PaJa-trb  >  Konstrukce  >  Mikropájka

paja@paja-trb.cz

Tato konstrukce je trošku upravenou kopií Pájecí stanice by Jenda23.
Rozdíly jsou v jiném konstrukčním uspořádání (nová DPS), přehozených vývodech na LED a kodéru, přidáním vypínání podsvětlení LCD a drobná úprava programu (aby vše sedělo na moje změny).
Pájku jsem nakonec umístil do vlastnoručně vyráběné plechové krabice a stříknul černým lakem.

Mikropájka má pracovní rozsah 80°C - 450°C (stand-by udržuje teplotu na 120°C), a využívá pájecí pero Solomon 24V/48W s konektorem DIN-5

Funkce:
Napájení z transformátoru (samozřejmě jištěného tavnou pojistkou) 18V/3A je usměrněno a vyfiltrováno, takto dostaneme +24V pro napájení topného tělíska hrotu pájecího pera. Dále je napětí sraženo zenerovou diodou o asi 5V1 (min. na 5W, jinak raději vypustit) a pomocí stabilizátoru 7805 dostaneme 5V pro napájení procesoru, podsvícení LCD, a všech IO. Ze střídaného napětí je přes C5, D1, D2 a IO2 získané záporné napětí -5V pro napájení OZ.
IO3 MCP1541 slouží jako zdroj referenčního napětí 4,096V pro 12bit A/D převodník IO4 MCP3201.
Vlastní procesor ATmega8 je taktován externím krystalem 12MHz. Je na něj připojen LCD displej 2x16 znaků (řízený pouze 4bitově), kontrast displeje nastavuje trimr P3 (raději větší kontrast, aby byl dobře čitelný při pohledu shora). R10 omezuje proud podsvícení displeje na asi 150mA (šel by použít i 8R2), aby nebyl tolik namáhán stabilizátor 7805. Zapínání podsvícení LCD ovládá procesor přes tranzistor T2.
Dále je na procesor napojen rotační kodér SW1, kterým se nastavuje teplota a zároveň obsahuje tlačítko pro přepínání do módu Stand-by.
Skutečnou teplotu na hrotu pájecího pera snímá přes OZ se zesílením 100, A/D převodník IO4 a každých 500ms si procesor vyžádá naměřené hodnoty (P1 zesílení, P2 offset).
Tranzistor T1 spíná vyhřívání hrotu pájecího pera. Signalizace teploty je mimo lCD řešena i dvoubarevnou LED diodou, kdy červená indikuje vyhřívání, zelená klid - chladnutí a žlutá Stand-by režim.
Podrobnější popis zapojení je na stránkách autora Pájecí stanice by Jenda23.
Oživení:
Při správném postupu by mělo vše pracovat na první zapojení. Samozřejmostí je projít si DPS, kvůli případným zkratům (vím o čem mluvím :-) Je-li vše v pořádku, připojit trafo a změřit napětí na +5V, -5V, nap. referenci, napájení na patici procesoru, A/D , ... pokud souhlasí můžeme vložit naprogramovaný procesor, připojit pájecí pero (pozor na polaritu termočlánku !!!).
Při zapnutí by se měly na displeji objevit nápisy, pak se zobrazí teploměr, nastavená teplota (po naprogramování bude něco pře 65tisíc, to si pak procesor omezí v rozsahu 80-450°C) a naměřená teplota. Při točení rot. kodérem by měla nastavená teplota klesat-stoupat. Stisknutí rot. kodéru (sepnutí jeho vnitřního tlačítka) se aktivuje udržovací Stand-by režim, zhasne podsvícení LCD a teplota se udržuje na 120°C.
Konstrukce:
Už při návrhu DPS jsem chtěl v zapojení omezit co nejvíce počet drátů a propojů hlavně mezi LCD a deskou řízení. Proto je LCD umístěn zrcadlově ze strany spojů desky řízení, desky jsou spojeny distančními sloupky a to celé je připevněno na předním panelu 4-mi zapuštěnými šroubky M3.
LED i rot. kodér jsou na DPS umístěny taktéž ze strany spojů, aby je bylo možno rovnou vyvést na přední panel a nechat je zapájené přímo na DPS (bude-li hřídel rot. kodéru dostatečně dlouhá). V návrhu DPS je použit rot. kodér ED16112M, ale je tam i příprava pro jiné typy (STEC12E08 nebo P-RE20S).
Na DPS pak stačí přivést napájení z trafa a připojit konektor DIN-5 pro pájecí pero.

