$2 za prototyp PCBs
No wiec do rzeczy. Od długiego czasu leżały w szafce dwa groty Weller RT które cierpliwie czekały na stację sterującą. W końcu znalazłem chwilę i przyszedł na nie czas. Jak wiadomo, groty Wellera mają wbudowaną grzałkę oraz termoparę typu K, a ich największą zaleta jest bardzo krótki czas rozgrzewania - zaledwie kilka sekund do temperatury lutowania.
Nie chciałem do odczytu temp. termopary używać gotowego układu MAX6675 gdyż ma on dość długi minimalny czas niezbędny na odczyt i przetworzenie pomiaru, co ma swoje minusy. Zdecydowałem się więc na użycie WO. Ponieważ nie chciałem rozbudowywać układu o układ zasilania symetrycznego, więc postanowiłem użyć WO rail-to-rail o napięciu zasilania 5V, zgodne z zasilaniem pozostałej logiki sterownika.
Wzmacniacz yo typowa aplikacja wzmacniacza nieodwracającego o stopniu wzmocnienia ~~ 560x.
Początkowo użyłem wzmacniacza MCP607 który ma dobre parametry i używam go w wielu aplikacjach, jednak okazało się, że jego napięcie niezrównoważenia wynosi 250uV co przekładało się na błąd odczytu w dolnym przedziale temperatur - dla 22 st. pokazywał około 35st., później temp. była odczytywana poprawnie. Niby nie było problemu bo zakres pracy stacji jest zupełnie gdzie indziej (wyżej) i wszystko by działało ok, jednak wkurzał mnie ten błąd przy temperaturze otoczenia, więć zacząłem szukać innego. Ostatecznie wybór padł na MCP617 którego napięcie niezrównoważenia wynosi <150uV przy porównywalnej cenie (na dziś ~ 5 zł) i wszystko działa jak należy. Dodatkowo, na wejściu i wyjściu wzmacniacza jest filtr dolnoprzepustowy.
Ponieważ grot Weller''a ma trzy wyprowadzenia, tj. GND oraz T+ i VCC grzałki. Do zasilania grzałki potrzebne jest podanie plusa zasilania. Układ wykonawczy to prosty układ z mosfetem z kanałem P który jest sterowany sygnałem PWM poprzez tranzystor bipolarny NPN.
Grzałka grota Weller pracuje z napięciem 12V, zatem cała stacja jest zasilana takim napięciem, a logika (atmega328, MCP617) zasilane są z 5V poprzez zwykły stabilizator LM7805.
Grot pobiera przy maksymalnej mocy około 3.5A przy 12V, zatem zastosowałem zasilacz modułowy do LED 12V i 4.17A.
Układ sterownika oparty jest o atmega328. Do pomiaru napięcia ze wzmacniacza wykorzystałem ADC wbudowane w uC. Reszta pinów wykorzystywana jest do obsługi lcd, enkodera, innych wejść i wyjść. Do regulacji temperatury grota zastosowany jest algorytm regulatora PID.
Jako wyświetlacza użyłem LCD TFT 1.8" z transmisją po sprzętowej magistrali SPI. LCD ma wbudowany również czytnik kart SD, w tym projekcie nie używany. Wyświetlacz kolorowy o 65535 kolorach. LCD wpinany jest do płytki poprzez wlutowane goldpiny.
Wejścia/wyjścia :
a) enkoder - do obsługi stacji używany jest tylko enkoder obrotowy inkrementalny z przyciskiem - 3 piny
b) czujnik zbliżeniowy - jako czujnika zbliżeniowego użyłem fototranzystora z diodą, w jednej obudowie, CNY70 - 1 pin
c) LCD - magistrala SPI oraz sterowanie jasnością podświetlenia wyświetlacza - łącznie 6 pinów
d) dodatkowe - wejscie dodatkowe do ew. wykorzystania - 1 pin
e) odczyt termopary - 1 pin
f) sterowanie grzałką - 1 pin
Jak we wszystkich moich projektach, program napisany w AS7 z wykorzystaniem składni C++ z Arduino.
