разъем на самом паяльнике. Его стандартный никуда не годиться. Сперва бузер не был пред усмотрен на плате. Установил его после, но плата в архиве исправлена.

Подобрал наилучший разъём папа - мама из имеющегося хлама. Хочу еще сказать насчет полевого транзистора IRFZ44. У меня он по каким то причинам не захотел работать. Сразу выгорал при включении. На данный момент уже около года стоит IRF540. Почти не греется. Радиатор там нужен не большой.

Паяльная станция - изготовление корпуса

Итак, корпус паяльной станции. Хорошо когда заходишь в магазин, и есть выбор готовых корпусов. У меня к сожалению такой роскоши нет. А искать всякие коробки от непонятно чего, а потом еще думать как все туда запихнуть не очень то и хочется. Корпус выгнул из жести. После разметил и просверлил все отверстия и покрасил краской из баллончика. Дырку для индикатора заклеил куском пластмассы от черной пивной бутылки. Кнопки сделаны из советских корпусов транзисторов КТ3102 в железном корпусе и им подобным. Нужно еще откалибровать показания температуры с помощью резистора R5 и термопары мультиметра. После сборки и проверки все провода закрепил пластмассовыми застежками. После прикрутил верхнюю крышку корпуса. Станция готова к работе. Удачной всем сборки. Паяльную станцию изготовил - Бухарь.

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

1. Питание от источника постоянного напряжения 12-24В
2. Потребляемая мощность, при питании 24В: 50Вт
3. Сопротивление паяльника: 12Ом
4. Время выхода на рабочий режим: 1-2 минуты в зависимости от питающего напряжения
5. Предельное отклонение температуры в режиме стабилизации, не более 5ти градусов
6. Алгоритм регулирования: ПИД
7. Отображение температуры на семисегментном индикаторе
8. Тип нагревателя: нихромовый
9. Тип датчика температуры: термопара
10. Возможность калибровки температуры
11. Установка температуры при помощи экодера
12. 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:

1. BQ1. Энкодер EC12E24204A8
2. C1. Конденсатор электролитический 35В, 10мкФ
3. C2, C4-C9. Конденсаторы керамические X7R, 0.1мкФ, 10%, 50В
4. C3. Конденсатор электролитический 10В, 47мкФ
5. DD1. Микроконтроллер ATmega8A-PU в корпусе DIP-28
6. DA1. CСтабилизатор L7805CV на 5В в корпусе TO-220
7. DA2. Операционный усилитель LM358DT в корпусе DIP-8
8. HG1. Семисегментный трехразрядный индикатор с общим катодом BC56-12GWA.Также на плате предусмотрено посадочное место под дешевый аналог .
9. HL1. Любой индикаторный светодиод на ток 20мА с шагом выводов 2,54мм
10. R2,R7. Резисторы 300 Ом, 0,125Вт — 2шт
11. R6, R8-R20. Резисторы 1кОм, 0,125Вт — 13шт
12. R3. Резистор 10кОм, 0,125Вт
13. R5. Резистор 100кОм, 0,125Вт
14. R1. Резистор 1МОм, 0,125Вт
15. R4. Резистор подстроечный 3296W 100кОм
16. VT1. Полевой транзистор IRF3205PBF в корпусе TO-220
17. VT2-VT4. Транзисторы BC547BTA в корпусе TO-92 — 3шт
18. XS1. Клемма на два контакта с шагом выводов 5,08мм
19. Клемма на два контакта с шагом выводов 3,81мм
20. Клемма на три контакта с шагом выводов 3,81мм
21. Радиатор для стабилизатора FK301
22. Колодка для корпуса DIP-28
23. Колодка для корпуса DIP-8
24. Выключатель питания SWR-45 B-W(13-KN1-1)
25. Паяльник . О нем мы еще позже напишем
26. Детали из оргстекла для корпуса (файлы для резки в конце статьи)
27. Ручка энкодера. Можно купить ее, а можно напечатать на 3D-принтере. Файл для скачивания модели в конце статьи
28. Винт М3х10 — 2шт
29. Винт М3х14 — 4шт
30. Винт М3х30 — 4шт
31. Гайка М3 — 2шт
32. Гайка М3 квадратная — 8шт
33. Шайба М3 — 8шт
34. Шайба М3 гроверная — 8шт
35. 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:

Рассказать в:

Профессиональные паяльные станции импортного производства обладают большим набором сервисных функций, но очень дороги и недоступны большинству радиолюбителей. Поэтому радиолюбители сами разрабатывают схемы управления паяльником. В основном это простейшие регуляторы мощности на основе тиристоров, и чаще всего - на напряжение 220 В. Между тем, паяльник на 220 В (особенно старый) - не только электро и пожароопасный инструмент, он может стать "палачом" для современных радиокомпонентов. Кроме того, тиристорный регулятор мощности является сильным источником радиопомех.
Для увеличения пожаробезопасности регуляторы снабжают таймерами, отключающими паяльник через определенный промежуток времени.

Для электробезопасности применяют паяльники на низкое напряжение - от 6 до 42 В, которые, к тому же, безопасны и для радиокомпонентов.
Как показывает практика, для нормальной работы достаточно 5-6 ступеней регулировки мощности. Появление микроконтроллеров позволяет значительно расширить функции самодельной паяльной станции.

Постоянный контроль за положением паяльника (лежит на рычаге подставки или снят с него);
- наличие таймеров разогрева и отключения паяльника от сети;
- светодиодная шкала выходной мощности;
- звуковая сигнализация для привлечения внимания;
- пять ступеней выходной мощности (60, 70,80,90, 100%);
- автоматический переход в дежурный режим при длительных остановках в работе,
- автоматическое отключение от сети по истечении определенного времени простоя.

Все функции управления работой паяльной станции выполняет микроконтроллер pic16f84a (рис.1). При нажатии на кнопку "bкл."(sb1) подается напряжение на первичную обмотку трансформатора Т1. Питание со средней точки вторичной обмотки Т1 через выпрямитель vd2-vd3-r1 и стабилизатор vd1-c1-da1-c5 подается на микроконтроллер dd1. Микроконтроллер инициализируется и включает через транзисторный ключ vt1 реле К1, которое контактами К1.1 блокирует кнопку включения. Одновременно включается светодиод vd5, сигнализируя включение питания. В начальный момент напряжение на паяльник не подается, так как на выводе 12 dd1 устанавливается высокий уровень, открывающий транзистор vt2, который шунтирует r10 и отключает регулятор da2. Светодиоды vd7 vd12 не горят. Программа микроконтроллера проверяет, находится ли паяльник на рычаге станции. На конце рычага прикреплен флажок, который открывает световой канал оптрона vu1 - когда паяльник снят, и закрывает - когда паяльник положен на рычаг. Если паяльник оказался не на рычаге, следует серия звуковых сигналов "sos" (азбукой Морзе) В течение этого времени следует положить паяльник на рычаг, иначе микроконтроллер отключит реле К1 и полностью обесточит станцию контактами k1.1

Если при включении паяльник находится на рычаге, то оптрон vu1 закрыт, и на выводе 17 dd1 - высокий уровень, следует звуковое приветствие и включается режим 100% мощности для разогрева паяльника. Транзисторы vt2 vt7 при этом закрыты, и выходное напряжение стабилизатора da2 максимально. Оно определяется сопротивлением r10. Во время разогрева индикатор vd12 включен. По истечении 2 минут короткий звуковой сигнал предупреждает о включении номинальной мощности (в данном случае 70%). При этом высоким уровнем с вывода 8 dd1 включается светодиод vd9 и открывается ключ vt5, который подключает параллельно резистору r10 резистор r20. Их эквивалентное сопротивление определяет выходное напряжение da2, соответствующее 70% мощности паяльника. Кнопками sb2 и sb3 можно переключать 6 ступеней мощности по кругу. Выходное напряжение стабилизатора da2 на каждой ступени получается за счет параллельного подключения к r10 дополнительных резисторов r16, r19, r20, r22, r25, коммутируемых транзисторными ключами vt2 vt7

При снятии паяльника с рычага микроконтроллер включает сторожевой таймер, который предупреждает пользователя через каждую минуту коротким звуковым сигналом, что паяльник не на рычаге Если паяльник не положить на рычаг в течение 5 минут, следует тревожный сигнал и полное отключение от сети. Когда паяльник кладется на рычаг, происходит сброс сторожевого таймера.

