В данной статье пойдет речь о таком востребованном помощнике радиолюбителя, как паяльная станция. На момент написания этой статьи, мной было найдено очень большое количество различных схем паяльных станций — от самых простых, до сложных и навороченных «монстров», аналогов которым и в магазине не найдешь. Идеей собрать паяльную станцию я загорелся еще достаточно давно, но повторять чью-то конструкцию не было желания, а на разработку своей схемы — времени. Но пару месяцев назад срочно понадобилась паяльная станция (закупил микроконтроллеры в корпусах TQFP, а обычный паяльник мало того что и имел толстое жало, но оно еще и нещадно перегревалось и обгорало).

Требования к устройству были следующими:

•  Возможность запоминания температуры
•  Управление энкодером от оптической мыши
•  Использование МК ATmega8 (они были в наличии)
•  Отображение информации на LCD

Изначально планировалось не изобретать велосипед, а просто собрать одну из схем, представленных в интернете. Но потом, прикинув все «за» и «против»,решил все же заняться составлением собственной схемы.

Результат работы представлен ниже:

** Я был очень удивлен, когда просматривал схемы паяльных станций в интернете. Практически у всех встреченных мной вариантах ОУ был включен просто по схеме неинвертирующего усилителя. В данной конструкции используется дифференциальное включение операционного усилителя (самый простой вариант, но тем не менее, работающий гораздо лучше, нежели «простое» включение).

В данной схеме есть еще одна особенность — для питания LCD пришлось использовать стабилизатор на 3.3В — LM1117-3.3. От него и питается МК вместе с LCD. Операционный усилитель же для питания используется 5В, которые снимаются от линейного стабилизатора LM7805, находящегося за пределами печатной платы, а потому не отображенном на схеме.

Для управления нагрузкой применен мощный полевой транзистор Q1 IRFZ24N, но так как потенциала в 3.3В явно недостаточно для его открытия, пришлось добавлять маломощный биполярный транзистор Q2 — КТ315.

Для отображения информации в устройстве применен LCD дисплей от мобильного телефона Siemens A65 (так же встречается в A60, A62 и т.д.).

ВНИМАНИЕ! Необходим дисплей с желтым текстолитом, имеющий надпись LPH8731-3C. Дисплеи с зеленой подложкой имеют другие контроллеры, не совместимые с данным.

Распиновка дисплея показана ниже:

На 6 вывод подается 3.3В от стабилизатора LM1117-3.3, а питание подсветки происходит от 5В через резисторы 100 Ом.

Печатная плата выполнена на двухстороннем фольгированном материале (текстолит или гетинакс), и имеет размеры 77х57 мм. Она рассчитана под микроконтроллер ATmega8 в корпусе TQFP32, и ввиду этого особой простотой похвастаться не может. Но метод ЛУТ позволит без проблем с ней справиться (я рисовал дорожки лаком).

Топология печатной платы показана ниже:

В итоге, устройство получило следующие возможности:

• Установка начальной (стартовой) температуры
• Возможность задавать три профиля (температуры), и быстро переключаться между ними
• Регулировка значений происходит с помощью энкодера, что позволило избежать дополнительных кнопок
• При достижении заданной температуры включается звуковой сигнал (можно отключить в меню)
• Нажатия кнопок так же могут сопровождаться звуковыми сигналами (можно отключить в меню)
• Границу звукового сигнала так же можно изменить
• Для поддержания заданной температуры используется ШИМ
• Возможно задать границу температуры, при достижении которой будет включаться ШИМ
• Яркость подсветки регулируется
• Присутствует режим ожидания
• Температура режима ожидания регулируется
• Время до включения режима ожидания регулируется
• Четыре варианта отображения температуры на выбор (только установленная, только реальная, уст. + реал., уст. + реал. поочередно)

В данной схеме используется энкодер от оптической мыши, и достать его не составит труда.

Распиновка энкодера:

Микроконтроллер, увы, заменить нельзя даже на аналогичный без индекса «L», так как питание схемы — 3.3В. По поводу дисплея уже упоминалось ранее. В схеме в основном применены smd резисторы типоразмера 0805, но присутствует и 4 обыкновенных МЛТ-0,125. Все конденсаторы, за исключением электролитических, так же типоразмера 0805. В качестве стабилизатора 3.3В можно использовать любой, аналогичный LM1117-3.3, к примеру AMS1117-3.3. Вместо транзисторов BC547 и КТ315 можно использовать любые кремниевые маломощные структуры n-p-n, например, КТ312, КТ315, КТ3102 и т.д. Транзистор IRFZ24N можно заменить на IRFZ44N, либо аналогичный.Программа для микроконтроллера написана в WinAVR. Я не буду описывать в статье код, так как это повлечет за собой большой объем текста.

Если у вас возникнут вопросы, задавайте их в комментариях, или в теме на форуме.

Все необходимые файлы для самостоятельной компиляции проекта есть в архиве, прикрепленном к статье.

При программировании микроконтроллера необходимо снять перемычку JP1, и подключить к верхнему (по схеме) контакту 5В с программатора, минуя стабилизатор 3.3В. Так же перед программированием необходимо отключить LCD дисплей, так как он не предназначен для использования с питающим напряжением 5В (хотя у меня работал, но рисковать не стоит). Прошивку в микроконтроллер я заливал с помощью программы Khazama AVR Programmer и программатора USBasp.

Скриншот установки fuse-битов представлен ниже:

Для точной настройки коэффициента усиления ОУ необходимо установить ручки подстроечных резисторов RV1 и RV2 так, что бы суммарное сопротивление RV1+R7 и RV2+R16 было ровно в 100 раз больше, нежели сопротивление R8 и R10. Далее, необходимо измеряя реальную температуру жала паяльника, например, мультиметром с термопарой, проверить — совпадают ли значение температуры на экране устройства и данные мультиметра. Если показания значительно расходятся, необходимо подкорректировать их резисторами RV1 и RV2.

Для произвольного включения/отключения режима ожидания предусмотрена отдельная кнопка (SB3).

И напоследок фото и видео работы устройства:

   

 

Список радиоэлементов

Обозначение	Тип	Номинал	Количество	Примечание	Магазин	Мой блокнот
U1	МК AVR 8-бит	ATmega8-16PU	1	Индекс "L"
U2	Операционный усилитель	LM358N	1
U3	Линейный регулятор	LM1117-3.3	1
LCD1	LCD-дисплей	LPH8731-3C	1	Желтый текстолит
Q2, Q3	Биполярный транзистор	BC547	2
Q1	MOSFET-транзистор	IRFZ24N	1
R1 — R3, R13, R14, R17	Резистор	100 Ом	6	R1 — R3, R17 (0805), R13 — R14 (МЛТ-0,125)
R8, R10, R15	Резистор	1 кОм	3	0805
R11	Резистор	4.7 кОм	1	МЛТ-0,125
R6, R12	Резистор	10 кОм	2	0805
R4, R5	Резистор	47 кОм	2	0805
R7, R16	Резистор	91 кОм	2	0805
RV1, RV2	Подстроечный резистор	10 кОм	2
C1, C4 — C5	Конденсатор	100 нФ	3	0805
C2, C3	Электролитический конденсатор	100 мкФ х 50 В	2
L1	Катушка индуктивности	100 мГн	1
D2	Светодиод	Красный	1	5мм
D1	Светодиод	Желтый	1	5мм
D3	Светодиод	Зеленый	1	5мм
SB1 — SB6	Датчик	Тактовая кнопка	6
E1	Датчик	Энкодер	1
LS1	Излучатель	Пъезоэлектрический излучатель	1
J1-J13	Разъем	PLS-40	1