Realizácia konštrukcie mikropájky s MCU Atmega8 od autora Paja-trb.

Po roce používání mnou sestavené Mikropájky podle podkladů Jendy23, jsem se rozhodl pro stavbu další (už třetí) mikropájky.

Chtěl jsem zmenšit rozměry, použít na napájení vyhřívání 24V AC, snažší nastavení (kalibrace) skutečné teploty a přidat další doplňkové funkce …

Vlastnosti mikropájky:

• rozsah teplot 80°C až 450°C
• plynulá regulace vyhřívání a čtení teploty 3x za sekundu
• stand-by režim s udržovací teplotou 120°C a vypnutím podsvícením LCD
• možnost rychlého nastavení teploty – skok po 50°C
• zvuková signalizace dosažení teploty při prvním zahřátí, provozních stavů, odpojení hrotu
• piezo lze vypnout
• hlídání odložené ručky ve stojánku (lze vypnout), po 10, 12, a 14 min zvukové upozorněni, po 15. minutě vypne topení a podsvícení (auto-off). Probudit lze jen stiskem tlačítka
• hlídání překročení teploty hrotu – neboli porucha-odpojení termočlánku
• možnost kalibrace teploty hrotu (vynásobením naměřené teploty 0.9 až 1.1)
• veškeré nastavení (i teploty) se ukládá do Eeprom a je aktivní i po opětovném zapnutí pájky

Funkce:

• 12V AC z transformátoru je usměrněno a stabilizováno na 5V pro napájení procesoru a elektroniky.
• 24V AC je spínáno přes optotriak IO2 (se spínáním v nule) a triak T4 na vyhřívání tělesa ručky.
• Čtení teploty z termočlánku má na starosti IO6 MAX6675, ze kterého procesor čte skutečnou teplotu, upraví ji a dle nastavení spíná vyhřívání tělesa, zobrazuje teplotu na displeji, na dvoubarevné LED, hlídá si vstupy z rotačního kodéru a případně ještě aktivuje piezo…
• Ve schématu je načrtnutý spínač hlídání odložené ručky ve stojánku, který je připojený do ISP konektoru (místo programátoru) mezi piny 1 a 6 (krajní vodiče plochého kabelu). Je-li ručka odložena ve stojánku – spínač je sepnutý. Spínač není nutné použít, mikropájka bude pracovat i bez něj.

Konstrukce:

Už od návrhu jsem se snažil umístit vše na jednu DPS s minimem propojů a drátů … proto je displej připojen ze strany spojů přes precizní lámací konektory – čímž jsem ušetřil množství drátků k propojení s deskou elektroniky.

Transformátor je originál náhradní díl do páječek Solomon, na DPS stačí jen nasunout konektor ze sekundáru trafa.

Při stavbě je možno použít pouze hlavní desku a přívod k rot. kodéru a LED řešit kablíky s konektory PSH02 nebo vyrobit rozšířenější verzi s drátovým propojením obou desek a osazením LED a rot. kodéru ze strany spojů (pohlídat si správnou výšku).

Zkratovací propojku – Jumper není potřeba osazovat – nahradí jej drátová propojka nebo SMD nulový odpor. Sloužila mě jen pro testování a odpojení vyhřívání tělíska při programování (ale není problém programovat procesor i s propojkou).

Při výrobě krabičky jsem se inspiroval u předchozí verze. Jen jsem dosáhl prakticky polovičních rozměrů, a to: 165mm x 100mm a výška 95mm.

Přední, spodní a zadní díl je tvořený z jednoho kusu hliníkového plechu tloušťky 2mm. Na spodní části jsou pro zpevnění a přichycení bočních stěn 2ks duralových vinglů 15x15mm. V přední části (pod elektronikou) je pár děr pro větrání.

Boky a vršek jsou vytvořeny z pozinkovaného plechu, nahoře jsem ještě přiletoval misku na houbičku.

Dodatečně jsem udělal na bočních stranách nahoře několik děr pro lepší chlazení, hlavně chladič 7805 dost topí a zbytečně tak přehříval vnitřek krabičky.

Zakoupil jsem držák ručky (ZD-10A soldering iron stand), trochu jsem upravil držení, aby se držák při vložení ručky zvednul a rozepnul mikrospínač (viz. foto). Tato úprava, ale není nutná – pájka bude pracovat i bez hlídání odložení ručky – nebude, ale funkční auto-off.

Přívod 230V AC je řešený přes PC zásuvku se zabudovaným držákem trubičkové pojistky (postačí 1A), fáze je spínaná přes vypínač na čelní straně s přivedena na primár trafa.

Štítek na přední panel jsem natiskl na samolepící papír, vyřízl okýnko pro displej a přelepil průhlednou samolepící fólií (průzor pro displej ještě kouskem fólie z druhé strany – a by se na lepidlo nechytal prach). Váha mikropájky jsou necelé 2kg.

Spotřeba:

Primár trafa (měřeno multimetrem na rozsahu 20A) : topí = 0,25A / chladne = 0,06A / stand-by = 0,05A

Spotřeba peněz na stavbu … asi 1400kč za elektromateriál. Nepočítám železo na stavbu krabice a nespočet hodin při výrobě.

Program:

Při současném držení stisknutého tlačítka a zapnutí pájky se lze dostat k nastavení kalibrace skutečně naměřené teploty na konci hrotu (termočlánek s měřákem přes kapku roztaveného cínu na špičce hrotu). Protože se může načtený údaj a "skutečný" trochu lišit, lze takto vynásobit načtenou teplotu hodnotou 0.9 až 1.1

Pro tento účel je připravený přepočet s grafem z Excelu: Výpočet kalibrační odchylky. Po zadání naměřených hodnot v porovnání s displejem (před měřením je dobré nastavit kalibraci na 1.0 !!!), poté si excel vypočte násobek naměřené hodnoty – kalibrační odchylku.