Если паяльник долго не снимается с рычага, через 5 минут следует звуковое предупреждение, а еще через 5 минут микроконтроллер переводит паяльник в дежурный режим (чуть разогретый). В дежурном режиме паяльник может находиться 20 минут, после чего следует звуковой сигнал, и станция отключается от сети.

При снятии паяльника с рычага, когда он находился в дежурном режиме, автоматически включается полная мощность на 1 минуту для разогрева. Дежурный таймер сбрасывается. При нажатии на кнопку "Выкл " (sb4) звучит сигнал окончания работы, и станция выключается.

Детали.
В данной конструкции используется самодельный паяльник (24 В/30 Вт) Интегральные стабилизаторы напряжения da1 и da2 заменимы на отечественные КР142ЕН5А и КР142ЕН12 соответственно. Трансформатор Т1 - 220/30 В с выводом от средней точки. Можно применить Т1 без вывода средней точки и запитать стабилизатор da1 от источника 30 В через больший гасящий резистор r1 и стабилитрон vd1. Диоды vd2, vd3 в этом случае не устанавливаются. Реле К1 - малогабаритное, импортное, на напряжение 24 В. Транзисторы в ключах - любые с допустимым обратным напряжением не менее 40.. 50 В. Возможно применение транзисторных сборок. Капсюль bf1 - электромагнитный, типа sd160701 фирмы tdk, от старого компьютера, с сопротивлением катушки 60 Ом. Если применяется низкоомный излучатель, его следует включить через транзисторный усилитель. Оптопара vu1 с открытым оптическим каналом - от старого факсимильного аппарата Возможно применение оптопары диод-транзистор от дисководов или от "мышки" Светодиоды - любые, с разным цветом свечения.

Схема собрана на двух односторонних печатных платах Первая - размерами 65x90 мм (рис.2) - плата процессора, вторая - 50x90 мм (рис.3) - плата регулятора. На процессорной плате кнопки и светодиоды припаяны со стороны печатных проводников (рис.4). Реле, стабилизатор 5 В и звуковой капсюль также установлены на процессорной плате Предохранитель fu1, диодный мост, конденсаторы фильтра, регулятор da2, ключи vt2...vt7 с соответствующими резисторами r15. r25 установлены на плате регулятора Микросхема da2 припаяна к плате со стороны печатных проводников и прикреплена к ребристому радиатору размерами 60x90x40мм. Микроконтроллер dd1 установлен на панельку для удобства извлечения при возможной модификации программы. Платы соединяются между собой ленточным кабелем. Внешний вид собранного устройства показан на рис.5.

Настройка.
В зависимости от входного напряжения da1 рассчитывается гасящий резистор r1, так чтобы на входе стабилизатора было напряжение 8...10 В. Потребляемый da1 ток с включенным bf1 - около 60 мА Резисторы r16, r19, r20, r22, r25 при настройке заменяют по очереди цепочкой из последовательно соединенных постоянного резистора сопротивлением 1 кОм и переменного 20 кОм. Включают соответствующий режим и переменным резистором устанавливают напряжение на выходе da2, необходимое для получения установленной мощности паяльника. В режиме "stand by" паяльник должен быть слегка теплым. При программировании микроконтроллера можно установить иные задержки таймеров, кратные 1 минуте, эквивалентным 16-разрядным числом.

Адреса констант задержек приведены в табл.1, адреса ячеек для включения режима после прогрева паяльника - в табл.2. Управляющая программа микроконтроллера на Ассемблере представлена в табл.З, а карта прошивки - в табл.4. Несколько слов о модернизации станции В ней можно использовать блок на микросхеме КР1182ПМ1 для регулирования нагрева сетевого паяльника (220 В/100 Вт) Изменение программы при этом не требуется Микросхема регулятора мощности подключается к станции через оптронные ключи Описанное устройство с успехом можно применить для других приборов (утюг плойка и тп)

Что является одним из самых важных инструментов в наборе инженера, работа которого связана с электроникой. Это то, что вы, вероятно, любите и ненавидите, - паяльник. Вам необязательно быть инженером, чтобы он вам вдруг понадобился: достаточно быть просто умельцем, которые ремонтирует что-либо у себя дома.