Vzhledem k atypickým rozměrům a potřebám jsem si krabici udělal na míru. Její rozměry (hlavně díky velkému trafu) jsou šířka 11cm, výška 11cm a délka 21cm.
Je vyrobena z 2mm hliníkového plechu, který je naohýbaný a tvoří přední, spodní i zadní část. Na boky spodní části jsem ještě přidělal 2 duralové (asi) vingle 15x15mm, které zpevní spodek (hlavně trafo je celkem těžký) a zároveň jsou v nich z boku vytočeny závity M3 pro přišroubování "kapotáže".
Konektor DIN-5 je umístěn taktéž vevnitř na plechovém vinglu, tak aby se dal kryt odejmout bez zbytečných kablíků. V zadní části konektor pro připojení síťové šňůry 230V a pouzdro na tavnou pojistku primáru trafa.
"Kapotáž" je ohnutý pozinkovaný plech, ve kterém je v pravém boku díra pro DIN-5 konektor, díry na sešroubování (2 z boku, 2 nahoře a 2 z druhého boku)
V kapotáži je ještě přichycen mírně upravený držák pájecího pera. Nakonec jsem si ještě na vršek přiletoval misku (naohýbanou z pozinku) na čistící houbičku, ať je to pěkně všechno pohromadě.
Pak už následovala základní barva (Formex - na lehké kovy) a pár vrstev vrchního laku černým sprejem a hurá na kompletaci.
Po přišroubování LCD (a s ním i celé elektroniky) jsem přední panel přelepil zalaminovaným štítkem (tím je chráněný i LCD), a osadil síťový vypínač, objímku po LED a rotační kodér s kloboučkem.
Nejlíp je mechanická konstrukce vidět na fotkách (kvalita mírně pokulhává, foceno mobilem)

V mé konstrukci jsem si nedopatřením objednal jiný typ LCD displeje, proto jsem jej umístil ještě na takovou malou redukci dle původního plánu spojení DPS+LCD.
Další sek byl v rotačním kodéru, ten můj neměl tlačítko a vzhledem k dlouhému spojení DPS a LCD jsem jej musel přišroubovat přímo na čelní panel a propojit kablíkem k DPS. Přepínání Stand-by v mém případě zastupuje LED, která je umístěna spolu s mikrotlačítkem na kousíčku kuprexidu a propojena s DPS lankem.
Výřez v DPS je kvůli síťovému vypínači a přívodům. Oproti prototypu jsem v návrhu zvětšil chladič pro 7805, který se dost hřeje (i proto ta zenerka), bude-li místo v krabici raději bych použil nějaký větší kousek (třeba W7142B dle značení GMe).
Nastavení správné teploty a kalibraci je vhodné provést před složením, protože k trimrům není úplně nejlepší přístup.
Spotřeba:
U mnou použitého (mírně předimenzovaného) trafa jsem naměřil proud I primár v klidu 0,2A a při maximální zátěži (topí hrot, svítí LCD) 0,4A.
I sekundár stand-by režim 0,04A, normální režim - chladnutí hrotu 0,2A, a při vyhřívání hrotu asi 2,6A.



Zde je návrh plošného spoje o rozměrech 86 x 73 mm.

Program:
Program je vytvořený v BASCOMu, oproti assembleru je to pro začátečníka mnohonásobně jednodušší ... a o zbytek se postará překladač.
Program vytvořil Jenda23, já si jej jen malinko poupravil, kvůli přehozeným vývodům LED, přidanému zapínání posvícení, aj ... ale základní funkčnost zůstala zachovaná.