První krok po zapnutí je kontrola teploty, je-li menší než 80°C, tak automaticky zapne topení, pípne a zobrazí na displeji Pajeci stanice / PaJa, po 1s mikroPaJka / 2011 v1.5.

Od této chvíle běží program v nekonečné smyčce a přerušuje jej 3x/sekundu Timer1, který kontroluje odložení ručky a stav mikropájky – režim provoz/stand-by

Provoz – načte teplotu, vypočte odchylku nastavené a načtené teploty. Při prvním zahřátí na nastav. teplotu zapíská, jinak podle reg. odchylky rozsvěcuje LED a udržuje teplotu vyhříváním tělesa. Na displej zobrazí nastavenou a skutečnou teplotu hrotu, v případě překročení teploty hrotu (>700°C = odpojení/porucha) píská a zobrazuje varování Odpojen. Malé teploměry po stranách displeje se mění v závislosti na nastavené a dosažené teplotě hrotu (reg. odchylce)

Stand-by – zhasne podsvícení, zobrazí Stand-by / 120°C, čte a udržuje teplotu hrotu na 120°C

Načtení teploty z MAX6675 probíhá sériově, poté se 16bit hodnota posune doprava o 5 pozic, tím se získá informace o teplotě v celých °C. Teplota se ještě upraví podle kalibrační hodnoty a převede na vhodný typ proměnné.

Kodér – v případě otočení rot. kodérem se aktivuje externí přerušení a program jej obslouží. Zkontroluje stav druhého pinu rot. kodéru. Podle toho přičte nebo odečte nastavenou teplotu, výslednou hodnotu uloží do paměti (zachová se i po vypnutí pájky) a zobrazí ji na displej.

Tlačítko – druhé externí přerušení při stisku tlačítka rot. kodéru. Zastaví Timer1 (nebude docházet k přerušení 3x/s). Pak sleduje délku stisku tlačítka a podle toho buď přepne režim Provoz/Stand-by nebo při delším stisku skočí do Menu, pak znovu aktivuje Timer1

Menu – zastaví Timer1 a zakáže obě externí přerušení. První položka menu je rychlé nastavení teploty po 50°C (rozsah 80-450°C), stiskem tlač. se hodnota uloží. Další je povolení/zakázání pieza a poslední je hlídání odložení ručky. Nakonec znovu povolí Timer1 a obě externí přerušení.

Zde je návrh plošného spoje mikropájky o rozměrech (hlavní desky) 88 x 52 mm.

Seznam použitých součástek :

R1,R2       - 33        SMD vel.0805 
R3-R5       - 1k           
R6,7,9,12   - 1k        SMD vel.1206 
R8          - 2k7       SMD vel.1206
R10         - 10        SMD vel.1206    (nebo podobný 5-15 ohm)
R11         - 4k7       SMD vel.1206
R13         - 10k       SMD vel.1206
R16         - 180       SMD vel.1206
R17         - 360       SMD vel.1206
P1          - 10k       trimr PT6H (stojatý)

C1          - 2200M/35V (RM7,5)
C2          - 1000M/16V (RM5)
C3-C8       - 100n      SMD vel.1206 
C9,C10      - 100n      SMD vel.0805
C11,C12     - 22p       SMD vel.1206     
D1          - LED 5mm - červená + zelená, spol. katoda
M2          - B250C1500F nebo KBL04 (TME)

LCD1        - PRC1602A  LCD displej 2x16 s podsvícením, nebo LCM1602ASL (TME)
IC1         - ATmega8-16AU
IO1         - 7805      + chladič HS-135A-38 (TME) - nejlépe ještě větší
IO2         - MOC3041
IO6         - MAX6675   SMD (třeba z: MAX6675 TME)  
Q1          - 12MHz 
REP1        - KPE242  
SW1         - STEC12E08  (rotační kodér s tlačítkem - z SOS) + klobouček

T1-T3       - BC817     SMD SOT-23
T4          - BT137/800  + chladič HS-135A-38 (TME)   
ISP1        - MLW06G  
JUM1        - S1G2 + JUMP  (lze propojit drátem nebo nulovým SMD odporem)    
K1,K3       - ARK500/2 
K2          - PSH04-03P 
K4          - PSH02-03P 
K6          - PSH02-04P 

PENSOL-SL20-T (TME) - Transformátor ke stanici PENSOL SL10 a 20,SL10ESD, 20ES
PENSOL-IRON-N (TME) - ručka pro páječky Solomon   + konektor DIN-5  
drátová propojka (most) - kousek drátku - 3x

Download:

Návrh DPS a SCH pro Eagle (od verze 5.6).

Obrázek pl. spoje PNG v rozlišení 600×600 DPI.

Program pro ATmega8 – Soubory BIN, HEX a BAS (zdroják z BASCOM)

Nastavení fuses pro ATmega8 a krystal 12MHz: Low=0xFF, High=0xC9

Výpočet kalibrační odchylky – Soubory XLXS (Excel 2010) – stačí zadat naměřené hodnoty …
 

Fotografie hotového výrobku:

Autor: Paja-trb – https://paja-trb.cz/konstrukce/mikropajka_2011.html

• O autorovi
• Najnovšie príspevky

PaJa-trb

Najnovšie články od PaJa-trb (zobraziť všetky)

• Mikropájka 2011 - 2. júla 2013
• Hodiny, Teploměr, Vlhkoměr – Hodiny 2012 - 20. marca 2013