Для базовых применений хорошо справляется и обычный паяльник, который вы включаете в розетку; но для более деликатной работы, такой как ремонт и сборка электронных схем, вам понадобится паяльная станция. Регулирование температуры имеет решающее значение, так как не сжигает компоненты, особенно микросхемы. Кроме того, вам также может потребоваться, чтобы она была достаточно мощной, чтобы поддерживать определенную температуру, когда вы будете что-то припаивать к большому земляному полигону.

В данной статье мы рассмотрим, как можно собрать собственную паяльную станцию.

Разработка

Когда я разрабатывал эту паяльную станцию, для меня были важны несколько ключевых свойств:

• переносимость - это достигается за счет использования импульсного источника питания, вместо обычного трансформатора и выпрямительного моста;
• простой дизайн - мне не нужны LCD дисплеи, лишние светодиоды и кнопки. Мне нужен был просто светодиодный семисегментный индикатор, чтобы показывать установленную и текущую температуру. Мне также нужна была простая ручка для выбора температуры (потенциометр) без потенциометра для точной подстройки, так как это легко сделать с помощью программного обеспечения;
• универсальность - я использовал стандартную 5-контактную штепсельную вилку (какой-то тип DIN), чтобы она была совместима с паяльниками Hakko и их аналогами.

Как это работает

Прежде всего, давайте поговорим о ПИД (пропорционально-интегрально-дифференцирующих, PID) регуляторах. Чтобы прояснить всё сразу, давайте рассмотрим наш частный случай с паяльной станцией. Система постоянно отслеживает ошибку, которая является разницей между заданной точкой (в нашем случае, необходимой нам температурой) и нашей текущей температурой. Он подстраивает выход микроконтроллера, который управляет нагревателем с помощью ШИМ, исходя из следующей формулы:

Как можно увидеть, есть три параметра K p , K i и K d . Параметр K p пропорционален ошибке в настоящее время. Параметр K i учитывает ошибки, которые накопились с течением времени. Параметр K d является предсказанием будущей ошибки. В нашем случае мы для адаптивной настройки мы используем PID библиотеку Бретта Борегарда (Brett Beauregard), 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 параметры. Это позволяет нам получить малое время нагрева, сохраняя при этом точность.

Ниже приведена принципиальная схема. Станция использует 8-битный микроконтроллер ATmega8 в DIP корпусе (вы можете использовать ATmega168-328, если они есть у вас под рукой), который очень распространен, а вариант 328 содержится в Arduino Uno. Я выбрал его, потому что его легко прошить, используя Arduino IDE, в котором также есть готовые к использованию библиотеки.

Температура считывается с помощью термопары, встроенной в паяльник. Мы усиливаем напряжение, создаваемое термопарой, примерно в 120 раз с помощью операционного усилителя. Выход операционного усилителя подключается к выводу ADC0 микроконтроллера, который превращает напряжение в значения от 0 до 1023.

Заданное значение устанавливается с помощью потенциометра, который используется в качестве делителя напряжения. Он подключен к выводу ADC1 контроллера ATmega8. Диапазон 0-5 вольт (выход потенциометра) преобразуется в значения 0-1023 с помощью АЦП, а затем в значения 0-350 градусов Цельсия с помощью функции " map ".

Список комплектующих

Обозначение	Номинал	Количество
IC1	ATMEGA8-P	1
U1	LM358	1
Q1	IRF540N	1
R4	120 кОм	1
R6, R3	1 кОм	2
R5, R1	10 кОм	2
C3, C4, C7	100 нФ	3
Y1	16 МГц	1
C1, C2	22 пФ	2
R2	100 Ом	1
U2	LM7805	1
C5, C6	100 мкФ (можно и меньше)	2
R7, R8, R9, R10, R11, R12, R13, R14	150 Ом	8

Это список компонентов, экспортированный из KiCad. Кроме того, вам понадобятся:

