Инфракрасная паяльная станция с МК-управлением. Строим!

Была зима и, видимо, из-за нехватки солнечного света на меня напала тоска. Обычное дело. Но в этот раз решил что-то изменить. А, как известно, лучший способ развеяться — сотворить что-нибудь и желательно полезное. Моя работа — ремонт всяких цифровых штук. Почему бы мне не собрать ИК паяльную станцию?

На самом деле, я давно об этом думал. А узнав цены, понял, что хочу её именно собрать. Поэтому потихоньку покупал или собирал необходимые компоненты. Но всё как-то руки не доходили.

На этот же раз так совпало, что у меня было мало работы и практически все компоненты в наличии.
За работу!

↑ Постановка задачи

Прикинул задачу. Мне нужно:
1. Сравнительно несложное устройство.
2. С «мозгами» на ATMEGA
3. Нижний нагреватель на основе галогенных ламп на 1000 Вт.
4. Верхний нагреватель на основе заводского керамического нагревателя от китайцев.

5. Верхний нагреватель должен быть подвижным в трех плоскостях для центровки точки нагрева и высоты.

Прожекторные лампы и держатели для них у меня уже были. Киловаттные лампы я считаю оптимальными по нагреву и габаритам. Их шесть штук, соединены по две последовательно.

↑ Корпус станции и механика

В качестве корпуса взял трофейный корпус от бесперебойника.

Корпус имеет съемную верхнюю крышку из толстой жести. Прикинув длину ламп по отношению к корпусу, понял, что «вот она, рыба моей мечты». В крышке вырезал окно для ламп. Заднюю стенку заменил ячеистой, вырезанной из крышки какого-то советского УЗЧ (похоже, «Веги»).


Основа для крепления держателей ламп сделана на листовой жести от семнадцатидюймового TFT монитора. На ней закреплены собственно держатели, а на них — отражатель, вырезанный из листового алюминия — опять же от семнадцатидюймового TFT монитора (да, много у меня этого хлама). Также в этой основе установлена термопара, взятая от неисправного термофена.

Получился такой «сэндвич».


Долго ломал голову над верхним нагревателем, особенно над тем, как сделать его подвижным. Сначала хотел использовать валы от принтеров, но тут уже без токаря не обойтись. И хотя есть у меня знакомый хороший токарь, не хотелось его беспокоить по пустякам.

Выход был найден. На ловца и зверь бежит! Это вид в разрезе центральной стойки от старой стеклянной витрины. Два куска использовал как вертикальную и горизонтальную направляющие, а еще один кусок, разрезанный уже вдоль — как полозья, по которым и будут передвигаться направляющие. В качестве элементов, которые передвигаются в полозьях, взял обыкновенные болты «пятерки». Болтов ушла целая горсть.


Корпус верхнего нагревателя выгнул из жести от корпуса DVD плеера. Использовал для этого двое маленьких тисков и ровную дощечку. Верхнюю часть разрезал ножницами по металлу и загнул плоскогубцами и молотком.

В коробке, помимо нагревателя, находится и вентилятор. Нашел самый оборотистый (5000 об./мин, а может и больше). Он просто необходим для вытягивания испарений при паянии, а то чуть подышал, и нос заложило и в горле першит. Сверху закреплен патрубок для гофротрубы, которая соединена с вентиляцией. Патрубок, кстати, от корпуса системного блока.


Из-за ограниченного размера нижней части корпуса и довольно больших размеров несущей верхнего нагревателя и его коробки, верхний нагреватель пришлось сделать съемным, чтобы можно было его использовать в крайних положениях справа и слева.


Кроме этого, пришлось соорудить переходную планку, необходимую для выравнивания верхнего нагревателя.

↑ Схема контроллера ИК паяльной станции

А управляет нагревом контроллер на двух ATMEGA8. С написанием программ у меня не очень, язык «Си» только «почитать», про ассемблер вообще молчу.
Поэтому искал готовый вариант в интернете. Хотел именно на AVR, потому что для этих контроллеров у меня есть готовый программатор. Искал довольно долго. Изучил все ветки, посвященные паяльным станциям, на «Радиокоте» и на «Паяльнике».
Остановился на этом варианте.

В нем достаточный функционал и он простой для повторения. Оба канала полностью идентичны. Единственное, что изменил — вместо MOC3023 поставил MOC3063, т.к. этот чип с контролем перехода через ноль, поэтому меньше помех в сеть. В момент разогрева потребляемая мощность около 3000 Вт и это важно.

В нижнее плечо поставил симистор помощнее — BTA41.

При первом запуске вышел небольшой «бабах». Оказалось, что я случайно подключил симистор параллельно нагрузке, т.е. фактически параллельно сети. Предохранители ушли в мир иной. А на втором канале «потерял» один провод.
Больше никаких проблем не было. Будьте внимательны, не торопитесь при запуске!

↑ Платы и сборка ИК паяльной станции

В приложении выкладываю свой вариант. Скажу сразу, делал на скорую руку и уже давно. Поэтому платы без обозначений, чисто разводка. И лень возвращаться, вспоминать, что да как, извините уж.
Столько свободного места планировалось для стабилизатора на 5 В, но так как блок питания взял готовый, то место осталось.
Желающие смогут найти другие варианты ПП в Сети.

Конструктивно управление выполнено на трех платах. Две платы 100 мм на 70 мм, на одной расположились индикаторы и кнопки, на второй находится вся слаботочная электроника.

