Паяльная станция

Общая постановка задачи

• Паяльник с регулировкой и поддержанием нужной температуры
• Фен с регулировкой и поддержанием нужной температуры, регулировкой скорости потока воздуха.
• Переключение из режима паяльника в режим фена тумблером, для наглядности
• Защита при разрыве термопары
• Индикация на 4 разряда(один для индикации режима и три для температуры или др. значений)
• Управление посредством энкодера
• Минимум затрат

Выбор паяльника и фена

Паяльник и фен приобретены в китайском интернет-магазине. Стоимость 2.69$ и 9.59$ соответственно. 

Паяльник с керамическим нагревателем (около 40 Ом) и термопарой. Провод длиной 1м. Качество оказалось достойным, несмотря на мусорное стоковое жало. Разъем на шнуре уже установлен. Осталось найти к нему ответную часть. Называется этот коннектор GX16 5 Pin и цена пары 1.5$

Фен шел без коннектора, но мне понравился предыдущий вариант, с коррекцией на количество контактов (GX16 7 Pin). Приобретен за те же 1.5$. Фен был вскрыт на предмет недоделок, но осмотр показал достаточно приличное качество.

Куча проводов возможно будет описана позже...

Почему именно на базе Arduino
Идея создания паяльной станции на базе Arduino не нова и встречаются достаточно интересные проекты. Все разработчики, выбравшие такой путь, дают пояснения. Вынужден и я объяснить, почему именно Arduino а не микроконтроллер с необходимым набором возможностей. Да все очень просто. Я не торгую МК, не закупаю их оптом, не проектирую на них день и ночь автоматику. Я не знаком с огромной линейкой от Atmel и Microchip и для того что бы подобрать нужный камень мне приходится перелопатить гору даташитов. А еще я не программист. Хотя, при желании, могу написать программу для МК, отладить и выпустить в жизнь, оббив весь лоб о подводные камни. И вот я наталкиваюсь на китайские клоны ардуино с простым и понятным набором возможностей, с необходимым софтом, с простым и понятным набором команд, все распаяно и готово к прошивке. Я не буду искать более тяжелого пути, тем более, что меня так учили. Приоритет в бытовой технике - стоимость. Да, я застал еще те времена, когда бытовую технику выпускали для народа из "чего есть" и для отвода глаз от основной продукции. А моя станция - любительская, по праву будет занимать место среди бытовой техники (где то между пылесосом и стиральной машиной ;)

Какую плату выбрать
Для отладки и экспериментов я выбрал аналог UNO, а для реализации аналог Pro Mini. Поэтому на протяжении проекта необходимо было соблюдать полную совместимость. Зачем так сложно? Вовсе не сложно. На UNO собираем макет, а с Pro Mini можно прикидывать варианты исполнения.
Проект будет реализован на Pro Mini на базе ATmega168 (мне с доставкой из Китая обошлась вместе с гребенками в 1$)

Вот такой набор для творчества

Краткие характеристики выбранной платы

Микроконтроллер	ATmega168
Рабочее напряжение	5 В
Цифровые Входы/Выходы	14 (6 из которых могут использоваться как выходы ШИМ)
Аналоговые входы	8 (4 из которых имеют выводы)
Постоянный ток через вход/выход	40 мА
Флеш-память	16 Кб (2 используются для загрузчика)
ОЗУ	1 Кб
Энергонезависимая память	512 байт
Тактовая частота	16 МГц

Схема платы

Включим проекту глаза
Звучит пафосно. Я имел ввиду - зажжем индикаторы. 8-ми сегментный индикатор на 4 разряда типа 3461AG с общим катодом и приятным зеленым свечением. (стоимость 0,6$ )

Вот такой индикатор

Более детально здесь

Прикрутим к проекту руки
Точнее пристроим энкодер. Здесь  будет использован готовый Arduino - совместимый модуль. Цена модуля 0.5$

Подробнее о подключении энкодера


Регистрация температуры
Одним из критериев выбора паяльника и термофена были требования к датчику температуры. В обоих устройствах стоит термопара К-типа. Для контроля температуры можно использовать любую схему на операционном усилителе, главное что бы она выдавала ( в моем случае) на выходе усилителя уровень постоянного напряжения в диапазоне от 0 до 1,1в. Этот диапазон обусловлен требованиями АЦП (аналого-цифрового преобразователя) микроконтроллера нашей станции.
Ардуино позволяет использовать три варианта опорных напряжений (устанавливаются командой analogReference (type) ):

• DEFAULT: Значение опорного напряжения по умолчанию 5В
• INTERNAL: используется внутренний источник опорного напряжения, уровень которого равен 1,1В для ATmega168 и 2,56В для ATmega8
• EXTERNAL: Уровень опорного напряжения подается с внешнего источника на пин AREF

Я посчитал напряжение от источника питания недостаточно стабильным в качестве опорного, поэтому остановился на внутреннем 1,1В.



Питание
Все управление может питаться от стабилизированного источника 5В с током не более 150-200 мА (больше зависит от потребления индикатора, чем от операционного усилителя и микроконтроллера). Для паяльника и вентилятора в фене необходимо 24В. Требования к стабильности в этом случае не такие высокие. Необходимо предусмотреть удобное и безопасное включение/отключение всего устройства


Программирование
Для написания и отладки используется програмный комплекс Arduino IDE. Ну и, конечно, нужен программатор USB - serial. Он у меня был собран ранее для другого проекта.

Распределение выводов Arduino
- Два аналоговых входа. Сюда будет поступать информация с усилителей термопары (от паяльника и фена).
- Один вход для контроля тумблера выбора устройства паяльник/фен.
- Три входа для контроля энкодера. Один из них с аппаратным прерыванием - на контроль вращения, второй - на нажатие кнопки (длительность нажатия достаточно высокая, поэтому можно прерывание не использовать)
- Четыре пина под управление разрядами индикатора
- Семь под управление сегментами
- Один выход с PWM (ШИМ) для управления нагревателем паяльника
- Один выход для управления нагревателем фена
- Один выход с PWM (ШИМ) для управления вентилятором
А больше и не осталось, при этом мне пришлось использовать и линии RX, TX для вывода на индикатор. При подключении переходника USB - UART они будут портить изображение  на индикаторе.


проект в разработке, продолжение будет