• клон паяльника Hakko, самого популярного в китайских онлайн магазинах (с термопарой, а не с термистором);
• источник питания 24 В, 2 А (я рекомендую использовать импульсный, но вы можете использовать трансформатор с выпрямительным мостом);
• потенциометр 10 кОм;
• электрическая штепсельная вилка авиационного типа с 5 контактами;
• электрический разъем, устанавливаемый на заднюю панель для подачи питания 220 В;
• печатная плата;
• выключатель питания;
• штырьковые разъемы 2,54 мм;
• много проводов;
• разъемы Dupont;
• корпус (я напечатал его на 3D принтере);
• один тройной семисегментный светодиодный индикатор;
• программатор AVR ISP (для этого вы можете использовать Arduino).

Конечно, вы можете легко заменить светодиодный индикатор LCD дисплеем или использовать кнопки, вместо потенциометра, ведь это ваша паяльная станция. Я изложил свой вариант дизайна, но вы можете по-своему.

Инструкции по сборке

Во-первых, вы должны изготовить печатную плату. Используйте тот способ, который предпочитаете; я рекомендую перенос рисунка платы тонером лазерного принтера, поскольку это самый простой способ. Кроме того, печатная плата у меня удлинена, потому что я хотел, чтобы она совпадала по размеру с источником питания, и я мог бы установить ее на него. Не стесняйтесь изменять плату, вы можете скачать файлы проекта и отредактировать их с помощью KiCad. После того, как изготовите печатную плату, припаяйте к ней все компоненты.

Обязательно установите выключатель между источником питания и разъемом питания. Используйте относительно толстые провода для соединений источника питания с печатной платой и выходного разъема со стоком MOSFET транзистора (точка H на плате) и земли на печатной плате. Для подключения потенциометра подключите 1-ый контакт к линии +5В, 2-ой - к точке POT, и 3-ий - к земле. Обратите внимание, что я использую светодиодный индикатор с общим анодом, что может отличаться от того, что у вас. Вам придется немного изменить код, но все инструкции в коде программы прокомментированы. Подключите выводы E1-E3 к общим анодам/катодам, а выводы a-dp к соответствующим выводам вашего индикатора. Для более подробной информации смотрите техническое описание на него. И наконец, установите выходной разъем паяльной станции и припаяйте к нему все соединения. Вам должна помочь картинка, приведенная выше, со схемой и цоколевкой разъема.

Теперь начинается интересное, загрузка кода. Для этого вам понадобится PID библиотека (ссылка на GitHub).

