Lötkolbenthermostat auf einem Mikrocontroller. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Leistungsregler, Thermometer, Wärmestabilisatoren

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In dem von mir verwendeten Lötkolben (Abb. 1) hat das Heizelement vier Leitungen: zwei - von der Heizung selbst, die bei einer Temperatur von 21 ° C einen Widerstand von etwa 4 Ohm hat, zwei weitere - von einem Thermistor mit einen Widerstand von etwa 50 Ohm bei gleicher Temperatur. Es gibt auch Lötkolben (z. B. RX-70G) mit drei Anschlüssen des Heizelements, von denen einer für die Heizung und den Thermistor gemeinsam ist. Sie können auch mit dem vorgeschlagenen Stabilisator mit einer geringfügigen Änderung seines Schemas verwendet werden.

Technische Eigenschaften

Stabilisierungstemperatur, °С.......................150...350
Temperatureinstellungsschritt
Stabilisierung, ° С ....... 10
Genauigkeit der Temperaturerhaltung, °С .................... ± 3
Lötkolbenleistung, W...40
Aufwärmzeit des Lötkolbens
von 21 °С bis 260 °С, s............. 80

Der Hauptnachteil besteht darin, dass der Thermistor, der sich in unmittelbarer Nähe der Heizung, aber weit entfernt von der Lötkolbenspitze befindet, mit einiger Verzögerung auf Änderungen der Temperatur am Ende der Spitze reagiert. Aus diesem Grund eignet sich ein Lötkolben mit Stabilisator eher zum Löten von kleinen Teilen als von großen, wärmeaufnehmenden Teilen.

Das Schema des Geräts ist in Abb. 2. Es ist notwendig, die Codes aus der dem Artikel beigefügten Stanciya-Hex-Datei in den Programmspeicher des DD1-Mikrocontrollers zu laden. Die Konfiguration des Mikrocontrollers muss mit der Tabelle übereinstimmen.

Die Spannung von 15 V wird an den Spannungsregler auf dem DA1-Chip geliefert, der den digitalen Teil des Geräts mit 5 V versorgt: den DD1-Mikrocontroller, der für den Betrieb mit einem internen 8-MHz-RC-Generator konfiguriert ist, und die HG1-Anzeige.

Der Spannungsteiler, gebildet aus dem Widerstand R2 und dem Thermistor des Lötkolbens, erzeugt eine Spannung, die mit der Temperatur des Lötkolbens ansteigt. Es geht zum PC0-Pin des Mikrocontrollers, der als Eingang seines eingebauten ADC dient. Basierend auf dem vom ADC empfangenen Wert berechnet das Mikrocontrollerprogramm die aktuelle Temperatur der Heizung. Abhängig von der Differenz zwischen der aktuellen Temperatur und der gewünschten Temperatur erzeugt der Timer-Zähler 2 des Mikrocontrollers, der im PWM-Modus arbeitet, Impulse mit variablem Arbeitszyklus am Ausgang PB1. Sie öffnen den Transistor VT1, der das Heizelement EK1 mit der Stromquelle verbindet. Je höher die Einschaltdauer der Impulse, desto kleiner der Prozentsatz der Zeit, in der die Heizung arbeitet, und desto niedriger die durchschnittliche Heizleistung.

Informationen werden auf der HL1-Anzeige im dynamischen Modus angezeigt. Das Diagramm zeigt den Typ des Indikators mit gemeinsamen Kathoden der Elemente jeder Vertrautheit, aber es ist möglich, ihn durch einen Indikator mit gemeinsamen Anoden zu ersetzen.Im ersten Fall bleibt der PC5-Ausgang des DD1-Mikrocontrollers unverbunden und im zweiten Es sollte an einen gemeinsamen Draht angeschlossen werden, wie im Diagramm durch eine gestrichelte Linie dargestellt.

Fig. 3

Der Thermostabilisator kann auf einer doppelseitigen Leiterplatte montiert werden, wie in Abb. 3. Es ist für oberflächenmontierte Teile (außer Mikrocontroller, Anzeige und Tasten) konzipiert, die auf der Leiterseite der gedruckten Schaltung montiert werden. Auf der gleichen Seite befinden sich Kontaktpads zum Anschluss einer Stromquelle (ХТ1, ХТ2), eines Lötkolbens (ХТЗ, ХТ4, ХТ9, ХТ10) und ggf. eines Programmiergeräts (ХТ5-ХТ8).

Alle Widerstände und Keramikkondensatoren C2, C0805 haben die Größe 1. Der Kondensator C3 ist Tantal, Größe A. Die Werte der Widerstände R9-R20 werden für die Anzeige des im Diagramm angegebenen Typs ausgewählt. Um eine optimale Helligkeit zu erreichen, müssen sie ggf. angepasst werden, wenn der Blinker ausgetauscht wird, jedoch darf der Strom, der durch jeden der Widerstände fließt, XNUMX mA nicht überschreiten.

Auf der Seite des Mikrocontrollers, der Anzeige und der Tasten auf der Platine befindet sich eine Drahtbrücke. Bitte beachten Sie, dass die Bohrungen für die schaltungsbedingt nicht genutzten Mikrocontroller-Pins nicht auf der Platine vorhanden sind, diese Pins müssen verbogen oder komplett entfernt werden.

Die Spannungsquelle 15 ... 17 V zur Versorgung des Lötkolbens und des Wärmestabilisators kann nach der in Abb. 4 gezeigten Schaltung aufgebaut werden. 1. Die Spannung an der Wicklung II des Transformators T13 sollte bei einem Laststrom von 15 A im Bereich von 2,5 ... 40 V liegen. Beispielsweise ist ein 12-V-Transformator TTP-1 geeignet, wenn Sie seine Sekundärwicklung wickeln auf die gewünschte Spannung. Die Diodenbrücke VD100 ist für eine Spannung von 4 V und einen Strom von XNUMX A ausgelegt. Stattdessen reicht jede andere mit den gleichen Parametern.