Okomentovaný výpis programu pro pájecí stanici z BASCOMu
'Pájecí stanice by Jenda23 - autor ' 'Drobné úpravy programu PaJa-trb (4-5.2010) $regfile = "M8def.dat" ' the chip we use $crystal = 12000000 ' crystal oscillator value ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' '' '' '' '' '' Inicializace MCU '' '' '' '' '' ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' Config Lcd = 16 * 2 'Typ LCD Config Lcdpin = Pin , Db4 = Portc.2 , Db5 = Portc.3 , Db6 = Portc.4 , Db7 = Portc.5 , E = Portc.1 , Rs = Portc.0 'Konfigurace pinů LCD Cursor Off 'vypni kurzor Config Timer2 = Pwm , Prescale = 1 , Compare Pwm = Clear Up , Pwm = On 'Timer2 jako PWM, dělička = 1, při dosažení shody resetuj, PWM zapnuto Config Timer1 = Timer , Prescale = 256 'Timer1 jako timer, dělička 256 Config Spi = Soft , Din = Pind.6 , Ss = None , Clock = Portd.7 'Kobfigurace SPI, softwarové Config Int0 = Falling 'Konfigurace přerušení INT0, reaguj na sestupnou hranu Config Int1 = Falling 'Konfigurace přerušení INT1, reaguj na sestupnou hranu Config Portd.5 = Output 'PortD.5 jako výstup pro CS AD převodníku Portd.5 = 1 'zablokuj AD Ss Alias Portd.5 'zástupný symbol pro portD.5 Config Portd.1 = Input 'směrový vstup z Rotacniho koderu Config Portb.1 = Output 'podsviceni displeje Config Portb.2 = Output 'port pro zelenou LED Config Portb.3 = Output 'Výstup PWM - vyhrivani telesa Config Portb.4 = Output 'port pro cervenou LED Zelena Alias Portb.2 'pojmenovani portB.2 jako zelena Cervena Alias Portb.4 Podsviceni Alias Portb.1 'podsviceni LCD 'Tccr2 = &B0110_1001 'Timer1 jako fast PWM, prescaler=1, Clear OC2 on Compare Match, set OC2 at TOP 'Assr.3 = 1 'hodiny pro timer2 z krystalu 'Timsk.7 = 1 'Timer/Counter2 Output Compare Match Interrupt Enable 'OCR2= hodnota PWM Timer1 = 30000 'Počáteční hodnota registru TCNT1 Disable Interrupts 'zakaž všechna přerušení Enable Timer1 'povol timer1 Stop Timer1 'zastav timer1 Enable Timer2 'povol timer2 Stop Timer2 'zastav timer2 Enable Oc2 'povol komparátor hodnoty registru TCNT2 Enable Int0 'povol přerušení INT0 Enable Int1 'povol přerušení INT1 Spiinit On Timer1 _mod 'obsluha přerušení od Timeru1 On Int0 Koder 'obsluha přerušení od INT0 On Int1 Tlacitko 'obsluha přerušení od INT1 Declare Sub Mereni() 'zaveď Podprogram "Mereni" Declare Sub _stendby() 'zaveď podporgram "_stendby" Deflcdchar 1 , 16 , 6 , 9 , 8 , 8 , 9 , 6 , 32 ' replace ? with number (0-7) Deflcdchar 2 , 14 , 14 , 14 , 14 , 31 , 31 , 31 , 14 ' replace ? with number (0-7) Deflcdchar 3 , 4 , 10 , 10 , 10 , 14 , 14 , 14 , 14 ' replace ? with number (0-7) Dim Pwm As Byte 'proměnná pro zápis do PWM Dim A(2) As Byte 'pole hodnot (2 x 8 bitů) přečtených z AD Dim Hodnota As Word 'výsledná hodnota AD po úpravě Dim Teplota As Single , Teplota2 As Word 'proměnné pro výpočet teploty Dim Tempset As Word , Dif As Single , Difabs As Byte ' proměnné pro regulační odchylku Dim Stav As Bit , Hodnotanast As Word , Tlac As Bit 'pomocné proměnné Dim Tempsave As Eram Word 'proměnná pro uložení do eeprom Hodnotanast = Tempsave 'vyčtení posledního nastaveného údaje z EEPROM procesoru Tempset = Tempsave '------------------------------------------------------------------------------- Set Podsviceni 'zapni podsviceni LCD Cls 'vymaž displej Locate 1 , 2 'na první řádek, druhý sloupec Lcd "Pajeci stanice" Locate 2 , 5 'na druhý řádek, pátý sloupec Lcd "* PaJa *" Wait 2 'počkej 2 sekundy Cls Locate 1 , 4 Lcd "mikroPaJka" Locate 2 , 7 Lcd "2010" Wait 2 Cls Waitms 100 Locate 1 , 1 Lcd Chr(3) 'znak z tabulky 3 (teploměr) Locate 2 , 1 Lcd Chr(2) Locate 2 , 3 Lcd "HROT" ; " " Locate 1 , 3 Lcd "SET" ; " " Enable Interrupts 'povol všechna přerušení Start Timer1 'spusť timer1 Start Timer2 'spusť timer2 ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' '' '' '' '' '' Hlavní program '' '' '' '' '' ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' Do nop Loop End 'opakuje nekonečnou smyčku a čeká na přerušení (od kodéru, tlačítka, časovače) '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''Obsluha přerušení, podprogramy''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' 'podprogram detekce aktivity modu stendby (přerušení od timeru1 každých cca 500ms) _mod: 'název podprogramu If Tlac = 0 Then 'pokad je proměnná 0 tak (stendby vypnuto) Gosub Mereni 'pokračuj do podprogramu měření teploty Elseif Tlac = 1 Then 'pokad je proměnná 1 (stendby zapnuto) jdi do podrogramu stendby Gosub _stendby End If 'konec podmínky Return 'ukončení přerušení '---------------------------mereni------------------------------ Sub Mereni() 'podsmyčka měření Timer1 = 30000 'nastavení registru TCNT1 Stop Timer2 'zastav timer2 (vypni PWM) Portb.3 = 0 'zajistí aby v každém případě bylo topítko