#include // Этот массив содержит сегменты, которые необходимо зажечь для отображения на индикаторе цифр 0-9 byte const digits = { B00111111, B00000110, B01011011, B01001111, B01100110, B01101101, B01111101, B00000111, B01111111, B01101111 }; int digit_common_pins = {A3, A4, A5}; // Общие выводы для тройного 7-сегментного светодиодного индикатора int max_digits = 3; int current_digit = max_digits - 1; unsigned long updaterate = 500; // Изменяет, как часто обновляется индикатор. Не ниже 500 unsigned long lastupdate; int temperature = 0; // Определяет переменные, к которым мы подключаемся double Setpoint, Input, Output; // Определяет агрессивные и консервативные параметры настройки double aggKp = 4, aggKi = 0.2, aggKd = 1; double consKp = 1, consKi = 0.05, consKd = 0.25; // Задать ссылки и начальные параметры настройки PID myPID(&Input, &Output, &Setpoint, consKp, consKi, consKd, DIRECT); void setup() { DDRD = B11111111; // установить выводы Arduino с 0 по 7 как выходы for (int y = 0; y < max_digits; y++) { pinMode(digit_common_pins[y], OUTPUT); } // Мы не хотим разогревать паяльник на 100%, т.к. это может сжечь его, поэтому устанавливаем максимум на 85% (220/255) myPID.SetOutputLimits(0, 220); myPID.SetMode(AUTOMATIC); lastupdate = millis(); Setpoint = 0; } void loop() { // Прочитать температуру Input = analogRead(0); // Преобразовать 10-битное число в градусы Цельсия Input = map(Input, 0, 450, 25, 350); // Отобразить температуру if (millis() - lastupdate > updaterate) { lastupdate = millis(); temperature = Input; } // Прочитать установленное значение и преобразовать его в градусы Цельсия (минимум 150, максимум 350) double newSetpoint = analogRead(1); newSetpoint = map(newSetpoint, 0, 1023, 150, 350); // Отобразить установленное значение if (abs(newSetpoint - Setpoint) > 3) { Setpoint = newSetpoint; temperature = newSetpoint; lastupdate = millis(); } double gap = abs(Setpoint - Input); // Расстояние от установленного значения if (gap < 10) { // мы близко к установленному значению, используем консервативные параметры настройки myPID.SetTunings(consKp, consKi, consKd); } else { // мы далеко от установленного значения, используем агрессивные параметры настройки myPID.SetTunings(aggKp, aggKi, aggKd); } myPID.Compute(); // Управлять выходом analogWrite(11, Output); // Отобразить температуру show(temperature); } void show(int value) { int digits_array = {}; boolean empty_most_significant = true; for (int z = max_digits - 1; z >= 0; z--) // Цикл по всем цифрам { digits_array[z] = value / pow(10, z); // Теперь берем каждую цифру из числа if (digits_array[z] != 0) empty_most_significant = false; // Не отображать впереди стоящие нули value = value - digits_array[z] * pow(10, z); if (z == current_digit) { if (!empty_most_significant || z == 0) // Проверить, что это у нас не ведущий ноль, и отобразить текущую цифру { PORTD = ~digits]; // Удалить ~ для общего катода } else { PORTD = B11111111; } digitalWrite(digit_common_pins[z], HIGH);// Изменить на LOW для общего катода } else { digitalWrite(digit_common_pins[z], LOW); // Изменить на HIGH для общего катода } } current_digit--; if (current_digit < 0) { current_digit = max_digits; // Начать сначала } }

Если у вас есть программатор AVR ISP, вы знаете, что нужно делать. Подключите контакты +5V, GND, MISO, MOSI, SCK и RESET, скачайте скетч Arduino, откройте его (вам понадобится установленная на компьютере Arduino IDE) и нажмите «Загрузить».

Если у вас нет программатора, то можете использовать Arduino. Подключите свою плату Arduino (Uno/Nano) к компьютеру, перейдите в меню Файл → Примеры → ArduioISP и загрузите его. Затем перейдите в Инструменты → Программатор → Arduino as ISP . Подключите свою плату к плате Arduino, скачайте скетч, а затем выберите Скетч → Загрузить через программатор.

Вот и всё. Теперь вы можете наслаждаться работой паяльной станцией, собранной собственными руками.

Калибровка

А нет, еще не всё. Теперь нам нужно откалибровать ее. Так как нагреватели и термопары в паяльниках могут различаться, особенно если вы используете неоригинальный паяльник Hakko, нам нужно откалибровать паяльную станцию.

Во-первых, нам нужен цифровой мультиметр с термопарой для измерения температуры жала паяльника. После того, как вы измерили температуру, вам необходимо изменить значение по умолчанию " 510 " в строке кода map(Input, 0, 510, 25, 350) , используя следующую формулу:

где TempRead - это температура, которая отображается на вашем цифровом термометре, а TempSet - это температура, которую вы установили на паяльной станции. Это всего лишь приблизительная настройка, но ее должно хватить, ведь вам не нужна при пайке предельная точность. Я использовал градусы Цельсия, но вы можете изменить их в коде на Фаренгейты.

Печать корпуса на 3D принтере (необязательно)

Я разработал и напечатал корпус, в который можно было бы установить импульсный источник питания и печатную плату, чтобы всё выглядело аккуратно. К сожалению, для использования этого корпуса вам необходимо будет найти точно такой же тип источника питания. Если у вас есть подходящий источник, и вы хотите напечатать корпус, или если вы хотите изменить его под свои требования, то можете скачать приложенные файлы. Я печатал с заполнением 20% и толщиной слоя 0,3. Вы можете использовать более высокий уровень заполнения и меньшую высоту слоя, если у вас есть время и терпение.

Заключение

Вот и всё! Надеюсь статья оказалась полезной. Ниже приведены все необходимые материалы.