Jak to działa :
Program po załączeniu sprawdza czy jest podłączony grot, jeżeli nie, wyśweitla błąd i stacji nie można uruchomić. Jeżeli grot jest podłączony, stacja oczekuje na dalsze instrukcje. Za pomocą obrotu enkoderem w lewo/praw zmienia się nastawiana temperatura, która widoczna jest w górnej części ekranu. W dolnej części ekranu wyświetlana jest aktualna temperatura grota. Po wciśnięciu przycisku na enkoderze, stacja zaczyna się rozgrzewać, i po lewej stronie słupek temperatury rośnie do 100% i jednocześnie zmienia kolor od niebieskiego (zimny grot) do czerwonego (gorący grot) w spektrum kolorów. Równocześnie po prawej stronie zmienia sie słupek mocy grzałki 0-100%, również zmieniając kolor od zielonego do czerwonego, w zależności od mocy. Czujnik zbliżeniowy służy do tego, że po odłożeniu grota na łoże stacji, przy włączonym grzaniu, stacja przechodzi w tryb stand by, czyli obniża temperaturę, po czym po podniesieniu grota ze stacji następuje powtórne grzanie do ustawionej temperatury w ciągu 1-2s. Funkcja ta zapobiega zużywaniu się grota gdy jest grzany non stop do pełnej temperatury oraz obniża zużycie prądu.
Po powtórnym naciśnięciu przycisku grzanie zostaje wyłączone.
Stacja posiada również możliwość zmiany ustawień głównych parametrów. Aby wejść w menu ustawień, należy wcisnąć przycisk na min 1s. W menu możemy ustawić tzw. Gain czyli wzmocnienie - jest stosunek wartości dwóch rezystorów ustalających wzmocnienie wzmacniacza operacyjnego. Niestety jak wiadomo tolerancja rezystorów pozostawia wiele do życzenia, zatem wzmocnienie będzie się różnić w każdym przypadku co ma przełożenie na błąd odczytu temp., stąd wystarczy zmierzyć wartości rezystancji, podzielić, i ustawić w menu. Kolejne trzy ustawienia dotyczą wartości parametrów P, I, D regulatora PID który steruje grzałką. SB Temp to wartość temperatury dla trybu stand by, czyli do jakiej temperatury sterownik obniży temp. grota po odłożeniu grota na stację. Ostatni parametr to jasność podświetlenia wyświetlacza. Zmiana wyboru zmienianego parametru realizowana jest poprzez krótkie wciskanie przycisku enkodera, a sama zmiana wartości poprzez obrót gałką enkodera. Po wybraniu opcji zmienia sie kolor podświetlenia na zielony. Wyjście z menu następuje poprzez ponowne naciśniecie przycisku na min 1s i wtym momencie następuje zapisanie wartości do EEPROM aby były dostępne przy kolejnym uruchomieniu stacji, dotycz to również ustawionej temperatury grota, która zostaje zapamiętana w EEPROM po włączeniu grzania stacji.
Jako przewodu do grotu użyłem przedłużacza słuchawek na mini jack 3.5mm, ważne jest, aby gniazdo było solidne i dobrze trzymało wtyk, dwa poprzednie które kupiłem okazały się kiepskie pod ty względem. Ostatecznie użyłem takiego https://www.krugermatz.com/pl/p/Kabel-Jack/1875 i sprawuje się bardzo dobrze.
Zasiadłem też to zaprojektowania obudowy, chciałem aby gabaryty były jak najmniejsze i głównie moduł zasilacza je determinował. Obudowa ma wymiary 130m (długość), 89mm (szerokość) i 98mm (wysokość w najwyższym miejscu).
Zarówno lcd jak i płytka sterownika mocowana jest śrubami do obudowy. Pokrętło enkodera tylko wystaje przez otwór w obudowie i nie trzeba go mocować nakrętką gdyż jest sztywno wlutowany w płytkę.
W łożu grota widać czujnik optyczny który wykrywa obecność grota w stacji.
Obudowa stacji zaprojektowałem w DesignSpark Mechanical i wydrukowałem na drukarce 3D. Docelowo planuję albo poszpachlować i pomalować, lub obkleić wyfrezowanymi panelami z HIPS 0.5mm, niemniej nie ma to żadnego wpływu na pracę stacji
Poniżej fotki od płytek po finał:
Pozdr
Fajne! Ranking DIY