Wenn der Stabilisator mit einem Lötkolben verwendet werden soll, der einen gemeinsamen Ausgang der Heizung und des Thermistors hat, sollte die Heizungssteuereinheit gemäß dem Diagramm in Abb. 5, mit Ausnahme des ersteren (Feldeffekttransistor VT1 und Widerstand R11 in Fig. 2). Der neue Node eignet sich auch für die Arbeit mit einem vierpoligen Lötkolben, wenn man bei letzterem die Pins NE2 und TR2 miteinander verbindet.

Nach dem Anschließen an das Netzwerk arbeitet das Gerät im Standby-Modus: Der Transistor VT1 ist geschlossen, der Lötkolben heizt nicht auf, das Wort Ghf (engl. off) steht auf der Anzeige. Um den Lötkolben einzuschalten, müssen Sie eine der SB1-Tasten drücken. SB2. Wenn danach die Spannung am PCO-Pin des Mikrocontrollers 2,5 V nicht überschreitet, beginnt der Lötkolben zu heizen. Die Anzeige zeigt einen schnell blinkenden Wert der Stabilisierungstemperatur an (beim ersten Einschalten - 260 °C). Eine Spannung größer als 2,5 V weist auf einen offenen Stromkreis des Thermistors RK1 oder einen zu niedrigen Widerstand des Widerstands R2 hin. Die Heizung startet nicht und die Zeichen blinken abwechselnd auf der Anzeige .

Wenn der Thermistorkreis normal ist, heizt sich der Lötkolben mit maximaler Geschwindigkeit auf (der Arbeitszyklus der Impulse, die seine Spannung liefern, beträgt 100 ° o), und seine aktuelle Temperatur wird auf der Anzeige angezeigt. Ab einer Temperatur von 4 °C unter der eingestellten Stabilisierungstemperatur nimmt die Einschaltdauer der Impulse ab und wird bei einer Temperatur von 4 °C über der Stabilisierungstemperatur gleich Null. In diesem Intervall wird der Füllfaktor automatisch angepasst, um die Temperatur des Lötkolbens möglichst nahe an der eingestellten Temperatur zu halten.

Wenn Sie die Stabilisierungstemperatur erhöhen möchten, müssen Sie die Taste SB1 drücken, und wenn Sie sie verringern möchten, drücken Sie SB2. Der neue Wert erscheint auf der Anzeige und blinkt im Gegensatz zur aktuellen Temperatur einige Sekunden lang. Jeder Tastendruck erhöht oder verringert die Temperatur um 10°C. Etwa 2 Minuten nach der letzten Änderung wird der Stabilisierungstemperatur-Sollwert in das EEPROM des Mikrocontrollers geschrieben. Es wird beim nächsten Einschalten des Geräts verwendet.

Um den Lötkolben auszuschalten und den Thermostat in den Standby-Modus zu versetzen, drücken Sie beide Tasten gleichzeitig.
Der montierte Thermostat muss kalibriert werden. Der im Lötkolben eingebaute Thermistor im Temperaturbereich von 150 ... 350 ° C hat eine nahezu lineare Abhängigkeit des Widerstands von der Temperatur.Der Zweck der Kalibrierung besteht darin, die Steigung dieser Abhängigkeit nach der im Buch von beschriebenen Methode zu bestimmen V. Trumpert „Messen, Steuern und Regeln mit AVR-Mikrocontrollern“ (Verlag „MKPRESS“, 2006). Sie benötigen ein vorbildliches Thermometer mit Thermoelement, besser stellen Sie den Lötkolben auf einen offenen Ständer.

Damit das Temperaturstabilisierungsprogramm in den Kalibrierungsmodus wechselt, müssen Sie das Gerät einschalten, indem Sie eine der Tasten SB1, SB2 gedrückt halten. Nach dem Loslassen der Taste beginnt der Lötkolben aufzuheizen, die Einschaltdauer der Impulse der ihn versorgenden Spannung beträgt 10%. Auf der Anzeige wird die Zahl 150 angezeigt - der Lötkolben sollte sich ungefähr auf diese Temperatur erwärmen. Nach 7 ... 10 Minuten wird seine Temperatur festgestellt. Es muss gemessen werden, indem das Thermoelement eines Referenzthermometers fest auf den Arbeitsteil der Spitze gedrückt wird und der gemessene Wert mit den Tasten SB1 und SB2 auf der Anzeige eingestellt wird.

Wenige Sekunden nach dem letzten Tastendruck wird der eingestellte Wert in das EEPROM des Mikrocontrollers geschrieben und zukünftig vom Programm in Berechnungen verwendet. Außerdem erhöht sich die Einschaltdauer der Impulse auf 40% und auf der Anzeige erscheint die Zahl 300. Nach 5 ... 7 Minuten, wenn die Temperatur des Lötkolbens nicht mehr ansteigt, muss seine Spitze bestrahlt werden und tauchen Sie das Thermoelement des Referenzthermometers in das geschmolzene Lot. Seine Messwerte werden ebenfalls in der oben beschriebenen Weise in den Wärmestabilisator eingegeben, sie werden im EEPROM gespeichert und vom Programm bei der Berechnung verwendet. Nach Abschluss der Kalibrierung geht das Mikrocontrollerprogramm in den normalen Bereitschaftsmodus über.

Autor: D. Maltsev, Moskau; Veröffentlichung: radioradar.net

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