odpojeno Waitms 2 'počkej na ustálení proudů (death time) Reset Ss 'aktivuj AD Spiin A(1) , 1 'přečti první byte z AD (MSB) Hodnota = A(1) 'zapiš hodnotu do proměnné (bit 0 až 7) Hodnota = Hodnota * 256 'jelikož se první čte MSB, je nutné tento byte přesunout na pozici 8 až 16 Spiin A(2) , 1 'přečti druhý byte z AD (LSB) Hodnota = Hodnota + A(2) 'zapiš do proměnné) Set Ss 'deaktivuj AD Ocr2 = Difabs ' zapiš hodnotu do registru PWM (obsah komparačního registru) Start Timer2 'spusť Timer2 (zapni PWM) Shift Hodnota , Left , 2 'poslední dva bity jsou neplatné proto je nutné je elimonovat Shift Hodnota , Right , 4 'přesun prvního bitu na první pozici v proměnné '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''Směrová rovnice přímky''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' Teplota = Hodnota + 196.94 'byla určena rovnice pro přímku závislosti teploty na napětí termočlánku Teplota = Teplota * 0.146286 Dif = Tempset - Teplota 'výpčet regulační odchylky If Dif > 5 Then 'pokad je regulační odchylak větší jak 5°C tak LED červená Reset Zelena 'LED zelena Set Cervena 'LED cervena Elseif Dif <= 5 Then 'pokud je regulační odchylak měnší jak 5°C tak LED zelená Set Zelena Reset Cervena End If ' konec podmínky Dif = Dif * 20 'strmost regulace PWM If Dif => 0 Then 'pokad není odchylka záporná (není přetopeno) tak If Dif => 255 Then 'pokad je strmost větší jak 255 tak trvale top Ocr2 = 255 Elseif Dif < 255 Then 'pokad je strmost menší jak 255 tak reguluj pomocí PWM Dif = Round(dif) Difabs = Dif 'převod na vhodný typ proměnné Ocr2 = Difabs 'zapsání výsledku do PWM registru a úprava regulace End If Elseif Dif < 0 Then 'pokad je regulační odchylka záporná (přetopeno) vypni topení Difabs = 0 Ocr2 = 0 End If Teplota = Round(teplota) 'zaokrouhlení výsledku měření na celá čísla Teplota2 = Teplota 'převod na vhodnou celočíselnou proměnnou Locate 1 , 8 Lcd Tempset ; " " ; Chr(1) ; " " 'zobraz nastavenou teplotu Locate 2 , 8 Lcd Teplota2 ; " " ; Chr(1) ; " " 'zobraz aktuální teplotu Tempsave = Hodnotanast 'ulož do EEPROM (bylo by vhodné upravit aby se uložilo jen v případě změny) End Sub 'konec podprogramu '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''Obsluha modu stendby''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' 'princip je stejný, ale není zobrazováno a teplota je udržována na 120°C Sub _stendby() Timer1 = 30000 Stop Timer2 Portb.3 = 0 Waitms 2 Reset Ss Spiin A(1) , 1 Hodnota = A(1) Hodnota = Hodnota * 256 Spiin A(2) , 1 Hodnota = Hodnota + A(2) Set Ss Ocr2 = Difabs Start Timer2 Shift Hodnota , Left , 2 Shift Hodnota , Right , 4 Teplota = Hodnota + 196.94 Teplota = Teplota * 0.146286 Dif = Tempset - Teplota Dif = Dif * 20 If Dif => 0 Then If Dif => 255 Then Ocr2 = 255 Elseif Dif < 255 Then Dif = Round(dif) Difabs = Dif Ocr2 = Difabs End If Elseif Dif < 0 Then Difabs = 0 Ocr2 = 0 End If End Sub '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''Obsluha rotačního koderu'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' Koder: Stav = Pind.1 'zjisti hodnotu smeroveho vstupu z koderu If Stav = 1 Then 'pokad je směr otáčení vpravo tak Incr Hodnotanast 'přičti 1 k nastavené teplotě Elseif Stav = 0 Then 'pokad je směr otáčení vlevo tak Decr Hodnotanast 'odečti 1 od nastavené teploty End If If Hodnotanast < 80 Then 'omezení minimální teploty Hodnotanast = 80 End If If Hodnotanast > 450 Then 'omezení maximální teploty Hodnotanast = 450 End If Tempset = Hodnotanast 'přepis do proměnné pro měření teploty Locate 1 , 8 Lcd Tempset ; " " ; Chr(1) ; " " 'zobraz nastavenou teplotu Waitms 1 Return 'návrat z přerušení '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''Obsluha stisku tlačítka''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' Tlacitko: Toggle Tlac 'tlačítko bylo stisknuto neguj hodnotu předchozího stavu proměnné If Tlac = 0 Then 'pokad se přechází do aktvního modu tak Set Podsviceni 'zapni podsviceni LCD Hodnotanast = Tempsave 'přečti hodnoty z EEPROM Tempset = Tempsave Gicr.6 = 1 'povol externí přerušení INT0 Cls 'vymaž LCD Locate 1 , 1 Lcd Chr(3) Locate 2 , 1 Lcd Chr(2) Locate 2 , 3 'zobraz parametry Lcd "HROT" ; " " Locate 1 , 3 Lcd "SET" ; " " Locate 1 , 8 Lcd Tempset ; " " ; Chr(1) ; " " Locate 2 , 8 Lcd Teplota2 ; " " ; Chr(1) ; " " Elseif Tlac = 1 Then 'pokad se přechází do stendby tak Set Zelena Set Cervena 'zelená + červená = žlutá LED Reset Podsviceni 'vypni podsviceni LCD Gicr.6 = 0 'vypni externí přerušení INT0 Cls Locate 1 , 5 'zobraz stav Lcd "Stand-by" Tempset = 120 'nastav klidovou teplotu na 120°C End If 'konec podmínky Waitms 100 'potlačení zákmitů Return 'návrat z přerušení '********************************** KONEC *************************************

Seznam použitých součástek :

R1,R2    - 33                                                   D1,D2    - 1N4007       SMD SM-1
R3-R5,R8 - 1k           SMD vel. 1206                           D3       - LED 5mm červená-zelená (3 vývodová)
R6,R7    - 1k                                                   M1       - B250C8000
R9       - 1k           SMD vel. 0805                           T1       - BUZ11        + chladič W7141         
R10      - 6R8          SMD vel. 0805                           T2       - BC817
R11      - 75k          SMD vel. 1206                           DZ1      - 5V1/5W       1N5338B případně podobné Zen. napětí
R12      - 470          SMD vel. 1206                           IO1      - 7805         + chladič W7142A (bude-li místo i W7142B)         
R13      - 470                                                  IO2      - 79L05
R14      - 27                                                   IO3      - MCP1541         
R15      - 47k          SMD vel. 1206                           IO4      - MCP3201
P1       - 50k          64Y                                     IO5      - ATmega8-16PU + precisní patice 28pin
P2       - 100k         64Y                                     OZ1      - TL071
P3       - 10k          PT6V (ležatý)                           Q1       - 12MHz
                                                                
C1       - 4700M/50V                                            DS1      - MC1602       LCD displej 2x16 s podsvícením
C2,C3    - 100n         SMD vel. 1206
C4       - 1000M/16V                                            SW1      - ED16112M nebo STEC12E08 nebo P-RE20S + klobouček
C5,C6    - 47M/50V
C7,C8    - 100n         SMD vel. 1206                           svorkovnice - ARK500/2  3x
C9,C10   - 100M/16V                                             kousek drátové propojky nebo odpor 0R SMD vel. 1206 (v přívodu +5V k OZ1 pin7)
C11,C12  - 100n         SMD vel. 1206
C15,C16  - 100n         SMD vel. 1206
C13,C14  - 100n         SMD vel. 0805
C17,C18  - 18p          SMD vel. 1206

---

 

---

Další pěkně odvedená práce s vlastními úpravami: Tomi Web - Pájecí stanice

---