Заготовки для плат брались пачкой в Китае, поэтому под их размеры и подгонял. Платы стоят одна над другой, печатью друг к другу, между ними — шлейфы.

Силовая часть выполнена на стеклотекстолите навесным монтажом.


Питает все это блок питания от DVD плеера. Установлен готовый фильтр питания от древнего копира, с предохранителями на 10 Ампер.

↑ Внутри корпуса всё скомпоновано так:

↑ Наладка

В приложении есть инструкция по наладке, но я настраивал методом «научного тыка». Использовал китайские токовые клещи, в комплекте к которым шла термопара. Поставил «эталонную» термопару рядом с установленной, и крутил подстроечники. Старался сделать так, чтобы показания совпадали и подстроечники находились не в крайних положениях. Все. Ничего сложного.

Термопара от верхнего нагревателя просто устанавливается на нагреваемую плату поближе к чипу через капельку флюса, а не в сам нагреватель.
Так показания будут точнее, и не будет перегрева. Это я подсмотрел у знакомых спецов-ремонтников.

В заводских станциях датчик, в основном, находится в нагревателе, в нем даже есть специальное отверстие для этого. Но никто не мешает сделать
два датчика через переключатель.

Лампы в момент нагрева светят очень ярко, слепят. Надо чем-то закрывать лампы или глаза. Неплохо закрыть лампы стеклом от кухонной инфракрасной плиты, это будет идеальный вариант. Или взять стимпанковские сварочные очки, тогда можно стать крутым гиком, как в голивудских фильмах.
Вот так выглядит работа нижнего подогрева.

Специально прогрел немного, иначе в момент разогрева фотоаппарат засвечивается.

Разогрев импульсный, поэтому свечение то ярче, то тусклее, в темноте возникает полное ощущение горящего костра и греться возле станции тоже можно. Если же подуть на термопару, то этот искусственный «костер» «разгорается» сильнее.

При первом прогоне испытуемая плата пошла пузырями. Но я и поставил снизу 180, а сверху 350 градусов.
Второй чип снимал напарник при 230 градусах сверху, чип прекрасно снялся. Времени на второй чип ушло около 6 минут.
Корпус станции почти не нагрелся. Нагревается съемная верхняя крышка. Думаю обклеить её фольгой по бокам. Для корпуса не критично, разве чтобы руки не обжечь.
Сначала думал установить в корпус дополнительные вентиляторы, но, как показала практика, это излишне, внутри температура не выше сорока градусов после 15-ти минутного использования.

↑ Резюме

Прекрасный итог и чувство удовлетворения. А ещё мой авторитет в глазах молодого напарника стал более весомым. Теперь придется покупать трафареты, вакуумный пинцет и осваивать новые горизонты.

↑ Файлы

Чертежи печаток в SPL:
🎁 spl.zip  47.46 Kb ⇣ 138

Прошивки и доп. материалы:
🎁 ik-payalnaya-stanciya-proshivki-i-raznoe.zip  617.21 Kb ⇣ 183

↑ Фьюзы

Спасибо за внимание!

↑ Обновление

Выше я написал, что, когда дуешь на термопару нижнего подогрева, станция «разгорается», как костер. Так вот, оказалось, это очень нежелательное явление! Термопара находится сравнительно далеко от ламп и имеет очень маленький размер, поэтому очень быстро остывает.


Когда я испытывал паяльную станцию в первый раз, я не включал вытяжной вентилятор, так как для него не было питания. И все режимы паяльной станции были в норме, я бы даже сказал, идеальны. Когда же начал использовать с вытяжкой, то выяснилось, что воздушный поток охлаждает термопару, и станция начинает «жарить» плату.

Если станцию использовать для больших материнских плат, которые полностью закрывают окно нижнего подогрева, то все прекрасно. Однако при прогреве сравнительно небольших плат, как-то видеокарт, ноутбучных материнок, в действие включается воздушный поток.

Как бороться с данным явлением? Я вижу два варианта. Либо как-то скомпенсировать влияние воздушного потока, либо полностью его ограничить.

В первом случае можно, например, сделать термопару на рычажке с противовесом, так, чтобы она касалась платы снизу. Можно увеличить площадь датчика, например, согнуть медную пластинку, вставив в неё термопару. За счёт большей площади больше ИК-лучей попадет на пластинку. Правда, и площадь охлаждения тоже больше. Будем надеяться, что такая пластинка будет иметь большую тепловую инерционность и воздух не помешает.
Еще напрашивается вариант с переносом термопары поближе к лампе, но тут уже будет оказывать влияние нагретое стекло лампы, что приведет к искажению показаний.

Во втором случае, идеально закрыть окно подогревателя специальным стеклом от кухонной инфракрасной плиты. Но я его так и не нашел. Ну, нечасто люди ломают такие плиты.

Вспоминая опыт с большой платой, при прогреве маленьких плат можно закрыть оставшееся пространство окна какой-нибудь отражающей пластинкой. Например, алюминиевой или стальной, обмотанной алюминиевой фольгой.

И в самом крайнем случае, можно просто убавить подогрев, в моем случае, вместо 180 градусов, я выставляю 140-150.

Может, у кого-то еще есть мысли, как это лучше, а главное, проще сделать?

Кстати, в заводской станции начального уровня термопара находится вплотную между керамическими нагревателями. Так что в этом лампы проигрывают. Но зато в динамике разогрева они вне конкуренции. Видел на Ютубе, ребята даже в верхнем нагревателе поставили лампы именно по этой причине, использовав гирлянду из обычных 12-вольтовых галогеновых ламп от точечных светильников.

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации