HASS3 - компактная паяльная станция (фен+паяльник)

[taran_ob]

Решил домой паяльников купить, купил INT2930 и хорошо, что не два (столько их надо) ...
Субъективно, собранная мной паяльная станция http://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?p=225045#p225045 - более отзывчива!

Решил построить очередной вариант. Вот, что получилось...

... ПИД управление. Держит относительную температуру не хуже +-3град.
Выводит в UART состояние и темпрерату (можно использовать для оснащения LCD или LED экраном).
Все настройки в двух хидерах ss.h - паяльник и has.h - фен. Исходики cvavr прилагаю!

Основой проекта стал алюминиевый корпус, фен от 702, паяльник с нагревателем HAKKO A1321 + вибродатчик, БП ноутбука.

Управление/индикация
Кнопки меня очень раздражают. В идеале - энкодер, но для него нужен показометр, который не вписывался в морду и, как по мне, лишний в таком инструменте. Остановился на потенциометрах. В качестве индикатора - двухцветные светодиоды. Мигает зеленый - температура меньше заданной, горит - температура меньше на дельту (в исходнике задано 3град), горит красный - больше на дельту, быстро мигает красный - перегрев. Попеременное мигание - разница температур 0. Медленно мигает зеленый - паяльник спит. Медленно мигает желтый (зеленый+оранжевый) - ошибка. Не горит - стендбай.
Паяльник включается/выключается кнопкой, засыпает по таймеру, просыпается по датчику вибрации в ручке, выключается по таймеру.
Фен включается/выключается кнопкой (для выключения удержать 2сек) или геконом. Во включенном состоянии кнопкой дискретно (5 скоростей) по кругу меняется поток. При выключении дует на полную до остывания. Выключается по таймеру.

Схема
Контроллер ATMega8. ИОН на TL431.
Донором для питания стал универсальный БП 24В 100 Вт для ноутбука, собранный на UC3843. Питание 5В - связка MC34063+78L05
Паяльником и потоком управляет аппаратный 8 битный шим 15кГц. Ключевые элементы - полевики с логическими уровнями.
Нагреватель фена коммутируется симистором + MOC3063. Регулировка - пропусками полупериодов, но без синхронизации с сетью, ну типа ЧИМ с кратностью 100Гц.
Усилители термопары и терморезистора собраны на LM358. Калибровка программная, опишу ниже.




Настройка проходит в 3 этапа

1 Калибровка потенциометров:
Подключаемся к COM порту ПК на скорости 9600 8N1. В терминале видим строку формата (обновляется 2раза в секунду):

HAS:[has_ctrl] [has_adc_set]:[has_t_set] [has_adc_get]:[has_t_get] [has_heater_pwr]
SS:[ss_ctrl] [ss_adc_set]:[ss_t_set] [ss_adc_get]:[ss_t_get] [ss_heater_pwr] (конец строки)

где
ctrl - флаговые регистры управляющие феном и паяльником (описание в исходнике)
adc_set - результат АЦП с потенциометра
t_set - заданная температура в градусах
adc_get - результат АЦП с датчиков
t_set - температуры от датчиков в градусах
pwr - текущие мощности

Совмещая метку потенциометра со шкалой деления (для фена: 150-450 с шагом 50 / для паяльника: 200-400 с шагом 20) записываем значения adc_set в соответствующие строчки-директивы (в хидерах есть комментарии). Промежуточные данные контроллер рассчитывает с учетом вычисленных коэффициентов пропорциональности. Компилируем, перепрошиваемся.

2 Калибровка датчиков.
Цепляем термометр (я использовал мультиметр) включаем нагрев, и получаем данные adc_set в 3-4 точках.
По данным строим график в бесплатной программе http://www.alentum.com/agrapher/ Точки должны быть на одной прямой, если нет - где то косяк! Затем нажимаем кнопку РЕГРЕССИОННЫЙ АНАЛИЗ/тип регрессии: ЛИНЕЙНЫЙ. В результате через наши точки построится прямая y=a*x+b. Коэффициенты a и b копируем в соответствующие директивы. Компилируем, перепрошиваемся. Проверяем соответствие температур при необходимости повторяем процедуру.



3 Подстраиваем коэффициенты ПИД под себя. Перепрошиваемся. Проверяем стабилизацию. При необходимости повторяем процедуру до достижения желаемого результата.


Вот, собственно, и все. Позже Выложу видео...

ПС в меге остался свободный таймер0 и 40% флеша для плюшек.

[oleg63m]

Для фена, все-же индикатор текущей температуры не помешал бы

[taran_ob]

Для фена, все-же индикатор текущей температуры не помешал бы

что бы что? ... лицезреть 3 цифры которые не меняются? Индикаторы ставят от недоверия к железу, имхо.

[oleg63m]

Индикаторы ставят от недоверия к железу

ну, я бы не был так категоричен, например, если я захочу греть строго определенной температурой.
а так, в принципе, и применение микроконтроллера под сомнением. ну, разве что только для таймера, но и тому не помешает индикация

[taran_ob]

если я захочу греть строго определенной температурой.

Так для этого шкала с делениями есть, при толщине метки на крутилке_Ф22 1мм и 0.2мм на шкале, особо не целясь, легко выставляется температура +-2.
Таймер это плюшка которой могло и не быть, а МК тут использован для простоты и компактности конструкции. Сколько подстроичников нужно в аналоговой схеме стабилизации Т с точностью в 1град? Даже 2шт занимают площадь в размер меги8.
В любом случае экран легко можно добавить, если корпус позволяет.

[oleg63m]

я просто высказал свою точку зрения.
Изделие Ваше. Вам лучше знать как лучше с Вашей точки зрения.
желаю успехов.

[_vintik]

... ПИД управление. Держит относительную температуру не хуже +-3град.

Подскажите, +-3град относительно температуры терморезистора?
Удалось ли вам компенсировать потери, нагреватель - жало паяльника?
Какую роль выполняет вибродатчик, что используете в качестве него?
----
Уже нескольколько дней ищу ответы по компенсации потерь, и все без действенных результатов.
Удовлетворительные результаты только с применением чисто медного жала без "вечных" покрытий.

[taran_ob]

Да, относительно температуры терморезистора. На самом деле +-1, но +-3 с гарантией.
Компенсировать разницу во времени м-ду Т датчика и Т жала не пытался.
Датчик вибрации - Сенсор SW-420. Если таймер сна сработал (у меня установлен 5мин), то при снятии паяльника с подставки происходит нагрев от Т_сна (у меня 200град) до установленной Т. Нагрев занимает несколько секунд, при этом жало не успевает сильно окислится на высоких температурах.

... применением чисто медного жала без "вечных" покрытий.

Думаю, без замены паяльника-конструкции не обойтись.

[_vintik]

Думаю, без замены паяльника-конструкции не обойтись.

Попробую поставить медный пистон на кончик нагревателя,- надежда умирает последней)))

[taran_ob]

Видео. Немного сумбурное..., не режиссер я. Можете оценить стабилизацию...

Паяльник http://youtu.be/sHQd2l1k-6w http://youtu.be/GOre7bE8srU

На втором видео слышен шум БП под нагрузкой. Вылечил заменой емкости фильтра 330uF на 1000uF.
На частоте шима 15кГц полевик без радиатора нагревается градусов до 40. С уменьшением частоты нагрев уменьшается, но паяльник начинает пищать. На совсем низких частотах не пищит, полевик холодный, но и регулятор становился тупыыым, да и турбинка фена как то "жёстко" работает. Так, что небольшой радиатор нужен.

Фен http://youtu.be/sCeP7IybPec

Кстати фен от YIHUA, вот такой http://www.e-voron.dp.ua/catalog/019648, гараздо тупее 702. В процессе нагрева термометр фиксирует температуру на 60-100 градусов выше чем термопара внутри - получается сильный перегрев, затем все выравнивается.
Разница в том, что каркас спирали YIHUA керамический-массивный, в отличие от слюдяного - ажурного 702.

[_vintik]

Если правильно понял, то после стабилизации температуры нагреватель-терморезистор, проходит еще около 10-15сек. пока эта температура дойдет до кончика жала? Вы это время, имели в виду?

[taran_ob]

Именно так, и это главная проблема дешевого паяльника.

еще, в собранном виде http://youtu.be/0NGWxm9Q5g0

[_vintik]

Спасибо за наглядную информацию, но, надежда всетаки еще теплится))) Теперь просто очевидно, (во всяком случае для меня), что насадки придется делать самому.
Или выносить свою термопару, упирающуюся в дно насадки. Кстати, для керамики есть возможность сделать пропил вдоль нагревателья под термопару.
Или пробовать разобрать тайваньский, там по идее внутри трубка должна быть с термопарой(правда мало верится в удачную разборку).
----
Старт фена можно было бы сделать по принципу ноутбуков, с большой скорости, а потом переход на ту, что в памяти осталась.
Полевик у вас управляется напрямую портом МК?

[taran_ob]

Спасибо за наглядную информацию, но, надежда всетаки еще теплится)))

Пожалуйста, Удачи!

Или выносить свою термопару, упирающуюся в дно насадки
наверно самое действенное

ропил вдоль нагревателья под термопару

терморезистор мне показался шустрее термопары, так что не знаю...

напрямую портом МК?

да

пс тема улучшения этого паяльника уже баян, и тем не менее не сказал бы, что он на столько плох чтоб парится над его модернизацией. Своих денег он стоит с головой! Даже еще можно сэкономить купив дешевый с нихромом на 220В и отдельно керамику HAKKO А1321

[_vintik]

терморезистор мне показался шустрее термопары, так что не знаю...

Шустрость зависит от обьема и теплового контакта шарика термопары. Но там еще с заземлением жала будут проблемы, либо заземлять через термопару, либо ставить теплопроводную керамику.

напрямую портом МК?

да

Может поискать более "легкий" по затвору полевик.

[taran_ob]

Шустрость зависит от обьема и теплового контакта шарика термопары. Но там еще с заземлением жала будут проблемы, либо заземлять через термопару, либо ставить теплопроводную керамику.

+ в пользу резистора - проще организовывать смещение в усилителе и нет погрешности холодного спая.
Еще, может просто случайность, но именно термопара паяльника сдохла в моей старой станции (ссылка в первом сообщении), отработав около 5лет.

Может поискать более "легкий" по затвору полевик.

Конечно! Впаял то, что было, а перепаивать не хочется, так как при компоновке допустил косяк и как следствие имею сложность в сборке/разборке.

[Леонид Иванович]

Уже несколько дней ищу ответы по компенсации потерь, и все без действенных результатов.

Я уже несколько лет ищу эти ответы (тема начиналась в 2011 году), и тоже пока без результата.

[taran_ob]

Леонид Иванович, в коде присутствует ваш кусок исходника (равномерное распределение пропусков полупериодов), опубликованный, когда то давно, вами на Сахаре. Так, что Спасибо Вам!

пс по теме, а не проще копать в сторону массивности жала, и плюнуть на время реакции?

пс и еще офтопный вопрос, по поводу алгоритма пропуска.... Применил его в двухканальном регуляторе температуры для двух обогревателей с обратной связью на одном датчике. Как бы сместить фазу пропусков одного канала относительно другого , то есть один - пропустил, второй - нет и наоборот? Обогреватели частенько работают от дизель-генератора, хочется, чтоб нагрузка на него была максимально равномерная.

[Леонид Иванович]

У меня в станции есть два режима управления нагревателем - фазовый и дельта-сигма. Второй реализован так:

Код: Выделить всё

//Прерывание таймера, который с помощью цифровой PLL
//синхронизирован с сетью:
#pragma vector = TIMER1_COMPA_vect
__interrupt void Timer_Comp(void)
{
    //Delta-Sigma модулятор:
    static int Sigma = 0;
    int Delta;
    //квантование:
    if(Sigma > POW_MAX)
    {
      Delta = -POW_MAX;
      TriacOn();
    }
    else
    {
      Delta = 0;
      TriacOff();
    }
    //суммирование:
    Sigma = Sigma + Power + Delta;
}

Если для второго нагревателя инициализировать Sigma = POW_MAX / 2, то импульсы не будут перекрываться. Правда, только до мощности 50%.

[taran_ob]

Если для второго нагревателя инициализировать Sigma = POW_MAX / 2, то

Уже проверил, работает именно так как хотел! Огромное спасибо!